Особливості акумуляторів для ДБЖ

Акумулятори для ДБЖ (UPS) – допомога у виборі від професіоналів

Дана стаття допоможе Вам зорієнтуватися у великій різноманітності батарей, пропонованих сьогодні ринком, і правильно вибрати акумулятор(и) для Вашого ДБЖ (джерела безперебійного живлення). Належним чином підібрана АКБ (акумуляторна батарея) прослужить Вам не один рік, в той час як неправильно обрана (або, ще гірше, нав'язана недобросовісним продавцем) - може не протягнути і місяця.

Мы рекомендуемо

батарея для ибп акб для ибп battery ups акб для упса

NetPRO CS SMALL AGM

Напруга: 6-12В
Номінальна ємність: 4,5 – 24 Аг
Термін служби: 5-6 років
Циклічний ресурс: 250 циклів при глибині розряду 80%

AINO MICRO

Напруга: 6-12 В
Номінальна ємність: 1,3 – 28 Аг
Термін служби: до 8 років
Циклічний ресурс: 350 циклів при глибині розряду 100%

STANDARD RANGE

Напруга: 6-12 В
Номінальна ємність: 35 – 260 Аг
Термін служби: 12 років
Циклічний ресурс: 600 циклів при глибині розряду 100%

MICRO GEL RANGE

Напруга: 6-12 В
Номінальна ємність: 4 – 26 Аг
Термін служби: до 8 років
Циклічний ресурс: 550 циклів при глибині розряду 100%

Зателефонуйте нам і отримаєте індивідуальну, професійну консультацію щодо вибору акумуляторів для ДБЖ!

Основних критеріїв при виборі акумуляторів для безперебійника два: 1) віддаваєма енергія; 2) час підтримки живлення (автономної роботи). Також необхідно чітко розуміти, який вид акумуляторних батарей слід використовувати у Вашому конкретному випадку (про це мова піде далі).

Для забезпечення постійної потужності на навантаженні струм на виході акумулятора повинен збільшуватися під час розряду прямо пропорційно падінню напруги на батареї. Якщо час автономної роботи обмежується 15-20 хв. (зазвичай цього вистачає для коректного аварійного завершення роботи комп'ютерних систем, переходу на живлення від ДГУ або відновлення роботи мережі живлення), то основна вимога при виборі акумулятора для ДБЖ – його здатність віддавати максимальну потужність за короткий проміжок часу.

Для оцінки цього критерію служать характеристика розряду постійною потужністю протягом 10-15 хв. (для стандартних VRLА-батарей – постійним струмом протягом 10 годин) до певної кінцевого напруги, зазвичай 1,7-1,8 В/елемент при температурі навколишнього середовища 20°С, і значення внутрішнього опору акумуляторної батареї. Чим він нижче, тим більшу потужність може віддати батарея за короткий проміжок часу.

Оскільки ДБЖ бувають різними за призначенням, потужністю, виконанню і іншим критеріям, то і  акумулятори, що в них використовуються, можуть відрізнятися за своїми електрохімічним показниками, технологією виконання, ємностю і рядом інших характеристик.

Для малопотужних UPS (до 3-5 кВА і типовим часом автономності 5-30 хв.), Практично повсюдно застосовуються свинцево-кислотні необслуговувані герметичні акумулятори клапанно-рекомбінаційного типу (VRLA AGM) з терміном служби до 3-5 років, напругою 12 В і ємністю 7-12 Аг (іноді з більшою). У більш потужних ДБЖ, а також в тих випадках, де необхідно забезпечення тривалого часу безперебійної роботи навантаження (наприклад, ДБЖ для опалювального котла приватного будинку з часом автономності 12 годин), як правило, використовуються акумулятори такого ж типу, але більшої місткості яка відслужать вже 10-12 років. Зазвичай це 12-вольтові батареї ємністю до 250 Аг, що з'єднуються послідовно і паралельно для нарощування ємності.

