Какие аккумуляторы используются в ибп
Батарея – самый важный компонент ИБП. И самый дорогой. К тому же, ещё и обладающий определенным жизненным циклом. Стало быть, рано или поздно, вопрос замены батареи обязательно встанет.
Хорошие АКБ служат много лет, почему бы уже сегодня не заглянуть в завтрашний день, чтобы понять, что станется с нашими вложениями в «железо»? Часто бывает так, когда что-то хорошее стоит очень дорого, а через некоторое время становится легкодоступным.
При выборе ИБП, возникает вопрос: какая аккумуляторная батарея в нём используется, и какая подходит для замены?
Поэтому, для начала поговорим немного о технологиях и типах батарей.
Какие бывают батареи ИБП
«Начинка» у АКБ бывает разная. Начнём с самой распространенной – со свинцово-кислотных аккумуляторов.
Их плюсы давно известны: хорошо держат напряжение, имеют маленький саморазряд и высокую продолжительность циклов работы. Некоторые из них выдерживают до 1000 циклов перезарядки, способны работать при в широком диапозоне температуры. Да и технология их достаточно отработана, что делает АКБ надежнее.
Но есть и недостатки. В первую очередь это низкая удельная емкость, большой вес и размер. И их нужно менять после полной разрядки.
А вот никелево-кадмиевые батареи наоборот: небольшие и легкие. Они также вполне надёжны, устойчивы к скачкам температуры, могут выдержать до 1500 зарядно-разрядных циклов, имеют низкий процент самостоятельного разряда и довольно значительную плотность энергии. К тому же, эти АКБ недорого стоят.
Но есть минус – эти аккумуляторы утрачивают свою емкость в последствие «эффекта памяти».
К тому же, цена не всегда может быть показателем высоких производительных характеристик. Взять к примеру, никелево-металлогидридные АКБ. Это дорогие устройства, обладающие высокой плотностью энергии и удельной емкостью, которая практически не уменьшается в ходе эксплуатации. Однако, данные АКБ мало используются как раз из-за эксплуатационных сложностей. В работе данных батарей полно изъянов. Во-первых, это высокий уровень самостоятельного разряда и небольшая нагрузочная способность. Во-вторых, наблюдается дисфункция при полной разрядке и малое количество циклов перезарядки. В-третьих, зарядить такое АКБ не совсем тривиальная задача. В-четвертых, чувствительность к температуре.
Но малый температурный диапазон беда не только никелево-металлогидридных АКБ, этим же «страдают» и литий-ионные батареи. Которые, к слову, можно хранить только в заряженном состоянии.
При том, что у литий-ионных аккумуляторов очень много преимуществ. Основные это – повышенная удельная емкость при небольших габаритах и весе, большая энергетическая плотность и малая скорость саморазряда, быстрая зарядка, количество циклов заряда/разряда, возможность работы при высокой температуре – до 40°С. Кроме того, они вполне надежны и недороги в обслуживании.
Раньше «бесперебойники» на литий-ионных аккумуляторах использовались только в дорогих решениях, однако в этом году Schneider Electric выпустил на рынок первые недорогие модели однофазных ИБП с литий-ионными аккумуляторами мощностью 1кВА и 1,5 кВА c предустановленной сетевой картой — SRTL1000RMXLI-NC и SRTL1500RMXLI-NC, и без неё — SRTL1000RMXLI и SRTL1500RMXLI.
После того, как с типами АКБ стало всё понятно, стоит упомянуть, что самые популярные, свинцово-кислотные батареи могут отличаться по виду применяемого электролита. Обычно это батареи AGM или GEL или устройства с жидким электролитом. В чем особенности разных вариантов?
В батереях с жидким электролитом применяется разбавленная серная кислота. И опасность в том, что устройства не герметичны, есть риск попадания вредных веществ в окружающую среду. Соответственно, обслуживание и зарядка таких батарей возможна только в специальных помещениях. Зато они недорого стоят, чем обусловлена их популярность.
В GEL-батарее электролитный заполнитель имеет структуру геля. В ходе работы он не производит летучих соединений, их корпуса вполне герметичны и гелевые АКБ совершенно безвредны для человека. Кроме того, такие батареи мощные, надежные – срок службы до 12 лет, емкие, способны часто перезаряжаться и функционировать почти в любых температурных условиях. Но есть и недостатки: им противопоказана полная разрядка и стоят они довольно недешево.
По сравнению с GEL AGM-батареи сравнительно недороги. Они тоже произведены на гелевой основе и имеют пониженное электросопротивление. Кроме цены, AGM-аккумуляторы имеют ещё массу достоинств: они долговечны, обладают большой емкостью, устойчивы к вибрации и готовы к размещению в любом положении.
При этом, аккумуляторы AGM работают в буферном режиме, потому что обладают большим числом циклов перезарядки и низкими показателями саморазряда. Плюс – у них нет уже упомянутого «эффекта памяти».
Но AGM имеют и свои минусы. Они мало восприимчивы к перезарядке и не приспособлены для компенсации части утрачиваемого электролита.
