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Medindo a corrente de fuga com segurança

O consumo excessivo da corrente da bateria quando o veículo se encontra desligado e fechado, conhecido como corrente de fuga, pode ser a causa das constantes reclamações de descarga da bateria.  

Medir a corrente de fuga com multímetro comum e sem o uso de uma pinça de corrente pode ser desastroso. O pico de corrente, comum ao conectar a bateria, queima o fusível do aparelho e inclusive pode danificar-lo, se não se toma as medidas protetivas necessárias. Outro fator complicante é o longo tempo de medição requeridos em alguns modelos de veículo.  

O uso de um simples shunt, constituído por um resistor de baixo valor, torna esta medição mais segura e tolerável a erros ou instabilidades.

Neste experimento, como visto na foto, usei um resistor de 0,1 Ohms e 10 Watts como shunt. Uma correlação de 100 milivolts por Ampere de corrente circulante, segundo a lei de Ohm (U = R.I).
A tensão corresponde a corrente de fuga de 120 miliamperes.

Como o objetivo é medir uma corrente de fuga em torno de 50 a 100 miliamperes, esperamos obter uma queda de tensão correspondente de 5 a 10 milivolts, portanto seria 
recomendado o uso de um multímetro que tenha boa precisão nesta escala.

Para medir correntes mais elevadas redimensione os resistores ou adquira shunt que suportem maior capacidade, facilmente encontrado no mercado.


É isso aí, uma técnica simples que pode ser empregada em muitas outras medições de corrente com multímetro ou osciloscópio.  

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Bateria auxiliar para som automotivo

Responder a consultas sobre o sistema de baterias auxiliares para som automotivo me fez refletir a respeito deste tema. Como se sabe, a bateria automóvel está projetada para dar partida no motor do veículo. Após este evento a carga é reposta pelo alternador, e a bateria permanece inativa (em stand by) até uma nova partida.
O fornecimento de corrente continuado não deve ultrapassar a 5% da sua capacidade em A/h (Amperes-horas), e como mencionado, a carga deve ser preservada para o sistema de partida.

Os sistemas de som automotivo necessitam fontes de alta capacidade de corrente para suprir os módulos de potência, por ora incompatível com a especificação da bateria ou até mesmo do alternador, portanto seu uso é vetado por fabricantes de veículos e baterias.

Uma breve análise do circuito comumente empregado, o relê auxiliar para isolar os sistemas - ilustrado no esquema, nos revela a inviabilidade do seu uso.      
Ao funcionar o motor, o alternador inicia a geração e aciona o relê auxiliar, conectando as baterias em paralelo. As baterias são carregadas pelo alternador. O uso do som com o carro desligado não descarrega a bateria do veículo.

Com o motor funcionando e o som ligado poderá haver: sobrecarga do alternador, prejuízo para a carga das baterias e falhas nos sistemas elétricos. Imagino aqui a atuação do freio ABS com o sistema elétrico sobrecarregado, poderia ser desastroso.

A reposição da carga da bateria que alimenta o som vai desequilibrar o sistema elétrico, pois criará um forte desvio de corrente do sistema elétrico do carro para a carga da bateria de som. O sistema elétrico do veículo receberá menor tensão e a carga da bateria do carro será anormal, pois prevalece a tensão da bateria que está mais descarregada, normalmente a do sistema de som. Isto já seria péssimo e piora nos veículos que monitoram a carga da bateria.  
A demora para carregar a bateria mantém o alternador constantemente em altos níveis de corrente, provocando superaquecimento e reduzindo sua durabilidade.

Além disso, como comentado, o fornecimento de corrente da bateria é limitado e muito inferior à necessidade do sistema de som.

Como ocorre nos caminhões frigoríficos, adaptar um segundo alternador de alta potência exclusivamente para o sistema de som, e manter o motor funcionando com um regime adequado pode ser a solução.

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Auxiliar de partida (bateria auxiliar)

Nada é mais incômodo que uma bateria descarregada durante um diagnóstico, não é?
Pensem naqueles casos em que a bateria defeituosa ou com carga baixa bloqueia o imobilizador ao dar partida e o motor não pega. E, quando necessitamos manter a ignição ligada por longo tempo ao testar o circuito e dar partidas várias vezes.

Frequentemente ouço comentários sobre explosão ao manusear bateria, ligar uma bateria auxiliar de partida (chupeta), queima de componentes eletrônicos ao dar partida com carregadores rápidos conectado, bateria danificada durante o trabalho.

Uma sugestão para evitar tais problemas e ainda causar uma boa impressão ao cliente é o uso do auxiliar de partida. Apesar de conter uma bateria, está protegido contra golpes e curtocircuitos acidentais, possui carregador interno e podem poupar a bateria do veículo testado durante todo o processo de diagnóstico, teste e instalação de som ou ainda serem usados como auxiliar de partida, para iluminação, e outras finalidades.

