Batteries et systèmes à courant continu
Les lectures de tension des éléments et de densité de l’électrolyte constituent le relevé de routine d’une batterie stationnaire en floating. Chaque élément ou monobloc est mesuré avec le chargeur sous tension, la densité et la température de l’électrolyte sont vérifiées sur les éléments ouverts, et les résultats montrent quels éléments s’écartent du reste de la chaîne.
Il s’agit du relevé d’état de base d’un banc de batteries stationnaires maintenu en charge par son chargeur. Le chargeur étant sous tension et la batterie en mode de floating, on mesure la tension totale de la batterie aux bornes et la tension de chaque élément ou monobloc de plusieurs éléments entre ses propres bornes. Sur les éléments ouverts au plomb, on prélève un échantillon d’électrolyte pour lire la densité, soit la masse volumique de l’électrolyte comparée à celle de l’eau, et l’on prend la température de l’électrolyte; sur les éléments ouverts au nickel-cadmium, on vérifie plutôt le niveau d’électrolyte, car la densité y renseigne peu sur la charge. Un élément pilote, choisi comme représentatif de la chaîne, peut être lu plus souvent que les autres, et la température de la borne négative ou des surfaces du bac peut être consignée sur les batteries régulées par soupape, dont l’électrolyte n’est pas accessible. Les réglages de tension de floating et d’égalisation du chargeur sont vérifiés en même temps, car les lectures des éléments n’ont de sens que lorsque la batterie est chargée à la bonne tension. Le relevé s’applique aux batteries au plomb ouvertes, au plomb régulées par soupape et au nickel-cadmium ouvertes, ainsi qu’au côté batterie des systèmes de chargeurs à courant continu.
Un banc de batteries est une chaîne en série; l’élément le plus faible fixe donc la performance de l’ensemble. Un élément dont la tension a dérivé à la baisse, ou qui s’est sulfaté, asséché ou a développé un court-circuit interne, peut limiter la capacité de la chaîne bien avant que les autres ne montrent des signes de vieillissement. Les écarts de tension apparaissent tôt lors des relevés en floating, et la densité renseigne sur l’état de charge et la santé de l’électrolyte des éléments ouverts. Une chaîne maintenue à une mauvaise tension de floating vieillit prématurément : trop basse, les éléments se sulfatent lentement; trop élevée, ils dégagent des gaz, perdent de l’eau, corrodent leurs grilles et, dans les éléments régulés par soupape, risquent l’assèchement et l’emballement thermique. Les éléments individuels atypiques laissent aussi entrevoir des problèmes en développement, comme des bacs fissurés ou de mauvaises connexions. Comme les lectures sont rapides, non destructives et prises sans interrompre le service, elles constituent le moyen le plus courant de surveiller une batterie de poste, et un historique consigné permet de corriger ou de remplacer les éléments faibles avant qu’une panne ne démontre leur insuffisance.
Chaque élément en floating est maintenu par le chargeur à une tension légèrement supérieure à sa tension à vide; un faible courant d’entretien circule donc pour compenser l’autodécharge et garder les plaques complètement chargées. Dans une chaîne saine, tous les éléments se trouvent près de la même tension de floating et les lectures se regroupent étroitement. Un élément dont la lecture est plus basse n’est pas maintenu entièrement chargé, souvent à cause d’une fuite interne ou d’une sulfatation, tandis qu’un élément dont la lecture est élevée peut perdre de l’électrolyte ou développer une résistance interne plus grande. Les autres éléments de la chaîne en série compensent, puisque le chargeur maintient constant le total de la chaîne. Dans les éléments ouverts au plomb, la densité de l’électrolyte d’acide sulfurique diminue à mesure que l’élément se décharge et remonte à la recharge; elle indique donc l’état de charge, et comme elle dépend de la température, elle est lue et corrigée à une température de référence. Dans les éléments au nickel-cadmium, la densité de l’électrolyte varie peu avec la charge; la tension et le niveau d’électrolyte sont donc les principaux indicateurs. La température influe sur les exigences de tension de floating, ce qui explique que les réglages du chargeur puissent être compensés selon la température et que l’on surveille la température des bornes négatives sur les éléments scellés.