В целом, сравнение GEL и AGM приведены в таблице.
Совместимость батарей ИБП
Зная достоинства и недостатки разных типов батарей, упомянутых выше, APC by Schneider Electric разрабатывает и поставляет на российский рынок ИБП со свинцово-кислотными аккумуляторами AGM. У данного правила есть и исключения: недавно вышедшие на рынок ИБП серии «SRTL» с литий-ионными аккумуляторами. Так же, крупные трёхфазные ИБП могут быть настроены на работу с любыми аккумуляторами в зависимости от условий применения и пожеланий заказчика.
Для разных ИБП производитель подразумевает использование разных аккумуляторных батарей, полная информация приведена в таблицах совместимости АКБ, которые выпускают сами производители. Вот, например, таблица по АКБ от APC by Schneider Electric.
Стоит обратить внимание, что у некоторых простых ИБП серии «Back-UPS», замена аккумулятора самостоятельно, руками пользователя не предусмотрена. Для замены, необходимо обращаться в авторизованные сервисные центры. Визуально, такой ИБП можно отличить по жёлтому батарейному коннектору на тыльной стороне.
Преимущества использования оригинальный батарейных картриджей
После обсуждения вопроса совместимости может возникнуть желание воспользоваться не оригинальными батарейными картриджами, а так называемым аналогами – изделиями других производителей.
Преимуществом такого приобретения будет только размер единовременных затрат. Зато рисков прибавляется целый вагон.
Начнём с основного – отсутствия гарантийных обязательств. APC by Schneider Electric даёт гарантию на исправную работу произведённых картриджей. Остальные-вопрос. Никто из сисадминов не горит желанием срываться с места и ехать самостоятельно менять батарею, внезапно вышедшую из строя, или не дай бог, протёкшую.
Кстати, насчёт совместимости – тоже ещё вопрос. В конструкцию ИБП заложены параметры определенной батареи. Замена её на другую может привлечь к снижению срока её службы, некорректному поведению и ыв некоторых случаях повлечь опасность. Не говоря о том, что документации «серых» продуктов, а также на сайтах продавцов может быть масса ошибок.
Поэтому, лучше ещё раз вспомнить про преимущества оригинальных батарей. Это длительный срок службы, безопасность и надёжность с минимумом разъёмов, соответствие всем экологическим требованиям, подтверждённым многими тестами и сертификатами. А также, возможность удобного монтажа и гарантированная совместимость с вашим ИБП.
Срок годности батарей, как хранить, как обслуживать
Срок службы аккумуляторных батарей, которыми комплектуются однофазные ИБП APC by Schneider Electric составляет 3-5 лет, и зависит от соблюдения условий хранения и использования, а так же количества переходов на ИБП на работу от батареи, глубины разряда батареи в каждом случае, а так же длительности нахождения в разряженном состоянии.
Вообще, температурный режим довольно критичен для работы АКБ. Практика показывает, что срок эксплуатации батареи при повышении температуры на каждые 8°C снижается на 50% соответственно. Обязательно учитывайте, что температура внутри ИБП всегда больше температуры снаружи. Так же, ИБП с топологией online и гибридные online-источники нагреваются сильнее, нежели резервные или линейно-интерактивные.
В случае хранения батарей, при температуре окружающей среды от -15°С до +30°С рекомендуется выполнять дозарядку батарей не реже чем раз в полгода. В условиях, когда температура окружающей среды составляет от +30°C до +45°C, выполнять дозарядку батарей нужно не реже чем раз в три месяца. С целью увеличения срока годности, хранить батареи следует при температуре 10°C или ниже.
Если говорить про крупные, трёхфазные ИБП, то обслуживание и замена батарей критична для надежности всего источника. Периодические профилактические работы не только продлевают срок службы цепочек батарей за счет предотвращения ослабленных соединений и коррозии, но и помогают выявить неисправные батареи до их полного выхода из строя.
Кстати, хотя герметичные батареи и называют не обслуживаемыми, этот термин прижился потому, что в них не требуется обновлять электролит. А так, они всё равно требуют регулярного обслуживания.
Стоит также учитывать, что подзарядка батареи малым током приводит к истощению химического ресурса батарей и снижает ожидаемый срок службы почти наполовину.
Доступность оригинальных батарейных картриджей и цены на них
Возвращаясь к теме обсуждения преимущества оригинальных картиджей, необходимо отметить, что ведущие бренды тоже следят за рынком. Так вот Schneider Electric объявил о существенном снижении цен на сменные аккумуляторные картриджи, предназначенные для самых популярных источников бесперебойного питания APC. До 60% дешевле теперь продается целый ряд моделей батарейных картриджей.
Резюме
Универсального совета по выбору аккумуляторных батарей не существует. Для решения любой задачи можно подобрать несколько вариантов: от недорогих до супер-навороченных. И тут очень важно понимать, каковы будут первоначальные единовременные вложения и сколько выйдет в итоге совокупная стоимость владения. Последнее более важно в перспективе, потому как ИБП приобретаются не на один год. Текущий тренд развития аккумуляторов говорит о том, что батареи на литий-ионе будут дешеветь и проникать во все ниши, вплоть до домашнего пользования.
