Меню

Ток в аккумуляторе бесперебойника



Как выбрать аккумулятор для ИБП компьютера: параметры, примеры моделей

Аккумулятор в источнике бесперебойного питания (ИБП) компьютера является наиболее дорогим элементом. Конечно, речь идёт о простом ИБП 12 вольт для персонального компьютера, а не о каких-то дорогих и сложных промышленных моделях. При этом аккумулятор в ИБП является расходным материалом. В зависимости от условий эксплуатации он служит от 1 года до 3─4 лет. Как правило, к этому моменту само устройство питания находится в рабочем состоянии, и встает вопрос о замене батарее. В этой статье рассмотрим, какие бывают виды аккумуляторов для ИБП, по каким параметрам выбирать и рассмотрим некоторые модели.

На какие параметры обратить внимание при выборе?

Рассмотрим несколько ключевых характеристик, которые нужно учесть при выборе АКБ для источника бесперебойного питания.

Ёмкость

Ёмкость аккумуляторной батареи является одним из важнейших параметров. От её величины зависит время, которое компьютер сможет функционировать от источника бесперебойного питания, когда будет отключена бытовая электросеть. Это как раз то время, которое отводится пользователю на сохранение всех данных, корректное завершение программ и штатное выключение компьютера.

Аккумулятор для ИБП компьютера

По этой причине в ИБП вам нужно выбрать аккумулятор близкий по значению ёмкости к старому. Если возьмёте модель, существенно большую по ёмкости, то она просто не влезет на место. Если величина ёмкости будет значительно ниже, то время автономной работы уменьшится. Для разных моделей ИБП производители подбирают батарею в зависимости от времени автономной работы, которое она должна обеспечивать. Эти параметры связаны следующей формулой.

  • Tавт. работы – время автономной работы, ч.
  • Uакк – напряжение АКБ, вольт.
  • Cакк – ёмкость АКБ, ампер-час.
  • КПДибп – коэффициент полезного действия. От 0,8 до 0,95.
  • Кгр – глубина разряда. От 0,8 до 0,9.
  • Кде – коэффициент доступной ёмкости. Зависит от времени разряда: 0,7 (1 ч), 0,85 (2 ч), 0,95 (10 ч), 1 (20 ч).
  • Pобор – суммарная мощность оборудования, подключенного к ИБП. Для компьютера обычно системный блок и монитор.

Т = (12 * 7 * 0,85 * 0,85 * 0,7) / 590 = 0,072 ч или 4,5 минуты.

С помощью этой формулы вы можете подобрать для своего компьютера ИБП с подходящим аккумулятором, исходя мощности оборудования и требуемого времени автономной работы.

АКБ для ИБП компьютера

Разрядный ток

Величина разрядного тока определяет оборудование какой мощности можно подключить к ИБП. Лучше брать с запасом. В этом случае аккумуляторная батарея будет работать в щадящих условиях. Как вычислить максимальный разрядный ток?

В приведённом выше примере общая мощность компьютера была 550 ватт. В этом случае Iразр max равен 550 ватт / 12 вольт. Это около 46 ампер. Максимальный разрядный ток ИБП должен превышать это значение примерно в два раза.
Вернуться к содержанию

Напряжение

Напряжение аккумулятора для компьютерного ИП обычно составляет 12 вольт. Это стандарт питания для компьютерных системных блоков. Существуют и другие модели источников бесперебойного питания. Например, 6, 9, 24 В.

В любом случае напряжение аккумулятора должно полностью соответствовать старой модели. В некоторых ИБП большой ёмкости может использоваться несколько АКБ. Если их соединяют последовательно, то напряжение нового аккумулятора должно соответствовать заменяемому старому.

Аккумуляторная батарея для ИБП компьютера

Внутреннее сопротивление

Этот параметр редко указывается в документации, и вряд ли вы его сможете проверить при покупке. Чтобы его оценить потребуется оборудование. Однако это важное значение указывает на качество аккумуляторной батареи. Чем сопротивление ниже, тем лучше АКБ. Внутреннее сопротивление зависит от площади рабочей поверхности аккумуляторных пластин. Это определяет, насколько хороший контакт имеет электролит с электродами. Кстати, максимальный разрядный ток, о котором было сказано выше, у аккумуляторов с высоким значением внутреннего сопротивления, всегда ниже.
Вернуться к содержанию

Электрохимическая система

Чаще всего в составе ИБП для компьютера работают свинцово-кислотные аккумуляторы типа AGM. Их особенность заключается в том, что электролит находится здесь в качестве пропитки стекловолоконных матов. Этот материал окружает пластины электродов и является не только связующим для электролита, но и выступает в роли сепаратора.

Аккумуляторные батареи AGM для источников бесперебойного питания подходят лучше всего, благодаря тому, что имеют оптимальное соотношение цены и электрических характеристик. Подробнее о технологии AGM читайте в этом материале.

Они могут практически без последствий испытывать глубокий разряд (желательно не разряжать более чем на 80%). Если автомобильные стартерные батареи AGM стоит довольно дорого, то АКБ для ИБП имеют небольшую ёмкость и стоят в пределах 1─1,5 т. р. за среднюю модель.

Аккумулятор для компьютерного ИБП

Ещё одна разновидность свинцово-кислотных АКБ ─ это GEL. Здесь раствор серной кислоты переведён в гелеобразное состояние с помощью добавки диоксида кремния. Эти модели имеют свои преимущества и недостатки, но они не встречаются в распространённых моделях компьютерных ИБП.

Стоит также сказать, что аккумуляторы щелочного типа в «бесперебойниках» для компьютера не используется. Никель─кадмиевые и никель─металлогидридные аккумуляторы способны отдавать большой ток, но совершенно не предназначены для работы в таком режиме.

В последнее время появляются ИБП на литий-ионных аккумуляторах. Однако пока это ещё экзотика.

К плюсам литиевых аккумуляторных батарей стоит отнести высокую энергетическую плотность, быстрое восстановления заряда, высокий разрядный ток. К проблемам можно отнести сильную потерю емкости при отрицательных температурах. Но при использовании в помещении это не является проблемой.

