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Bootfahren / Wassersport
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  #1  
Alt 22.12.2010, 16:45
Lutz, im Istrien Forum
Lutz offline
Admin
 
Kroatien Fan seit: 01.12.2009
Ort: Frankenthal/Pfalz
Beiträge: 3.560
Standard Batterie-Kapazität messen, prüfen, testen

Nicht nur Autofahrer, sondern auch Bootfahrer und Camper haben oft das Problem zu beurteilen, ob eine Batterie noch brauchbar ist, oder ersetzt werden sollte. Dabei ist es gleichgültig ob es sich um eine Solarbatterie, Moverbatterie, Starterbatterie, Bleibatterie oder AGM-Batterie handelt. Die beste Anleitung dazu habe ich in einem Camperforum gefunden, ergänzt und etwas überarbeitet: http://www.campingforum.at/campingforum/showthread.php?t=4636

Batteriekapazität messen, prüfen und Wissenwertes zur Batterietechnik:

Ladezustand
Batterie
Spannung
Gelbatterie
Spannung
AGM-Batterie
Spannung
Nassbatterie
Säuredichte
Nassbatterie
Gefriertemperatur
Nassbatterie
100 % 12,95 V > 12,80 V 12,60 V 1,26 -56,5°C
75 % 12,74 V 12,55 V 12,36 V 1,21 -31,7°C
50 % 12,54 V 12,30 V 12,10 V 1,16 -17,9°C
25 % 12,34 V 12,20 V 11,90 V 1,12 -10,8°C
0 % 12,10 V < 12,00 V 11,80 V 1,05 -7,7°C

Die Messung der Kapazität einer Batterie ist über die anliegende Spannung nur sehr bedingt möglich, denn je nach Batterieart, Batterietype und Batteriealter ändern sich die anliegenden Spannungen im Verhältnis zur enthaltenen Kapazität. Wesentlich öfter stellt sich die Frage nach dem Batteriezustand aber nicht bei neuen Batterien sondern bei älteren und dazu unterschiedlichsten Batteriearten.

zur Berechnung müssen wir folgende Einheiten kennen:
- Stunde h
- Stromstärke Ampere A
- Amperstunde Ah (Ampere / Stunden)
- Entladestromabhängige Kapazität C (siehe unten)
Entladestromabhängige Kapazität C:
Die Kapazität einer Batterie (zB 100Ah) bezeichnet man dabei als "C"
Der Entladestrom der z.B. zum testen verwendet wird, wird als Verhältniszahl zu C (also der Batteriekapazität) dargestellt.
C1 bedeutet also C (Gesamtkapazität der Batterie) dividiert durch "1", bei 100Ah akku als 100A Entladestrom
C10 bedeutet C (Gesamtkapazität der Batterie) dividiert durch "10", bei 100Ah Akku als 10A Entladestrom
C20 bedeutet C (Gesamtkapazität der Batterie) dividiert durch "20", bei 100Ah Akku als 5A Entladestrom
C100 bedeutet C (Gesamtkapazität der Batterie) dividiert durch "100", bei 100Ah Akku als 1A Entladestrom

Hinweis:
Batterien sollten niemals mit mehr als C5 belastet werden, ausser das Datenblatt sieht das ausdrücklich vor, eine 85Ah Batterie darf also nie mit mehr als insgesamt 17 Ampere belastet werden.


Je nachdem wieviel Strom einer Batterie entnommen wird, ändert sich die tatsächliche Kapazität.
Es ist bei einer 100Ah Batterie also NICHT egal ob 1 h lang 100A (C1) entnommen, 10h lang 10A (C10), 20h lang 5A (C20) oder 100h lang 1 A (C100) entnommen wird!


