Аккумуляторы инверторы аккумуляторные батареи

Как правильно выбрать аккумулятор для ИБП или инвертора. Часть I

Для обывателя аккумулятор – это “черный ящик”, основной различительной характеристикой которых является ёмкость, указанная в ампер-часах.

Но профессионалам хорошо известно, что принципиальных различий существенно больше. Давайте разбираться! Для начала классифицируем аккумуляторы для систем бесперебойного питания.

1) AGM батареи для охранно-пожарных систем (ОПС сегмент)

Это самые дешевые аккумуляторы, которые рассчитаны на работу в слаботочных системах (видеонаблюдение, сигнализации) в течение 1-3-х лет с последующей заменой. Конструктив, качество свинца, состав электролита проектируются в целях максимального удешевления себестоимости. Как правило, емкость подобных АКБ заметно ниже заявленной, у них высокое внутреннее сопротивление и они быстро подвергаются сульфатации (потеря емкости).

К таким АКБ относятся:

• Delta серии DT
• Alarm Force
• General Security
• Security Force
• Optimus и другие.

Однако некоторые производители позиционируют марку своих аккумуляторов как подходящую и к ИБП и к инверторам, хотя по факту это ОПС АКБ. Как определить это? Самая важная и наглядная характеристика – это вес. Для ориентира:

• АКБ емкостью 7Ач должен весить не менее 2,1кг. Причем, следует доверять показанию весов, а не спецификаций
• Емкость 100Ач – от 31кг и выше
• Емкость 200Ач – от 62кг и более.

Ниже представлено видео, в котором разбираются две батареи ОПС сегмента.

2) AGM аккумуляторы рассчитанные на длительные разряды – от часа и более

Эти АКБ имеют срок службы 5-12 лет в зависимости от серии. При их производстве используется высококачественный свинец, а также электролит со специальными присадками, которые выступают ингибиторами процессу сульфатации и коррозии. Эти аккумуляторы исправно и корректно отдают свою емкость в течение длительных (от часа и более) разрядов, способны быстро заряжаться (током до 0.3С), их емкость как правило соответствует заявленной.

Однако эти аккумуляторы плохо переносят короткие разряды. Из-за высокого внутреннего сопротивления они сильно просаживаются по напряжению на высокой нагрузке и быстро садятся. Иными словами, такие аккумуляторные батареи на коротких разрядах отдадут заметно меньше энергии, нежели серии High Rate (о ней немного позже). Более того, они могут быстрой выйти из строя.

К таким АКБ относятся:

• Delta серии DTM
• BB Battery BPS
• Leoch DJM
• CSB GP
• Haze HZB
• Challenger A
• Yuasa NP
• Panasonic LC-R

Конструктив AGM аккумулятора

3) Гелевые аккумуляторы

Ориентированы на работу с альтернативными источниками энергии в циклическом режиме. В состав электролита АКБ типа GEL добавлен желеобразующий компонент, в результате чего АКБ приобретает увеличенное кол-во циклов заряда-разряда, но становится более требовательной к току заряда. Подобные батареи целесообразно использовать с солнечной энергетике, с ветряками, т.е. в ежедневном циклическом режиме. Подробное сравнение AGM и GEL технологий.

Примеры таких АКБ:

• Delta серии GX
• Leoch серии LPG
• Ventura VG
• Haze HZY
• Sonnenschein A

Гелевая АКБ Ventura

4) AGM АКБ серий High Rate

Аккумуляторы рассчитаны на короткие разряды для поддержания высокой нагрузки сроком от нескольких минут до нескольких часов.

Для таких батарей используются самые высококачественные компоненты: чистый свинец, агенты и присадки в электролит, специальный состав покрытия анода и катода. Увеличивается площадь контакта пластин с электролитом для снижения внутреннего сопротивления. High Rate АКБ корректно разряжаются как на длительных разрядах, так и на коротких.

Просадка по напряжению при высокой нагрузке находится в допустимых пределах: ИБП работает корректно и не отключает нагрузку по низкому напряжению DC шины. Количество циклов приблизительно на 30% выше, чем у АКБ длительных разрядов. Стоимость таких батарей заметно выше, но это обусловлено высокой себестоимостью изготовления. Аккумуляторы HR – это высшее звено в эволюции свинцово-кислотной технологии.

