Выбираем аккумулятор для ИБП

Об особенностях разных видов аккумуляторов для ИБП, их предназначении, основных характеристиках и дополнительных критериях рассказываем в данной статье. Также вас могут заинтересовать наши статьи о выборе источника бесперебойного питания и рейтинг ИБП.

Содержание:

Как устроен аккумулятор.

Виды аккумуляторов для ИБП.

Основные характеристики:

• энергоемкость

• рабочее напряжение

• зарядный ток

Как собрать блок батарей.

Дополнительные критерии выбора.

Итоги.

Устройство аккумулятора

Для начала нужно немного теории, поскольку без такой базы сложнее понять, о чем говориться в последующих частях статьи.

Большинство аккумуляторов для ИБП имеют одинаковое строение:

• Корпус, изготовленный из нейтрального материала.

• Клеммы, которые используются для передачи тока.

• Свинцовые пластины двух типов, которые отличаются по химическому составу. Выступают в роли катода и анода.

• Электролит (наполнитель). Служит источником ионов, которые при движении от катода к аноду создают электрический ток. При обратном процессе происходит заряд аккумулятора.

Аккумуляторы делятся на виды в зависимости от типа/состава пластин и электролита. Об этих видах, их плюсах и минусах рассказываем ниже.

Все АКБ можно разделить на 2 большие группы в зависимости от предназначения:

• Стартовые (стартерные). Выдают высокую пиковую силу тока для запуска двигателей (ДВС, электромоторов). Для длительной работы и глубокой разрядки (более 50% от энергоемкости) не предназначены, потому не подходят для использования с ИБП.

• Тяговые. Могут долго работать и отдавать накопленный заряд практически полностью. Отлично подходят как для «выравнивания» тока в сети, так и в роли источника энергии на случай долгого отключения электричества.

Внешне тяговые и стартерные аккумуляторы выглядят одинаково, потому при покупке нужно уточнять, к какому типу относится выбранная модель.

Также существует деление аккумуляторов на группы по необходимости обслуживания:

• Обслуживаемые. Чтобы АКБ работала, нужно регулярно проводить определенные манипуляции. С источниками бесперебойного питания не используются.

• Необслуживаемые. Не требуют никакого вмешательства для корректной работы. Идеальный вариант для бесперебойника.

• Малообслуживаемые. Раз в несколько месяцем требуют минимального обслуживания. Некоторые аккумуляторы для ИБП относятся к малообслуживаемым.

Типы аккумуляторов для ИБП

Перед покупкой обязательно нужно уточнять тип (электрохимическую систему) аккумулятора. Есть батареи, которые по характеристикам совместимы с источником бесперебойного питания, но использовать их нельзя. В лучшем случае они быстро выйдут из строя, и вы просто выбросите деньги на ветер. Но могут быть и куда большие проблемы: короткое замыкание (может вывести из строя не только батареи, но и подключенное к ним оборудование) или пожар.

Примечание: сразу скажем, что не существует каких-то особенных аккумуляторов, которые предназначенных специально для бесперебойников. Рассмотренные ниже разновидности скорее являются универсальными АКБ, то есть могут использоваться с солнечными батареями, на их основе можно создавать резервное питание без ИБП (в таком случае вам понадобится инвертор напряжения и зарядка для АКБ). 

Какие аккумуляторы можно использовать с источником бесперебойного питания:

• Тяговые свинцово-кислотные. Самый бюджетный вариант, но подойдет далеко не каждому. Они плохо переносят глубокий разряд, потому не предназначены для обеспечения длительной автономной работы. Некоторые модели относятся к малообслуживаемым: через определенные промежутки времени (указаны в инструкции) в систему необходимо доливать дистиллированную воду. Ориентировочный срок службы: 4-7 лет.

Примечание: в ИБП с двойным преобразованием (on-line) батарея задействованная постоянно, а не только в период отключения электричества. Потому она может изнашиваться быстрее, что сказывается на сроке службы. Данная проблема характерна для всех АКБ вне зависимости от типа.

• AGM. Разновидность свинцово-кислотных АКБ. Особенностью является наличие стекловолоконной прокладки (отсюда название: AGM – Absorbent Glass Mat), в которой происходит рекомбинация газов. Срок службы: около 10 лет.

Примечание: при работе свинцово-кислотных аккумуляторов неизбежно выделяется водород и кислород, которые образуются при электролизе раствора серной кислоты. В обычных моделях они выводятся наружу, а для восполнения запасов нужно добавлять дистиллированную воду. Рекомбинация – обратный процесс, при котором вода возобновляется из газов, соостветственно, доливать ее не нужно.