АКБ для компьютерного ИБП

При выборе аккумулятора советуем ориентироваться на таблицы совместимости, которые выпускают все уважающие себя компании, производящие ИБП. В них приведена информация по моделям и характеристикам АКБ, которые к ним подходят. Там же указаны аккумуляторные батареи, которые могут быть установлены в источник бесперебойного питания взамен штатной модели.
Вернуться к содержанию

Фирма-производитель

Сейчас подавляющее большинство компаний размещают производство в юго-восточной Азии. Поэтому АКБ для компьютерных ИБП, продаваемые под разными марками, вполне могут быть сделаны на одном и том же предприятии. Но всё равно имеет смысл ориентироваться на популярные марки, которые присутствуют на рынке уже давно. По крайней мере, у них хорошо работает отдел технического контроля и в продажу не попадает явный брак.

Аккумуляторная батарея для компьютерного ИБП

  • Yuasa.
  • Delta.
  • CSB.
  • Ippon.
  • Fiamm.

Среди менее популярных можно назвать вот такие.

  • Powerman.
  • Энергия.
  • WBR.
  • Sven.
  • Восток.
  • Ginzzu.
  • Crown.

Под некоторыми из этих марок также выпускаются линейки различных моделей ИБП. Например, Ippon.
Вернуться к содержанию

Как понять, что требуется замена АКБ?

Аккумулятор вырабатывает свой ресурс в основном по мере накрутки циклов заряда и разряда. Для AGM аккумуляторов этот ресурс составляет 400─500 циклов. По мере выработки ресурса батарея теряет ёмкость и из-за этого уменьшается время автономной работы компьютера от источника бесперебойного питания.

Производители рекомендуют менять АКБ, когда время автономной работы снизилось примерно на 25% от первоначального значения. К примеру, сначала время было около 6 минут, а стало 4,5 минуты. Но на практике пользователи меняют батарею, когда она потеряла более половины своей ёмкости. Если же проблем с отключением питания бывает немного, то люди просто забывают об этой проблеме и меняют аккумулятор, когда он полностью выходит из строя.

Аккумулятор для источника бесперебойного питания компьютера

Если не хотите, чтобы ИБП подвёл вас в самый неподходящий момент и компьютер отключился, когда вы не успели сохранить данные, меняйте аккумулятор заранее.
Вернуться к содержанию

Обзор популярных моделей

Yuasa NP7-12

Модель Yuasa NP7-12 имеет ценник выше среднего (2,2─2,5 т. р.), но по отзывам владельцев служит не менее четырёх лет. В отдельных случаях даже больше. Аккумулятор работает в ИБП как в одиночку, так и при объединении в батареи из двух и более штук (например, в серверных моделях, устанавливаемых в стойки). Каких-то серьезных проблем при эксплуатации не возникает.

Аккумуляторная батарея Yuasa NP7-12

Кстати, эта модель с напряжением 12 в и ёмкостью 7 Ач пользуется спросом не только у владельцев компьютеров с ИБП. Часто эти аккумуляторные батареи устанавливают на детские игрушки с электродвигателем. Например, детские автомобили или малогабаритные электроскутеры. Там аккумулятор эксплуатируется в более жёстком режиме, поскольку постоянно сильно разряжается и заряжается. Но даже в этом случае 2─3 года при умеренной эксплуатации он выдерживает.
Вернуться к содержанию

Delta DTM 1207

Ещё один AGM аккумулятор, который имеет честные электрические характеристики. Электродные решетки изготавливаются из сплава свинца с кальцием, благодаря чему повышается прочность и стойкость к коррозии.

Корпус выполнен из ABS пластика, имеющего стойкость к механическому воздействию и агрессивным химическим веществам. Кроме этого, он является негорючим. Производитель заявляет, что срок службы изделия не менее 6 лет. Однако это преувеличение.

АКБ Delta DTM 1207

Ippon IP12-7

Доступная по цене модель, которая разрабатывается специалистами в Великобритании, а производится в Китае. Аккумулятор имеет номинальное напряжение 12 вольт, а ёмкость 7 ампер-час. Габариты составляют: 145 х 64 х 92 (ДхШхВ) мм. Конструкция аккумуляторной батареи герметичная. Но на крышке видны круглые вставки, которые держатся на клее. При необходимости их можно вскрыть. Под ними находится резиновые пробки, закрывающие доступ в банки, которых здесь шесть штук. Для подключения к ИБП аккумулятор имеет две клеммы типа F2.

Аккумуляторная батарея Ippon IP12-7

АКБ Ippon IP12-7 для ИБП

Аккумулятор Ippon IP12-7 для ИБП компьютера

Среди тех отзывов, что удалось найти про Ippon IP12-7, примерно 70% положительные, 10 ─ отрицательные и 20 ─ нейтральные. По сроку службы он не уступает более дорогим Delta и Yuasa. В среднем эта модель служит 4─4,5 года. Сообщения о производственном браке мне не попадались. Стоимость находится на уровне 1,5 т. р. Можно назвать Ippon IP12-7 оптимальным решением. Аккумулятор имеет хорошее соотношение качества и цены. Хорошо работает, как с родными ИБП Ippon, так и с устройствами сторонних производителей.
Вернуться к содержанию

APC RBC17

Эта модель номиналом 12 вольт имеет заявленную ёмкость 9 ампер-час. Аккумуляторные батареи, которые встречаются в наших магазинах, производятся во Вьетнаме. Если оторвать наклейку, то под ней вы найдете маркировку производителя Vision.

Некоторые владельцы APC RBC17 указывали в своих отзывах на поцарапанные клеммы новых аккумуляторов. По их мнению, это указывает на подержанные экземпляры. Но, мне думается, это просто следы от тестирования батарей в ОТК.

Среди особенностей можно назвать поставку этой аккумуляторной батареи в картонной коробке для защиты при транспортировке.

Аккумулятор APC RBC17

CSB GP 12120 F2

Модель CSB GP 12120 F2 имеет ёмкость побольше (10 Ач), чем вышеперечисленные модели. Для подключения здесь имеются клеммы типа F2, а размеры корпуса равны 151 x 101 x 98 мм. Производитель заявляет диапазон рабочих температур на уровне от минус 15 до плюс 50 градусов. Так, что при необходимости вполне можно установить компьютер с таким ИБП на чердаке или на улице. Корпус и верхняя крышка сделаны из пластика ABS. Поэтому внутренности аккумуляторной батареи надежно защищены.

