Treinamento sobre carregadores KM

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1 Treinamento sobre carregadores KM

2 O que é um carregador de baterias Carregador convencional... 3 Transformador:... 3 Retificador:... 3 Controle eletrônico:... 4 Diagrama completo... 5 Carregadores KM... 6 Carregadores monofásico/bifásico... 6 Mudança de tensão de entrada... 6 Painel e seus elementos... 6 Curva de carga... 7 Funcionamento Programação... 9 Pequenos defeitos e soluções Carregador trifásico Mudança de tensão de entrada Painel e seus elementos Curva de carga Funcionamento Programação Dessulfatação Preventiva Dessulfatação corretiva Partida com bateria em descarga profunda Códigos de erro Opcionais Sonda térmica Logger Agitador de eletrólito...17 KM Carregadores de baterias Página 1

3 Dicas para prevenção e solução de problemas Carregador não liga Carregador não sente a bateria conectada Carregador queimando fusível ou fazendo ruído Carregador enviando corrente baixa para bateria KM Carregadores de baterias Página 2

4 O que é um carregador de baterias. Um carregador de baterias é responsável por repor de forma correta a energia na bateria, para que possa ser utilizada posteriormente. Existem diversos tipos de carregadores, alguns simples e antigos outros mais modernos e totalmente automáticos. Entre os automáticos existem os modelos chamados de carregadores chaveados, ou carregadores de alta frequência, que trabalham em freqüências elevadas na ordem de khz(quilo Hertz), e os convencionais que são a maioria, que trabalham com a frequência da rede elétrica que no Brasil é de 60Hz, ou 50Hz como em outros países. Carregador convencional Um carregador de baterias convencional, que trabalha com a frequência de rede elétrica 50Hz ou 60Hz, pode ser construído com SCRs(Silicon Controlled Rectifiers) e/ou diodos e são divididos em 3 partes básicas: transformador, retificador e controle. Transformador: É responsável por abaixar a tensão da rede elétrica, que normalmente pode ser 127V ou 220V para redes monofásica e 220V, 380V ou 440 Volts para redes trifásicas. Redes trifásicas normalmente são utilizadas em ambientes industriais. A tensão de entrada é abaixada para um valor compatível com a bateria que será carregada, ou seja, um valor próximo a tensão nominal dela, ex. 12 Volts. Retificador: Retificador é onde a corrente elétrica que sai do transformador será polarizada, deixando de ser alternada, e se tornando contínua. A corrente alternada na tomada de energia elétrica, varia KM Carregadores de baterias Página 3

5 de um valor negativo a outro positivo, por isso a necessidade de se retificar e transformar em um valor contínuo, é normalmente chamada de corrente DC. Ao sair do retificador a tensão terá dois cabos distintos, sendo um positivo e outro negativo, estes deverão ser ligados na polaridade correta da bateria. Controle eletrônico: Pode-se dizer que é o cérebro do carregador, os dois estágios anteriores estão presentes na maioria dos carregadores convencionais, já o controle eletrônico é que varia de acordo com o modelo e fabricante do carregador. É o objeto responsável pela curva de carga da bateria, deixando o carregador automático e inteligente. De acordo com o modelo, fabricante ou a maneira de trabalhar, ele pode controlar a corrente, tensão e tempo do processo de carga. Há ainda que ressaltar que alguns modelos mais simples de carregador, podem não contemplar esta etapa, deixando o controle de corrente a cargo do projeto do transformador, e as vezes dependendo do operador para fazer o desligamento manual do carregador após a carga estar completa. A principal função do controle eletrônico é manter estável a corrente que está sendo enviada para a bateria, em um valor que é calculado e estipulado como sendo ideal. Os valores de corrente dependem do tipo de curva de carga que será utilizado para carregar a bateria. Este valor pode variar dependo do estágio de carga que se encontra o processo. O valor de tensão da bateria também deve ser monitorado, para este, existem valores que devem ser seguidos, e também existem limites de acordo com o estágio de carga. O controle deve monitorar e ser inteligente para tomar decisões caso o limite seja extrapolado. Dependendo da sua idade, cada bateria reage de certa maneira quando submetida a carga, por isso importância dos valores de limites serem seguidos a risca. KM Carregadores de baterias Página 4