• Гелевые (GEL). В таких аккумуляторах электролит сгущенный в гель. Хорошо переносят циклическую работу (регулярный заряд/разряд), потому идеально подходят для использования с солнечными батареями, а также при частых отключениях света. Срок службы: порядка 12 лет.

• Мультигелевые (MGEL или MG). Сочетают в себе элементы двух предыдущих типов: электролит в виде геля и наличие стекловолоконного сепаратора. Благодаря этому лучше других аккумуляторов переносят глубокий разряд. Срок службы: от 10 лет. 

• Карбоновые. Подвид свинцово-кислотных. В пластины добавляют углерод (карбон), что снижает вероятность терморазгона – ситуации, при которой из-за нагрева электролита может произойти короткое замыкание. Имеют ресурс до 15 лет, но требовательны к режиму зарядки. Не рекомендуется разряжать ниже 30% и заряжать более 90%, потому подойдут только для ИБП с возможностью задавать данные параметры.

• Литиевые. В данных аккумуляторах используется твердый электролит на основе лития. Благодаря этому они компактнее других типов АКБ: например, при равной емкости будут на 50-70% меньше чем AGM. Потому именно литиевіе батареи чаще всего используют при установке внутрь бесперебойника. Они хорошо переносят циклическую работу, обладают слабо выраженным саморазрядом. Главный недостаток – высокая цена. Делятся на два типа: литий-ионные и LiFePO4 (литий-железо-фосфатные). При покупке обращайте внимание на срок эксплуатации, так как он существенно отличается у разных моделей: от 5 до 15 лет.

Обратите внимание: некоторые производители бесперебойников указывают рекомендованный тип аккумуляторов в инструкции. В таком случае лучше придерживаться рекомендаций, поскольку с другими батареями ИБП может работать хуже.

Можно ли использовать автомобильный аккумулятор с ИБП?

Автомобильные АКБ являются стартовыми и обслуживаемыми. Кроме того, в них не происходит рекомбинация, то есть при работе выделяется водород и кислород. Если использовать такой аккумулятор в закрытом помещении, то газы будут накапливаться, что может стать причиной пожара. То есть свинцово-кислотные автомобильные АКБ не подходят для бесперебойников по трем пунктам.

Кальциевые и автомобильные AGM аккумуляторы безопаснее, но тоже не подходят. Конечно, вы можете подключить их к ИБП, и они даже будут работать. Но продлиться это недолго: они плохо переносят глубокий разряд, а потому могут износиться через несколько месяцев.

Характеристики

Если с бесперебойником будет использоваться только один аккумулятор, выбрать подходящую модель по характеристикам очень просто. В инструкции к ИБП обычно указываются допустимые параметры АКБ.

Если будет использоваться блок батарей, то нужно учесть больше факторов. Рекомендованные параметры могут отличаться в зависимости от способа подключения, о чем мы подробно рассказываем ниже.

Емкость

При расчете необходимой емкости, воспользуйтесь онлайн-калькулятором или формулой: E = (P·T)/(V·K).

• E – необходимая вам энергоемкость в ампер-часах (Ач).

• P – суммарная мощность подключенного оборудования в ваттах (Вт).

• T – желаемое время автономной работы в часах (ч).

• V – напряжение АКБ в вольтах (В).

• K – КПД встроенного инвертора напряжения (десятичная дробь). Если коэффициент в характеристиках ИБП не указан, то берут за основу 80% – 0,8.

Например, для питания электроприборов с суммарным потреблением 100 Вт в течение 10 ч нужна АКБ с напряжением 12 В на 105 Ач.

В случае, когда используется тип батарей, который плохо переносит глубокий разряд, делайте корректировку: E нужно поделить на процент безопасного разряда. Например, если АКБ не рекомендуется разряжать более чем на 70%, то нужна емкость 150 Ач (105 Ач/0.7).

Примечание: продвинутые модели ИБП позволяют настроить момент отключения в зависимости от уровня заряда батарей.

Поскольку из-за износа батарей максимальная энергоемкость будет падать, рекомендуется добавить к расчетам еще 20%.

Обратите внимание, что подобные расчеты имеют смысл, если АКБ к бесперебойнику подключается снаружи. При внутренней установке батареи нарастить энергоемкость не всегда возможно.

Напряжение

Рекомендуемое напряжение аккумуляторов указывается в характеристиках источника бесперебойного питания. Обычно используются батареи 6 В или 12 В, реже – 4 и 8 В. Поскольку при работе ИБП происходит инвертирование (повышение напряжения), большинство моделей совместимо с разными аккумуляторами.