АКБ CSB GP 12120 F2

Аккумулятор работает в среднем около четырёх лет при умеренной нагрузке. Имеется в виду эксплуатация с домашним компьютером. Если это офисный компьютер, который работает в режиме 24/7, то срок службы может сократиться. Отзывов об этой модели довольно много и можно с уверенностью сказать, что CSB GP 12120 без проблем функционирует с большинством марок источников бесперебойного питания.

Из недостатков владельцы CSB GP 12120 отмечают высокую стоимость. Действительно, ценник несколько завышен. Несмотря на несколько большую ёмкость, стоит аккумулятор значительно дороже моделей 7 Ач. Она может доходить до 3,2 т. р. Пожалуй, такая переплата неоправданна за 2─3 лишних ампер-часа.
Вернуться к содержанию

Читайте также:  Почему гудят ноги как током

О чём нужно помнить при эксплуатации?

Срок службы аккумуляторной батареи в ИБП компьютера во многом зависит от конструкции, настроек, режимов заряда и разряда самого источника питания. К примеру, если аккумулятор часто будет подвергаться переразряду, то его ресурс работы значительно сократиться. То, что касается режима работы ИБП, пользователь практически не контролирует.

Аккумулятор для компьютерного бесперебойника

Необходимость вентиляции и охлаждения ИБП вызвана спецификой работы AGM аккумуляторов. Эти модели крайне чувствительны к перезаряду. При излишнем заряде начинается выделение кислорода и водорода из электролита.

Аккумуляторные батареи этого типа относятся к категории VRLA. По большому счёту это замкнутая система с рециркуляцией газов внутри. Но если давление становится слишком высоким, то открывается клапан и выполняется сброс давления. В этом случае аккумулятор частично теряет ёмкость.

Источник

Автомобильный аккумулятор — в ИБП!

Представляем вашему вниманию статью Александра Ткачева из Риги, который в соавторстве с Александром Ярошенко (SamElectric.ru) расскажет о том, как можно использовать обычный автомобильный аккумулятор для резервного питания важного оборудования.

Источник бесперебойного питания (ИБП) является не просто защитником электропотребителей от скачков и перепадов питающего напряжения, но и полноценным источником накопленной энергии.

С постоянным совершенствованием электронных компонентов снижается и их стоимость. Если 10–15 лет назад ИБП мощностью 1000 ВА был достаточно дорогим прибором, то сейчас такой ИБП можно приобрести по доступной цене. В современных ИБП используются дорогие необслуживаемые свинцовые аккумуляторные батареи, произведенные по технологии AGM (Absorbent Glass Mat). Суть технологии — использование вместо жидкого электролита токонепроводящего пористого материала с жидким электролитом в порах. Такой аккумулятор безопасен с точки зрения использования (может использоваться в положении «на боку» или «вниз головой») и не требует обслуживания, но имеет один существенный минус: высокая цена.

Обычная автомобильная стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) имеет жидкий электролит и стоит в 2–3 раза дешевле при такой же емкости, но накладывает на использование в ИБП некоторые ограничения. Поэтому производители ИБП предпочитают ставить в свои изделия именно AGM батареи.

Далее мы рассмотрим обслуживаемые кислотно-свинцовые АКБ, используемые в автомобилях, и покажем, как «обмануть систему» и применить АКБ в обычных ИБП.

Теоретическая часть

АКБ имеет два крайних рабочих состояния — полностью разряжена и полностью заряжена:

Заряд АКБ

Внимательный читатель, а особенно автоэлектрик возразит: «Напряжение на заряженной АКБ не будет выше 13 вольт!» И будет прав! Напряжение на полностью заряженной АКБ будет в пределах 12,75–12,80 вольт при плотности электролита 1,26 г/см3 и при температуре 25°С. И называется оно напряжение покоя АКБ.

Напряжение покоя измеряется только после отключения АКБ от потребителей или зарядных устройств через как минимум 24 часа. Во время зарядки и разрядки в АКБ происходят сложные химические процессы, длящиеся после отключения зарядного устройства или нагрузки какое-то время. Это можно назвать химической инерцией.

Во время зарядки АКБ набирает электрическую емкость. Это один из самых главных показателей АКБ. Электроемкость АКБ — это произведение постоянного тока разряда АКБ на время разряда при номинальном напряжении (для автомобильного АКБ это 12 вольт).

За час АКБ электроемкостью 60 А·ч может отдать 60 ампер напряжением 12 вольт до ее полной разрядки. Практически это выглядит так: если АКБ нагружать током 60 ампер один час, ее напряжение снизится с 12,75–12,80 вольт до 12,00 вольт.

Но откуда же 14,4 вольта? Далее мы детально рассмотрим процесс заряда АКБ и откуда берется это напряжение.

Принцип заряда АКБ

Существует два способа зарядки АКБ:

  • Зарядка постоянным током используется чаще всего. В начале заряда АКБ заряжается током, равным 1/10 от емкости АКБ, и напряжением, близким к номинальному напряжению заряда или чуть выше (обычно 14,50–14,80 вольт) до начала кипения электролита. Потом ток понижается до 1/20 от емкости АКБ и опять заряжается до начала кипения электролита. После этого процесс зарядки прекращается. Кипение электролита — это процесс выделения из него под воздействием электролиза паров водорода.

Зарядить АКБ до значения, близкого к 100% ее емкости, зарядкой постоянным током можно только постоянно понижая ток заряда. Сначала до 1/40, довести до кипения, потом до 1/80 довести до кипения, потом до 1/160 и так до 1/2000. Причем нужно следить, чтобы процесс кипения электролита не начинался, а только подходил к нему. Это достаточно кропотливая и нудная задача — нужно постоянно следить за процессом зарядки.

  • Зарядка постоянным напряжением подразумевает зарядку АКБ точным номинальным напряжением заряда (с точностью до сотых долей вольта) и плавным понижением тока зарядки без кипения электролита. Такие зарядные устройства достаточно сложны и дороги, но позволяют использовать ресурс АКБ по максимуму.

Рассмотрим второй способ заряда АКБ (постоянным напряжением), так как он обычно используется в ИБП при заряде АКБ. Такой способ не допускает кипения электролита и заряжает АКБ до реальных 100% емкости. Процесс зарядки АКБ логарифмичен (нелинеен), поэтому зарядить АКБ полностью на 100% — задача достаточно сложная. Если на начальных этапах зарядки для типичной АКБ емкостью 70 А·ч ток заряда 1/1 0 от емкости (7 А), то на конечных этапах зарядки (90–98%) ток равен 1/400 от емкости (175 миллиампер). И на этапах зарядки (от 98–100%) ток заряда должен быть чуть больше тока саморазряда АКБ. А это менее 1/2000 от емкости АКБ (менее 35 миллиампер).