Источник бесперебойного питания со встроенным аккумулятором позволяет фильтровать помехи и какое-то время обеспечивает стабильность работы оборудования при неожиданном отключении электричества. Функцию хранения и обеспечения энергией приборов при нарушении электрообеспечения в бесперебойнике осуществляет аккумуляторная батарея. От нее зависит продолжительность автономного энергоснабжения и мощность ИБП. Для бесперебойной работы немаловажен правильный выбор АКБ. Разберем, какие есть типы аккумуляторов для ИБП, их плюсы и минусы.
Какие бывают батареи?
Остановимся подробнее на каждом из перечисленных видов.
Расчет оптимальной емкости
Емкость показывает время, в течение которого аккумулятор сможет питать ИБП. Емкость традиционно подсчитывается в ампер-часах, для маленьких батарей вместо этого используется единица миллиампер-час. Для того, чтобы рассчитать данную характеристику, необходимо просто умножить показатель постоянного тока разряда аккумулятора на время разряда в часах.
Гелевые
Устройства данного типа содержат в своем составе загуститель для электролита. Гелевые устройства обладают важными достоинствами: они имеют большой срок эксплуатации, являются безопасными для здоровья, не требуют особых условий обслуживания, но, в свою очередь, они стоят довольно больших денег и не терпят глубокого уровня разряда.
Почему нельзя использовать автомобильный аккумулятор?
Автомобильный аккумулятор значительно отличается от аккумулятора для ИБП. Разберем, в чем отличия между этими двумя видами.
Первое отличие заключается в разности напряжений. Напряжение автомобильного аккумулятора больше напряжения варианта для ИБП — это может негативно повлиять на работу самого ИБП.
Второе отличие заключается во времени работы. За счет того, что пластины автомобильного аккумулятора тоньше, они быстро разрушаются из-за длительного рабочего цикла.
Третье же и самое главное отличие — в выделении водорода в процессе работы батареи.
Смесь выделяемого водорода с кислородом в закрытом помещении может детонировать при появлении даже малейшей искры.
Максимальный ток заряда
В процессе эксплуатации пластины изнашиваются, характеристики аккумулятора, в том числе, емкость, перестают соответствовать заявленным значениям.
Соответственно, и максимальный ток заряда требует корректировки.
Внутреннее сопротивление
Величина внутреннего сопротивления аккумулятора – условный показатель. Значение зависит и от степени заряда (разряда) устройства, и от температуры, и от срока службы. Чем качественнее АКБ, тем меньше сопротивление. Обычно оно составляет от 0,2 до 0,7 Ом.
AGM-батареи
Это более совершенный вариант батарей на основе геля. Аккумуляторы производятся в герметичных корпусах и имеют пониженное электросопротивление, что положительно влияет на их качества. В ИБП подобные батареи применяются все чаще. К плюсам AGM-аккумуляторов можно причислить то, что они:
- долговечны;
- емки;
- надежны;
- устойчивы к вибрации;
- размещаются в любом положении;
- недороги.
Аккумуляторы AGM работают в буферном режиме, поскольку обладают большим числом циклов перезарядки и низкими показателями саморазряда. Немаловажно отсутствие у подобных элементов питания «эффекта памяти». Некоторые изготовители декларируют повышенную производительность таких АКБ и высокий пусковой ток.
К минусам таких батарей причисляют то, что они мало восприимчивы к перезарядке и не приспособлены для пополнения части утрачиваемого электролита.
Виды по типу электролита
АКБ могут отличаться по виду применяемого электролита: батареи AGM или GEL, устройства с жидким электролитом. В чем особенности разных вариантов?
Емкость
Чем больше это значение, тем дольше компьютер проработает с момента отключения электричества. Например, на заменяемом устройстве указано – 9 Аh. Значит, новое устройство должно иметь емкость не менее этого показателя. Вероятно, удастся подобрать аккумулятор большей емкости (в разумных пределах) и тех же габаритов.
Классификация по конструктивному типу
Совершенного устройства для хранения и обеспечения приборов электричеством не существует. Есть установленная спецификация использования бесперебойников, а также технологические предпочтения.
Однако если разобраться с характеристиками в плане использования, реально подобрать максимально пригодный вариант для каждого устройства.
Батареи AGM
Эти варианты представляют собой наиболее усовершенствованную модель гелевых аккумуляторов. Вместо геля в их составе присутствует адсорбент. В настоящее время это самый распространенный вид батарей питания для ИБП с внешними аккумуляторами.
Плюсы таких батарей — низкая стоимость обслуживания, высокая работоспособность, большая емкость.
С жидким электролитом
В подобных АКБ применяется разбавленная серная кислота. Главный изъян устройств в том, что они не герметичны, и токсичные вещества могут попадать в окружающую среду. Обслуживать и заряжать их можно только в специализированных помещениях.
