От того какой именно аккумулятор вы выберете для ИБП будет зависеть многое – его итоговый срок службы, стабильность работы и автономность подключаемой к бесперебойнику техники. В данной статье мы разберем все нюансы выбора, и важные характеристики аккумуляторных батарей (АКБ), а также поговорим о том, как правильно подключить несколько аккумуляторов к ИБП, чтобы увеличить запас автономности.
Содержание:
Разновидности аккумуляторов для ИБП
Основные характеристики батарей
Дополнительные критерии выбора
Варианты подключения нескольких аккумуляторов в один контур
Разновидности аккумуляторов для ИБП
Стоит сразу сказать, что нет каких-то конкретных аккумуляторов с которыми ИБП не могут работать. Взаимодействовать с бесперебойником может любая батарея с подходящими параметрами (о которых мы поговорим далее). Другое дело что не все типы аккумуляторов способны длительное время поддерживать ток с такими характеристиками. Чаще всего производитель ИБП указывает в инструкции предпочтительные типы батарей.
Вообще все АКБ делятся на две большие группы по главному назначению:
стартерные (стартовые). Предназначены для кратковременного создания мощного импульса, пускового тока, чтобы запустить двигатель. Такие батареи применяются, например, в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания (бензин, дизель). Такие АКБ не могут работать в “долгую” и не любят разрядки более чем на 50% от своей энергоемкости;
тяговые. Специально созданы для длительной работы на +\- одинаковой мощности. Например, такие аккумуляторы устанавливают в электромобили или применяют для лодочных электромоторов.
Узнать к какому именно типу относится аккумулятор вы можете в описании товара или у продавца. Внешне их легко спутать. Так вот, конкретно для ИБП предпочтительно использовать именно тяговые АКБ.
По необходимости обслуживания выделяют 3 группы аккумуляторов:
обслуживаемые. Требующие определенных и регулярных манипуляций для корректной работы;
необслуживаемые. Не требуют никаких вмешательств весь срок службы батареи;
малообслуживаемые. Требуют обслуживания раз в несколько месяцев или полгода.
Чаще всего с бесперебойниками используются необслуживаемые батареи, намного реже малообслуживаемые.
По электролитической схеме можно выделить следующие основные разновидности:
тяговые свинцово-кислотные. Этот вариант один из наиболее доступных, но подойдет не под все ИБП. Такие АКБ чаще всего используются с резервными бесперебойниками, так как при глубокой разрядке повышается степень износа. Среди них встречаются малообслуживаемые модели - требующие добавления дистиллированной воды в систему, чтобы поддерживать свойства электролита. Как часто и в каких количествах нужно добавлять дистиллят, как правило, указано в инструкции производителя. При правильной эксплуатации тяговые свинцово-кислотные АКБ могут проработать от 4 до 6-7 лет.
AGM (Absorbent Glass Mat). Представляют из себя разновидность свинцово-кислотных батарей необслуживаемого типа. В них электролит разделен прокладкой из абсорбирующего стекловолокна. Упомянутая прокладка из стекловолокна принимает участие в процессе восстановления (рекомбинации) водорода. В обыкновенных свинцово-кислотных аккумуляторах для этого как раз необходимо доливать воду, содержащую молекулы водорода. Срок службы AGM аккумуляторов до 10 лет;
карбоновые. Еще один подвид свинцово-кислотных АКБ. Свинцовые пластины обогащают углеродом (карбоном) - это снижает риск возникновения короткого замыкания. Такие батареи обладают значительным ресурсом (до 15 лет), но требуют определенной аккуратности при эксплуатации. Дело в том, что они начинают быстро изнашиваться при разрядке более 30% от энергоемкости. Поэтому их лучше использовать с ИБП где есть модуль электронного управления способный отключать батарею при заданных параметрах.
гелевые (GEL) и мультигелевые (MGEL или MG). Имеют в качестве электролита гель, что позволяет оптимизировать работу в режиме постоянного чередования зарядки\разрядки. Отлично сочетаются с ИБП типа On-Line, где батарея принимает участие в стабилизации напряжения а потому постоянно задействована. В мультигелевых аккумуляторах (как и в AGM) дополнительно установлена прокладка из стекловолокна, которая поддерживает процесс рекомбинации активного вещества. Таким образом мультигелевые АКБ лучше переносят глубокую разрядку. Срок службы от 10-ти до 15 лет, в зависимости от химических свойств наполнителя. Лучше всего уточнять эту информацию у производителя;
литиевые (твердотельные). Как и следует из названия электролитом здесь является твердое вещество содержащее в себе металл литий. Такие свойства позволяют сделать батарею более компактной, более стойкой к постоянной разрядке и стабильной при низких температурах. Это один из самых дорогих вариантов. Встречаются двух типов литий-ионные и литий-железо-фосфатные. Срок службы разный, в зависимости от качества электролита. От 5-ти до 15 лет.
Таким образом, бюджетный вариант для резервных ИБП это AGM и карбоновые аккумуляторы. Тогда как для On-Line и гибридных бесперебойников лучшим вариантом будут гелевые или литиевые (если ИБП будет стоять на улице).
Основные характеристики батарей и совместимость с подключенной к ИБП техникой
У стандартных АКБ есть ряд параметров которые играют основополагающую роль при выборе. Некоторые из них необходимо сопоставлять с используемой техникой. Давайте разберем эти параметры в порядке убывания важности.
Мощность
От мощности аккумулятора зависит какие именно приборы мы сможем подключать к ИБП. Сама мощность находится в прямой зависимости от напряжения и силы тока батареи, и рассчитывается по формуле P = I * U. Где P - мощность в Ваттах, I - сила тока в Амперах, а U - напряжение в Вольтах. Все эти три параметра связаны, но опираться при выборе вы будете на мощность и напряжение.
Рекомендуемое напряжение аккумулятора указывают в параметрах ИБП. Это 4, 6, 8 или 12 В (Вольт). Чаще всего встречаются батареи на 6 или 12 В. Некоторые бесперебойники могут работать с АКБ разного напряжения за счет инвертирования сигнала (то есть повышения напряжения). Часто напряжение указывается в определенном диапазоне, например, от 5,7 до 6,3 В. Контролируемые колебания напряжения это нормально.
Емкость аккумулятора
Проще всего примерно посчитать необходимую для вашего случая емкость АКБ на одном из многочисленных онлайн-калькуляторов, например – этом.
В целом же формула выглядит так:
E = (P·T)/(V·K)
Здесь: E – энергоемкость в Ач, P – совокупная мощность всего подключаемого оборудования в Вт (Ваттах), T – необходимое время автономной работы в ч (часах); V – напряжение аккумулятора в В (Вольтах), K – коэффициент полезного действия встроенного инвертора, если он не указан используем примерный – 0,8 (то есть 80%).
Но это формула из рассчета что АКБ терпим к глубокой разрядке и использует весь ресурс полностью. Если ваша батарея имеет лимит разрядки после которого начинается повышенный износ, то итоговую цифру необходимо будет поделить на этот процент записанный в виде десятичной дроби.
Рассмотрим на примере круглых цифр. У нас общая мощность оборудования 100 Вт, автономность ему надо обеспечить на 10 часов. Согласно формуле нам необходима батарея на 105 аЧ. Например батарея эффективно работает при разрядке до 60%. Делим 105 аЧ/0,6 и получаем 175 Ач.
Если вы хотите учесть постепенный износ батареи, добавьте к итоговой цифре примерно 20% запаса.
Зарядный ток
Зарядным током называют силу тока, которую подает ИБП на батарею во время работы от сети. Данный параметр в характеристиках бесперебойника можно найти далеко не всегда. Примерно можно его рассчитать разделив энергоемкость батареи на 10.
Значительное превышение зарядного тока приводит к быстрому износу батареи, а если он будет меньше, батарея будет медленнее заряжаться. В моделях бесперебойников которые можно подключать к приложению на смартфоне или ПК как правило есть режим калибровки, где можно выставить оптимальный зарядный ток. При выборе аккумулятора обратите внимание на то, чтобы зарядный ток с ИБП был идентичен зарядному току батареи (допускается разница в десятых дробных значениях, например 3 - или 3,2 А).
Пусковой ток (пусковая мощность)
Ток, который необходим чтобы запустить устройство , например двигатель. Для такой задачи обычно используют стартерные аккумуляторы, так как они могут давать гораздо большую пиковую мощность в виде импульса. В случае тягового аккумулятора для ИБП вам просто нужно чтобы батарея была способна обеспечить необходимую мощность. Ранее мы уже приводили формулу P = I * U, но в этом случае P будет пусковой мощностью двигателя (не постоянной, а той что необходима именно для запуска), I – зарядной силой тока батареи, а U – ее напряжением.
Например, холодильник с коллекторным двигателем обладает пусковым током превышающим возможности батареи. Это значит, что такой двигатель не сможет стартовать при помощи ИБП (используя функцию холодный старт). Однако, при отключении электроэнергии бесперебойник все еще может переключить его на режим питания от батареи, так как запуска двигателя при этом не происходит.
Подводя итоги, нам необходимо учесть:
общую мощность подключаемых приборов, которая должна быть меньше или равна мощности батареи;
необходимую емкость батареи (или суммарную емкость батарей подключенных последовательно) с 30% зазором на постепенный износ;
зарядный ток ИБП и аккумулятора должны быть идентичными;
если пользуетесь функцией холодный старт – учитывайте пусковые токи двигателей некоторых приборов. Для этого придется увеличить общую мощность аккумулятора до пиковых значений.
Дополнительные критерии выбора
размер. Если аккумулятор внешний, размер роли не играет. Если же батарея устанавливается внутрь корпуса ИБП то необходимо знать ее размеры чтобы она банально поместилась в отведенный отсек;
зарядное устройство (если оно есть в комплекте) позволит использовать аккумулятор отдельно от бесперебойника для других задач. Например подключить лодочный электромотор.
Варианты подключения нескольких аккумуляторов в один контур
Объединение нескольких батарей в единый контур позволяет увеличить общую емкость батарей (при последовательном подключении) или напряжение (при параллельном подключении).
При последовательном подключении к бесперебойнику присоединяются клеммы первого из аккумуляторов, затем, следующий аккумулятор уже подключают к предыдущей АКБ и так далее.
При параллельном подключении каждая из батарей подключается к клеммам ИБП отдельно. То есть контактная площадка ИБП должна быть достаточно “высокой” чтобы уместить на ней несколько клемм от аккумуляторов.
В контур можно подключать только новые батареи, одной модели с одинаковыми базовыми параметрами. Заменять необходимо весь контур целиком. Если не следовать этому правилу – аккумуляторы будут изнашиваться быстрее.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли использовать с ИБП стартерные “автомобильные” аккумуляторы? Да, но они не рассчитаны на длительную работу и разряд свыше 50%. Это может быть временным решением для авральных ситуаций но никак не надежным вариантом.
Какая электролитическая схема оптимальна для моего ИБП? Та, которую указал производитель в описании бесперебойника. Если ничего не указано подбирайте ту, которая будет максимально соответствовать условиям работы (постоянная зарядка/разрядка – AGM, работа при низких температурах – литиевая и так далее.
Итоги
При выборе аккумулятора важно учитывать рекомендации производителя ИБП, зарядный ток и тип подключаемых приборов. В первую очередь выбирайте исходя из необходимых параметров, далее смотрите на электролитическую схему и ресурс.