Примеры таких АКБ:

• CSB серий HR, HRL
• Delta серий HR, HRL
• BB Battery HRC
• C&D Technologies UPS
• Fiamm FGHL/GS, FGH/GS и другие

C&D Technologies HR серия UPS

Другие виды АКБ:

• Литиевые аккумуляторы. Дорогие и на данный момент очень мало ИБП/инверторов поддерживает корректную работу с этим видом АКБ, поэтому рассматривать их пока не будем.
• Тяговые АКБ мы не рекомендуем использовать в ИБП, ввиду необходимости обслуживания и выделения водорода в процессе заряда.
• Панцирные АКБ тоже выделяют газ в процессе эксплуатации, хотя эту проблему можно решить при помощи специальных абсорбирующих клапанов. Могут использоваться в циклических системах
• OPzS используются в узкоспециализированных системах.
• Автомобильные аккумуляторы служат в буферном режиме 1-1.5 года и далее их тонкие свинцовые платины рассыпаются.

Источник

Инверторы с аккумуляторными батареями

Надежность, эффективность, экономность и экологичность – вот главные, но далеко не все составляющие популярности инверторных систем автономного энергообеспечения для частных домов.

Что такое инвертор

Название «инвертор» произошло от латинского слова “inverto”, означающего преобразование, что соответствует предназначению инверторов. Если не брать в расчет технические нюансы, то в общих чертах инвертор можно охарактеризовать как комплексный источник бесперебойного питания, отвечающий за преобразование электрического сигнала. В инверторной системе постоянное напряжение преобразовывается в необходимое для работы электроприборов переменное (220 В).

Инвертор CyberPower CPS 600 E мощностью 420Вт

Инвертор подключается на входе внешней электросети, поддерживает постоянный заряд в промышленных аккумуляторах повышенной емкости и постоянно контролирует уровень напряжения в сети. В случае внезапного отключения электричества, питание всех приборов в доме переключается на инвертор. При этом время переключения на резервный источник составляет менее одной десятой секунды, и работающие приборы не выключаются. Задействуется инвертор и в случаях скачков или падений напряжения, переключая на себя нагрузку и выступая дополнительной защитой электроприборов в доме.

Современные инверторы позволяют своим владельцам самостоятельно производить точную настройку и вносить изменения в конфигурацию прибора. Благодаря этой возможности быстро и недорого можно произвести увеличение мощности, настроить автоматическое включение и отключение инверторной системы, установить дополнительное электрооборудование.

Работа инвертора

Диапазон мощности по одной фазе у инверторов весьма широк – от 0,4 до 30 кВт, поэтому применяют их для автономного энергообеспечения не только для частных домов и квартир, но и для кафе, магазинов, офисов и т.д. Ведь, если в России расчетный показатель необходимой мощности для квартиры или дома составляет от 5 до 8 кВт, то фактический может значительно превышать эти цифры.

Особенно это актуально при пиковых нагрузках на электросеть в вечернее время, когда все собираются дома и включают большое количество электроприборов: телевизоров, компьютеров, микроволновых печей, обогревателей или кондиционеров, и прочего оборудования. И если мощность напряжения превышает допустимый расчетный уровень (который далеко не всегда соответствует даже минимальным 5 кВт), то электричество в доме просто отключится. А чтобы этого избежать есть два варианта:

• Первый – оформлять и согласовывать соответствующую техническую и разрешительную документацию на усиление мощности сигнала. Да и то, данное решение исполнимо лишь в том случае, если есть необходимый резерв в электросети. Само собой данная процедура далеко не бесплатная.
• Второй – установить инверторную систему автономного энергообеспечения. Без согласований, разрешений и поиска каких-либо резервов.