Usualmente se recomenda desconectar a bateria do veículo para recarregar-la, entretanto alguns modelos de carregadores dispensam esta exigência e pode servir, inclusive, como fonte auxiliar durante o trabalho.

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Bateria descarregando
Manutenção e teste de baterias

Medição da corrente de fuga no VW - Pólo 2007

Medir a corrente de fuga em alguns veículos requer certos cuidados, pois ao desligar o motor e fechar o veículo os sistemas elétricos continuam ligados temporariamente, para que se realize a supervisão de funções importantes de controle do motor e a desativação de todas as funções da rede CAN bus de dados.

Para ilustrar e mesmo constar como referência técnica segue os procedimentos realizados em um veículo VW – Pólo 2007, com um multímetro comum ligado em série com o cabo negativo da bateria.

Procedimentos e cuidados:
  • Deixe a tampa do motor aberta, feche todos os vidros, desligue todos os consumidores do veículo e retire a chave da ignição.
  • Acione o travamento elétrico e alarme através da chave ou controle remoto.
  • Aguarde 30 minutos.
  • Selecione uma escala de corrente alta no multímetro, 10 ou 20 ADC.
  • Desligue o cabo negativo da bateria e insira o multímetro entre o negativo da bateria e o cabo conectado à massa, foto abaixo.
  • Reajuste a escala de medição, caso necessário.

A corrente de fuga medida deve ser inferior a 30 mA. Pode ocorrer que ao interromper o circuito o ciclo de desligamento se reinicie, neste caso aguarde sua finalização. Veja o gráfico de medição do ciclo completo.

 Conforme o gráfico a corrente se mantém em 200 mA por 30 segundos, cai para 125 mA permanecendo assim por 25 minutos e finalmente se reduz a 25 mA (depende dos componentes instalados).

Se a corrente final for superior a 30 mA procure identificar a causa. Isole os circuitos um a um retirando-se os fusíveis correspondentes e repita a medição.

Conclusão:
Após restabelecer a conexão da bateria no veículo testado foi necessário somente apagar erros em algumas UCE’s. Os parâmetros armazenados no indicador multifunções foram apagados.

Frequentemente a corrente de fuga anormal acentua o desgaste da bateria e reduz a capacidade de partida, porém devido ao uso diário do veículo e a falta de diagnóstico habitual não é notado. 

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Corrente de fuga e descarga da bateria

A corrente consumida pelo sistema elétrico ativo em um veículo em seu estado de repouso (veículo desligado e fechado) é conhecido popularmente como corrente de fuga.
Esta corrente deve ser a mais baixa possível para evitar que a bateria se descarregue rapidamente e preserve sua expectativa de vida útil. Porém, qual deve ser o limite desta corrente de fuga?

Segundo o manual de baterias Bosch, a corrente de fuga deve ser inferior a 0,05% vezes a capacidade da bateria, ou seja:

Calculando este limite para uma bateria de (60 Ah) x 0,05/100, teremos 0,03 A ou 30 mA

Isso mesmo, alarmes, unidades eletrônicas, relógio, rádios, etc. somados seus consumos individuais, não deverá ultrapassar este limite quando todos os consumidores estão desligados e o carro fechado, caso contrário ocorrerá descargas eventuais da bateria que impedem a partida do veículo e a sua constância reduzirá a vida útil da mesma.

O que você deve saber para medir a corrente de fuga:

  • Fique atento às tecnologias empregadas no veículo para não tirar conclusões precipitadas.
  • Ideal seria contar com pinças amperimétricas de 20 ou 30 A para evitar a desconexão da bateria, já que em muitos veículos isso acarreta na desprogramação dos sistemas eletrônicos, grava erros e até mesmo bloqueia o funcionamento do motor.
  • Desejável, os medidores gráficos facilitam bastante o trabalho, já que os testes podem ser demorados.
  • Ao usar o amperímetro em série conecte-o entre o cabo negativo da bateria, e antes de tudo, avalie seus recursos técnicos e conhecimentos para restabelecer todas as funções do veiculo que serão afetadas pela interrupção da bateria como: programação de vidros elétricos, alarmes, erros armazenados nas UCE’s, codificação de rádios, etc.
  • Quando necessário, somente desconecte a bateria após: retirar a chave da ignição, fechar todos os vidros e portas, finalizar o power latch e o CAN bus de dados. Isso irá minimizar os inconvenientes.

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Bateria descarregando

Muitos pensam que o alternador carrega a bateria e esta alimenta o sistema elétrico, um grande engano.

