Синдром эмоционального выгорания рассматривается рядом авторов как «профессиональное выгорание», установлено, что данный синдром наиболее характерен для представителей социальных или коммуникативных профессий – системы «человек-человек» (это медицинские работники, учителя, менеджеры всех уровней, консультирующие психологи, психотерапевты, психиатры, представители различных сервисных профессий)[2,с.29].

Актуальность данного исследования обусловлена также и спецификой изучаемой профессии медработников, которая заключается в большом количестве эмоционально насыщенных и отрицательно заряженных   межличностных контактов. Пациент обращаясь за помощью приносит с собой тревогу, страх и желание переложить или хотя бы разделить ответственность за возникновение, развитие и исход заболевания на врача. И зачастую строит свое общение не по принципу сотрудничества основанного на взаимопонимании, а скорее на требовании немедленного удовлетворения своего желания «быть здоровым». Учитывая, снижение авторитета профессии врача в нашей стране, на приеме часто происходит смена ролей, уже не врач определяет тактику ведения больного, а  пациенты в  директивной форме дают  указания о необходимом им обследовании и лечении. В таких условиях специалисту очень сложно в полной мере проявлять  эмпатию и сохранять самообладание, без риска снижения собственных адаптивных возможностей.

Обычно это происходит в виде экономного  расходования  эмоций, эмоциональной отстраненности.

Итак, эмоциональное выгорание представляет собой приобретённое профессиональное поведение, позволяющее человеку включать  механизмы психологической защиты (вытеснение) в форме полного или частичного исключения эмоций в ответ на избранные психотравмирующие воздействия, что не всегда профессионально позволительно для медицинских работников. И может послужить началом  внутриличностного конфликта – невозможности соответствия идеальному образу  «я – профессионал», усугубляя и без того сложное состояние.

В исследовании участвовало 53 женщины в возрасте от 23 до 57 лет.  Все испытуемые являются работниками медицинских учреждений здравоохранения города Воронежа. Стаж работы по специальности составляет от 3 до 30 лет.

Гипотеза исследования: уровень эмоционального выгорания медиков находится в прямой зависимости от стажа работы по специальности.

Для измерения уровня проявления эмоционального выгорания – механизма психологической защиты в форме полного или частичного исключения эмоций в ответ на избранные психотравмирующие воздействия, были использованы: методика диагностики уровня эмоционального выгорания В.В.Бойко [3,с. 90]; диагностика профессионального выгорания К.Маслач, С.Джексон, в адаптации Н.Е.Водопьяновой[4,с.8]; авторская анкета, направленная на изучение эмоционального выгорания. Методы обработки результатов исследования: качественный и количественный анализ, в том числе статистический расчет Н-критерия Крускала-Уоллиса, U-критерия Манна-Уитни, метод ранговой корреляции Спирмена.

Исходя из гипотезы исследования: что  уровень  эмоционального выгорания женщин-медработников, зависит от стажа работы по специальности, всех испытуемых разделили на три группы. Из 53 испытуемых женщин: 32 человека (60,4%) имеют стаж до 15 лет – группа №2, у 14 человек (26,4%) – стаж работы свыше 15 лет – группа №1, и  7 человек (13,2%) составили  группу №3, они  проработали в учреждениях здравоохранения менее 5 лет. В ходе проведения анкетирования  не возникало дополнительных, уточняющих вопросов. Анонимность проведения анкеты позволило получить более достоверные результаты.

Проведенное эмпирическое исследование показало, что во всех трех группах испытуемых  выявлено эмоциональное выгорание работников медицинских учреждений. Уровень выраженности СЭВ находится в зависимости от стажа непрерывной работы.

По методике Бойко В.В. синдром эмоционального выгорания состоит из трех фаз: «напряжение», «резистенция» и «истощение», каждая из которых в свою очередь складывается из четырех симптомов. Обратим внимание на отдельно взятые симптомы и насколько каждая фаза сформировалась.

Первая фаза развития синдрома  – «напряжение» находится в стадии формирования в 3 группе  испытуемых: 41балл. Группа состоит из молодых специалистов,  что и подтверждается  наиболее выраженными  симптомами: «переживание психотравмирующих обстоятельств» – 22 балла, «неудовлетворенность собой» -10 баллов, «загнанность в клетку» – 11баллов.  Показатели выраженности фазы «напряжение» в двух других группах примерно равны: 35 и 33 балла, что позволяет предполагать латентное течение этой фазы и развитие синдрома за счет двух других фаз.