Согласитесь – второй вариант более привлекателен. Ведь если у вас установлена инверторная система, то при превышении допустимого параметра мощности инвертор задействует резервную электроэнергию из аккумуляторов, добавляя недостающую электроэнергию. А как только нагрузка вернется в заданные рамки, то система автоматически прекратит подачу сигнала из батарей и включит их подзарядку.
К слову, об аккумуляторных батареях, используемых в инверторных системах. Это достаточно мощные промышленные аккумуляторы, емкость которых может составлять 40Ач и более.

Типы аккумуляторов для инверторов

12-ти летний аккумулятор LEOCH DJM1245, созданный по технологии AGM

В аккумуляторных батареях, выполненных по технологии GEL, электролит находится в виде геля, а не жидкости, как в кислотных аналогах. При повреждении корпуса такого аккумулятора гель не разливается, а выпадает в виде плотной субстанции, которую можно легко удалить практически с любой поверхности.

А в батареях AGM применяется сухой электролит, который выглядит как запрессованная между платинами аккумулятора ткань, имеющая особую пропитку. Естественно, что при повреждении корпуса такой батареи, никакого разлива электролита не произойдет.
Оба типа аккумуляторов сертифицированы и устанавливать их можно где угодно, даже в жилых помещениях. Срок их службы зависит от условий и интенсивности эксплуатации, в среднем это 7-12 лет. О необходимости замены аккумулятора свидетельствует снижение уровня накапливаемого им ресурса мощности.

Преимущества и недостатки инвертора

Инверторные системы имеют массу преимуществ, сравнительно с другими системами автономного энергообеспечения, и совсем немного недостатков.

Инвертор – это удобно. Система собирается и настраивается один раз, после чего не требует какого-либо специального ухода, обслуживания или дополнительных затрат. Все операции по включению и отключению системы, проверке ее работоспособности, контролирование уровня мощности в электросети, выполняет встроенный микропроцессор. Он же периодически выполняет тест аккумуляторных батарей.

К достоинствам инверторных систем можно отнести и защиту подключенных к ним электроприборов от резких скачков напряжения. Обеспечивается она за счет специальной платы, устанавливаемой на входе в инвертор внешней электросети.

Инверторные системы для автономного энергообеспечения дома чрезвычайно надежны и крайне редко выходят из строя. Выполняются инверторы в двух вариантах – вентилируемые и герметичные. Последние предназначены для помещений с высоким уровнем влажности.

Но главным достоинством инверторов можно признать их экологичность и низкий уровень шума, особенно заметные при сравнении их с электростанциями оборудованных двигателем внутреннего сгорания. Инвертор работает абсолютно бесшумно, а применяемая в аккумуляторных батареях внутренняя рекомбинация газов исключает выделение инверторными системами каких-либо вредных веществ в атмосферу. Также у инверторов отсутствует вредное излучение.

Главный же минус инверторных систем – ограниченное емкостью аккумуляторов время работы. Поэтому включать в инверторную систему электроприборы с повышенным потреблением энергии (электрическую отопительную систему, например) не стоит. Также не рекомендовано использование инверторов для электропитания приборов с повышенной чувствительностью к перепаду напряжения. К ним относится некоторое лабораторное и медицинское оборудование. Добавим к этому перечню еще и крайне малое допустимое время работы инвертора при повышенных (в полтора-два раза) нагрузках. В среднем оно не превышает одного часа.

Но все недостатки инверторов весьма условны. Ограниченное время работы компенсируется дополнительными аккумуляторными батареями, приборы с повышенной чувствительностью к перепадам напряжения практически не встречаются в домашних условиях, а снизить нагрузку можно временно отключив часть электроприборов. К тому же автономность инверторов можно увеличить многократно, при подключении дополнительных систем автономного энергообеспечения: генераторов с двигателями внутреннего сгорания, солнечных батарей и ветряков. Поэтому можно смело заявить, что инверторные системы с аккумуляторами на сегодня являются идеальным источником бесперебойного питания.

Источник

Аккумулятор для инвертора

Инверторные системы – отличное решение для вашего загородного дома или дачи. Если все спроектировать верно, срока эксплуатации вашего инвертора хватит очень надолго и работать он будет без всяких перебоев и постоянного технического обслуживания.