6 Além destes valores, ainda deve ser monitorado também, o tempo de carga, tempos excessivos ou muito curtos não proporcionarão uma carga correta. Na verdade a maioria destes limites tem como finalidade proteger a bateria, principalmente da alta temperatura que ocorre durante o processo de carga. A temperatura é a pior inimigo da bateria e a causadora da diminuição da vida útil da mesma. Existem situações em que, se for possível monitorar a temperatura da bateria, ou seja, do eletrólito (ácido) dentro dela, é melhor ainda. Por exemplo, quando a bateria está com muito tempo de uso, costuma-se aplicar correntes baixas durante muitas horas, a fim de se fazer um processo chamado de equalização, este processo gera uma grande liberação de calor, então monitorar a temperatura é imprescindível. Diagrama completo Abaixo, o esquema básico do carregador de baterias, acrescentado os disjuntores de entrada, que ligam e desligam o equipamento, além de proteger; a placa de mudança de tensão, que faz a compatibilidade do transformador à rede elétrica existente, e o fusível de saída. DISJUNTORES MUDANÇAO DE TENSÃO FUSÍVEL KM Carregadores de baterias Página 5

7 Carregadores KM A seguir uma explicação mais detalhada, com as funções e características de cada modelo de carregador KM. Carregadores monofásico/bifásico O carregador monofásico utiliza uma placa um pouco mais simples que o modelo trifásico, porém também com recursos importantes que serão explicados a seguir. Mudança de tensão de entrada Normalmente carregadores monofásicos acima de 40A são somente 220V. Verifique no manual do mesmo mais detalhes. Painel e seus elementos O Painel frontal dos carregadores possui teclas e display para monitoração do ciclo de carga. Estes elementos servem apenas como auxiliares, pois todo o processo de carga é automático. KM Carregadores de baterias Página 6

8 LED4 DISPLAY LED3 LED2 OCULTA LED1 FUNÇÕES DESLIGA Display É exibido valores de corrente, tensão e tempo LED1 - Bateria desconectada ou com polaridade invertida LED2 - Estágio inicial de carga LED3 - Estágio final de carga LED4 - Fim de carga TECLA VERMELHA Interrompe a carga TECLA VERDE Muda os parâmetros exibidos no display (corrente, tensão e tempo, e habilita para COM ou SEM resfriamento. TECLA OCULTA Utilizada quando se está programando os valores de ajuste. Curva de carga KM Carregadores de baterias Página 7

9 I1 2,4 VPE T1 T2 I1 Corrente de primeiro estágio, e tem o valor igual ao valor nominal do carregador. (ex. 24V 50A I1 é 50A). No inicio da carga este valor sobe gradativamente, levando cerca de 1 minuto para alcançar o valor máximo. 2,4Vpe (Tensão por elemento) é o valor em que a corrente começa a cair. Neste estágio a bateria está com aproximadamente 80% de sua carga. T1 e T2 são os tempos relativos a cada estágio de carga. Funcionamento. O carregador pode ter ou não tempo de resfriamento. Para alterar isto, utilize a tecla de funções (VERDE), com a bateria desconectada. Carregador COM tempo resfriamento e SEM,respectivamente. Ao ser conectado à bateria descarregada, o equipamento KM Carregadores de baterias Página 8

10 fornece a corrente nominal até que a ela atinja a tensão 2,4Vpe ou ocorra o limite de tempo T1. Durante este estágio permanecerá aceso o LED 2. Após entrar no 2º estágio acenderá o LED 3, e o tempo de 2º Estágio (T2) passará a ser contabilizado. Este estágio costuma ter a tensão de 2,45Vpe também como limite. Ao término do tempo T2 o LED 4 acenderá indicando o fim do ciclo de carga e o display indicará a quanto tempo isso ocorreu. T1 Tempo limite para o 1º estágio é de 4 horas T2 Tempo de equalização é de 5 horas Programação Não é aconselhável modificar a programação sem realmente ter conhecimentos técnicos sobre a curva de carga e os limites da bateria. Qualquer mudança feita de forma errada pode causar danos a bateria e ao carregador. Para entrar na programação, é necessário que o técnico ligue para o suporte técnico na KM, assim ele poderá ser instruído corretamente sobre o procedimento. Para um carregador 24V-50A a programação está nesse formato: 80 Fusível Eletrônico 50 Corrente de Carga 28,5 Tensão 1º Estágio 50 Corrente de Início do 2º Estágio, que irá decrescer 29,4 Tensão de 2º Estágio, limite para a tensão da bateria 100 Tempo de Resfriamento 400 Tempo de 1º Estágio 500 Tempo de 2º Estágio KM Carregadores de baterias Página 9