Вторая фаза развития синдрома  – «резистенция»  или сопротивление, когда  человек пытается более или менее успешно оградить себя от неприятных впечатлений; является сформировавшейся  у всех групп испытуемых, что это как не показатель адаптации специалиста к сложным условиям профессии. Выраженность отдельных симптомов по группам  соответствует стажу работы испытуемых: «неадекватное эмоциональное реагирование» – 17,5 баллов(стаж до 15 лет), 20 баллов(свыше 15лет работы), 22балла (до 5 лет);  «редукция профессиональных обязанностей»- 16 баллов, 23 балла, 20 баллов. Таким образом, более эмоционально не адаптированы сотрудники до 5 лет работы, а наиболее халатно относятся к своим обязанностям сотрудники со стажем более 15 лет.

Третья фаза развития синдрома – «истощение» сформировалась только во 1 группе  испытуемых: 69 баллов, имеющих самый большой стаж работы по специальности. Доминирующие симптомы «эмоциональный дефицит» – 20 баллов, «эмоциональная отстраненность», «личностная отстраненность» 15 баллов и «психосоматические и психовегетативные нарушения» – 10 баллов.

В 2 и  3 группах  испытуемых фаза находится  в стадии формирования. Показатели фазы «истощение» – 43,5  и 42 балла  соответственно. Симптом «психосоматические и психовегетативные нарушения» – 8,5 баллов не сложился, а три других находятся в стадии формирования -12 баллов: «эмоциональный дефицит», «эмоциональная отстраненность», «личностная отстраненность».

Полученные  результаты подтверждают выдвинутую гипотезу исследования: чем больше стаж, тем более  развит синдром эмоционального выгорания. У женщин 3 группы (стаж до 5 лет) наблюдается низкий уровень эмоционального выгорания, у женщин 1 группы (стаж больше 15 лет) – высокий уровень и у женщин 2 группы (стаж от 5 до 15 лет) – средний уровень эмоционального выгорания.

Также для измерения степени «выгорания» по шкалам: эмоциональное истощение, деперсонализация и редукция личных  достижений был использован опросник «Профессиональное выгорание». В результате оценки уровней выгорания, в сравнении с данными российской выборки, получили высокий уровень по шкалам -  «эмоциональное истощение» и ««деперсонализация», а по шкале «редукция личных достижений» средний  уровень. При сравнении же групп между собой по шкалам, было выявлено,что: «эмоциональное истощение» и «деперсонализация» наибольшее значение у 1 группы  испытуемых; а  по шкале «редукция личных достижений» высокий  уровень у 1 и 2 группы  испытуемых, и средний уровень в 3 группе испытуемых.

После проведения математических расчетов статистической значимости данных – получили подтверждение, что высокий уровень по шкале «деперсонализация» у 1 группы  испытуемых находится в зоне значимости.

Анализируя результаты  исследования,  необходимо отметить еще и  влияние внешних факторов развития синдрома эмоционального выгорания (СЭВ) у медработников. Таких как: падение авторитета и престижа профессии, недостаточность государственной поддержки профессии, модернизация здравоохранения, и как следствие изменение условий труда, наряду с  увеличившимся объемом требований руководства и  снижением  уровня оплаты труда.

Учитывая специфичность развития СЭВ и незащищенность врача на личностном и юридическом уровне, отсутствие чувства правовой и социальной опоры усугубляется развитие синдрома, а его дальнейшее прогрессирование приводит к развитию психосоматической патологии. Всё это в совокупности приводит к потере адаптивности и невозможности выполнения своих профессиональных обязанностей. Беря во внимание значимость и остроту проблемы, а так же её негативное влияние не только на самих специалистов, на их деятельность и самочувствие, но и на тех, кто находится рядом с ними, можно говорить о   необходимости регулярной психопрофилактической работы в каждом лечебном учреждении, при обязательной поддержке  руководства.

После обработки результатов исследования были предложены мероприятия по профилактике и снижению уровня синдрома эмоционального выгорания. Данные мероприятия включали: групповые занятия в тренинговом режиме, ежедневную «психологическую гимнастику», направленную на  снятие эмоционального напряжения, индивидуальные консультации психолога. При поддержке администрации была создана баллинтовская группа, профсоюзной организацией  была предложена система поощрений и организация неформальных мероприятий, а так же найдена возможность сохранения дополнительного отпуска для всех сотрудников. В плане:  оборудование интерактивной комнаты психологической разгрузки сотрудников. После завершения цикла мероприятий будет произведена повторная диагностика с целью выявления эффективности разработанного комплекса.