Однако стоят подобные батареи недорого, поэтому пользуются спросом.
Свинцово-кислотные
Такой вид батарей наиболее распространен.
Как правило, плюсы таких батарей в низкой стоимости и наибольшем количестве циклов зарядки-разрядки, но у них есть и недостатки: большие габариты, быстрая потеря работоспособности после полного разряда устройства.
Напряжение питания нагрузки
Когда речь идет о компьютерной технике, вариантов всего два: 12 V и 6 V. Следует учитывать, что даже новая батарея очень редко выдает заявленный вольтаж идеально точно.
Колебания происходят чаще в сторону увеличения и могут доходить до 0,5 Вольта.
Инструкция по замене
Рассмотрим замену этого устройства подробнее. Для замены АКБ бесперебойника понадобится:
- сам источник питания;
- документация на него;
- отвертка;
- новый аккумулятор;
- статическая нагрузка, составляющая примерно 30% мощности ИБП.
На замену у вас уйдет примерно 1,5-2 суток, но ничего сложного в ней нет.
- Шаг первый. Необходимо убедиться, что проблема именно в аккумуляторе, что нагрузка на ИБП не превышает его мощности.
- Шаг второй. Если дело все же в батарее, отключаем ИБП, полностью отсоединяем его от всей нагрузки. Открываем батарейный отсек и извлекаем старый аккумулятор.
- Шаг третий. Подсоединяем новый аккумулятор к ИБП, вставляя его в батарейный отсек. При этом должна появиться искра, только в этом случае подключение считается успешным. Подключаем ИБП к сети и оставляем на 12 часов для подзарядки.
- Шаг четвертый. Полностью разряжаем устройство при высокой статической нагрузке и снова ставим на подзарядку.
- Шаг пятый. После полной зарядки устройства вновь разряжаем его до 0%. Далее подключаем ИБП к сети и даем подзарядиться аккумулятору.
- Шаг шестой. Подключаем устройство к штатной нагрузке. Всё! ИБП готов к использованию.
Габаритная классификация
Этот фактор тоже необходимо принимать во внимание, в противном случае батареи попросту не встанут на посадочное место или возникнут трудности с фиксацией, что приведет к постоянному раскачиванию. Аккумуляторы различаются по габаритам, которые зависят от модели ИБП.
Наибольшее количество применяемых в бесперебойниках АКБ выдают напряжение 12 вольт, их характеристики можно представить упрощенно в форме таблицы:
Формат в мм (длина, ширина, высота) | Сила тока в А·ч |
---|---|
151х65х94 | 6–9 |
151х98х98 | 12–15 |
90х70х102 | 4–5,8 |
181х76х166 | 17–22 |
Вес АКБ зависит от объема электролита в ней. Поэтому качественная батарея не может иметь малую массу. Средний вес 2,5–5 кг.
Средняя продолжительность работы батареи для ИБП – три года. Но из-за неоптимальных настроек устройство приходит в негодность намного раньше отведенного времени. Если же подобрать тип аккумулятора точно и правильно, время эксплуатации можно продлить.
Наиболее дорогостоящим и важным компонентом ИБП является аккумулятор. От своевременной его замены и правильной эксплуатации зависит работа всего устройства ИБП. Важнейшим этапом в правильной эксплуатации устройства является его правильная и своевременная подзарядка. Как заряжать бесперебойник компьютера, как зарядить АКБ бесперебойника? Существует несколько правил, которые мы рассмотрим в данной статье.
В современном мире существует большая классификация батарей для ИБП. К ним относятся: свинцово-кислотные, литий-ионные, гелевые, AGM, никель-кадмиевые.
Никелево-металлогидридные
Основными изъянами считаются:
- значительный уровень самостоятельного разряда;
- небольшая нагрузочная способность;
- дисфункция при полной разрядке;
- высокая цена;
- малое количество циклов перезарядки;
- сложная зарядка;
- низкий температурный диапазон.
Никелево-кадмиевые
Их главные плюсы:
- устойчивость к скачкам температуры;
- легкость применения;
- надежность;
- небольшая цена;
- малый процент самостоятельного разряда;
- значительная плотность энергии.
Однако никелево-кадмиевые АКБ трудно утилизировать. В их составе – компоненты с высокой токсичностью. Еще один минус – АКБ теряют емкость из-за «эффекта памяти».
Свинцово-кислотные
Преимущества свинцово-кислотных АКБ:
- неизменность напряжения;
- небольшой саморазряд;
- продолжительность циклов работы;
- перезарядка до 1000 циклов;
- увеличенный температурный диапазон;
- надежность.
К минусам причисляют низкую удельную емкость, необходимость замены после полной разрядки, большие размеры и массу.
Свинцово-кислотные аккумуляторы используют для стационарных, независимых и запасных ИБП.
Они работают довольно долго – до 12 лет — и доступны по стоимости.