Le relevé est effectué avec la batterie sous sa charge de floating normale, et la tension de sortie du chargeur est d’abord lue avec un appareil étalonné aux bornes de la batterie. Un voltmètre numérique étalonné sert ensuite à mesurer chaque élément ou monobloc entre ses bornes, en veillant à garder un point de mesure constant et à établir un contact ferme. Les lectures sont prises en séquence le long de la chaîne afin de pouvoir suivre les positions. Sur les éléments ouverts, un densimètre ou un réfractomètre sert à prélever un échantillon d’électrolyte, la densité est lue et un thermomètre plongé dans l’électrolyte donne la température pour la correction; le niveau d’électrolyte est aussi comparé aux repères du bac. Les éléments régulés par soupape et scellés sont vérifiés pour la tension et pour la température de la borne négative ou du bac, à l’aide d’un thermomètre à contact ou d’un appareil infrarouge, et l’on note l’état visuel quant au gonflement, aux fuites et à la corrosion. L’élément pilote, s’il est désigné, est lui aussi lu. Les précautions comprennent la protection des yeux et de la peau contre l’électrolyte, l’absence de flamme ou d’étincelles près des éléments ouverts, des outils isolés et le soin d’éviter tout court-circuit entre les bornes. L’essai ne déconnecte jamais la batterie de sa charge.
Le relevé identifie la batterie, son type et le nombre d’éléments ou de blocs, ainsi que la date, les instruments utilisés et la personne qui a pris les lectures. Il documente les réglages de tension de floating et d’égalisation du chargeur, la tension totale de la batterie et les tensions de chaque élément ou monobloc dans l’ordre le long de la chaîne. Pour les éléments ouverts, il consigne les lectures de densité et la température et le niveau de l’électrolyte, et pour les éléments scellés les températures des bornes ou du bac. Les résultats de l’élément pilote sont notés, avec les observations sur l’état des bacs, des couvercles, des bornes et des connexions, ainsi que tout élément qui se distingue des autres.
Les lectures de tension de floating sont jugées par rapport au réglage de floating recommandé par le fabricant, corrigé selon la température, et par rapport à la dispersion entre les éléments de la chaîne, dans les deux cas avec des limites tirées du fabricant de la batterie et des documents applicables. L’ANSI/NETA ATS-2025 et l’ANSI/NETA MTS-2023 énoncent des attentes pour les tensions des éléments et, sur les éléments ouverts, pour la densité corrigée à la température de référence et pour le niveau d’électrolyte. Un élément qui se situe nettement sous la moyenne de la chaîne, ou dont la tension dérive d’un relevé à l’autre, est signalé pour suivi, par exemple une charge d’égalisation, un essai de capacité ou un remplacement. La densité est comparée à la valeur nominale du type d’élément et à celle des autres éléments et de l’élément pilote, et la température des éléments scellés est comparée à l’ambiance et à celle de leurs voisins. Une lecture inhabituelle mais stable est traitée autrement qu’une lecture qui évolue. Les limites réelles relèvent des normes citées et du fabricant; il faut donc les consulter plutôt que de se fier à une règle empirique.
À la réception, le relevé établit les valeurs initiales après la première charge de la batterie et documente la référence à laquelle les lectures ultérieures seront comparées. En entretien, il est répété selon un calendrier régulier, avec un relevé plus détaillé à intervalles plus longs, et plus tôt après une décharge, une charge d’égalisation ou un problème de chargeur. Les éléments au plomb ouverts sont les seuls qui permettent des lectures directes au densimètre, les batteries régulées par soupape reposent sur la tension et la température, et les éléments au nickel-cadmium utilisent d’autres niveaux de tension et généralement une autre vérification de l’électrolyte. Les réglages de floating et d’égalisation du chargeur sont vérifiés avec les éléments, puisqu’ils déterminent ce que les lectures doivent être. Les batteries à monoblocs sont mesurées par bloc plutôt que par élément. Dans les locaux chauds, la compensation en température et les températures des bornes négatives prennent plus d’importance. Le relevé est souvent jumelé à la résistance des connexions entre éléments et aux lectures ohmiques, qui apportent de l’information sur les connexions et l’état interne.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
C’est un élément choisi pour représenter toute la chaîne, habituellement celui que l’on s’attend à trouver le plus faible ou le plus typique. Il est lu plus souvent que les autres, de sorte qu’une vérification rapide donne une indication précoce de l’état général du banc.
La densité de l’électrolyte change avec la température; une lecture brute prise à chaud ou à froid serait donc trompeuse. La correction à une température de référence permet de comparer équitablement des lectures de jours et d’éléments différents.
Cela laisse croire que l’élément n’est pas maintenu entièrement chargé, souvent à cause d’une fuite interne, d’une sulfatation ou d’un court-circuit. Un seul élément faible appelle un suivi, comme une charge d’égalisation ou un essai de capacité, surtout si la tendance se dégrade.
Pas directement, car l’électrolyte d’un élément régulé par soupape n’est pas accessible. Ces batteries sont évaluées par la tension, la température de la borne ou du bac, les lectures ohmiques et l’état visuel, avec des essais de capacité périodiques.
Les lectures des éléments n’ont de sens que lorsque la batterie est chargée à la bonne tension de floating. Un mauvais réglage vieillit les éléments et fausse les lectures; les normes, dont l’ANSI/NETA MTS-2023, traitent donc le réglage du chargeur comme une partie de la vérification.
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