Схема инверторной системы

Трудно обустроить комфортную жизнь за городом, если не иметь постоянного и надежного источника электричества 220В. Даже если питание будет потеряно на короткий срок, это может сильно помешать вашей спокойной жизни. А такие перебои, увы, у нас происходят часто, особенно в зимнее время.

Если свет на вашей даче или в коттедже не очень стабилен, не избежать большого количества проблем с бытовой техникой. Как же бороться с такой бедой дома? Проще всего установить стабилизатор напряжения стоимостью 2–3 тысячи рублей. Общедомовой стабилизатор обойдется в 20–30 тысяч. Он неплохо справляется со своей функцией, но только если напряжение не падает ниже 160–170 В. А ведь случается и такое, что электричество отключают полностью – тогда спасут только бесперебойные источники.

Существуют разные рекомендации, наиболее расхожая – установить дизельный генератор стоимостью от 50 до 100 тысяч рублей. Но это устройство тоже немного испортит ваше время, проведенное за городом – оно производит много шума, требует дотошного технического обслуживания и загрязняет воздух.

Инверторная аккумуляторная система

Но можно установить инверторную аккумуляторную систему.

Бесперебойные источники электроэнергии

Что такое инвертор?

Инвертор – это трансформатор, который преобразует постоянный электрический ток (в среднем 12 В) от аккумуляторных батарей в переменный, изменяет напряжение в зависимости от ситуации. Если электричество подается в обычном режиме, оно начинает заряжать аккумуляторные батареи (АКБ). Если напряжение падает или отключается, питание домашней сети переходит на АКБ, превращая их постоянное напряжение 12 В в переменное – 220В/50 Гц.

Компактный автомобильный инвертор

Чтобы инвертор работал нормально, необходимы самые лучшие материалы и детали. От того, насколько качественно установлен инвертор, зависит, насколько долгий срок смогут проработать другие компоненты, особенно АКБ. Качество инвертора определяет срок работы АКБ – хватит его на 2 года или же на целых 12 лет.

Добиться лучшей службы АКБ можно через использование разных компонентов, например, ветрогенераторов или солнечных батарей.

Какой инвертор выбрать

Российские инверторы стоят, конечно, дешевле американских, но в них нельзя изменять то, как будет произведено подключение аккумуляторов: с каким алгоритмом заряда, порогом начала работы, как будет происходить управление сторонними источниками.

Настройка этих параметров помогает более безопасно использовать АКБ, плавно переходить на режим, позволяет использовать инверторы параллельно. Американские системы надежнее, они живут дольше, их хватит на более долгий срок службы на благо вашего дома.

Есть два вида инверторов: онлайн и оффлайн. В онлайн-инверторах разряженная батарея начинает одновременно работать и подзаряжаться от внешнего источника питания (к примеру, подобный принцип работы свойствен автомобильному аккумулятору).

Однако подобный составной режим на деле очень плохо сказывается на батареях, заставляет их работать на износ и быстро заканчивать срок эксплуатации. Оффлайн-инвертор куда более безопасен для батарей – здесь одновременно батарея либо заряжается, либо разряжается. Это более щадящий режим работы.

Поэтому, производя расчет с целью выявить более надежный вариант, обратите свое внимание на оффлайн-инверторы.

Не забывайте также учитывать и качество напряжения. Импортные модели выдают напряжение 230 В. Обычно одна АКБ имеет напряжение 12 В. Коэффициент искажений у них достаточно низок – от двух до трех процентов. Чтобы добиться этого, такие модели используют особый алгоритм, формирующий выход синусоидального напряжения, качественные трансформаторы и согласованные фильтры.

Сколько работает инвертор

Инвертор не имеет внутренних батарей, вместо этого использует внешние. Благодаря этому появляется возможность подобрать такой объем аккумуляторных батарей, который обеспечит необходимый срок независимой работы устройства бесперебойной электроэнергии.

Поговорим подробнее о времени независимого действия системы. Чтобы вычислить время заряда, нужно разделить объем аккумулятора на силу тока, которую он производит (в амперах).