Глубина разряда и саморазряд
Очень важным критерием при выборе аккумулятора является глубина его разряда. Этот показатель говорит о том, до какого уровня можно разряжать устройство без причинения вреда его системе. Внимание! Разряд до нуля недопустим ни для одного аккумулятора на бесперебойник для любого компьютера и не только, это может повлиять на его срок эксплуатации.
Меньше всего такому эффекту подвергаются никель-кадмиевые батареи.
Еще одним важным показателем считается саморазряд. Сама по себе батарея, установленная в ИБП, разрядиться не может, так как она постоянно находится на подзарядке. Поэтому уровень саморазряда показывает разряд батареи в состоянии длительного простоя.
GEL-батареи
Дополнительные преимущества гелевых аккумуляторов в том, что они:
Срок эксплуатации гелевых аккумуляторов для ИБП – продолжительный, до 12 лет. Но подобные АКБ дорогостоящие и не переносят полной разрядки.
Заключение
Пользоваться бесперебойниками и заряжать их совсем не трудно, большинство правил и действий — элементарны. Важно просто соблюдать базовые меры предосторожности и правильно выбрать то, что подойдёт именно для вашей системы.
При краткосрочных или длительных отключениях электричества источник бесперебойного питания для компьютера не имеет альтернативы. Основной узел, обеспечивающий работоспособность данного устройства, – батарея. Именно она – слабое звено. Чтобы определиться с заменой, придется изучить характеристики аккумуляторов для бесперебойника заранее, пройти небольшой ликбез.
Задача грамотно подобрать аккумулятор, который идеально заменит отслуживший, вполне решаема. Лучший вариант – посмотреть модель аккумулятора в документации к ИБП и приобрести такой же или аналог (если он указан). В большинстве случаев подбором аналога приходится заниматься самостоятельно.
Другие характеристики
В сопроводительном документе на аккумулятор обычно указан либо срок службы (не путать с гарантийными обязательствами), либо количество циклов «заряд/разряд». Разумеется, чем больше эти числа, тем выгоднее приобрести именно эту модель. В среднем, при аккуратной эксплуатации аккумулятор исправно служит около 3-х лет.
Еще раз подчеркнем, что основные технические характеристики аккумуляторов – напряжение питания нагрузки и емкость.
Остальные значения покупатель выбирает самостоятельно, сравнивая предложения разных фирм-изготовителей и стоимость аккумуляторов.
Близится осень и приближаются проблемы с электроэнергией. Вполне типичная ситуация, когда отопление еще не включили, а все соседи начинают обогреваться электрокаминами и различными обогревателями, просаживая и без того нагруженную сеть. Бури ломают провода, провода рвутся, оборудование оказывается без питания. Выручает спасительный бесперебойник или ИБП. Но что делать, когда авария на линии продолжается больше часа, а бесперебойник вырабатывает весь ресурс за десятки минут? Наращивать емкость встроенных батарей. Как это сделать правильно и безопасно, а также как подобрать необходимую батарею я сегодня расскажу на реальном примере.
Буквально на днях возникла довольно тривиальная, но интересная задача. Уже давно существующая серверная стойка с небольшим количеством оборудования и примерным потреблением 250-400 Вт оснащена ИБП IPPON Smart Winner Pro 2000. Время его автономной работы составляет порядка часа, а в случае более продолжительного отсутствия электропитания вручную заводился бензогенератор, установленный на улице. Задача: с минимальными затратами обеспечить время автономной работы стойки не менее 6 часов.
Сразу напрашивается вывод оснастить генератор какой-нибудь системой автоматического пуска, типа этой. Плюс в том, что стоимость такой переделки составляет порядка 13 тысяч рублей, а минус в том, что требуется регулярное обслуживание и заправка генератора. Добавляется человеческий фактор, а значит, снижается общая надежность системы.
Вторым способом, который был избран за простоту и надежность, является наращивание емкости аккумуляторов. В этом случае достаточно просто нарастить емкость аккумуляторов, благо в данном экземпляре блок батарей выносной и подключается отдельным проводом. Так как стандартные аккумуляторы имеют емкость в 9 Ач и собраны в батарею на 48 В, то достаточно заменить их на аналогичные гелевые батареи, емкостью 40-50 Ач. Так как блок зарядки оснащен принудительной системой охлаждения, подобная нагрузка не будет критичной и повлияет только на время зарядки батарей.
А что делать тем, у кого и потребление гораздо выше и требования к времени автономной работы заметно отличаются. К примеру, стойка в 1-1.5 кВт и требуется до 24 часов автономии. В этом случае проще всего поставить бесперебойники на 10 минут работы и мощные генераторы с системой автоматического пуска, которые будут заводиться через 5 минут после отключения питания. Вся эта система стоит заметных денег, но иногда стабильность работы это окупает.
Я хочу рассмотреть промежуточный вариант для небольшого офиса или частного дома, когда требуется резерв для переменной нагрузки, с пиком в 6 кВт и средним потреблением до 1 кВт в течение длительного времени без внешней подпитки. Возможно дополнение генератором, тогда система становится полностью автономной.