Im Gegenteil, die Unterschiede der dabei ermittelten Kapazitäten sind ERHEBLICH.
Die Normangabe der Kapazität bei Batterien erfolgt - bei seriösen Händlern und Herstellern - immer auf Basis C20

ACHTUNG! hier wird es etwas komplizierter:
NUR die jeweilige Normangabe an der Batterie ist als Messwert verwendbar. Bei Versorgerbatterien ist das fast immer C20, bei Panzerbatterien aus der Fahrzeugantriebstechnik (Rollstühle, Golfwägen, Stapler) werden oft C5 und C20 angegeben.
Ein rechnerisches Umschlüsseln von zb C20 auf C10 um die Betriebsdauer zu berechnen und der benötigte Strom eben C10 und nicht C20 ist führt immer zu falschen Ergebnissen!
- Die Rechnung 100Ah Batterie, Stromentnahme 5A (C20), daher 20h Betriebszeit ergibt ein "rechnerisch" richtiges Ergebniss (trotzdem sind es keine 20h Betriebszeit, dazu näheres nachstehend)

- Die Rechnung 100Ah Batterie, Stromentnahme 10A (C10), daher 10h Betriebszeit ergibt schon ein von vorne herein falsches Ergebniss (es werden eher 7 bis 8h sein die "rechnerisch" zur Verfügung stehen)

- Die Rechnung 100Ah Batterie, Stromentnahme 1A (C100), daher 100h Betriebszeit ergibt schon ein von vorne herein falsches Ergebniss (es werden eher 120 bis 130h sein die rechnerisch zur Verfügung stehen)
Je geringer also die Stromentnahme desto länger die mögliche Betriebszeit im Vergleich zu den Angaben auf der Batterie (also im Vergleich zu C20). Je höher also die Stromentnahme desto kürzer die mögliche Betriebszeit im Vergleich zu den Angaben auf der Batterie (also im Vergleich zu C20)

Warum stimmt denn nun nicht einmal die C20 Angabe, also die 20h lange Entnahme von 5A bei der 100Ah Batterie?
Weil die Tiefentladung einer Batterie die Lebensdauer einer Batterie reduziert und zwar je nach Batterietyp ein wenig (Panzerbatterie), merklich (Versorgerbatterie) oder stark Starterbatterie). Daher darf eine Batterie immer nur soweit entladen werden bis die Spannung einen bestimmten Wert nicht unterschreitet. Dieser Wert ist im Batterie Datenblatt angegeben und bei fast allen Batterien unterschiedlich. (siehe auch Tabelle oben)

Im "echten Leben" hat man(n) sich - wenn das Datenblatt oder diese Angabe im Datenblatt nicht verfügbar ist - (die Angaben dazu differieren von 40% Restkapazität bis 20% Restkapazität nötig) darauf verständigt als Kompromiss 25 bis 30% verbleibende Batterie Restkapazität als notwendigen Kapazitätsrest in der Batterie anzunehmen.

Als Kontrollmöglichkeit wie zutreffend die 25% Restkapazität bei Entladeschluss sind kann man hier dann doch wieder die Batteriespannung verwenden: Irgendwo zwischen 10,5 und 11,5Volt ist allerspätestens Schluss mit der Entladung, ab da geht es ganz sicher auf die Lebensdauer der Batterie.

Bei einer (neuen) 100Ah Batterie (C20) stehen also gundsätzlich nur rund 75Ah an nutzbarer Kapazität zur Verfügung sofern die Batterie bei Entladebeginn überhaupt voll war! Weder mit der Lichtmaschine alleine noch mit einem üblichen Ladegerät ohne Temperaturfühler in der Batterie ist eine Batterie zu 100% voll zu laden. Das ist nur mit einem Kennlinien Ladegerät MIT Temperaturfühler/Kompensation oder mit speziellen guten (Solar- oder Lichtmaschinen) Ladereglern möglich. Ohne diese Regler "darf" man von Haus aus nur mit 80 bis 90% vorhandener Kapazität im Sommer und 70% bis 80% geladener Kapazität bei Temperaturen unter +5 Grad, also im Winter, rechnen.

Wie messe ich die Batteriekapazität?
Das ist einfach, benötigt wird dazu nur ein einfaches Voltmeter z.b. aus dem Baumarkt oder bei Conrad Elektronik ab ca. 7,- Euro.