Номинальное напряжение заряда для каждой АКБ индивидуально (производитель, материалы, технологии и даже смена, в которую АКБ изготавливался на заводе) и может колебаться в пределах от 14,35 до 14,45 вольт.

При выкипании водорода из электролита происходит увеличение его плотности. Поэтому в элек-тролит в таком случае нужно добавлять дистиллированную воду для компенсации его плотности до 1,26 г/ см3. На практике технологии производства стартерных АКБ за более чем 100-летний период производства отточены до совершенства и выпускаются с учетом номинального напряжения заря-да, близкого к 14,40 вольтам.

Полностью зарядить АКБ (на все 100% ее электрической емкости) без выкипания электролита можно только напряжением 14,40 вольт!

Теперь рассмотрим практическую часть зарядки постоянным напряжением на конкретных примерах. Так как АКБ набирает емкость заряда нелинейно, при подключении АКБ к зарядному устройству без ограничения тока заряда АКБ в течение первых секунд может потреблять ток заряда, равный своей емкости. Например, для АКБ емкостью 70 А·ч первые секунды ток заряда будет 70 А. Потом ток заряда плавно понижается с повышением внутреннего сопротивления АКБ.

20–30% своей емкости АКБ может набрать за 15–20 минут зарядки током 1/10 от своей емкости (в нашем примере 7 А).

Чтобы зарядить АКБ на 50% емкости, понадобится уже пару часов, а никак не 30–40 минут, так как ток заряда все время уменьшается. А вот чтобы зарядить АКБ на 80%, понадобится как минимум 6–7 часов. 80–85% емкости АКБ достигается, когда напряжение заряда поднялось до 13,60–13,80 вольт. Ток заряда на этом этапе будет меньше одного ампера, и продолжит понижаться. А при 14,20 вольтах АКБ заряжена до 90–95%. Фактически на этапе зарядки около 97–99% происходит прецизионная зарядка. При превышении напряжения зарядки даже на 0,01 вольт или тока зарядки на 10 миллиампер мы получим начало закипания электролита.

Практическая часть

Производители (в меньшей мере) и продавцы (в большей мере) ИБП очень часто критически относятся к использованию дешевых стартерных АКБ в ИБП. Потому что с AGM аккумуляторами меньше хлопот с пользователями, которые не представляют, как работает ИБП и как устроена АКБ. Хотя использовать стартерные АКБ в ИБП в большинстве случаев можно. А если использовать внешнюю схему зарядки АКБ — это отличное дешевое решение для любого ИБП. Поясним некоторые нюансы по-своему 15-летнему опыту использования АКБ с ИБП от APC Back UPS 600I.

Три наиболее частые ошибки при подключении внешних АКБ к ИБП заключаются в следующем:

  • малая площадь сечения проводов, которыми подключается АКБ к ИБП;
  • длина проводов от АКБ к ИБП;
  • нагрузка, которую хотят получить от ИБП при подключении внешней АКБ.

Разберем первый и второй пункт более подробно. Падение напряжения на проводах при передаче постоянного электрического тока в 12 вольт очень сильно зависит как от длины, так и от площади сечения этих проводов, а также от силы тока, протекающего по этим проводам. Наш ИБП при питании от АКБ на полной нагрузке в 600 ВА забирает с нее ток около 35 ампер. Если суммарная длина проводов (плюсового и минусового) от АКБ к ИБП не превышает 50–60 см, достаточно площади сечения под ток в 35 ампер около 16 мм2. А вот если АКБ находится на удалении 5 метров от ИБП (это общая длина проводов 10 метров), падение напряжения будет очень большим — 0,3 вольта. Электроника ИБП будет считать, что АКБ разряжена на половину.

При падении напряжения на АКБ по мере ее разрядки сила тока по закону Ома будет возрастать. При напряжении 9 вольт сила тока будет более 50 ампер. Соответственно будет возрастать и падение напряжения в проводах — до 0,5 вольта. ИБП будет отключаться гораздо раньше, чем если бы АКБ стояла в корпусе ИБП. Стандартные провода в ИБП, которыми штатная батарея подключена в схему, имеют сечение около 8 мм2 и длину около 30 см. Если подключить АКБ проводом такого же сечения, но длиной 10 метров, электроника ИБП будет считать, что АКБ разряжена полностью. Поэтому подключать АКБ к ИБП нужно как можно более толстыми и как можно более короткими проводами.

Теперь третий пункт. В обычные офисные ИБП ставятся АКБ емкостью 7–9 А·ч. При полной нагрузке на ИБП он проработает 1–3 минуты (зависит от производителя и модели). При подключении стартерной АКБ время работы возрастет в разы и может достигнуть одного часа. Но при этом внутренние силовые компоненты схемы могут выйти из строя от перегрева, поскольку они не рассчитаны на долговременную работу.

Поэтому, если использовать АКБ, ИБП должен работать не более чем на 50–60% его полной расчетной мощности. Либо потребуется принудительное охлаждение компонентов.

Пример переделки ИБП под стартерную АКБ

На основе АКБ и Back UPS 600I была собрана и более 10 лет эксплуатируется ИБП собственной конструкции:

На передней панели мы видим цифровой вольтметр, который показывает напряжение заряда или разряда, и амперметр, который показывает электрический ток в двух направлениях — заряд и разряд.

При подключении нагрузки видно, как проседает напряжение и как амперметр показывает разрядку АКБ с отрицательным значением тока.

ИБП настраивался исходя из того, что забираемый от АКБ ток будет не более 20 ампер. Фактически данный ИБП питает два сервера, рутер и свитч. Гарантированно это все может работать без электричества около 7–8 часов (в зависимости от нагрузки на сервера). Схема подключения позволяет использовать две АКБ и независимо заряжать одну из батарей во время эксплуатации другой. Раз в полгода можно переключаться между батареями, чтобы сравнять процесс старения обоих АКБ.