В качестве бесперебойника для себя я выбрал стоечный вариант ИБП от компании МикроАРТ. Благо такой экземпляр отработал достаточно времени и продемонстрировал безотказную работу. Кроме того, он обладает широким диапазоном настроек, позволяя беречь ресурс аккумуляторов и правильно их эксплуатировать.
Пояснение: Во всех офисных ИБП используются гелевые аккумуляторы, которые имеют массу преимуществ: они поставляются заряженными, не требуют обслуживания и электролит находится в загущенном состоянии, а значит, никогда не выльется. Но все бесперебойники поддерживают на аккумуляторах повышенное напряжение, что позволяет использовать 100% емкости и заряжать их максимально быстро. Вот как раз два последних пункта заметно снижают срок службы аккумуляторов, приводя их к цифре 2-3 года до отказа.
Мне же хотелось 5-7 лет, а лучше все 10 без замены аккумуляторов. И тут мы приходим к выбору типа аккумуляторов.
Типы аккумуляторов
AGM
Технология AGM использует пропитанный жидким электролитом пористый заполнитель отсеков корпуса из стекловолокна. Микропоры этого материала заполнены электролитом не полностью. Свободный объем используется для рекомбинации газов.
Герметичные, необслуживаемые, не требуют вентилируемого помещения для установки. Батареи AGM отлично работают в режиме подзарядки (буферном режиме) со сроком службы до 10-12 лет. Если же их использовать в циклическом режиме (т.е. постоянно заряжать-разряжать на хотя бы 60%-80% от емкости), то их срок службы сокращается чуть ли не в два-три раза. Срок службы при полной автономии до 3-х лет. Рекомендуются для резервного бесперебойного электропитания.
В жидкий электролит добавляют вещество на основе двуокиси кремния (SiO2), в результате чего образуется густая масса, напоминающая по консистенции желе. Этой массой и заполнено пространство между электродами внутри аккумулятора. В процессе химических реакций в толще электролита возникают многочисленные газовые пузыри. В этих порах и раковинах происходит встреча молекул водорода и кислорода, т.е. газовая рекомбинация. Почти все испарения, таким образом, возвращаются обратно в аккумулятор и это называется рекомбинацией газа. Сепаратор в гелевых аккумуляторах тоже необычный — микропористый дюропластик, за счёт присадок из алюминия он обладает высокой стойкостью в агрессивной среде, обладает высокой температурной стабильностью и механической прочностью; последнее обеспечивает высокую вибростойкость и ударопрочность конструкции. При производстве гелевых аккумуляторов используют высокочистый свинец — это увеличивает эксплуатационные характеристики АКБ в несколько раз. Срок службы при автономии до 4-х лет, при резервном питании до 12 лет. Рекомендуются для резервного бесперебойного электропитания.
Аккумуляторы типа GEL и AGM практически неотличимы внешне и имеют довольно близкие характеристики. Дальше интереснее.
Панцирные
Основой панцирной пластины является чехол (панцирь), изготовленный из нетканого микропористого пластика в виде ряда параллельных трубок. Внутри трубок заключена активная масса. Токоотводящей деталью пластины служит запрессованная в активную массу стержневая рамка, отлитая из свинцово-сурьмянистого сплава. Стержневая рамка отливается под давлением, что исключает образование в токоотводящих стержнях раковин и других литейных дефектов, значительно увеличивая срок службы. Микропористый панцирь надежно защищает положительную активную массу от осыпания и оползания на протяжении всего периода эксплуатации аккумулятор. Рекомендуются для полной автономии и/или резервных систем. Срок службы панцирных АКБ в условиях автономии не менее 10 лет при правильной эксплуатации (или 1500 циклов 80% разрядов), или 15 — 17 лет при резервном питании. Поставляются в сухозаряженном виде.
Изготовленные по литий-железо фосфатной технологии герметичные АКБ. Рекомендуются для полной автономии и/или резервных систем. Срок службы литий-железофосфатных АКБ в условиях автономии до 20 лет при правильной эксплуатации (или 5000 циклов 70%-ных разрядах), или 25 — 30 лет при резервном питании. Поставляются в комплекте с BMS. Данные АКБ имеют ряд важнейших преимуществ и являются самыми перспективными АКБ в мире.
Выбор
Все говорит в пользу Литий-железо-фосфатных батарей(LiFePo4), но первоначальные вложения довольно-таки велики, хотя преимущества неоспоримы: никакой кислоты, герметичные, не требуют обслуживания и самая низкая стоимость цикла заряд-разряд. С учетом всех плюсов и минусов, я решил остановиться на сухозаряженных панцирных аккумуляторах.
Подготовка и сборка аккумуляторной батареи
Так как панцирные аккумуляторы, которые я выбрал, поставляются банками по 2В, а мне необходимо было получить 24В, то потребовалось самостоятельно собирать батарею из 12 штук. Первым этапом стала заправка электролитом. Процедура связана с риском для здоровья, поэтому требуется использовать защитные средства: очки или маска для глаз, респиратор, резиновые перчатки, резиновые сапоги. Еще я добавил дождевик, на случай расплескивания электролита, в котором содержится кислота. Также аккумуляторы лучше всего заливать на резиновом или пластиковом коврике, чтобы в случае проливания электролита на полу не осталось следов.