Veja este caso, um trator trabalhava toda noite e ao fim do turno a bateria estava descarregada. Conferido o alternador cuja capacidade era de 45 A e a carga instalada não passava de 20 A, o eletricista decidiu fazer a manutenção do alternador e também substituir a bateria. Como a situação continuou igual, resolveu aumentar a capacidade da bateria para 140Ah. Dois dias depois se repetiu o problema e ao ser indagado pelo engenheiro civil, responsável pela obra, este recomendou aumentar a capacidade do alternador para 105A.

Ao ser consultado pelo incrédulo engenheiro, diante dos fatos acima, ficou esclarecido que a capacidade do alternador era suficiente e a troca da bateria foi um erro.

Então, qual seria a solução?

Se o alternador está eletricamente em ordem, não há excesso de consumo, a máquina trabalha sem interrupção, resta uma pergunta: A rotação do alternador está correta?

Seria este o causador da falha? Conferido a rotação do alternador e do trator em marcha lenta, a do alternador se encontrava abaixo do normal (1200rpm).

Solução: Substituir a polia do alternador que estava errada para esta aplicação.
Exemplo da curva característica do alternador de 45 A.

Como regra geral, a rotação para o alternador usado deve ser de aproximadamente três vezes a rotação do motor Diesel, onde a capacidade de geração (30 A) cobre a demanda da carga mesmo na marcha lenta, veja a figura acima.

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Manutenção e teste de baterias

uuhóm...uuhóm... uuuuhóm...uuuuuhooo. Pois é, com as baixas temperaturas se tornam mais evidentes as falhas de partidas por desgastes ou possíveis defeitos da bateria.

Numa manhã fria o motor não girava, ao testar a bateria pude ver que a tensão durante a partida caia para 4 Volts e a corrente era de 50 Amperes. Algo esperado para uma a bateria com mais de 5 anos de uso (fabricada em 2004). 
Removida do veículo para avaliação, cortei a proteção que cobre as tampas, verifiquei e completei o nível de água de todos os vasos, um consumo de aproximadamente 200 ml. Após uma carga de 10 A por 1 hora a recoloquei no lugar e realizei os testes novamente.

Surpreendentemente a bateria funcionou bem. Apesar disso, por estar nos limites mínimos exigidos podemos afirmar que o uso mais severo como por exemplo: um engarrafamento durante a noite ou em dias chuvosos, necessidades de partidas constantes em curto espaço de tempo, poderá causar o seu esgotamento. Melhor substituir-la antes, não é.

Abaixo podemos apreciar a medição da corrente do motor de partida e tensão entre o positivo e negativo da bateria Moura 14FPS no respectivo veículo após a manutenção.
No gráfico a tensão de curto circuito (motor partida ainda parado) cai para aproximadamente 7 Volts e a corrente de pico do motor de partida atinge uns 300 A. Em seguida, com o giro do motor de partida a corrente baixa para um valor médio de 90 A e a tensão da bateria se mantém em torno de 9,5 V durante o teste (15 segundos).

Como comparativo, a próxima imagem mostra o mesmo teste realizado em outro veículo cuja bateria de 12V60Ah está em ótimas condições.
 Veja que a corrente de curto circuito ultrapassa a 600 A e a tensão da bateria cai para uns 9 Volts neste momento.

 Com o giro do motor de partida a corrente oscila em torno de 130 A e a tensão da bateria, agora mais estável, se mantém próximo a 11 V.

Conclusão:

Os testes apresentados são excelentes referenciais para avaliar preventivamente a bateria e o motor de partida fazendo uso de um recurso muitas vezes disponível e não usados nas oficinas, o osciloscópio.

Notem que na bateria desgastada as oscilações da tensão é mais acentuada, declinando com o aumento da corrente.

É difícil dar um valor de referencia exato, pois depende do tipo de bateria e motor de partida usado. Em termos gerais, tensões superiores a 9,5 V e correntes de partida entre 2,5 e 3,5 vezes a capacidade (Ah) da bateria são aceitáveis. A rotação do motor do veículo deve ficar entre 250 a 400 rpm na partida.

Dificuldades de partidas com corrente muito alta pode significar defeito mecânico ou elétrico no motor de partida, ou sobrecarga causada pelo motor do veículo.

Corrente muito baixa, sem queda significativa de tensão pode indicar mau contato nas conexões ou queda de tensão na fiação.

Queda de tensão inferior a 9,5 V indica bateria com defeito, descarregada, desgastada, ou de baixa capacidade.

Enfim, esta prática de checagem da bateria pode evitar grandes incômodos para o proprietário do veículo e impulsionar ainda mais as vendas de produtos e serviços.

Teste do sistema de carga

Alternador, bateria e consumidores devem estar perfeitamente harmonizados.
O equilíbrio de carga ocorre quando o consumo máximo está ajustado com a capacidade mínima de geração do alternador, determinado pela rotação de marcha lenta do motor.A foto abaixo mostra o amperímetro conectado na saída do alternador e o voltímetro na bateria. Nesta condição se coleta informações importantes do sistema de carga.
 