Самое широкое применение находят свинцово-кислотные аккумуляторные батареи, ввиду своей низкой стоимости, простоты обслуживания, приемлемых сроков службы и высоких энергетических характеристик. Конструкции свинцово-кислотных батарей постоянно совершенствуются. В таблице 1 представлены основные характеристики аккумуляторов, наиболее часто используемых на объектах связи ВС РФ.

Таблица 1 – Основные характеристики аккумуляторов, наиболее часто используемых на объектах связи ВС РФ.

Температуры, указанные в скобках, достигнуты только для продукции некоторых зарубежных компаний.

Из таблицы 1 следует, что по энергетическим характеристикам современные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи вполне сопоставимы со щелочными. Исключение составляют литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, стоимость которых в несколько раз, а иногда и на порядок, превышает стоимость щелочных. Современные подвижные комплексы связи комплектуются стартерными свинцово-кислотными аккумуляторными батареями той же номенклатуры, что и входящие в состав комплексов связи шасси. В случае аварийных ситуаций эти же батареи работают уже как резервные источники тока, однако основной режим их работы – буферный. В целях унификации, удешевления, простоты обслуживания и упрощения логистики замена щелочных батарей на стартерные свинцово-кислотные выглядит оправданной.

Свинцовые стартерные AGM батареи с регулирующими клапанами характеризуются высокой вибростойкостью, непроливаемостью электролита и малым газовыделением при заряде [1] и повышенной цикличностью.

Своевременное и достоверное определение технического состояния свинцовых стартерных аккумуляторных батарей производится в ходе их диагностирования, что позволяет повысить эффективность использования батарей и продлить их срок службы [2].

Возможность определить в любой момент величину остаточной емкости и спрогнозировать ресурс батареи является достаточно трудоемкой задачей. Полученные данные представляют большую ценность для обслуживающего персонала и позволяют принимать оперативные решения. В стандарте [3] указаны основные диагностические параметры, характеризующие техническое состояние стартерных батарей.

Основными задачами диагностирования являются [4]:

- контроль технического состояния;

- поиск места и определение причин отказа (неисправности);

- прогнозирование технического состояния.

Под контролем технического состояния понимается проверка соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени.

На рисунке 1 представлены виды технического состояния свинцовой стартерной батареи.

Рисунок 1 – Виды технического состояния свинцовой стартерной батареи

Для решения задач диагностирования необходимо:

- определить параметры аккумуляторных батарей, позволяющие с требуемой точностью произвести оценку их состояния;

- минимизировать разброс значений параметров у однотипных батарей;

- выбрать методики проведения диагностирования;

- подобрать аппаратуру, позволяющую провести контроль технического состояния батарей требуемой достоверности.

Согласно работе [5] дефекты по механизму влияния на аккумулятор классифицируются следующим образом:

- дефекты, уменьшающие площадь истинной поверхности электродов;

- дефекты, увеличивающие ток утечки.

Для объективной оценки состояния аккумуляторных батарей необходимо определить степень заряженности аккумуляторов. Все диагностические параметры условно можно систематизировать по трем направлениям:

- определение степени заряженности;

- поиск дефектов, уменьшающих площадь истинной поверхности электродов;

- поиск дефектов, увеличивающих ток утечки.

Диагностирование свинцовых стартерных аккумуляторных батарей в настоящее время осуществляется согласно [3, 7]. Для выпускаемых промышленностью аккумуляторных батарей устанавливаются испытания:

- приемо-сдаточные;

- периодические;

- на надежность;

- типовые.

Методы этих испытаний достаточно трудоемки, требуют специального дорогостоящего оборудования, высококвалифицированного персонала, и для диагностирования батарей при их эксплуатации в войсках практически неприемлемы. Классификация стартерных аккумуляторных батарей, применяемых в ВС РФ представлена в источнике [6], однако она не учитывает герметизированных GEL или AGM аккумуляторных батарей. В Руководстве [7] не предусмотрены методы диагностирования батарей с регулирующими клапанами. Поэтому в настоящее время учеными и промышленностью активно ведутся работы по созданию и внедрению принципиально новых методов и способов диагностирования свинцовых стартерных аккумуляторных батарей. Связано это прежде всего с тем, что имеющиеся на сегодняшний момент способы и средства диагностирования герметизированных AGM аккумуляторных батарей не позволяют оперативно и с достаточной достоверностью оценить их состояние и спрогнозировать их ресурс.