Чтобы определить силу тока аккумулятора (IАКБ), опираемся на закон сохранения энергии, в таком случае КПД инвертора будет ровняться ста процентам. Нужен такой результат, чтобы перемноженные вольты и амперы Аккумуляторной батареи Инвертора равнялись перемноженным вольтам и амперам на выходе.

Расчет напряжения АКБ = 12 В (в более сильных моделях имеют место 24 В и 48 В), назовем его UАКБ. Вольт*ампер на выходе являются силой, подключенной к инвертору нагрузки Pнагр.

В итоге имеем расчет Pнагр=UАКБ*IАКБ, а также IАКБ=Pнагр/UАКБ.

Если мы знаем объем аккумулятора САКБ, то можем узнать и сколько он будет автономно работать: tАВТ = CАКБ/(Pнагр/UАКБ) = CАКБ*UАКБ/Pнагр.

Итак, допустим, что у нас есть инвертор, к которому подключен аккумулятор на 55 Ампер*Часов с нагрузкой 300 Вт. Вычислим, сколько он проработает независимо.

• UАКБ = 12 В
• Pнагр = 300 Вт
• CАКБ = 55 Ампер*часов

Производим расчет: tАВТ = CАКБ*UАКБ/Pнагр = 55*12/300 = 2.2 часа.

И другой вопрос, какая нужна Аккумуляторная батарея, чтобы обеспечить определенную продолжительность работы: CАКБ = Pнагр*tАВТ/UАКБ.

Блок из двенадцати аккумуляторов

Например, рассчитаем, какой нам нужен аккумулятор на заданный инвертор, чтобы при нагрузке в 300 Вт обеспечить 2.2 часа независимого действия: CАКБ = 00*2.2/12 = 55 Ампер*часов.

Солнечные коллекторы

Суть солнечных коллекторов – собирать, сохранять и передавать тепло солнца. Солнечную энергию можно использовать бесплатно и бесконечно, она не требует добычи и транспортировки. Есть два основных вида коллекторов – плоские и вакуумные.

Плоские коллекторы

Плоский солнечный коллектор

Конструкция плоских солнечных коллекторов – это изолированная от тепла, находящаяся под стеклом панель, внутри которой находится поглощающая пластина. Именно она накапливает энергию солнца. Впрочем, даже с учетом теплоизоляции нижних и боковых стенок, зимой уровень заряда намного ниже из-за потери тепла. Плоские коллекторы хуже приспособлены к температурным перепадам, однако распространены шире благодаря своей низкой стоимости.

Вакуумные коллекторы

Структура вакуумных солнечных коллекторов предполагает, что несколько вакуумных трубок преобразуют солнечный свет в тепловую энергию. Сами по себе трубки похожи на обычный термос и состоят из нескольких стеклянных трубок, встроенных друг в друга. С внешней стороны трубки просвечивают, а внутри нанесен материал, который и собирает солнечный свет.

Коллекторы располагают на крыше и/или стенах дома. Вакуумные солнечные коллекторы гораздо лучше защищены от перепадов температуры и лучше поглощают тепло, почему и приспособлены для работы в холодное время.

Какой аккумулятор выбрать

Определяясь с тем, какой источник питания вам нужен, чтобы обеспечить в загородном доме привычные 220В, сделайте расчет и убедитесь, что он соответствует нагрузке системы. Если значение тока превышается сверх меры, происходит перегрев, батареи быстрее выходят из строя. Так, обычная система дома – это 9 кВт, напряжение – 24В. Если система заработает на полную, сила тока составит более 400А, что быстро нанесет вред аккумуляторным пластинам.

Здесь потребуются батареи с напряжением в 48В. Это снизит рабочий ток вдвое, он составит 200А. Кроме того, желательно использовать проводные соединения всех элементов высокого качества, сечение проводов не должно составлять менее 75 мм 2 . При соблюдении этих требований инверторная система прослужит долго.

Аккумулятор для инвертора

Вообще говоря, цена – это главный показатель качества аккумуляторных батарей. Возможно ли сэкономить, обеспечив хорошее качество? Лучший способ сделать это – приобретать всю систему не сразу, а поэтапно наращивать мощность. Вначале приобретаем инвертор 3 кВт, добавляем к нему новые, ведь современные технологии дают возможность скрепить до 10 одинаковых инверторов.