Читайте также:  Как отличаются колебания тока в колебательном контуре по фазе

О таблице

На передней панели ИБП приведена таблица, которая характеризует степень заряда и разряда АКБ. Как видно, АКБ разряжена в ноль, когда напряжение на ней падает до восьми вольт. Поясним термин «глубокий разряд», используемый далее по тексту. АКБ переходит в состояние глубокого разряда, когда напряжение покоя у нее ниже 11,35–11,40 вольт. Это верхний предел глубокого разряда. Как говорилось выше, после отключения нагрузки напряжение на АКБ начинает повышаться. Если в течение 2–6 часов, в зависимости от емкости АКБ, это напряжение поднялось до 11,90–12,00 вольт, АКБ не ушла в глубокий разряд. Но как следует из опыта, даже если АКБ кратковременно разрядится до 11,90–11,8 вольт, ничего страшного не будет, если ее сразу поставить на зарядку.

Производители АКБ указывают кратковременный пусковой ток рядом с емкостью. Такой ток возникает при запуске стартера, уводя АКБ в глубокий разряд с просадкой напряжения на АКБ до 9 вольт, но АКБ это выдерживает и служит в автомобиле 5–6 лет.
Нижний порог отключения производитель ИБП выставляет при полной нагрузке на АКБ. В нашем случае он около 7,55 вольт при нагрузке около 30–35 ампер. 8 вольт в таблице указано на полную нагрузку. Это «памятка для себя». Но лучше не доводить разрядку АКБ до падения напряжения на такой низкий уровень. АКБ «проседает» по напряжению больше под полной нагрузкой, чем под нагрузкой в 50% или 30%. Как только нагрузка пропадает полностью, напряжение на АКБ скачком поднимается и потом продолжает подниматься все медленней до напряжения фак-тического разряда (напряжения покоя).

Например, опытным путем установлено, что при 20-амперной нагрузке на АКБ, когда напряжение проседает до 8 вольт, можно уменьшить ток до 9 ампер, и напряжение мгновенно поднимется до 10,6 вольт, продолжая при этом медленно понижаться.
Если разряжать аккумулятор нагрузкой в 10 ампер, соответственно и нижнее значение будет не 8 вольт, как приведено в таблице на передней панели, а больше (оно может быть 8,4 вольт, к примеру, или 9,0 вольт).

Если нагрузка на АКБ от ИБП 10–20% от расчетной, соответственно напряжение «проседает» меньше, но на АКБ получается нагрузка долговременней. И соответственно АКБ находится в глубоком разряде под нагрузкой дольше. А вот это уже «убийственно» для АКБ. Поэтому нужно стараться не доводить АКБ до глубокого разряда и по возможности, если до этого дошло — сразу поставить на зарядку.

Штатная AGM батарея, проработав 20–30 минут в глубоком разряде, фактически умирает сразу — начинают разрушаться пластины внутри нее, и электроемкость падает в разы в отличие от стартерной АКБ, где потеря электроемкости от работы при глубоком разряде 2–3 часа измеряется процентами.

Если их правильно использовать и обслуживать, но, самое главное, правильно заряжать, они могут прослужить более 15 лет либо выдержать более четырехсот циклов 100% разрядки-зарядки или более тысячи циклов 30–40% разрядки-зарядки! Это проверено на практике!

Источник

Выбор аккумулятора для бесперебойника для дома

akkumulyator dlya bespereboynika

Источники бесперебойного питания являются гарантией работы любой бытовой техники, несмотря на возможное отключение энергоснабжения. Поэтому ИБП пользуются большим спросом, особенно в сельской местности, где перебои с электричеством давно стали нормой. Важнейшим элементом системы аварийного питания являются аккумуляторы для ИБП.

Показатели качества аккумуляторов

Как говорят специалисты, аккумуляторы бывают хорошие и плохие, но это достаточно субъективная оценка. Какие же параметры на самом деле могут быть показателями качества?

Приведем некоторые из них:

  • Прежде всего, оценивается количество зарядно-разрядных циклов. От этого зависит срок службы аккумулятора, а, следовательно, и работа резервного источника питания;
  • Следующий показатель качества это потеря заряда или саморазряд. Некоторые типы аккумуляторных батарей способны длительное время держать заряд, а некоторые разряжаются довольно быстро;
  • При выборе аккумулятора следует так же обращать внимание на разброс температур, при которых производитель гарантирует работоспособность изделия без ухудшения его характеристик.

Выбор аккумулятора для ИБП

Аккумулятор для бесперебойного питания выбирается по электрическим характеристикам и конструкции. Электрические параметры практически не зависят от конструкции изделия и одинаковы для разных типов аккумуляторных батарей.

К основным электрическим характеристикам относятся следующие параметры:

  • Ёмкость аккумулятора в А/час;
  • Номинальное напряжение;
  • Количество зарядно-разрядных циклов;
  • Максимальная глубина разряда;
  • Саморазряд;
  • Внутреннее сопротивление;
  • Зарядный ток;
  • Рабочая температура.

Свинцовый аккумулятор

Как определить необходимую ёмкость?

Одним из основных параметров, по которому осуществляется выбор аккумулятора – это его ёмкость. От этой величины зависит время, в течение которого бытовая техника будет обеспечена электрической энергией в случае отключения основной сети. Для обозначения ёмкости аккумуляторной батареи используется единица А/ч (ампер/час). Она обозначает, какой ток будет отдаваться в нагрузку за единицу времени.

Так, аккумуляторная батарея ёмкостью 50 А/ч сможет обеспечить ток 50 ампер в течение одного часа или 5 ампер в течение 10 часов. Наиболее широкое распространение получили аккумуляторные батареи имеющие ёмкость от 50 до 200 А/ч.

Для определения времени бесперебойного питания следует использовать несложную формулу:

  • Q – ёмкость аккумуляторной батареи;
  • P – известная мощность нагрузки в ваттах;
  • t – требуемое время резервирования;
  • V – номинальное напряжение аккумулятора;
  • K – коэффициент использования ёмкости.

Пример: имеется активная нагрузка 140 Вт, которая должна работать без перерыва при отключении напряжения, в течение 5 часов. Напряжение питания аккумуляторной батареи равно 12 В, а коэффициент использования ёмкости обычно составляет 0,6-0,8.

Подставляем величины в формулу:

Получаем, что емкость аккумулятора для обеспечения напряжением данной нагрузки в течение 5 часов должна равняться 83,3 А/ч. Таким образом выбираем ближайший по номиналу аккумулятор 100 А/ч.