11 Pequenos defeitos e soluções 1 Ligando o aparelho e não acendendo LED ou Display: -Verificar tomada de rede -Verificar Disjuntores -Conexão com a placa eletrônica 2 Liga, porém não envia corrente: -Verificar rede elétrica 220 V. -Conexões no comando. 3 LED 1 piscando : -Sem bateria -Carregador conectado à máquina ao invés da bateria. -Polaridade invertida -Fusível queimado 4- Desarme de Disjuntor: -Isolar retificador, caso o problema desapareça verificar os tiristores. Se persistir, isolar o transformador, desaparecendo o problema, o transformador está com problemas. Carregador trifásico O carregador trifásico da mesma maneira que o monofásico utiliza um software para o controle de carga, porém esta placa é um pouco mais avançada e com características diferentes na curva de carga. Mudança de tensão de entrada Todo equipamento trifásico é fornecido com fechamento para 440 V. Para sua alteração para 220 V ou 380 V, retire a tampa lateral esquerda e proceda a mudança conforme desenho fixado na parte interior do equipamento, similar ao desenho abaixo: KM Carregadores de baterias Página 10

12 Painel e seus elementos Painel frontal há teclas e display para monitoração do ciclo de carga. Como no carregador anterior estes elementos servem apenas como auxiliares, pois todo o processo é automático. LED5 LED4 DISPLAY FUNÇÕES LED3 LED2 LED1 EQUALIZAÇÃO DESLIGA KM Carregadores de baterias Página 11

13 Display: Indica corrente, tensão e tempo (temperatura quando utilizado sonda térmica. Tecla Funções (Verde): Seleciona grandezas a serem visualizadas no display e habilita tempo de resfriamento. Tecla Interromper (Vermelha): Interrompe o processo de carga. Tecla Equalização (Amarela): Habilita os processos de dissulfatação da bateria. LED 5- Fim de ciclo de carga. LED 4- Piscante: 2º estágio de carga, corrente caindo. Aceso: 3º estágio de carga LED 3- Ciclo de carga em 1º estágio LED 2- Indica o processo de resfriamento anterior a carga LED 1- Processo de dissulfatação habilitado. Curva de carga 2,65Vpe I1 2,4Vpe I2 T1 T2 T3 I1 Corrente de primeiro estágio, e tem o valor igual ao valor nominal do carregador. (ex. 24V 100A I1 é 100A). No início da carga este valor sobre gradativamente, levando cerca de 1 minuto para alcançar o valor máximo. 2,4Vpe (Tensão por elemento) é o valor em que a corrente começa a cair. Neste estágio a bateria está com aproximadamente 80% de sua carga. 2,65Vpe é o valor limite de tensão da bateria, se a tensão tentar KM Carregadores de baterias Página 12