O teste deve ser feito preferencialmente com o motor a temperatura de trabalho.
Nota: A potência real do alternador não foi informada propositalmente.

Com o motor funcionando em marcha lenta medí um consumo de 8,5 A, geralmente causado pelo sistema de ignição, injeção e carga residual da bateria.Na maioria dos casos o consumo não deve exceder a 15 A e a tensão na bateria a 14,5 V.

Com a corrente acima de 15 A e a tensão inferior ao valor máximo, possivelmente tenha se esquecido de desligar algum consumidor, a bateria pode estar descarregada ou com defeito, há sobrecarga na bomba de combustível, bobina de ignição ou outro componente.
Tensão acima de 15 V e corrente alta indica curto circuito no regulador de tensão.
Corrente abaixo de 15 A e tensão abaixo de 13V, verifique quanto à queda de tensão nos cabos, regulador de tensão ou alternador defeituoso. Continue com o teste.

Ainda em marcha lenta, ligue todos os consumidores possíveis.

No meu caso o consumo chegou a 49,5 A e a tensão na bateria caiu para 13,55 V. Isto indica que a capacidade do alternador é superior a 50 A e mesmo com todos os consumidores ligados há reserva suficiente para carregar a bateria, se necessário.
A potencia máxima do alternador é atingida quando a tensão cai para aproximadamente 13 V, pois abaixo deste valor se inicia a descarga da bateria.

Abaixo desta tensão temos um possível excesso de consumo, alternador ou regulador de tensão defeituoso, potencia do alternador insuficiente, rotação do alternador abaixo do normal.

Os parâmetros foram generalizados, porém se mostram eficientes para praticamente todos os sistemas. Se aplica ao sistema de 24V, basta dobrar a tensão. Em caso de divergência gritante, consulte manuais específicos.

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Teste simplificado do alternador em 4 passos

Porque descarrega a bateria nos caminhões e ônibus

Peso, volume do chicote de cabos e os efeitos negativos da alta intensidade de corrente no sistema de 12V levam os fabricantes de caminhões e ônibus a optarem pela alimentação de 24 V. Entretanto muitos componentes, tais como TV, radio transceptor, toca CD, ventiladores, e outros somente estão disponíveis no padrão de 12V.

No sistema 24V usualmente estes componentes são alimentados com a derivação de 12 V de uma das baterias como mostra a figura 1, causando um grave inconveniente para a carga e durabilidade das baterias. Remediado com a constante alternância das baterias, além de trabalhoso, está longe de solucionar as dificuldades técnicas.
Nesta configuração a bateria 1 tende a descarregar-se e a bateria 2 sofre constantes sobrecargas.

Aumentar a vida útil da bateria e do alternador, baixar os custos de manutenção, reduzir o consumo de combustível, melhorar a partida são algumas das vantagens por alimentar os consumidores mencionados com conversores DC de 24 para 12V. No passado já foi comercializado fontes redutoras transistorizadas, porém de baixa capacidade de corrente (2 a 3 A) e baixo rendimento. Com o avanço tecnológico, o mercado oferece fontes chaveadas de alta capacidade de corrente que convertem a tensão para 12VDC ou mesmo para 110 VAC. Com rendimentos próximos a 95% e protegidas contra curto circuito é o componente ideal para atender as necessidades de frotistas e caminhoneiros exigentes.

Se você deseja informação deste produto faça a pesquisa por: conversores automotivos ou fontes chaveadas. Ofereça esta solução aos seus clientes.

Teste o alternador e bateria em 4 passos

A verificação da alimentação elétrica é uma regra básica para qualquer diagnóstico elétrico ou eletrônico. O alternador é a fonte de alimentação principal do carro, responsável por manter a carga da bateria e fornecer energia para todos os consumidores. A bateria armazena energia para alimentar o motor de partida e os consumidores, temporariamente, na falta do alternador.
 Usando apenas um voltímetro, conectado a bateria, é possível testar o alternador e a bateria, as duas fontes de energia que garantem o bom funcionamento do sistema elétrico do veículo.

Roteiro:
1 - Com o motor parado e todos os consumidores desligados.
Objetivo: Checar a carga da bateria. 12,3 a 12,8 V Ok

2 - Durante uma partida de 15 segundos (impedir o funcionamento do motor).
Objetivo: Checar a capacidade da bateria. Acima de 9 V Ok

3 - Com o motor funcionando em marcha lenta e a 2000 rpm, consumidores desligados.
Objetivo: Checar o regulador de tensão. De 13,8 a 15 V Ok
4 - Com o motor funcionando em marcha lenta. Ligar o máximo de consumidores
Objetivo: Checar a capacidade do alternador. Acima de 13 V Ok 

Caso haja divergência, faça um teste minucioso para encontrar a causa.