Другие критерии выбора

Напряжение и количество циклов. Аккумулятор для бесперебойника может иметь стандартное напряжение соответствующее 12, 24 или 48 вольтам. Количество зарядно-разрядных циклов это, как правило, срок службы конкретного аккумулятора.

Их число может варьироваться от 200 до 1000, в зависимости от конструкции аккумулятора. При этом учитывается максимально допустимый полный разряд. Если аккумулятор разряжается до какой-то промежуточной величины, то число циклов заметно возрастает.

АКБ для бесперебойника

Глубина разряда. У любого аккумулятора имеется важный параметр – это максимально допустимая глубина разряда. Ни один аккумулятор не допускает без ущерба для своей конструкции полного, что называется до нуля, разряда. В паспорте на батарею всегда указывается допустимый и рекомендованный уровень разряда.

Некоторые модели очень критичны к глубине разряда. Превышение этой величины у кислотных батарей со свинцовыми электродами может привести к полному выходу изделия из строя. Менее подвержены этому дефекту современные никель-кадмиевые аккумуляторы.

Саморазряд. Аккумуляторная батарея для ИБП, которая установлена в бесперебойный источник питания, не подвержена саморазряду, поскольку она всегда подключена к зарядному устройству. Под понятием саморазряд подразумевается потеря аккумулятором части заряда в результате длительного хранения.

Кислотные батареи могут лишиться до 50% своей ёмкости при хранении в нормальных условиях (+20°C) в течение года. Очень важно, при выборе и покупке аккумулятора обращать внимание на дату изготовления. Если батарея была изготовлена 3-4 года назад и всё это время хранилась на складе, приобретать её не стоит.

Такой параметр как внутреннее сопротивление аккумулятора иногда упоминается в технических статьях, но подробной информации об этом параметре мало. В документации на аккумуляторную батарею эта величина может быть указана, а может и отсутствовать. Внутреннее сопротивление батареи представляет собой совокупность сопротивления электролита, пластин, контактов и всего прочего. Этот параметр не является постоянной величиной и в процессе разряда аккумулятора может изменяться. Повлиять на этот параметр невозможно, поэтому при выборе аккумулятора для резервного источника питания лучше всего не обращать на него внимания. Единственным критерием здесь может служить только одно – чем меньше внутреннее сопротивление аккумулятора, тем лучше, поскольку меньше энергии будет расходоваться на внутренние потери.

Ток заряда. Ток заряда аккумулятора указывается в документации на резервный источник питания. Обычно зарядный ток должен составлять приблизительно 10 % от ёмкости батареи. Ток в 5 ампер подойдёт для заряда аккумуляторов на 50 А/ч, но им допускается заряжать батареи до 100 А/ч. Поскольку аккумуляторы на 100 А/ч в источниках резервного питания используются чаще других, то оптимальным зарядным током будет ток 10 ампер.

Температура эксплуатации. Очень важным для батареи энергопитания может быть температура эксплуатации. Особенно негативно на работу влияет повышенная температура. При работе в сложных условиях гораздо быстрее происходит разряд батарей, а время её службы заметно сокращается. Постоянная работа при температуре повышенной до +30°C может на 25-30 % сократить срок службы батареи.

В устройствах бесперебойного питания имеется место для установки штатного аккумулятора, но некоторые ИБП допускают подключение дополнительных батарей для увеличения срока работы внешних устройств при отключении основной сети.

Виды аккумуляторов

АКБ для ИБП могут быть самых разных конструкций. Некоторые известны уже несколько десятков лет, некоторые разработаны сравнительно недавно, но уже успели приобрести большую популярность благодаря своим высоким техническим характеристикам.

Аккумуляторы можно разделить на несколько групп:

  • Батареи с кислотным электролитом и свинцовыми электродами;
  • Аккумуляторы с гелевым электролитом;
  • AGM батареи;
  • Ni-Cd аккумуляторы;
  • Батареи Li-ion, Li-PO.

Сравнение GEL и AGM аккумуляторов

Аккумуляторы с жидким электролитом

Они представляют собой негерметизированную ёмкость с электродами из свинца. В качестве электролита используется раствор серной кислоты. Аккумуляторы выделяют водород, и сернокислотные пары, что ограничивает их применение в бытовых помещениях.

Такие аккумуляторы могут использоваться как дополнительные батареи при возможности их размещения в отдельных вентилируемых помещениях. Батареи отличаются низкой стоимостью, надёжностью и большим количеством зарядно-разрядных циклов

Гелевые аккумуляторы

Эта конструкция представляет собой дальнейшее развитие кислотных батарей. Благодаря добавке загустителя на основе кремния, жидкий электролит превращается в желеобразную массу. Гелевые аккумуляторы для ИБП полностью герметичны, не выделяют токсичные вещества и очень надёжны. Они обладают большой ёмкостью и большим количеством циклов разряда-заряда. GEL-аккумуляторы очень критичны к глубокому разряду, и стоят дороже аккумуляторов с жидким электролитом.

Аккумуляторы с AGM технологией

Результатом дальнейшей модернизации гелевых аккумуляторов стало появление AGM источников питания. Они считаются современными и перспективными моделями. В этих батареях жидкий компонент абсорбирован специальным пористым материалом. Батареи можно эксплуатировать в любом положении. Они обладают очень маленьким внутренним сопротивлением.

AGM аккумуляторы для ИБП отличаются большой ёмкостью, надёжностью и продолжительным сроком работы. Такие источники чаще других применяются в резервных блоках питания.

Таблица гелевые и AGM аккумуляторы

Никель-кадмиевые батареи

Эти типы аккумуляторов отличаются большим количеством зарядных циклов и большой удельной ёмкостью. Они обладают малым саморазрядом и могут эксплуатироваться в широком диапазоне температур. Эти батареи компактны и обладают малым саморазрядом.

Ограничение на их использование накладывает высокая цена и применение в конструкции соединений кадмия, которые очень ядовиты, что осложняет не только их эксплуатацию, но и утилизацию.

Аккумуляторы с Li-электродами

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, с развитием инновационных технологий получают всё большее распространение. Эти батареи при компактных размерах имеют большую ёмкость и могут обеспечить энергией потребителя большой мощности.

Литиевые аккумуляторы не теряют ёмкость в процессе работы и обладают очень незначительным саморазрядом. Недостатками являются их высокая стоимость и малый диапазон рабочих температур.