14 ultrapassar esse valor, a corrente começa a decrescer. T1, T2 e T3 são os tempos relativos a cada estágio de carga. Esta talvez seja a mais eficiente curva de carga para baterias chumbo acidas, é conhecida pela sigla IUIa e segue o padrão estabelecido pelas normas DIN e DIN que padronizaram este tipo de curva. Ela se caracteriza por ter 3 estágios de carga sendo o primeiro com corrente constante (I), o segundo com tensão constante (U) e o ultimo novamente com corrente constante (I) com finalização programada por tempo (a). Funcionamento. Ao conectar o carregador em uma bateria descarregada, o equipamento faz a leitura da bateria e compara com valores mínimos e máximos, isto serve para estipular a faixa aceitável de tensão que a bateria deve estar para que seja identificada como uma bateria correta para aquele modelo de carregador. Assim, impede que o carregador inicie a carga em uma bateria errada, ex. Bateria de 24V ligada a um carregador de 36V, o que faria com que a bateria nunca atingisse a tensão de entrada para segundo estágio, ficando várias horas submetida a corrente alta. Este valor é de 1,7 Vpe para tensão mínima e 2,6 Vpe para tensão máxima. Estando a bateria dentro da faixa aceitável o processo tem continuidade. O ideal é que a bateria descanse sempre após o trabalho, para então ser recarregada. Os carregadores são ajustados para terem duas horas de descanso, porém saem com este tempo de descanso habilitado somente a pedido do cliente. Independente de sair da fábrica com tempo de resfriamento ou não, é possível alterar este estado, basta utilizar a tecla de funções (VERDE) com a bateria desconectada. Carregador SEM o tempo de resfriamento. KM Carregadores de baterias Página 13

15 E COM tempo de resfriamento Ao iniciar a carga, o equipamento fornece a corrente nominal até que a ela atinja a tensão 2,4Vpe, sendo que este valor de corrente será elevado gradativamente, podendo levar até um minuto para que alcance o valor máximo. Caso a bateria não alcance o valor de tensão em 9 horas, o carregador entenderá que há alguma coisa errada com a bateria, e sinalizara Erro 2 no painel. Para a corrente de primeiro estágio utiliza-se o valor de 15% a 20% da capacidade da bateria. No segundo estágio a tensão passa a ser constante mantendo-se fixa em 2,4 Volts. Com isso a corrente tende a decrescer lentamente. Este estágio costuma ter duração de aproximadamente uma hora, porém ele é limitado em 3 horas, para garantir que baterias ruins também sejam carregadas sem que o ciclo fique travado neste estágio. Quando a corrente decrescer até o valor de corrente programado, que costuma ser de 30% do valor programado no primeiro estágio, e que é aproximadamente 5% da capacidade da bateria, o carregador entra em estágio final de carga, acionando um timer interno que determinará o tempo final de carga. Neste estágio a corrente volta a ser constante, fazendo com que a tensão volte a subir, porém limitada ao valor de 2,5Vpe. Se a bateria atingir valores maiores que este, a KM Carregadores de baterias Página 14

16 corrente que é constante neste estágio, irá ser decrementada para que a tensão seja mantida no limite programado. O tempo do estágio final de carga (T3) é estipulado em no máximo três horas, porém o software analisa o tempo de carga dos estágios anteriores para estipular o tempo final. Este tempo é maior ou igual há 1 hora, e menor ou igual ao que foi programado como tempo máximo, neste caso 3 horas. O carregador soma o tempo do primeiro estágio (corrente constante) com o tempo do estágio de tensão constante, se a soma for até 1 hora, então este estágio terá tempo de 1 hora (valor mínimo), se a soma for maior que o programado, o tempo será o programado (valor máximo), se o tempo estiver entre o mínimo e máximo então este será o tempo de carga final. Em resumo, e observando o gráfico da curva mostrado acima se tem que T3(tempo final) = T1(tempo inicial) + T2(tempo de transição) sendo que (1 hora <= T3 <= tempo programado) Ex. T1 + T2 = 15 minutos = T3 será 1 hora T1 + T2 = 2:15 minutos = T3 será 2:15 horas T1 + T2 = 5:15 minutos = T3 será o valor programado, neste caso 3 horas. Isto é feito para que ao se conectar uma bateria já carregada ao equipamento, ou ao acabar a energia elétrica quando a carga estava perto do seu fim, a bateria fique pouco tempo ligada ao carregador e não tenha que refazer todo o processo novamente, fazendo o operador pensar que a mesma está ou estava descarregada. Como proteção adicional, caso a corrente de carga exceda o valor de 25% a mais que o ajustado em fábrica, é acionado o fusível eletrônico. Este desliga o envio de corrente para a bateria e sinaliza o Erro7 no painel. Se o carregador estiver com a sonda térmica opcional conectada, será monitorado também os valores de temperatura. KM Carregadores de baterias Página 15