Основные методы диагностирования свинцовых стартерных аккумуляторных батарей представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Основные методы диагностирования свинцовых стартерных аккумуляторных батарей

Разрушающие методы диагностирования в основном применяются в исследовательских работах с целью определить процессы, протекающие в свинцовом аккумуляторе, приводящие к его отказу. Иными словами выявить природу дефектов, которые уменьшают площадь активной поверхности электродов, увеличивают ток утечки и повышают внутреннее сопротивление аккумулятора.

Масс-спектроскопия – один из методов исследования вещества аккумуляторных электродов путем определения масс атомов, входящих в его состав и их количества под воздействием электрических и магнитных полей. Некоторые результаты его применения указаны в работе [8]. Данный метод обладает очень высокой достоверностью определения атомного состава исследуемого образца, но применение спектрометров ограничено стационарными условиями из-за их массо-габаритных показателей и высоких требований к квалификации обслуживающего персонала. Самым неприемлемым при эксплуатации батарей является то, что применение масс-спектроскопии подразумевает полное разрушение аккумуляторной батареи.

Под неразрушающими методами следует понимать способы и средства не нарушающие целостность объекта диагностирования [9]. Очевидно, что при эксплуатации свинцовых аккумуляторных батарей именно эти методы целесообразно использовать для контроля их состояния. Работа неразрушающих методов основана на регистрации изменения параметрических характеристик батарей в различных условиях эксплуатации. ГОСТ [4] классифицирует диагностирование по типу и времени воздействия: рабочим, тестовым и экспресс. Рабочим и тестовым диагностированием называют диагностирование при котором на батарею подаются, соответственно, рабочие и тестовые воздействия, а экспресс – диагностирование по ограниченному числу параметров за заранее установленное время.

Рабочее воздействие зависит от режима работы аккумуляторной батареи, а следовательно работоспособность может быть оценена по внутренним приборам контроля объекта вооружения и военной техники (ВВТ), на котором установлена батарея, например: амперметру, вольтметру, либо сигнальным лампам. Используя эти методы можно достоверно определить лишь как батарея принимает заряд и, довольно грубо, заряжена она или разряжена.

Основными параметрами, характеризующими технического состояния свинцовых стартерных батарей, являются их номинальная и резервная емкости [3, 9, 10], то есть количество электричества, которое может отдать батарея в заданных условиях. Именно по этой величине производится оценка технического состояния батареи и степень деградации ее аккумуляторов.

Методы тестового диагностирования, по типу воздействия условно можно классифицировать как периодические и внеплановые, которые предусматривают заведомо известное внешнее воздействие, чаще всего, в течение определенного времени. Время тестового воздействия в зависимости от его типа и способа варьируется в широких пределах, может достигать нескольких десятков часов.

Все диагностические мероприятия начинаются с визуального осмотра, и только после его проведения принимается решение о целесообразности дальнейшего диагностирования батарей. Визуальные методы позволяют выявлять явные неисправности на первых этапах диагностирования. Оценивается состояние выводов (наличие коррозии и износ), моноблока и общей крышки (наличие на них трещин и загрязнений). По результатам осмотра дается оценка о внешнем состоянии аккумуляторной батареи и целесообразности ее дальнейшего диагностирования без учета прямых измерений параметров, определяющих техническое состояние батарей.

Методы периодического контроля регламентированы инструкциями, приказами, руководствами и стандартами, основаны на измерениях параметров аккумуляторных батарей непосредственно на выводах, таких как электродвижущая сила (ЭДС), рабочее напряжение, разрядный ток, плотность электролита и его температура.

ЭДС является одним из основных параметров, характеризующих состояние батареи. Она зависит от химических и физических свойств активных веществ и концентрации их ионов в электролите. Величина равновесной ЭДС батареи зависит от количества последовательно соединенных аккумуляторов, плотности их электролита и, в меньшей степени, от его температуры [11]. ЭДС не дает точную оценку о состоянии разряженности батареи, так как ЭДС ее аккумуляторов зависит только от физической природы элементов химической системы, но не от их количества Зависимость ЭДС батареи Е_б описывается эмпирической формулой 

E_б = n(0,84+ρ) 

где n – количество последовательно соединенных аккумуляторов;

ρ – плотность электролита, приведенная к 25 ^оС, используется при определении степени заряженности аккумуляторов в батарее.

Измерение ЭДС проводится вольтметром с большим входным сопротивлением, чтобы не разряжать батарею. На рисунке 3 представлено изменение равновесной ЭДС и электродных потенциалов аккумулятора в зависимости от плотности электролита.