Аккумулятор от компании «Энергия»

АКБ Энергия

Известная российская компания «Энергия», выпускающая электрические приборы и системы, производит как источники резервного питания, так и аккумуляторы к ним. Аккумулятор для бесперебойника 12 вольт и ёмкостью 100 А/ч можно считать самым востребованным.

Читайте также:  Начертите вокруг каждой из четырех сторон проволочного прямоугольника с током

Обычно принято считать, что 50 А/ч – это маловато, 200 А/ч имеет большие размеры и стоит дорого, а батарею на 100 А/ч по соотношению ёмкость-цена можно считать самым оптимальным вариантом для источника аварийного питания.

Аккумулятор «Энергия» 12-100 выполнен по самой современной AGM технологии. Он допускает большое количество разрядно-зарядных циклов, обладает минимальным саморазрядом и рассчитан на 12-летний срок службы.

Аккумулятор для ИБП 12V будет служить длительное время при соблюдении элементарных правил эксплуатации:

  • Избегать глубокого разряда;
  • Не эксплуатировать батарею при критических температурах.

Приобретать аккумуляторные батареи лучше всего у надёжных отечественных производителей.

Источник

Как выбрать аккумуляторную батарею для источника бесперебойного питания

Как выбрать аккумуляторную батарею для источника бесперебойного питания

Аватар пользователя

Когда нужна замена аккумуляторов в ИБП.

Источники бесперебойного питания уже не один десяток лет защищают наши компьютеры от сбоев в работе питающей сети. И любой пользователь ПК, защищающий свой компьютер с помощью ИБП достаточно долгое время, наверняка замечал, что со временем срок работы компьютера от ИБП становится все меньше и меньше. «Старички» возрастом в несколько лет дают своему хозяину считанные секунды на то, чтобы успеть сохранить все данные, а потом – продолжительный писк и темный экран монитора очередной раз напоминают о том, что срок жизни аккумулятора подошел к концу.

Ничего необычного в такой ситуации нет: аккумуляторы, устанавливаемые в бытовые ИБП, выдерживают 300-400 циклов заряда/разряда. Если в сети, к которой подключен компьютер с ИБП, отключения и долговременные просадки напряжения – не редкость, то свой ресурс аккумулятор может выработать очень быстро – за 6-12 месяцев. Именно в этот момент некоторые пользователи сталкиваются с неприятной тонкостью, чаще всего не замечаемой при покупке – иногда оказывается, что гарантийный срок на аккумулятор намного меньше гарантийного срока на сам ИБП. Справедливости ради следует отметить, что этим грешат производители дешевых ИБП, ставящие в свои «бесперебойники» аккумуляторы низкого качества.

Как бы там ни было, но замена аккумулятора в ИБП – дело рядовое, поэтому магазины компьютерных аксессуаров предлагают богатый выбор аккумуляторов для ИБП в большом диапазоне цен и характеристик. Как выбрать из них подходящий для установки в имеющийся источник бесперебойного питания?

Замена аккумулятора ИБП

Некоторые ИБП имеют отдельный батарейный отсек, и замена аккумулятора в них осуществляется просто и безопасно (в некоторых случаях возможна даже «горячая» замена аккумулятора без отключения питания). Но в большинстве бытовых ИБП придется снимать крышку самого устройства. Делать это следует, обязательно отключив ИБП от сети и выключив его. Даже если он разряжен, в аккумуляторе еще может сохраняться остаточный заряд, которого вполне хватит на удар током. Сняв крышку, следует, не прикасаясь к элементам и платам схемы, снять клеммы с аккумулятора и уже после этого снять сам аккумулятор. Следует убедиться, что полярность клемм не вызовет сомнений при сборке (обозначения «+», «-» на клеммах, цветовое обозначение проводов: красный «+», черный «-»)

Батарея ИБП, поврежденная вследствие высокого тока зарядки

Батарею первым делом следует тщательно осмотреть. Деформация (вздутость) аккумулятора и потеки на крышке могут сигнализировать о том, что причиной выхода батареи из строя является не исчерпание ресурса, а неисправность зарядного устройства ИБП. Если при этом еще и снижение времени работы от ИБП происходило не постепенно, а скачком (вчера – «тянул» полчаса, сегодня выключается через секунду), то лучше отнести ИБП в диагностику – скорее всего, замена батареи поможет ненадолго.

Если же внешне батарея выглядит «как новая», можно подбирать замену. Проще всего, конечно, взять аналогичную батарею от того же производителя, но такое не всегда возможно – бывает, что эта конкретная модель уже снята с производства или стоит слишком дорого. Тогда следует снять размеры батареи и найти на батарее информацию о емкости и рабочем напряжении.

Для аккумуляторов ИБП существует несколько стандартных типоразмеров. Разумеется, лучше брать аккумулятор того же типоразмера, что и предыдущий – установка такого будет проще и безопаснее. Иногда есть возможность установить на штатное место аккумулятор другого типоразмера — большей высоты – но тогда при сборке следует особенно внимательно следить за тем, чтобы новый аккумулятор не входил в контакт с корпусом или элементами схемы.

На новом аккумуляторе винтовые клеммы, а провода рассчитаны на подключение к лепестковым — клеммы на проводах придется менять.

Еще одна тонкость, на которую следует обратить внимание – расположение и вид клемм. Единого стандарта на это нет, поэтому, для подсоединения некоторых аккумуляторов того же типоразмера, что и старый, может понадобиться удлинить провода или перепаять клеммы (с лепестковых на винтовые или наоборот)

Напряжение аккумуляторов для ИБП чаще всего бывает 12Вольт, реже – 6. Напряжение нового аккумулятора должно в точности соответствовать напряжению старого. Установка аккумулятора с другим напряжением может привести к поломке ИБП и к необходимости его полной замены.

Емкость обычно обозначается в Ампер-часах (А∙ч, Ah).

Иногда емкость батареи приведена в Ватт/Вольт/минутах, обычно указывается для одной ячейки напряжением 1,67 В, сколько ватт она может выдать в течение 15 минут. Формулы точного перевода в Ампер-часы не существует, для приблизительного следует поделить число ватт на 3,8. Полученное число будет примерно равно емкости аккумулятора в А∙ч.

Какова должна быть емкость нового аккумулятора?