ВАЖЛИВО: Гелеві акумулятори в ДБЖ практично не застосовуються! Справа в тому, що акумуляторні батареї в ДБЖ працюють, по суті, в буферному режимі (тобто розряджаються лише зрідка - при пропажі електромережі). В таких умовах застосовувати дорогі гелеві акумулятори (основна перевага яких – це великий циклічний ресурс, тобто вони розраховані на роботу саме в цікліческх додатках: наприклад, підлогомиєчних машинах або інвалідних візках) – абсолютно недоцільно! Це будуть викинуті на вітер гроші. До того ж, гелеві АКБ в силу своєї природи мають низькі динамічні розрядні і зарядні характеристики, що може бути неприпустимо для ДБЖ великої потужності з часом автономної роботи до 10-15 хв. Детальніше про гелеві акумулятори і особливості їх роботи Ви можете почитати тут.

В ДБЖ, як уже говорилося, в основному застосовуються акумулятори AGM-типу!

UPS для особливо відповідальних додатків або для забезпечення тривалої автономності часто комплектуються акумуляторами іншого виконання і великої ємності: свинцево-кислотними 2-вольтовими елементами (малообслуговуваєми або типу VRLА) або лужними нікель-кадмієвими. Останні безальтернативні для застосування в тяжких умовах експлуатації, в тому числі в жаркому або, навпаки, арктичному кліматі, оскільки більш стійкі до критичних температур.

Щоб правильно розрахувати необхідну ємність акумуляторної батареї для ДБЖ слід скористатися наступною формулою:

Споживану потужність Вашого навантаження множимо на необхідний час автономної роботи і ділимо на вхідну (від АКБ) напругу ДБЖ. Дана формула дійсна лише в тому випадку, якщо необхідний час автономної роботи не нижче 10 годин. Приклад: опалювальний котел споживає потужність 150 Вт, Вам необхідно забезпечити час його безперебійної роботи протягом 10 годин, а напруга по входу від АКБ - 12 Вольт. Рахуємо: 150 х 10/12 = 125 Ач - мінімальна ємність АКБ для бесперебойніка, необхідна для розглянутого випадку. Звичайно, краще взяти батарею з запасом по ємності хоча б в 20% - щоб не розряджати її кожен раз до упору, і, відповідно, для продовження її терміну служби.

Компанія Пульсар Лімітед пропонує сучасні високоякісні акумулятори для ДБЖ EverExceed серій AINO MICRO (4-12 В, 1,3-26 Аг, термін служби 5-8 років) і STANDARD RANGE (6-12 В, 33-250 Аг, термін служби 12 років). Дані акумулятори виготовлені за технологією AGM нового покоління і мають вдвічі збільшений циклічний ресурс, відмінні розрядні і зарядні характеристики, підвищену ємність при більшій компактності і багато інших переваг у порівнянні зі звичайними AGM-акумуляторами. Акумулятори для UPS EverExceed - це акумулятори ПРЕМІУМ-КЛАСУ, але вони пропонуються нашою компанією за досить демократичними, розумними цінами.


Далі представлений текст доповіді менеджера компанії Пульсар Лімітед, Пітатєлєва Іллі, озвучений на щорічній київської конференції "Системи гарантованого електроживлення та автоматизації 2013", організованої журналом "Мережі та Бізнес"

Підвищення надійності систем гарантованого електроживлення досягло великих висот – як за рахунок вдосконалення самих ІБП і їх компонентів, так і за рахунок різних варіантів резервування, мультирезервування, комбінування з ДГУ і т.п.

При цьому, як не парадоксально, вельми мало уваги приділяється вдосконаленню такого ключового вузла ДБЖ, як акумуляторні батареї, які є найбільш поширеними накопичувачами енергії. Разом з тим, підвищивши надійність АБ, можна істотно скоротити витрати на резервування та спростити будову систем безперебійного електроживлення.

За останнє десятиліття-півтора конструкція і параметри акумуляторів, що застосовуються в ДБЖ, мало змінилися. Вважається, що показники типово застосовуються акумуляторів досягли своєї межі і немає великого сенсу боротися за поліпшення, які до того ж здаються дорогими.

Перш ніж я спробую зруйнувати даний консервативний стереотип, розглянемо основні технічні вимоги, що пред'являються до акумуляторів, що використовуються в ДБЖ.