17 Programação Assim como para o monofásico não aconselhamos modificar a programação sem realmente ter conhecimentos técnicos sobre a curva de carga e os limites da bateria. Qualquer mudança feita de forma errada pode causar danos a bateria e ao carregador. Para entrar na programação, é necessário que o técnico ligue para o suporte técnico na KM, assim ele poderá ser instruído corretamente sobre o procedimento. Dessulfatação Preventiva Pode ser feito a cada 10 ou 15 ciclos de carga. Após a bateria conectada e o ciclo de carga iniciado aperte a tecla amarela até que o LED 5 acenda. Quando o ciclo se completar o equipamento permanecerá ligado por mais quatro horas com corrente baixa a fim de equalizar possíveis variações entre os vasos da bateria. Dessulfatação corretiva Deverá ser executado de acordo com as orientações do fabricante da bateria. Para acionar esse processo após o ciclo de cargas estar completo, mantenha a bateria conectada, desligue os disjuntores do equipamento, segure a tecla amarela pressionada e religue os disjuntores. Os LED s 2, 3 e 4 acenderam em seqüência e será enviada à bateria uma corrente de 3% de sua capacidade por 18 horas, a fim de dessulfatar as placas do elemento ativo da bateria. Partida com bateria em descarga profunda Se uma bateria ficar parada por muito tempo, haverá uma descarga profunda. Neste caso, ao ser conectada ao carregador, ocorrerá o erro 3. Neste momento pressione as três teclas simultaneamente e o processo se iniciará recuperando a carga. KM Carregadores de baterias Página 16

18 IMPORTANTE: Antes de executar esta função certifique-se de que a bateria é compatível ao carregador a ser utilizado e realmente está com descarga profunda. Códigos de erro Erro 1: Quando a bateria conectada ao carregador possui tensão nominal maior do que a programada no carregador. Erro 2: Quando o tempo T1 foi excedido. Erro 3: Quando a bateria conectada ao carregador possui tensão nominal menor do que a programada no carregador. Erro 4: Bateria desconectada antes do término do ciclo de carga Erro 5: Carregador não consegue fornecer a corrente para qual foi programado. Erro 6: Ciclo de carga interrompido pelo operador. Erro 7: Fusível eletrônico acionado. Opcionais São itens que são vendidos separadamente, sem eles os carregadores trabalham perfeitamente, porém o seu uso pode ajudar em determinados trabalhos. Sonda térmica A sonda é colocada dentro do vaso da bateria para monitorar a temperatura do eletrólito e este não deve ultrapassar 45 graus, valor este estipulado pela maioria dos fabricantes de baterias. O uso da sonda é interessante principalmente no processo de dessulfação corretiva. Logger Todo carregador KM, durante o processo de carga armazena dados ocorridos durante a curva. São valores de corrente, tensão, tempo e no uso da sonda térmica valores de temperatura também. São armazenadas as últimas 20 cargas. KM Carregadores de baterias Página 17

19 Para retirar estes valores do carregador, é necessário o uso do Logger. Com ele o usuário retira os dados do carregador e carrega no computador através de um software próprio que permite visualizar o gráfico de carga e qualquer erro que tenha ocorrido durante o ciclo. Agitador de Eletrólito Equipamento Opcional da Linha Tracionária KM que auxilia no processo de recarga através do bombeamento de ar diretamente nos vasos da bateria por meio de uma mangueira específica. Ao introduzí-la, o sistema colabora com o desprender dos eletrólitos das placas de chumbo da bateria e otimiza o processo de recarga. Para utilizá-lo, caso tenha o opcional instalado em seu carregador, o operador deve colocar a mangueira do agitador em um dos vasos da bateria e ele acionará automaticamente durante o processo de recarga. OBS: Sempre verificar o nível de água da bateria. Dicas para prevenção e solução de problemas Sempre, antes de qualquer coisa, leia o manual de instruções e instrua que os operadores façam o mesmo. Muitos problemas são solucionados facilmente, porém é necessário que se conheça o carregador e a maneira como ele trabalha. Para verificar problemas e fazer pequenos reparos nos carregadores, é necessário conhecimentos técnicos quanto a utilização de multímetro e alicate amperímetro, além de conhecimentos em segurança. Cuidado, risco de choque elétrico! Ferramentas necessárias: Um multímetro para medições de energia elétrica, um alicate amperímetro, para medir corrente elétrica, chaves de fenda e chave canhão, para caso haja necessidade de abrir o carregador. KM Carregadores de baterias Página 18