1 – ЭДС; 2 – потенциал положительного электрода; 3 – потенциал отрицательного электрода

Рисунок 3 – Изменение равновесной ЭДС и электродных потенциалов свинцового аккумулятора в зависимости от плотности электролита

Из рисунка 3 по зависимости 1 видно, что зная плотность электролита в конце заряда или плотность заливаемого электролита при приведении сухозаряженных батарей, можно на приемлемом уровне оценивать их техническое состояние при дальнейшей эксплуатации. Явным недостатком данного метода является невозможность определить емкость батареи.

Напряжением аккумуляторной батареи является разность потенциалов на полюсных выводах при зарядных или разрядных процессах при наличии тока во внешней цепи. Напряжение аккумуляторной батареи естественно отличается от ее ЭДС. При разряде оно будет меньше ЭДС, а при заряде больше. На рисунке 4 изображены разрядная и зарядная характеристики. Из рисунка 4 видно, что плотность электролита уменьшается, а при заряде увеличивается. Плотность электролита изменяется по линейному закону до напряжения конца разряда U_кр (рисунок 4 а). При достижении этого значения сернокислым свинцом закрываются поры активного вещества, доступ электролита прекращается, сопротивление увеличивается. Напряжение начинает резко падать. В соответствии со стандартом [3] U_кр ограничено значением 1,75 В, а по стандарту [12], в зависимости от величины разрядного тока, может достигать 1,6 В на один аккумулятор. Дальнейший разряд ведет к разрушению аккумулятора.

Рисунок 4 – Характеристики свинцового аккумулятора: а – разрядная; б – зарядная

Метод диагностирования по рабочему напряжению заключается в подключении к батарее низкоомной нагрузки известной величины. Далее через определенный промежуток времени (как правило на пятой секунде) фиксируют величину рабочего напряжения и, используя табличные величины, производят оценку технического состояния батареи (в зависимости от производителя измерительного устройства рабочее напряжение должно составлять, как правило, не менее 8,5-9 В). Недостатком данного метода является то, что к батарее подключается большая нагрузка (в зависимости от номинальной емкости батареи составляет 100-200 А), что негативно сказывается на фактической емкости батареи и ее сроке службы, если после измерения батарею сразу не отправить на заряд. Температуры, отличные от 25 ± 2 ^оС ведут к искажению результатов измерений. Данный метод не дает оценки емкости и прогноза срока службы диагностируемой батареи.

Согласно Руководству [7] и приказу [13] установлена следующая емкость в конце гарантийного срока службы батарей (в процентах к номинальной): для танковых – 90-100 (в зависимости от модификации), для автомобильных – 70. В свою очередь емкость, отдаваемая стартерными батареями в конце минимального амортизационного срока службы, составляет (в процентах к номинальной): для танковых – 70, для автомобильных 50. Причем срок службы батарей должен быть не менее пяти лет. По истечении этих сроков предписывается оценить величину отдаваемой фактической емкости по отношению к номинальной и принять решение о списании или продлении срока службы батареи на год.

В ВС РФ емкость батарей определяется в ходе проведения контрольно-тренировочного цикла (КТЦ) током десятичасового разряда [7].

КТЦ включает в себя:

- предварительный полный заряд батареи;

- контрольный разряд током десятичасового разряда;

- окончательный полный заряд.

Согласно ГОСТ [3] емкость свинцовых стартерных батарей батарей определяется в режиме двадцатичасового режима разряда, причем должно быть соблюдено постоянство температуры (25 ± 2 ^оС) на протяжении 20-ти часов. На практике, в обычных условиях эксплуатации возникают трудности в поддержании температуры в заданных границах продолжительное время. Величина разрядного тока должна быть постоянной и составлять I_{ном 20} ± 2% (I_{ном 20} – номинальный ток 20-ти часового разряда) до падения напряжения на полюсных выводах батареи до величины 10,50 ± 0,05 В. Время разряда должно быть измерено и зафиксировано для дальнейших расчетов емкости батареи.

Очевидно, что при реализации данного метода возникает необходимость в стабилизированных источниках напряжения или тока, так как, согласно [7], предварительно нужно полностью зарядить батарею, подвергаемую контролю. Также необходим контроль температуры электролита аккумуляторов, причем измерять ее необходимо в одном из центральных аккумуляторов (температура должна находиться в пределах 25 ± 2 ^оС) в течение всего разряда. При конечной температуре отличной от 25 ± 2 ^оС следует воспользоваться температурной поправкой:

С_{20 25}^о_С = С_20Т [1 – 0,01(Т – 25)],

где С_{20 25}^о_С  - расчетная емкость в режиме 20-ти часового режима разряда с учетом температурной поправки;

С_20Т – фактическая емкость батареи в режиме 20-ти часового режима при конечной температуре, отличной от 25 ± 2 ^оС;

Т – фактическая температура электролита в центральном аккумуляторе в конце разряда.