Vorab ein Sicherheitshinweis:
Batterien erzeugen bei irrtümlichen Kurzschlüssen einen Lichtbogen wie beim Bogenschweissen der einem mit einem Schlag die halbe Sehkraft rauben kann. Wenn der irrtümliche Kurzschluss ein paar Sekunden länger besteht zerreisst es die Batterie und die damit verbundene Schwefelsäuerdusche nimmt einem die andere Hälfte der Sehkraft. Daher bitte unbedingt immer eine z.b. fliegende Drahtsicherung im Stromkreis einbauen und beim hantieren mit grosser Vorsicht agieren.

- Zuerst erfolgt die Ermittlung der Batteriekapazität (C20) aus Datenblättern (Internet Recherche, Händlernachfrage, zur Not den Wert an der Batterie nehmen)

- Danach einen Verbraucher suchen der C20 also einem Zwanzigstel dieser Kapazität entspricht (bei einer 80Ah Batterie also 4A). Meist geht das mit ein oder zwei Rücklicht-, Bremslicht-, Abblendlicht- oder Fernlichtlämpchen, der Wert muss nicht 100% passen.

Umrechnung der Leistungsangaben auf Stromstärke, also Ampere:
5 Watt zB Soufittenlämpchen : 12 Volt (Entlademittelspannung) = Laststrom 0,4 Ampere (A)
10 Watt zB Soufittenlämpchen : 12 Volt (Entlademittelspannung) = Laststrom 0,8 Ampere (A)
15 Watt zB Rücklichtbirnchen : 12 Volt (Entlademittelspannung) = Laststrom 1,2 Ampere (A)
20 Watt zB Rücklichtbirnchen : 12 Volt (Entlademittelspannung) = Laststrom 1,7 Ampere (A)
25 Watt zB Nebelschlussbirne : 12 Volt (Entlademittelspannung) = Laststrom 2,1 Ampere (A)
55 Watt zB Abblendlichtbirne : 12 Volt (Entlademittelspannung) = Laststrom 4,6 Ampere (A)
Um die Lasten zur Annäherung an den C20 Wert zu addieren müssen die Verbraucher parallel, als nebeneinander und nicht hintereinander geschaltet werden. An der Batterie dürfen während aufladen und Messung keine anderen Verbraucher ausser den Messlasten angeschlossen sein.

Danach die Batterie so gut es geht volladen (mindestens 36h am Ladegerät bei Raumtemperatur).
Bei einer Batterie von der man annimmt dass sie noch in Ordnung ist einen Zeitpunkt überlegen, in dessen Folge man im Bereich von ca 12 bis 18h nach Start des Entladevorganges bei der Batterie sein kann (also bei Anwesenheit ab ca 17Uhr bis 23Uhr sollte der Messvorgang am selben Tag um ca 7Uhr beginnen).

Bei einer Batterie die schon geschädigt ist sollte man versuchen ca 5 bis 12 h nach Start des Entladevorganges bei der Batterie zu sein, hier bietet sich ein arbeitsfreier Tag an, am Morgen gestartet und spätestens Mittags die erste Kontrolle. Die Frage ist, wieviele Stunden ist die Batterie in der Lage die C20 Last zu versorgen OHNE in die Tiefentladung zu kommen. Falls es keine Datenblätter zur Entladesschlusspannung gibt kann bei einer Nassbatterie 10,8Volt für den Entladeschluss angenommen werden. Aus der Multiplikation des Stromes der Prüflastlast mit der Anzahl der Stunden (bis 10,8Volt Restspannung) errechnet sich dann die tatsächlich vorhandene Kapazität. Bei einer vollen, neuen Batterie sollte diese die C20 Last rund 17 bis 18h versorgen können bevor sie in den Tiefentladebereich um die 11Volt kommt.

Beispiel:
85Ah Batterie (Datenblatt nicht auffindbar)
wir gehen daher aus von 85Ah C20 Kapazität und Entladung bis auf eine Restspannung von 10,8Volt

Die richtige Last für diese Batterie ist also 85 : 20 = 4,25Ampere
Wir verwenden zwei parallel geschalten 25Watt Lämpchen die mitsammen 4,2 Ampere Strom verbrauchen

Wir gehen weiter davon aus dass die Batterie einen Vorschaden hat und nicht mehr in Ordnung ist. Nach vorangegangener Voll- Ladung bei Zimmertemperatur (Vorraum, beheizte Garage, warmer Keller etc, vorsicht wegen Knallgasbildung bei Ladung mit ungeeigneten Ladegeräten) wird um 8h morgens die Last - gut abgesichert und an einer Stelle wo die Erwärmung der Lämpchen kein Problem ist - angeschlossen.