Для заливания электролита я воспользовался вот таким ручным насосом, устойчивым к кислоте.
Сама заправка аккумулятора достаточно проста, но с учетом 12 банок отнимает немало времени. Сода в кадре не просто так. Из курса химии известно, что кислоту гораздо эффективнее не смывать водой, а нейтрализовать содой, поэтому по технике безопасности лучше держать открытую пачку соды поблизости.
После заправки аккумуляторов электролитом требуется поставить батарею на дозарядку не позднее, чем через 3 часа. Сама процедура зарядки должна осуществляться соответствующим зарядником с током, составляющим 10% (0,1С) от емкости аккумуляторной батареи. К примеру, если емкость составляет 210 Ач, то максимальный зарядный ток должен быть не более 21 А. Толстые перемычки используются для того, чтобы они не стали бутылочным горлышком при протекании больших стартовых токов. Кроме того, при протекании тока по тонким проводам, они заметно разогреваются, что может привести к преждевременному износу аккумуляторов или пожару. Ведь нагрев аккумулятора с +25 до +35 градусов вдвое снижает срок службы батареи.
Следующим этапом, позволяющим из обслуживаемых аккумуляторов сделать малообслуживаемые или совсем необслуживаемые, стала установка пробок рекуперации. Выделяемый при зарядке водород, поднимаясь в такую пробку, объединяется с кислородом и стекает назад в аккумулятор. Прежде чем установить такие пробки, требуется полностью зарядить батарею и дать ей отстояться несколько дней, так как первое время возможно повышенное газообразование, на которое такие рекуператоры не рассчитаны. Если же пренебречь этой ситуацией, то возможен печальный итог: перегрев рекуператора.
В итоге батарея приобрела вот такой вид и потребует лишь профилактической проверки разницы напряжений между аккумуляторными банками раз в год, и проверки уровня электролита раз в 6 лет. Если напряжение у разных АКБ начнёт «разбегаться», то необходимо провести уравнивающий заряд (заряд повышенным напряжением). Если уровень электролита окажется ниже – достаточно долить дистиллированной воды.
Здесь стоит преимущество подобного решения: у герметизированных АКБ (GEL и AGM), водород, несмотря на внутреннюю рекуперацию, тоже всё же потихоньку испаряется, но вот долить воды уже невозможно и такие герметизированные АКБ приходится выкидывать намного раньше.
Запасенная энергия конкретно этой сборки составляет 5040 Вт*ч, а без особых потерь для здоровья батареи можно потратить половину. То есть два-три ноутбука в нормальном режиме работы смогут просуществовать сутки и еще останется запас энергии. Если добавить к этому внешний генератор или солнечные батареи, то система становится полностью автономной и позволит работать не один год.
Заключение
Инвертор с внешним блоком батарей оказался габаритнее стандартного компактного ИБП со встроенными аккумуляторами, но практически бесконечная емкость внешних батарей позволяет заметно увеличить время автономной работы. И если время аварийного питания от ИБП составляет минуты или десятки минут, то при использовании инвертора с внешними аккумуляторами время автономной работы считается в часах или днях.
Если будет интересно, то могу сравнить в лоб два устройства: ИБП Powercom Smart King SMK-2000A-RM-LCD и инвертор МАП SIN Энергия Pro HYBRID с внешним блоком батарей.
Литий-ионные батареи
Такие устройства имеют большую удельную емкость, обладают малыми габаритами, но они более дорогостоящие, чем свинцово-кислотные.
К тому же, для данного вида необходимы специальные зарядные устройства.
Типы ИБП
По конструктивному исполнению бесперебойники бывают трех типов:
- Off-Line;
- Line-Interactive;
- On-Line.
Применяются для обеспечения непродолжительной работы аппаратуры в случае перебоев с подачей электричества. Корректировка параметров сети (повышенное, пониженное напряжение, скачки и т.д.) не предусмотрена.
Источники второго типа позволяют не опасаться низкокачественных параметров электросети благодаря встроенному автотрансформатору и стабилизатору напряжения.Самые сложные в исполнении и обеспечивающие идеальное питание компьютера благодаря двойному преобразованию электроэнергии – приборы третьего типа.
Почему АКБ различных изготовителей при одинаковых габаритах и емкости могут существенно отличаться по весу? Имеются в виду наиболее распространенные и общедоступные свинцово-кислотные аккумуляторы. Больший вес говорит о том, что изготовитель не пожалел металла. Это косвенный признак качества изделия.
Литиево-ионные
Их особенность– повышенная удельная емкость, что способствует применению для энергоснабжения мощных электроприборов. При этом батареи компактны и мало весят.