Контроль резервной емкости осуществляется аналогично вышеописанному методу с отличием лишь в том, что величина разрядного тока составляет 25А ± 1%, а формула температурной поправки имеет следующий вид:

С_{р 25}^о_С = С_{р Т} [1 – 0,009(Т – 25)],

где С_{р 25}^о_С  – расчетная резервная емкость с учетом температурной поправки;

С_рТ – фактическая резервная емкость батареи при конечной температуре, отличной от 25 ± 2 ^оС;

Т – фактическая температура электролита в центральном аккумуляторе в конце разряда.

Кроме того, со стороны обслуживающего персонала необходим контроль напряжения на полюсных выводах и регулировки разрядных токов, так как при разрядных процессах снижается плотность электролита и, соответственно, увеличивается внутреннее сопротивление аккумуляторов батареи.

Данный метод дает самую точную оценку емкости и состоянию батареи в целом, но требует наличия специального оборудования, больших временных, энергетических и трудовых затрат. Большие трудности вызывает и то, что для применения данного метода батарею предварительно нужно отключить от нагрузки и заменить подменным фондом. В то же время измерение температуры электролита аккумуляторов герметизированных батарей вообще невозможно, что в свою очередь ведет к существенному снижению достоверности полученных результатов. Вместе с тем в источнике [14] говорится, что приемлемый критерий точности таких измерений должен составлять 3% и выше. В Руководстве [7] вообще не представлена информация по способам контроля технического состояния герметизированных батарей и определения их емкости, несмотря на то, что поставки таких батарей в войска уже начались.

В последнее время, в связи с массовым производством герметизированных свинцовых аккумуляторных батарей с иммобилизованным электролитом и их широким применением в телекоммуникационных системах, большую значимость получили исследования в области разработки и создания новых способов определения технического состояния именно этих батарей.

Из-за резко возросших требованиями к аккумуляторным батареям, возникла необходимость в контроле их состояния при минимизации времени его проведения, а в некоторых случаях и в масштабе реального времени. В свою очередь это обуславливает проведение контроля технического состояния вне предписанных руководящими документами временных рамках. Очевидно, что данный контроль должен проводится оперативно, с максимальной достоверностью и минимальным временем. Важным аспектом еще является и то, что такие методы должны исключать отключение батареи от потребителей и перерывы в работе средств связи.

Методы внепланового контроля должны проводиться за минимальное время, ведь его основное предназначение – оценка состояния батарей в межрегламентные сроки. Очевидно, что именно измерение функциональных зависимостей и расчет на их основе величины емкости необходимо применять при внеплановом контроле.

Внутреннее сопротивление батареи является важным диагностическим параметром [9]. Зная его величину в начальный момент и ее изменение в процессе эксплуатации можно с приемлемой достоверностью сделать прогноз остаточного ресурса. Однако остаточный ресурс зависит от множества характеристик, в числе основных: режим работы батареи, величины разрядных и зарядных токов, глубина циклирования, температурные условия эксплуатации, повышенная вибрация, воздействие других внешних факторов. Поэтому прогнозирование остаточного ресурса батареи является довольно сложной задачей.

Измерение внутреннего сопротивления представляет определенные трудности, ввиду его малой величины. Но при больших величинах разрядных токов имеет существенное значение. При расчете учитывают сопротивления пластин, сепараторов и электролита. Для ее регистрации применяют методы измерений постоянным и переменным током.

Методы измерения постоянным током основаны на применении закона Ома. На рисунке 5 представлено сопротивление свинцово-кислотной аккумуляторной батареи из 12 элементов емкостью 3 А×ч при разных режимах разряда.

Рисунок 5 – Сопротивление аккумуляторной батареи из 12 элементов емкостью
3 А×ч при разных режимах разряда.

Из рисунка 5 видно, что величина сопротивления источника тока не является истинным омическим и зависит от состояния заряда батареи и разрядного тока.

В ГОСТ [12, 15] описана методика измерения сопротивления применительно к свинцово-кислотным химическим источникам тока, которая заключается в регистрации изменения напряжения по двум разрядным величинам тока в заданных временных условиях по следующей формуле:

R_полное = R_Ω + R_пол = (U₁ – U₂)/(I₂ – I₁), где

R_Ω – активное сопротивление;

R_пол – сопротивление поляризации;

U₁, U₂ – регистрационные напряжения соответственно на 20 и 5 секундах разрядных токов I₁, I₂;

I₁, I₂ – соответственно величины разрядных токов 4С₁₀ и 20С₁₀.