Die Batteriespannungen können in Abständen gemessen und notiert werden. Es ergibt sich z.B. folgende Aufzeichnung:

8h ......... 12,8 Volt (vor Entladebeginn)
8h05 ...... 12,3 Volt
9h50 ...... 11,9 Volt
10h25 .... 11,5 Volt
11h45 .... 11,2 Volt
12h55..... 11,0 Volt
13h ....... 10,7 Volt

Spätestens hier brechen wir die Messung ab (am Ende geht die Spannung relativ rasch in die "Knie", ein Zeichen dass die Tiefentladung beginnt)

einfache Rechnung: 8Uhr bis 13Uhr: 5h x 4,2 A = Batteriekapazität (C20) 21Ah

Fazit: die 85Ah ist kaputt und sollte ersetzt werden.

Die Aufzeichung der Spannungswerte während der Messung ist nicht unbedingt erforderlich, hilft jedoch bei der Einschätzung wann ungefähr die 10,8Volt Grenze erreicht wird

Eine Messung auf die oben genannte Weise ergibt ein nachvollziehbares, ordentliches und praxisnahes Ergebniss und ist mit einer Grobmessung in Autowerkstätten (hier wird der Spannungsabfall innerhalb einer definierten Zeit an einer definierten Last gemessen) nicht zu vergleichen, zudem sind diese Grobmessungen in Autowerkstätten NUR FÜR STARTERBATTERIEN gemacht, bei Versorgerbatterien kommt da meist nur Unsinn heraus.



Berechnung von kleinen Solaranlagen (Batterien):
Zur Ergänzung hier noch eine sehr interessante Info der Fa. Ten-Haaft : stromverbrauch.pdf

Tipp zur Pflege und Regeneration von Batterien:
Der Novitec Megapulse, für ca. 70 Euro, häufig auch Megapulser oder Megapuls genannt, ist ein Gerät zur Regeneration und Pflege von Kfz - Starterbatterien ( Blei, Gel und AGM ), das die Bleisulfatkristalle zurückbildet, welche für den Batterieleistungsverlust der Batterie verantwortlich sind.

Entlädt sich die Batterie durch Stromentnahme, so entsteht Bleisulfat.Bei regelmäßiger und vollständiger Aufladung der Batterie wird das Bleisulfat wieder gelöst und die Ladekapazität bleibt erhalten. Geschieht dies nicht unmittelbar nach der Entladung, verfestigt sich das Bleisulfat zu großen, festen Kristallen an den Batterieplatten, die nicht mehr gelöst werden können. Dies nennt man Sulfatierung. Die Ladekapazität sinkt mit zunehmender "Sulfatierung", bis sich die Batterie nicht mehr aufladen lässt. über 80 Prozent der Batterien büßen dadurch ihre Funktionsfähigkeit ein.

Mit dem Megapulse behandelt, lassen sich durch Sulfatierung geschädigte Batterien wieder vollständig aufladen und auch tot geglaubte Batterien werden dadurch wieder einsatzfähig gemacht. Das kleine Gerät wird für eine bestimmte Zeit auf die Batterie montiert und an die Pole angeschlossen. Durch gleichmäßige, hochfrequente Stromimpulse bilden sich die Kristalle auf den Batterieplatten zurück zu ihrer ursprünglichen amorphen und schwammigen Struktur ähnlich einer neuen Batterieplatte. Die Batterie wird dadurch wieder ladefähig: Ladespannung, Säuredichte und Kälteprüfstrom steigen deutlich messbar an. Altersschwache Bleisäure- und Gel-Batterien lassen sich mit Megapulse wieder reaktivieren und ihre Lebensdauer deutlich erhöhen. So lässt sich ein kostenintensiver Neukauf sparen und der Bleiakku wird verlässlicher sein und länger leben.

Geändert von Lutz (14.12.2015 um 07:36 Uhr)
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