20 Abaixo o carregador trifásico: A, B e C Dissipadores de alumínio onde são fixados os diodos e SCRs. D, E e F São os diodos G, H e I SCRs, ou também chamados de tiristores. J Fusível de saída. K, L e M São pontos de entrada de tensão de rede na placa de mudança. N Disjuntor de entrada O - Transformador Verificar SEMPRE antes de instalar, a tensão da rede elétrica da tomada. KM Carregadores de baterias Página 19

21 Carregador não liga Em situações que o carregador não ascende o display, ou parece não estar carregado corretamente a bateria, comece verificando a entrada de rede elétrica. Verifique se a tensão está compatível com a tomada, mesmo sendo comunicado que a tensão está correta, faça as medições com multímetro para ter certeza. Verifique as ligações de fase e terra, se estiverem trocadas, o carregador poderá dar choques elétricos. Verifique se a placa de mudança de tensão está ajusta para uma tensão compatível com a tomada. Dentro do carregador existe um adesivo amarelo com o esquema de ligação. Confira Coloque o ajuste do multímetro em uma posição VAC (Volts AC) em um valor de ajuste acima de 500V, normalmente existe uma de 750V. Meça as entre os pontos K e L, K e M, L e M, nestes pontos, deve haver tensões com os valores da rede elétrica. - Muitos problemas em campo são relacionados a tomada elétrica errada, fio terra trocado, tensão incompatível com o carregador, mau contato na tomada. KM Carregadores de baterias Página 20

22 Caso a tensão esteja abaixo do esperado, verifique se as tensões estão chegando e saindo do disjuntor, item N. Se já estiver chegando valores errados neste ponto, o problema é na tomada. Se chegar correto e não sair, o problema é nos disjuntores. Carregador não sente a bateria conectada Ao trocar cabos do carregador, da bateria ou substituir conectores, verifique a polaridade dos cabos. Verifique se o operador não está conectando o carregador na maquina ao invés de conectar na bateria. - É comum acontecer os erros acima, podendo ocasionar inclusive queima do carregador. Com a bateria conectada ao carregador desligado, fixe a ponta de prova preta do multímetro no cabo negativo da bateria. Coloque-o próximo ao barramento, ou seja, no terminal fixado dentro do carregador. Com a ponta vermelha do multímetro vá seguindo a tensão até achar o ponto em falta. KM Carregadores de baterias Página 21

23 Meça no ponto J, embaixo do fusível, depois acima. Nos dois pontos deve haver tensão da bateria. Se na parte de baixo não houver, verifique o conector (bateria/carregador), talvez não esteja passando por ele. Se na parte de baixo do fusível houver tensão, mas na parte de cima não, o fusível pode estar queimado. Carregador queimando fusível ou fazendo ruído. Pode ser transformador ou semicondutores em curto. Solte os fios do transformador (item O), que estão fixados nos dissipadores, se o barulho desparecer o curto pode estar nos semicondutores. Meça a continuidade dos semicondutores, com o multímetro na posição para medir diodos, não pode haver curto. Sem a bateria estar conectada meças as tensões nos saídas do transformador, devem ter valores de tensões bem parecidas e próximas ao valor nominal de tensão do carregador (24V, 36V etc.). Se encontrar valores diferentes, o transformador pode estar com problemas. KM Carregadores de baterias Página 22

24 Carregador enviando corrente baixa para bateria Se o carregador envia corrente baixa para bateria, acompanhado de ruído ou não, pode ser que algum semicondutor não esteja funcionando, ou até mesmo desregulado. Com o carregador ligado enviando carga a bateria, meça com o alicate amperímetro a corrente que circula pelos semicondutores, não se preocupe com valores, apenas tenha certeza que em todos eles estão passado correntes de valores próximos. Se por algum não circular corrente, ele pode estar aberto. Verifique também se a tensão da bateria não está subindo muito rapidamente, fazendo com que o carregador tenha que mandar corrente de valor menor. KM Carregadores de baterias Página 23