На рисунке 6 изображен отклик химического источника тока на разрядный импульс постоянного тока.

Рисунок 6 – Отклик химического источника тока на разрядный импульс постоянного тока

К недостаткам данного метода можно отнести невозможность определения R_пол, а также то, что достоверность результатов достигается лишь на батареях со степенью разряженности не более 90% [9]. При большей разряженности батарей для определения нижней границы ΔU_Ω, возникает острая необходимость в применении приборов, способных регистрировать отклик с высокой скоростью.

На рисунке 7 представлен резонансный мост для измерения сопротивления аккумуляторов переменным током, где В – батарея, подвергаемая измерениям. Согласно [14] данная схема позволяет измерять величину внутреннего сопротивления 0,004 Ом с точностью 2%.

Рисунок 7 – Резонансный мост для измерения сопротивления аккумуляторов

Анализ работ [3, 12, 15, 16, 17, 18, 19] показал, что методы измерения сопротивления переменным током применяются только для щелочных аккумуляторов и батарей на частоте 1 ± 0,1 кГц. Согласно [20] измеренное переменным током сопротивление содержит как активную так и реактивную составляющую. Импеданс (полное сопротивление электрической цепи) для различных типов электрохимических систем и даже однотипных батарей будет различным. Хотя величина импеданса большинства зарубежных производителей оценивается на 1 ± 0,1 кГц и для довольно широкой номенклатуры импеданс будет равен R_Ω. Сопротивление, полученное методом переменного тока будет всегда меньше измеренного при постоянном токе, так как исключает величину R_пол. При частотной зависимости (кроме частот менее 3 Гц) переход к сопротивлению на постоянном токе крайне затруднителен из-за специфики электрохимических процессов.

Внутреннее сопротивление свинцово-кислотных батарей, полученное на переменном токе, нельзя использовать при расчете тока короткого замыкания и оценки чувствительности и селективности защитных аппаратов сети постоянного тока.

Величина тока короткого замыкания, рассчитанная по сопротивлению на постоянном токе, будет меньше, чем при переменном токе, что, в свою очередь, может привести к ошибочным результатам как при оценке технического состояния свинцово-кислотных батарей, так и при обеспечении требуемого уровня напряжения у потребителей постоянного тока при резком возрастании нагрузки.

В работе [21] автором была доказана справедливость данного метода применительно к свинцово-кислотным батареям. Для этого им была рассмотрена эквивалентная схема в виде последовательной RLC-цепочки. По мнению автора, можно считать, что такой метод вычисления параметров эквивалентной схемы аккумулятора позволяет оценить значения их емкости с относительной погрешностью вычисления не более 15 %.

Экспресс-диагностирование как уже отмечалось выше основано на определении состояния батарей по ограниченному числу параметров за установленное время. Из рисунка 2 видно, что методы тестового и экспресс-диагностирования могут не только взаимозаменять друг друга при условии минимизации времени измерений и регистрации диагностических параметров, но и дополнять.

Статистические методы находят применение большей частью в научно-исследовательской деятельности, а также при построении различных систем мониторинга и основываются на обработке и систематизации различных данных, полученных в ходе наблюдения за изменениями в работе исследуемых батарей. На основании полученных данных строятся определенные зависимости, производится моделирование процессов и прогнозирование состояния батарей в различных условиях эксплуатации.

Таким образом можно сделать вывод, что существующая система диагностирования аккумуляторных батарей в ВС РФ не в полной мере отвечает современным требованиям по эксплуатации поступающих в войска герметизированных аккумуляторных батарей.

Одним из самых важных параметров батарей является ее резервная или номинальная емкость. Наиболее точным и быстро измеримым параметром батареи, способным дать достаточно точную оценку ее состояния является внутреннее сопротивление. Данный параметр может быть использован для прогнозирования состояния и остаточного ресурса батареи в режиме эксплуатации. Можно считать, что на настоящий момент еще не найдено путей достоверного определения внутреннего сопротивления батарей.

Наиболее точными и оперативными являются методы измерения параметров батареи с применением воздействия переменным и (или) постоянным током.

