Entretenir des systèmes de batterie de secours pour une utilisation et une fiabilité optimales

Les systèmes de batterie de secours en veille jouent un rôle primordial dans le maintien des fonctions essentielles en cas de coupure de courant.

Mars 2015

Les installations telles que les centres de données, les hôpitaux, les aéroports, les services publics, les installations dédiées au gaz et au pétrole et les chemins de fer ne peuvent fonctionner sans disposer d'un système d'alimentation de secours 100 % fiable. Même les installations commerciales et de fabrication standard disposent de systèmes d'alimentation de secours pour leurs systèmes de secours, les alarmes et commandes, l'éclairage de secours, les systèmes de contrôle de la vapeur et des incendies.

La plupart des systèmes d'alimentation de secours utilisent une alimentation sans interruption (ASI) et une chaine de batteries. L'ASI remplace le système numérique de commande-contrôle (SNCC) afin de garder le contrôle sur les opérations de l'usine jusqu'à ce que les systèmes puissent être mis hors tension en toute sécurité ou que le générateur auxiliaire démarre.

Bien que la plupart des batteries utilisées dans les systèmes ASI actuels soient « sans entretien », elles sont tout de même susceptibles d'être endommagées par la corrosion, des courts-circuits internes, la sulfatation, le dessèchement et les défaillances des joints. Cet article décrit les meilleures pratiques à mettre en œuvre pour que ces « groupes de batteries » délivrent les meilleures performances possible et puissent prendre le relais en cas de coupure de courant.

Les deux principaux indicateurs de la santé d'une batterie

Premièrement : la résistance interne de la batterie

La résistance interne est un test de durée de vie et non un test de capacité. La résistance de la batterie reste relativement constante tant que la batterie n'est pas en fin de vie. À ce moment-là, la résistance interne augmente et la capacité de la batterie diminue. Mesurer et suivre cette valeur aide à définir le moment opportun pour remplacer une batterie.

Testeur de batteries Fluke Série 500
Mesurer les résistances en mode séquence à l'aide d'un Testeur de batteries Fluke Série 500

Utilisez uniquement un testeur de batterie spécifiquement conçu pour mesurer la résistance de la batterie pendant qu'elle est utilisée. Relevez la chute de tension sur le courant de charge (conductance) ou l'impédance AC. Dans les deux cas, l'unité de mesure des résultats sera l'ohm.

Une mesure ohmique unique ne présente que peu d'intérêt sans contexte. Il est recommandé de mesurer les résistances sur plusieurs mois et années, en les comparant à chaque fois aux valeurs précédemment enregistrées pour créer une référence.

Deuxièmement : Essai de décharge

L'essai de décharge est le meilleur moyen d'évaluer la capacité réellement disponible d'une batterie, mais il peut être compliqué à mettre en œuvre. Pour l'essai de décharge, une batterie est connectée à une charge et déchargée pendant une période définie. Le courant est régulé sur toute la durée de l'essai et un courant constant de valeur connue est tiré tandis que la tension est mesurée périodiquement. Il est possible de calculer précisément le courant de décharge, la période spécifiée pour l'essai de décharge et la capacité en ampère-heure de la batterie et de les comparer aux spécifications du fabricant. Par exemple, pour une batterie 12 V d'une capacité de 100 ampères, le courant de décharge sera de 12 A pendant huit heures. On considère qu'une batterie 12 V est déchargée lorsque la tension à ses bornes est de 10,5 V.

Des charges critiques ne peuvent pas être appliquées sur la batterie pendant et immédiatement après un essai de décharge. Transférez les charges critiques sur un autre groupe de batteries et conservez cette configuration bien après la fin de l'essai. Puis, connectez à nouveau une charge équivalente temporaire sur les batteries soumises à l'essai. De plus, avant de réaliser l'essai, mettez en place un système de refroidissement qui compensera l'élévation de la température ambiante. Lorsque des batteries puissantes se déchargent, elles libèrent une quantité d'énergie significative sous la forme de chaleur.

La capacité des batteries saines doit excéder 90% de la valeur indiquée par le fabricant ; la plupart des fabricants recommandent de remplacer une batterie si sa capacité est inférieure à 80% de la valeur spécifiée. Lorsque vous réalisez des essais de batteries, recherchez les indicateurs de défaillance suivants :

  • Une diminution de plus de 10% de la capacité par rapport à la référence ou la mesure précédente
  • Une augmentation de 20 % ou plus de l'impédance par rapport à la référence ou la mesure précédente
  • Des températures qui restent élevées, par rapport aux références et aux spécifications des fabricants
  • Une dégradation de l'état des plaques

Comment effectuer des essais de batteries standard

Tension d'entretien

  1. Isolez la ou les batterie(s) du système de recharge et de la charge.
  2. Mesurez chaque mois la tension de la cellule individuelle ou de la chaîne à l'aide d'un multimètre numérique ou d'un analyseur de batterie.

Sortie du chargeur

  1. Mesurez chaque mois la tension de sortie du chargeur à ses bornes à l'aide d'un multimètre numérique ou d'un analyseur de batterie de la série Fluke 500.
  2. Observez le courant de sortie affiché sur le multimètre de courant du chargeur ou utilisez une pince multimètre de courant DC appropriée. Effectuez la mesure chaque mois.

Courant d'entretien continu

  1. Reportez-vous aux spécifications du fabricant pour obtenir les valeurs approximatives des courants d'entretien attendus.
  2. Utilisez chaque mois une pince multimètre pour courant DC appropriée pour mesurer le courant d'entretien.

Résistances internes

  1. Utilisez un analyseur de batterie tel que ceux de Fluke Série 500 pour mesurer trimestriellement la résistance de chaque batterie.
  2. Établissez des valeurs de référence et conservez-les dans la base de données des batteries.

Les cinq causes principales de détérioration des batteries

  1. Connexions aux bornes et entre les cellules desserrées
  2. Vieillissement
  3. Recharge et décharge excessives
  4. Emballement thermique¹
  5. Ondulation

Le maillon faible

Lorsqu'une batterie de la chaîne est défectueuse, la chaîne entière

  • ne fonctionne plus
  • et voit sa durée de vie baisser²

Pire cas

Une batterie avec une impédance élevée peut surchauffer et s'enflammer ou exploser lorsqu'elle se décharge. Mesurer uniquement la tension ne permet pas de détecter ce danger.

¹Les batteries se détériorent principalement à cause de la chaleur. À chaque augmentation de 8 °C de la température moyenne de la batterie, la durée de vie est réduite de moitié.

²Une seule batterie défectueuse augmente la tension de charge des batteries adjacentes à cause des paramètres du chargeur, ce qui affecte la durée de vie de la chaîne entière.

Terminologie usuelle des batteries

Essai de capacité
une décharge d'une batterie à un courant ou une puissance constante jusqu'à une tension donnée.
Courant d'entretien
le courant qui circule lorsque la batterie est maintenue à la tension d'entretien.
Valeurs ohmiques internes
la résistance interne de la batterie (une caractéristique de chaque batterie).
Essai de décharge
la batterie est connectée à une charge jusqu'à ce que la tension de la batterie chute en dessous d'une limite prédéfinie.
Courant alternatif d'ondulation
tension alternative résiduelle de la tension redressée dans les circuits de recharge et d'inversion de tension continue.

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