1. Здатність за короткий час віддати максимум збереженої енергії. Найчастіше цей час не перевищує 5 ... 15 хв., Особливо для потужних систем, але в ряді програм проглядається тенденція до збільшення часу автономності до декількох годин. Т.ч. акумулятор повинен «уміти» якісно віддавати енергію як швидко, так і не поспішаючи.

2. При цьому очікувана глибина розряду, як правило, велика (до 100%), перш за все для того, щоб забезпечити економічну ефективність застосовуваних батарей. Т.ч. акумулятори повинні витримувати глибокий розряд при різних режимах розряду.

3. Акумулятори повинні «вміти» швидко відновлювати ємність, тобто швидко заряджатися, щоб бути готовими при необхідності знову «приступити до своїх обов'язків».

4. Експлуатаційна простота (не потребує обслуговування і т.п.) є, як правило, вкрай важливим показником, але бувають і виключення.

5. Відсутність розкиду по внутрішньому опору між елементами АКБ або моноблоками в цілому (якщо хоч один з елементів матиме внутрішній опір, який понад норму відрізняється від опорів інших елементів, батарея має всі шанси відправитися в утиль значно швидше, ніж їй належало б).

6. У ряді випадків важливе значення має здатність до роботи в широкому діапазоні температур (далеко не завжди можна забезпечити комфортні умови (кондиціонування та ін.).

7. Термін служби, безумовно, один з найважливіших параметрів. Взагалі кажучи, це розрахункова величина, безпосередньо пов'язана і з конструкцією акумуляторів, і з чистотою застосовуваних в АБ активних матеріалів, і з технологією виготовлення компонентів акумуляторів. Акумулятори в ДБЖ зазвичай знаходяться в режимі очікування на постійному (або буферному) підзаряді, і для такого режиму і визначається очікуваний термін служби (від 3-5 років до 15-25).

8. Реалії такі, що серйозні корективи в цей показник вносять глибокі розряди. Граничним випадком є ​​режим циклічного розряду, коли акумулятор, зарядившись, незабаром піддається глибокому розряду. Можна сказати, що для ДБЖ такий режим не характерний і не варто надавати значення якимось нечастим або періодичним розрядами. Як я покажу пізніше, це велика помилка.

9. Є ще ряд друго – і третьорядних параметрів (як, наприклад, стійкість до вібрацій і механічних навантажень, компактність, підвищений ККД і низький саморозряд, чутливість (або нечутливість) до збереження в розрядженому стані. В ряді випадків, деякі з цих факторів можуть мати ключове значення (наприклад, в сейсмонебезпечних зонах).

Залежно від пріоритетності тих чи інших з названих вимог, в системах безперебійного живлення традиційно використовують такі типи батарей:

1) Свинцево-кислотні.

- Найбільш часто в ДБЖ на сьогодні використовуються свинцево-кислотні акумулятори типу VRLA (Valve Regulated Lead Acid) - не обслуговувані герметичні АБ клапанно-рекомбінаційного типу. Виділяють AGM і GEL. У 90% випадків (якщо не більше) використовують AGM-акумулятори...

- У деяких випадках (в основному на промислових об'єктах в складі інверторних систем) застосовують обслуговувані вентильовані свинцево-кислотні батареї заливного типу (OPzS, ОGI, GroE) з терміном служби 15-25 років.

2) Лужні нікель-кадмієві акумулятори – більш високий термін служби і циклічний ресурс, широкий діапазон робочих температур, і взагалі, як кажуть, «дурневитривалі».

Нікель-кадмієві акумулятори застосовуються перш за все там, де їм немає альтернативи по природно-кліматичним чи іншими показниками.

... Проглядаються нові сфери застосування з урахуванням появи герметизованих необслуговуваних клапанно-рекомбінаційних нікель-кадмієвих акумуляторів, які пропонує в тому числі і наша компанія.

3) Нарешті, перспективна тенденція – літій-залізо-фосфатні акумулятори, які мають всі переваги свинцево-кислотних та нікель-кадмієвих та не мають, по суті, їх недоліків. Поки через дуже високу вартість мають обмежене застосування в системах-накопичення поновлюваних джерел енергії і в електротранспорті, але при масовому виробництві в недалекій перспективі не можна виключити їх куди більш широке застосування.

Сьогодні найбільш широке застосування в ДБЖ знаходять свинцево-кислотні AGM акумулятори моноблочного типу (напругою 6 і 12 В). Вони випускаються безліччю виробників – як відомих, так і не дуже. Найбільш характерні категорії, що зустрічаються на ринку:

- ємністю до 28 Аг і терміном служби до 3-5 років;

- ємністю 33-250 Аг і терміном служби від 3-5 років, 6-8 років і 10-12 років.

Саме свинцево-кислотні акумулятори мають, на жаль, властивість несподівано виходити з ладу причому іноді без видимих ​​попередніх ознак. Набагато частіше вони, звичайно, вмирають поступово, втрачаючи ємність, руйнуючись і деградуючи.

Нерідко доводиться стикатися з подивом користувачів: чому так звані 10-річні АБ реально прослужили лише 5-7 років (а іноді і менше)? Начебто і напруга підтримували стабільне, і температура комфортна, і стежили за ними ... Втім, зустрічаються і більш сумні випадки, коли акумулятори доводиться міняти через 2-3 роки, а то й частіше ...

Є кілька факторів, від яких безпосередньо залежить тривалість життя акумуляторів. Ми не розглядаємо випадки порушення режимів експлуатації (це окрема тема), тільки внутрішні чинники.

1. Чимало залежить від конструкції і технології виготовлення. Так, тривалість служби пластин акумуляторів apriori тим більше, чим більше в них активних матеріалів. Товщі пластини – довше служать, і навпаки. Тонкі пластини дозволяють розвивати більші струми і досягати більшої компактності акумуляторів (зокрема, це притаманне т.зв. акумуляторів серій HighRate). Але, на жаль, природу не обдуриш, за рахунок товщини так чи інакше страждає ресурс.

Технологія приготування активної пастоподібної маси, що наноситься на решітку пластин, з подальшим спіканням – виключно важливий фактор, що впливає на кінцевий результат. Кустарщина і відсутність контролю технологічних процесів дають відповідний продукт.

2. Чистота активних матеріалів - ключовий фактор. Досягають першокласних результатів лише ті виробники, у кого цей фактор є пріоритетним. Ось, здавалося б, застосовуються порівняно чисті матеріали (чистота свинцю 99%) – а якість акумуляторів і термін їх служби набагато гірше тих, де чистота 99,9999%. Що вже говорити про акумулятор, де застосовується вторинний (тобто перероблений) свинець! Відомі випадки, коли акумулятори деградували і втрачали ємність, перебуваючи нетривалий час в режимі буферного підзаряду (а це, здавалося б, «улюблений» акумуляторами режим). Причина – забруднення, якеі поступово диффундируя з глибини пластин на поверхню, утруднювали все більше і більше проходження необхідних електрохімічних процесів і, по суті, отруювали акумулятор.

3. Електроліт. У AGM-акумуляторів – це розчин сірчаної кислоти, який заповнює скловолоконний мікрокапілярний матеріал сепаратора. При правильній технології заповнення і насичення сепаратора електролітом проводиться спеціальними автоматичними дозуючими пристроями під тиском. Якщо діяти за спрощеною або кустарної технології – отримаєш відповідний результат (нерівномірне заповнення і різну кількість електроліту між різними пластинами, що не тільки знижує термін служби, а й веде до розкиду параметрів банок і моноблоків в цілому).

Зустрічається продукція, декларована як акумулятори з гелієвим електролітом, а також АGM-гелеві, наногелевие, мультигелевий.

Це - продукт застосування псевдонаукової термінологічної абракадабри, покликаної заманити нібито новизною і звучною назвою довірливого покупця. У природі таких акумуляторів не існує!, і відповідальні виробники не відають, що б це все означало.

4. Матеріал сепаратора. Легковажне ставлення до здавалося б, простому матеріалу (подумаєш, звиті і спресовані скляні волоски!) Може привести до зниження коефіцієнта рекомбінації водню і кисню в воду і прискореного пересихання акумуляторів (слід пам'ятати, що ефективність рекомбінації залежить від того, як довго відповідні молекули можуть дрейфувати всередині капілярного лабіринту - якщо вийдуть з нього швидко і, не зустрівши один одного, улетучатся - то не утворюють молекул води - звідси швидке пересихання).

5. Клапани. Вони служать для стравлювання надлишкового внутрішнього тиску непрорекомбінованих газів. Неправильний матеріал або товщина – і клапани залипають, гази не стравлюють, акумулятор роздуває.

На перший погляд, неможливо заздалегідь оцінити, наскільки той чи інший акумулятор буде відповідати всім перерахованим характеристикам. Тим не менш, є показник, який воєдино пов'язує все, що закладено в акумулятор і дозволяє досить впевнено судити про очікувану якість і ступень надійності. Це показник циклічного ресурсу.

Циклічний режим – найбільш важкий для акумулятора будь-якої електрохімічної системи і конструкції. Тим більше при великій глибині розряду.

Дійсно, в цьому режимі електрохімічні реакції в пластинах йдуть з використанням їх максимальних можливостей. Гранично зростають механічні напруги (наприклад, в автомобільних акумуляторах, не призначених для глибокого розряду, такі напруги ведуть до осипання та деформації пластин, і вже після 10-20 глибоких розрядів акумулятор гине). Акумулятори AGM-типу, як правило, мають ресурс куди більше, ніж стартерні - від 100 до 280 циклів розряду 100% глибини (при залишковій ємності – 80%).

Звертаючи увагу на декларований виробником циклічний ресурс, можна куди вірніше оцінити, чого насправді можна очікувати від акумулятора, ніж з одних тільки показників терміну служби в буферному режимі.

Нерідко один і той же виробник може пропонувати кілька модельних рядів акумуляторів одного начебто класу (скажімо, 10-річки), які при однаковій ємності мають, проте, дуже різні показники циклічного ресурсу (скажімо, 100, 180 і 250 циклів). Насмілюся стверджувати, що в схожій пропорції будуть знаходитися і їх реальні терміни служби навіть при експлуатації в переважно буферному режимі. А причина (вірніше, комплекс причин) – в різній відповідності (або невідповідності) перерахованим вище критеріям, і в першу чергу – критеріям чистоти застосовуваних активних матеріалів.

Той же висновок можна зробити і щодо загальної надійності акумуляторів в залежності від заявленого циклічного ресурсу.

Думаю, зрозуміло, що акумулятори, у яких параметри циклічного ресурсу виробником взагалі не вказані, можна з великою часткою ймовірності відносити взагалі до т.зв. «сміттєвої» категорії.

Ось чому часом навіть незначне число глибоких розрядів акумулятора для ДБЖ може мати серйозний вплив на його термін служби – адже дуже багато залежить від реальної якості, універсальним критерієм якою може служити показник циклічного ресурсу, а, на жаль, аж ніяк не завжди – бренд продукції.

Слід додати, що в останні роки стали пробивати дорогу технологічні нововведення щодо складу активних матеріалів, які нерідко дають прямо скажемо революційні результати як по частині циклічних можливостей, так і інших характеристик. Йдеться про АGM акумулятори так званого нового покоління. Наприклад, моноблочні 6 і 12-В акумулятори виробництва EVEREXCEED за рахунок складу активних матеріалів Pb-Ca-Sn-Al забезпечують ресурс 600 циклів 100% розряду, а 2-В елементи – до 800.

Т.ч., за циклічним ресурсом ці акумулятори впритул наближаються до якісних гелевих, але зберігають властиві AGM-типу переваги. Більш того, на 5-8% збільшується ємність при більшій компактності і навіть дещо меншій вазі. Дані параметри, незважаючи на деяку фантастичність, абсолютно реальні (перевірено на практиці в обсягах, що дозволяють говорити про статистичну обгрунтованість). До речі сказати, компанія EverExceed застосовує матеріали з чистотою 99,9999% (!!!).

Здається, подібні акумулятори дозволять не тільки досягти чималу економії (хоча б тому, що доведеться їх рідше міняти), але в першу чергу значно підвищити надійність систем, де вони встановлені. А надійності і безпеки, як відомо, дуже багато ніколи не буває в нашому не дуже-то надійному світі.

Пульсар Лімітед - Енергія для Кращою Життя!



Залиште свій коментар








© Pulsar Ltd., 2021