Согласно принятой расчетной схеме каждая из опор удерживается горизонтальными силами торможения T, сопротивлением передвижению R, сопротивлением от уклона кранового пути , а движущей является сила давления ветра .
Продольное усилие перекоса найдём, определив разность между суммарными нагрузками каждой опоры (гибкой и жёсткой):

 (1)

где - сопротивление передвижению жесткой опоры; 
Uж – сопротивление создаваемое уклоном пути, действующее на жесткую опору;
 - давле­ние ветра на жесткую опору;
 - сопротивление преодоления сил инерции приводимых в движении масс; 
Т – сила торможения, приведенная к ободу ходового колеса; 
Rг – сопротивление пере­движению гибкой опоры;
Рвг – давление ветра на гибкую опору;
Uг – сопротивление создаваемое уклоном пути, действующее на гибкую опору; 
Iг – сопротивление преодоления сил инерции приводимых в движении масс.
Исключаем тормозной момент:

 (2)

Сопротивление передвижению жесткой опоры, создаваемое трением качения ходовых колес по рельсам, трением в опорах:

 (3)

 (4)

 (5)

где- вес тележки и крана; 
 – номинальная грузоподъёмность; 
 - коэффициент тре­ния качения колеса по рельсу;
 - коэффициент трения подшипников, приведённый к цапфе колеса;
- коэффициент, учитывающий сопротивление трения реборд ходовых колес и торцов ступиц колеса (2,0…2,5); 
 - диаметр цапфы; 
D – диаметр ходово­го колеса.
Для гибкой опоры:
 (6)

Сопротивление создаваемое уклоном пути, действующее на жесткую и гибкую опору:

 (7)

 (8)

где  – угол уклона рельсового пути, для малых уклонов = 0,003.
Ветровую нагрузку можно разложить на три составляющее: давление на жесткую опору , давление на груз и давление на пролётное строение. Последнюю составляющую можно исключить из расчёта, т.к. действие между опорами распределено равномерно и нет влияния на перекос.

 (9)

где Pж – распределенная ветровая нагрузка на единицу расчётной площади жесткой опоры;
Аж – расчётная наветренная площадь жесткой опоры.

 (10)

где  = 125Па–динамическая давление ветра, принимаемое независимо от установки района крана (скоростной напор);
k – коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте; 
- коэффициент аэродинамической силы;
n – коэффициент пере­грузки. 
Давление ветра на груз:

 (11)

где- распределённая ветровая нагрузка на единицу расчётной площади груза;
Агр – расчётная наветренная площадь груза.
Аналогично считается давление ветра на гибкую опору:

 (12)

Сопротивление торможению от сил инерции может быть определено:

 (13)

где  – номинальная грузоподъёмность крана;
 – вес крана и тележки;
 - скорость движения крана;
 - время торможения;
g-ускорение свободного падения.
Время торможения должно быть определено отдельно для каждой из опор:

 , (14)

где  - частота вращения вала двигателя привода передвижения крана;
 - момент инерции ротора двигателя; 
 - момент инерции муфты быст­роходного вала с тормозным шкивом;
 - передаточное число механизма передвижения крана;
 - коэффициент полезного действия привода меха­низма передвижения крана;
 - количество приводов, расположенных на опоре крана;
 - тормозной момент, на который настроен тормоз меха­низма;
 - суммарное сопротивление торможению жесткой опоры крана.

.. (15)

Аналогичное выражение может быть составлено и для гибкой опоры.
В рассмотренных расчётах не учитывается влияние характеристик приводных двигателей, погреш­ности диаметров колес, неодновременность срабатывания тор­мозных устройств и т.п. Расчётное усилие принимается с учётом коэффициента:

 (16)

Поперечное усилие перекоса возникает в результате температурного расширения и погрешности укладки подкранового пути.
Формула для определения поперечного усилия:

=, (17)

где –наименьшая жёсткость вертикальных элементов металлоконструкции;
- значение температурной деформации;
 – погрешность укладки кранового пути, по нормативам не более 5мм.
 - зазор между боковой поверхностью рельса и ребордой колеса. Зазор принимается на этапе проектирования козлового крана для того, чтобы скомпенсировать температурные деформации и исключить трение реборды колеса о рельс. 
Температурную деформацию можно определить по формуле:

 (18)

где L – длина кранового моста;
- коэффициент линейного теплового расши­рения стали, для стали ;
 – перепад температур, обычно принимается в .
Вывод: предложенный метод позволяет определить максимально возможные продольные и поперечные усилия перекоса, так как рассмотрены наиболее неблагоприятные ситуации, возникающие в эксплуатации козлового крана. Предложенная методика позволит подобрать ограничитель перекоса автоматического действия, который обеспечит безопасную работу козлового крана, так как он будет запроектировано на максимально возможные усилия.