Примечание: напряжение не является четко выверенным параметром, а колеблется в определенном диапазоне в зависимости от уровня заряда. Например, для 12 В модели это может быть 11.5–12.7 В. Потому не следует волноваться из-за изменения напряжения при работе.

Зарядный ток

Данный параметр зачастую не учитывают при выборе, что иногда приводит к уменьшению ресурса батареи. Зарядной называют силу тока, которая подается на аккумулятор от ИБП. Если она будет выше чем рекомендованная, происходит быстрый износ. Если меньше – зарядка будет протекать медленнее.

Зарядный ток не всегда указывается в характеристиках. В таком случае поделите энергоемкость на 10. То есть для АКБ на 15 Ач рекомендуемая сила тока – 1,5 А, для 200 Ач– 20 А и т. д.

Примечание: настройка зарядного тока обычно доступна при подключении к компьютеру. Лучше всего, если в меню есть пункт «Калибровка», при активации которого бесперебойник сам подберет оптимальные параметры работы. Бюджетные модели ИБП не всегда позволяют менять зарядный ток.

Как собрать блок батарей для ИБП

Вне зависимости от типа подключения, если будет использоваться несколько батарей, они должны быть идентичными. Вместе допустимо использовать только АКБ одного типа и производителя, с одинаковыми характеристиками. Более того, рекомендуется зарядить батареи до одного уровня перед соединением.

Нельзя использовать старые аккумуляторы с новыми, даже если это одна модель – поскольку из-за износа у них будут отличаться параметры. Это приводит к более быстрому износу, может стать причиной короткого замыкания.

При подключении также нужно использовать провода из одного материала, с одинаковой длиной и сечением.

В зависимости от обстоятельств аккумуляторы соединяют 3 способами:

• Последовательно. К бесперебойнику подсоединяют АКБ 1, к АКБ 1 – АКБ 2, к АКБ 2 – АКБ 3 и т. д.

• Параллельно. Каждая батарея отдельно подключена к ИБП. Самый распространенный вариант подключения, в том числе для внутренних аккумуляторов.

• Смешано. Аккумуляторы объединяются в цепи последовательно, а цепи подключаются к ИБП параллельно.

Тип подключения влияет на рабочие характеристики:

• При последовательном подключении. Напряжение суммируется, а емкость не меняется. То есть при соединении 2 АКБ на 6 В и 10 Ач, по сути мы получаем один аккумулятор на 12 В и 10 Ач.

• При параллельном подключении. Суммируется емкость, а напряжение остается прежним. Потому, если вам нужно увеличить автономность системы, аккумуляторы соединяют параллельно. При этом учтите, что зарядный ток делится поровну между всеми батареями. То есть при параллельном подключении силу тока можно пропорционально увеличить. В таком случае при увеличении энергоемкости время зарядки останется прежним.

Дополнительные факторы:

• Размер. Обязательно уточняйте габариты аккумулятора, если он устанавливается внутрь бесперебойника.

• Вес. Для удешевления некоторые производители стараются уменьшить количество металла в пластинах батареи. Из-за этого они имеют меньший срок службы. Потому специалисты отмечают, что более тяжелые модели выигрывают по качеству у легких. Например, качественный AGM аккумулятор на 12 В емкостью 7 Ач будет весить около 2,2-2,5 кг, а бюджетный – до 2 кг

• Защита от переразряда. Если ваш бесперебойник не «умеет» отслеживать уровень заряда, выбирайте АКБ со встроенными предохранителями.

• Ручки. Для массивных аккумуляторов будет плюсом наличие ручек для переноса.

• Экран. Некоторые батареи имеют встроенный дисплей, на который выводятся актуальные рабочие параметры, время работы. Без экрана можно обойтись, но он упрощает эксплуатацию.

• Зуммер. Звуковой зуммер будет подавать сигнал при возникновении проблем с АКБ.

• Зарядное устройство. С некоторыми аккумуляторами в комплекте идет зарядное устройство. Оно позволит использовать батарею вне ИБП. 

Итоги

• Лучше купить батарею, отталкиваясь от указанных в инструкции к ИБП рекомендаций.

• Для блока аккумуляторов нужны батареи одного типа, с одинаковыми характеристиками и степенью износа.

• При выборе характеристик учитывайте способ подключения АКБ – показатели будет меняться для параллельного и последовательного соединения.

• Если позволяет бюджет, покупайте литиевые батареи, поскольку они выигрывают у других типов по большинству показателей.