Аккумуляторные устройства подобного вида характеризуются большой энергетической плотностью и малой скоростью саморазряда. Они надежны и недороги в обслуживании. К недостаткам таких АКБ причисляется малый температурный диапазон и то, что их разрешено хранить лишь заряженными.
Размеры
В противном случае, придется самостоятельно дорабатывать конструкцию самого бесперебойника для компьютера.
Не лишним будет посмотреть следующее видео
Саморазряд
Полностью заряженный аккумулятор при хранении неизбежно теряет емкость. Процесс медленный, но неприятный для потребителя. Есть риск полного разряда с последующей невозможностью реанимации.
Фактор, ускоряющий саморазряд, – высокая температура.
Как зарядить?
Важно знать, что вначале, как правило, батарея прибывает к вам в разряженном состоянии. Поэтому, в качестве предварительной подготовки, следует присоединить устройство к сети, не подключая нагрузку.
Если вы принесли устройство с холода, лучше до этого около часа погреть его в тёплой комнате.
Первая подзарядка потребует больше времени — до 1 суток.
Включать устройство не обязательно.
Уровень заряда АКБ по вольтажу в % | |
---|---|
Работа от сети 220 В - зарядка в % | Работа от АКБ 12 В - разрядка в % |
14,40 вольт - 100% зарядки | 12,80 вольт - 100% разрядки |
13,80 вольт - 75% зарядки | 11,60 вольт - 75% разрядки |
13,20 вольт - 50% зарядки | 10,40 вольт - 50% разрядки |
12,60 вольт - 25% зарядки | 9,20 вольт - 25% разрядки |
12,00 вольт - 0% зарядки | 8,00 вольт - 0% разрядки |
В таблице выше можно наглядно наблюдать степень разряда и заряда АКБ.
«В» — это напряжение в вольтах, а % — приблизительный процент зарядки или разрядки.
Стоит внимательно следить за «поведением» устройства — если оно начинает пищать и/или мигать попеременно желтым и зеленым светом, это повод немедленно отсоединить его от электропитания и разбираться в причинах неисправности: могут быть проблемы с реле, конденсаторами или диодами. Если у вас лично это вызывает трудности, то стоит проконсультироваться со специалистами. Однако у только что приобретённого бесперебойника таких проблем, как правило, не ожидается.
Диапазон температур
Наиболее стабильно аккумуляторы работают при температуре окружающей среды от +10 до +25 градусов. При отрицательных значениях, как правило, компьютерную технику не эксплуатируют. А перегревы нередки. Следует помнить, что частое использование устройства при температуре +30 градусов и выше снижает срок службы примерно на треть.
Что нужно знать о параметрах?
При рассмотрении характеристик аккумулятора акцентируем внимание на наиболее оптимальных значениях и причинах изменения этих значений в процессе эксплуатации.
Примеры устройств
- Номинальное напряжение — 12 В.
- Число элементов — 6.
- Время эксплуатации — 5 лет.
- Производство — Китай.
- Саморазряд — 3% емкости в месяц при 25 градусах.
- Особенно он хорош низким уровнем саморазряда. Не требует долива воды. Стоимость такого аккумулятора также приемлемая — от 645 рублей.
Другая хорошая модель аккумулятора для ИБП — CSB Battery GP1272 (AGM технология).
- Номинальное напряжение — 12 В.
- Емкость, А/ч: 7,2.
- Вес: около 2,4 кг.
- Цена — приблизительно 1200 рублей.
Согласно отзывам, одно из ключевых достоинств данной модели — высокая работоспособность.
Она может отлично функционировать до 7 лет!
Отличные отзывы с выходом в «топ продаж» заслужила аккумуляторная батарея EnerGenie 12V 7.2Ah (BAT-12V7.2AH), которая встраивается напрямую в ИБП и в дальнейшем практически не требует какого-либо техобслуживания. Покупатели отмечают, что функционирует аккумулятор «как родной» и служит минимум 2-3 года, если не гораздо больше.
Характеристики здесь такие:
- Номинальное напряжение — 12 В.
- Емкость, А/ч: 7,2.
- Вес: около 2,25 кг.
- Цена — всего лишь около 700 рублей.
Интересной выглядит модель LogicPower AGM LPM 12V 7Ah (LP3862). Отмечается надежность в эксплуатации и допустимость альтернативного использования — например, в охранно-пожарных системах.
- Номинальное напряжение — 12 В.
- Емкость, А/ч: 7.
- Ресурс: 400 циклов;
- Вес: около 2,016 кг.
- Цена — приблизительно 700 рублей.
И, наконец, хорошая модель — SVEN SV 645. Несмотря на то, что она совсем небольшая относительно рассмотренных выше, она может похвастаться такими достоинствами, как ударопрочный корпус, система защиты для батарей от изменений давления и красивый, стильный чёрный цвет корпуса.
- Номинальное напряжение — 6 В.
- Емкость, А/ч: 4,5.
- Макс. ток заряда: 67 А.
- Мин. ток заряда: 1,35 А.
- Вес: около 0,8 кг.
- Цена — бюджетный вариант: 450 руб.
Читайте также: