Как выбрать аккумулятор для ИБП

Аккумуляторы какого типа используются с ИБП? Преимущества и недостатки

А. Свинцово-кислотные

Благодаря доступной цене является самым распространенным типом АКБ, особенно в бытовом применении. Данный аккумулятор обладает следующими преимуществами:

• надежность – хорошо держит напряжение, выдерживает в среднем 300-400, а некоторые модели до 1000 циклов заряда/разряда;
• пожаробезопасность;
• долговечность – может прослужить до 10 лет;
• способность отдавать высокие токи нагрузки за короткое время;
• отсутствие «эффекта памяти» – емкость не снижается при неполном заряде;
• низкий процент саморазряда – за месяц в среднем 2-4% при T окружающей среды 20 °С.

Недостатки: для большинства моделей отсутствует способность к сохранению полного и "глубокого" заряда (менее 20%); низкая удельная емкость; большой вес; значительное уменьшение срока эксплуатации при экстремальных температурных условиях.

Свинцово-кислотные АКБ, в свою очередь, делятся на две группы по виду применяемого электролита:

1. Гелевые. Заполнитель имеет структуру густого геля за счет силиконовых добавок. Это мощные, надежные, емкие устройства со сроком службы до 12 лет. Их корпуса герметичны, при работе не образуется летучих соединений, поэтому данные конструкции безвредны для человека. GEL-батареи способны часто перезаряжаться, применяются для длительных циклов разряда малыми токами. Могут работать почти при любых температурах. Выдерживают почти полный разряд. Ресурс – до 500-700 циклов при 30% разряде. Саморазряд низкий. Но этот аппарат достаточно требовательный к условиям эксплуатации. Возможно саморазрушение при коротких замыканиях и превышении установленных значений зарядного устройства (перезаряде). Из-за высокого внутреннего сопротивления устройства этого типа не могут быть использованы для больших разрядных токов. Стоимость довольно высокая. Гелевый аккумулятор лучше выбрать в следующих случаях:

• циклы заряда-разряда происходят часто (ненадежность электросети);
• бесперебойник допускает глубокий разряд АКБ, что отражено в инструкции к ИБП;
• к ИБП подключены приборы, не требующие большого тока нагрузки;
• конструкция ИБП (расположение в ней аккумулятора) некритична к разрушению АКБ и вытеканию электролита.

2. AGM (Absorbive Glass Mat). Жидкий электролит дополняется стекловолокном, создающим «связанное» состояние заполнителя. Средний ресурс циклов заряда/разряда – 200-300. По сравнению с гелевыми батареями AGM безопаснее, так как они менее критичны к высоким токам короткого замыкания. Также они менее требовательны к стабильности зарядного тока. Риск перегрева и разрушения при перезаряде невысок. Аккумулятор работает в буферном режиме, что позволяет сохранять заряд на длительное время. Этот вид АКБ выигрывает также в скорости саморазряда, поэтому рекомендован к работе в условиях кратких разрядных циклов и более частой зарядки. Благодаря малому электросопротивлению эти приборы подходят для значительных разрядных токов. Недостатки моделей данного типа – малая восприимчивость к перезарядке и невозможность компенсации части утрачиваемого электролита. При разряде менее 30% вероятно сокращение срока службы. Цена AGM в среднем на 30-50% ниже гелевых.

Б. Литий-ионные

В качестве аккумуляторов для ИБП эти приборы используются сравнительно недавно. Для них характерны минимальный «эффект памяти» и малый саморазряд (не выше 2% от изначального заряда). Они способны быстро заряжаться благодаря подаче большого тока заряда. Полностью герметично, но при нарушении правил эксплуатации, например, использование в непредусмотренной сфере, может произойти возгорание. Хранение – только в заряженном состоянии. Перед свинцово-кислотными батареями имеют следующие преимущества:

• больший цикличный ресурс – некоторые модели выдерживают до 3000 зарядов/разрядов;
• сохранение работоспособности при экстремально высоких температурах – до +50оС;
• значения зарядного и разрядного тока в несколько раз выше;
• срок эксплуатации до потери емкости в 2 раза продолжительнее;
• размеры и вес меньше в 2-3 раза;

Стоимость литий-ионных аккумуляторных батарей для ИБП значительно выше свинцово-кислотных.

Основные характеристики аккумуляторов для ИБП

Емкость и её влияние на время автономности ИБП.

Эта характеристика выражает количество электроэнергии, которую аккумулятор накапливает в полностью заряженном состоянии. От этой величины зависит время работы подключенного оборудования в автономном режиме до полного разряда. Чем она больше, тем дольше время функционирования без питания от сети. Точнее рассчитать его можно, исходя из емкости и потребляемой мощности нагрузки, по формуле:

T = 0,5UC/P, где

Т – время автономной работы в часах, U – напряжение АКБ в вольтах, С – емкость аккумулятора в ампер-часах, Р – мощность, потребляемая подключенными приборами в Ваттах. 0,5 – поправочный коэффициент, учитывающий КПД бесперебойника и среднюю доступную емкость АКБ.

При покупке учтите, что емкость новой батареи должна быть такой же, как у старой, допустимы небольшие отклонения в обе стороны.

Напряжение и ток разряда

Напряжение зависит от размера аккумуляторной батареи. В большинстве бесперебойников используются модели с рабочим напряжением 6 В и 12 В. Прежний и новый аккумуляторы должны совпадать по данным характеристикам. Нарушение этого правила чревато повреждением электронного модуля UPS и выхода его из строя.

Ток разряда – это ток, протекающий через АКБ во время его использования. Эта характеристика определяет, в течение какого времени батарея сможет обеспечивать устройства резервным питанием. Ток разряда вычисляется по формуле P/Uх2, в которой P – суммарная мощность нагрузки в ваттах, а U – напряжение в вольтах.

Циклическая и стационарная работа: особенности выбора

При циклическом режиме батареи полностью разряжают, после этого ставят на зарядку, снова доводят до 100% разряда и так далее. Срок службы при таком варианте зависит от глубины разряда АКБ. Ресурс устройства исчисляется количеством таких циклов корректной эксплуатации. Такой режим считается «жестким» для батареи. Он подходит для лодочных моторов, электромобилей, погрузочной техники и т. д.

Аккумуляторные батареи с буферным режимом постоянно находятся на подзарядке и редко получают глубокий разряд. Это наиболее комфортные для батареи условия, при которых она прослужит максимально долго и будет всегда готова принять на себя нагрузку при перебоях или пропадании напряжения в сети. При этом режиме, когда питание поступает от сети, аккумулятор постоянно держит заряд, а в момент отключения аккумулятор начинает подавать накопленную энергию. Сфера применения широкая, самая востребованная – в качестве батареи для ИБП.

Температурный диапазон и окружающая среда

При подборе батареи для ИБП надо учитывать условия эксплуатации, прежде всего температурный режим. Зарядка при низкой температуре снижает эффективность процесса, способность заряжать и принимать нагрузку, сокращает срок службы устройства. Фактическая зарядная емкость АКБ уменьшается. Если столбик термометра опускается ниже нуля, это ведет к снижению емкости аккумулятора. Данные факторы накладывают определенные ограничения: свинцово-кислотные батареи не используются в зимнее время, недопустима чрезмерная зарядка при низких температурах в зимнее время.

Негативные последствия вызывает и жара. Если термометр показывает более 45оС, нарушается химический баланс электролита, что приводит к побочным реакциям. Зарядка в условиях высокой температуры окружающей среды может ухудшить характеристики аккумуляторной батареи, уменьшить доступное время работы, сократить срок службы и хранения в состоянии плавающего заряда. С повышением температуры ток плавающего заряда увеличивается.

Необходимо также избегать высокой влажности, помещение должно вентилироваться.

Расчет емкости аккумулятора для конкретного ИБП

Рассчитать необходимую емкость батареи можно на основании мощности подключенного оборудования и желаемой продолжительности работы при отключении основного источника питания. Простой расчет производится по следующей схеме:

1. Рассчитать ток потребления. Для этого надо суммарную мощность потребителя разделить на величину напряжения, чаще всего это 12 Вольт. (Если АКБ два или три, показатель мощность кратно увеличивается). Полученный результат разделить на примерный КПД инвертора бесперебойника.
2. Перемножить полученный ток потребления и желаемое время работы от ИБП.
3. Подобрать аккумулятор с ближайшим большим значением емкости.

Можно также использовать формулу:

С=100хТхP, где С – паспортная емкость аккумуляторных батарей в ампер-часах, Т – время автономной работы в часах, Р – средняя мощность подключенного оборудования в кВт.

Например, для определения емкости батареи для обеспечения автономной работы газовой отопительной системы (котел и циркуляционные насосы) в течение 9 часов при нагрузке 0,5 кВт надо произвести следующие расчеты: С= 100х0,5х9=450. То есть нужно приобрести АКБ емкостью 450 ампер/час.

На точность расчета может повлиять тот факт, что емкость аккумулятора с течением времени заряда изменяется не линейно. Поэтому данная формула корректна для длительного времени работы на резервном питании. При меньшем желаемом времени нужно учитывать КПД инвертора и кривую разряда для конкретного типа UPS.

Параметры, важные для выбора

Чтобы правильно выбрать аккумуляторы для ИБП, необходимо учитывать и ряд других критериев.

• Надежность и долговечность. Рекомендуется приобретать модели со сроком годности не менее 6 лет.
• Совместимость с конкретной моделью ИБП. Лучше всего купить родные модели. Если это. не удается, надо выбрать АКБ, совпадающие с оригинальными по основным параметрам: емкость, напряжение, чувствительность к перезаряду, способность выдерживать глубокий разряд, размеры, полярность и тип клемм.
• Время зарядки и жизненный цикл аккумулятора. От этих факторов зависит срок службы прибора.
• Предоставление продавцом гарантийного талона и сертификата качества.

Надеемся, что наши рекомендации помогут вам обеспечить свою технику бесперебойным питанием. Вы придете в магазин подготовленным, но при этом целесообразно обратиться к продавцу-консультанту для подбора источника резервного питания для вашего ИБП.