Нежелательно, чтобы емкость была меньше емкости старого. Она может быть незначительно меньше (90-85% от емкости старого), но не более – для аккумуляторов с меньшей емкостью зарядный ток от ИБП может оказаться слишком большим, что плохо скажется на сроке службы нового аккумулятора.

Устанавливать аккумулятор с емкостью больше чем в два раза от старого тоже не стоит. Во-первых, такой аккумулятор, скорее всего, уже будет иметь большие габариты и на старое место просто не полезет.

Во-вторых, для такого аккумулятора ток зарядки уже будет слишком мал, что при глубоких разрядах (нередких при работе ИБП), тоже вредно сказывается на емкости аккумулятора.

В-третьих, многие современные ИБП контролируют параметры зарядки и, если они сильно отклоняются от стандартных, выдают сообщение об ошибке и отказываются работать. Современный ИБП может «забраковать» аккумулятор с емкостью, сильно отличающейся от изначальной.

Сборка ИБП

При установке нового аккумулятора следует:

— обратить внимание на соблюдение полярности. Следует убедиться в соответствии маркировок проводов и клемм аккумулятора, а не подсоединять «куда просится» — расположение клемм на новом аккумуляторе может быть зеркальным к старому! Переполюсовка аккумулятора с высокой вероятностью приведет к поломке ИБП.

— убедиться, что ИБП выключен (особенно актуально для старых моделей с клавишным выключателем). Новый аккумулятор, как правило, имеет 50% заряда, и, если ИБП по каким-то причинам остался включенным, при подсоединении аккумулятора возникает опасность поражения электрическим током.

Новый аккумулятор большей емкости имеет другой типоразмер (выше на несколько см) и входит на штатное место «впритирку». Клеммы пришлось изогнуть.

— если клеммы нового аккумулятора расположены по-другому, убедиться, что ни его клеммы, ни клеммы подходящих к ним проводов ни при каких обстоятельствах не будут касаться корпуса ИБП, элементов схемы или дорожек на платах.

Характеристики аккумуляторных батарей для ИБП

Емкость. Одна из основных характеристик, определяющая, как долго подключенный к ИБП компьютер сможет работать при отсутствии питающей сети. Обычно измеряется в Ампер-часах и нормировано на 20-часовой режим разряда (что обычно обозначено на корпусе как “C20” или “20 hour rate”). Часто встречающееся объяснение, что, к примеру, 7 А∙ч означает, что аккумулятор выдает 7 ампер в течение часа, некорректно – емкость аккумулятора сильно снижается при увеличении тока (снижении времени) разряда. При разряде аккумулятора за час его емкость падает относительно номинала на 30%.

Чем выше емкость аккумуляторной батареи, тем она дороже.

Наверняка каждого покупателя волнует вопрос: сколько «протянет» компьютер от аккумулятора конкретной емкости? Это можно подсчитать по формуле

где Т – время автономной работы компьютера от ИБП в часах, Pнагр – суммарная мощность оборудования в ваттах, Uакб– общее напряжение аккумуляторных батарей, Сакб – общая емкость в А∙ч, К – КПД преобразования источника бесперебойного питания (0,8-0,95), Кгр – коэффициент глубины разряда аккумулятора (0,8-0,9) и Кде – коэффициент доступной емкости, зависящий от времени (тока) разряда (0,7 для часового разряда, 0,85 для двухчасового, 0,95 для десятичасового, 1 для двадцатичасового)

Для оценки точного времени лучше всего замерить потребляемую компьютером мощность, но, для грубой оценки, достаточно сориентироваться по мощности блока питания системного блока и не забыть про мощность монитора. Так, ИБП с 12-вольтным аккумулятором емкостью 7 А∙ч будет «тянуть» компьютер с 400 Ваттным блоком питания и монитором мощностью 50 Ватт в течение:

Напряжение новой аккумуляторной батареи должно в точности соответствовать напряжению старой. В ИБП большой емкости могут использоваться несколько аккумуляторных батарей, соединенных последовательно. Их можно заменить на одну батарею, при этом напряжение новой АКБ должно быть равно суммарному напряжению старых батарей, а емкость соответствовать емкости одной старой батареи.

Максимальный ток разряда определяет, насколько мощное оборудование можно запитать от данной батареи. Чем выше этот параметр, тем лучше – тем более щадящим будет ток разряда при отключении питания. Так, ток разряда оборудования суммарной мощностью 400 Вт будет составлять 400 Вт/12 В = 33 А. С учетом падения мощности на преобразовании и прочих допусков, максимальный ток разряда аккумулятора для ИБП в таком случае должен быть не меньше 60 А.

Внутреннее сопротивление новой АКБ зависит от рабочей площади пластин аккумулятора, качества электрохимического контакта электролита с пластинами и косвенно характеризует качество всей батареи: чем внутреннее сопротивление ниже, тем лучше. При прочих равных параметрах следует отдать предпочтение АКБ с меньшим внутренним сопротивлением – скорее всего, параметры другой батареи завышены. Так, максимальный ток разряда у батареи с высоким внутренним сопротивлением должен быть ниже.

Срок службы также характеризует качество изготовления аккумулятора: технология AGM, по которой производится большинство аккумуляторов для ИБП, обеспечивает до 400 циклов заряда/разряда, но плохая сборка (некачественные пластины, загрязненные свинцовые сплавы) может в разы снизить это число. Не стоит рассчитывать на то, что батарея со сроком службы в 5 лет верой правдой будет работать весь этот срок даже при ежедневных отключениях электроэнергии. Но что она проработает дольше, чем батарея со сроком службы 1 год – это почти наверняка. Со сроком службы связана еще одна характеристика аккумулятора — срок гарантии. Если вы желаете приобрести качественный аккумулятор, выбирайте тот, у которого больше гарантия.

Варианты выбора.

Если в вашем ИБП использовались батареи напряжением 6 В, следует выбирать среди аналогичных по напряжению. Стоят они 400-1000 рублей.

12-вольтовые аккумуляторные батареи потребуются, если в вашем ИБП стояли АКБ с таким рабочим напряжением. Стоят они от 550 до 6000 рублей в зависимости от емкости и производителя.

Если вы хотите, чтобы с новым аккумулятором ИБП проработал как можно дольше, приобретайте аккумуляторную батарею с продолжительным сроком гарантии. Это обойдется вам в 400-6000 рублей в зависимости от других характеристик.

Источник

Adblock
detector