Сварочный инвертор

Сварочный инвертор, или инверторный источник сварочного тока – необходимый элемент в сварке, он передает сварочной дуге более стабильное горение и более простой поджиг. Инверторы наиболее популярны в сварке, т. к. они как никакой другой аппарат могут обеспечить надежность и независимость от общей сети, исключить колебания и помехи.

Сварочный инвертор действует за счет того, что напряжение сети выходит на выпрямитель, после чего силовой модуль делает постоянный ток переменным. Переменный ток отправляется уже на сварочный трансформатор, который, в свою очередь, обеспечивает им саму сварочную дугу.

Сварочный инвертор хорош тем, что, используя его, вы можете значительно уменьшить силовой трансформатор в размере и при этом увеличить динамику дуги. Благодаря ему стало возможным уменьшить размер и вес сварочного аппарата, повысить КПД и снизить до минимума разбрызгивание при сварке.

Однако сварочный инвертор имеет и ряд недостатков. Его коэффициент нагрузки ограничен, он довольно чувствителен к влажности воздуха и конденсату. Самый большой его минус – он создает очень высокий, часто даже опасный уровень помех. Эту проблему можно решить, но все ныне известные решения делают устройство не только дороже, но и тяжелее.

Аккумуляторы для солнечной батареи

Если дома вы используете солнечную энергию, то для вас будут очень важны аккумуляторные батареи. Они играют роль посредника, передавая получаемую мощность энергии конечным устройствам и обеспечивая нужное напряжение в 220В.

Наибольшее количество энергии солнечная батарея вырабатывает днем, когда ярко светит солнце. Ночью же, когда потребление энергии не происходит, очень широко начинают использоваться бытовые приборы и различные источники искусственного освещения. Аккумуляторная батарея нужна вам, чтобы убедиться, что электричества хватит и на ночное время, когда подзарядка уже не будет происходить.

Статистика говорит, что дешевле всего использовать аккумуляторы из лития китайского производства и свинцово-кислотные батареи.

Важнейшие параметры аккумуляторов следующие:

• Объем. Он определяется тем, насколько велик заряд, замеряемый во время отдачи электричества конечным устройствам-потребителям.
• Плотность энергии. Согласно этой характеристике рассчитывается, какой объем энергии производят батареи на единицу своего объема либо веса. Используя этот параметр, можно сравнить степень эффективности разных моделей.
• Саморазряд. С помощью этого показателя можно проанализировать, какое количество энергии теряет устройство на холостом ходу, насколько долго оно может хранить энергию.

Чтобы круглый год наслаждаться экологически чистыми источниками электричества и нужными 220В, нужно соблюдать следующие условия эксплуатации:

К сожалению, аккумуляторы не очень хорошо выдерживают резкие перепады температур, им лучше не стоять на жаре свыше +40 о С и на холоде ниже –25 о С.

Лучше не располагать эти устройства вблизи открытого огня: пары могут воспламениться. Желательно, чтобы вода и осадки не попадали на аккумуляторную батарею: из-за появления новых электрических цепей возможно возникновение токов саморазряда.

Аккумуляторные батареи также характеризуются различным устройством корпуса. Некоторые требуют постоянно контролировать электролит и восполнять его уровень, когда пары выкипают.

Существуют также герметичные модели, в них используется цикл замкнутого типа. Некоторые производители предлагают необслуживаемые модели и предоставляют на них гарантию до 5 лет. Также производятся малообслуживаемые модели, в которые нужно лишь подливать воду два раза в год.

Как происходит заряд

Процессы в аккумуляторных батареях изменяются соответственно химической энергии внутри них. Количество этой энергии беспрестанно снижается во время разряда, что ослабляет ток и напряжение. Чтобы вернуть энергию, нужно подать перманентный ток высокого напряжения в противоположную сторону.

Как правило, подбирают силу тока, используя следующий расчет: 100% номинального объема в амперах*часах следует разделить на 10, что даст значение силы тока в амперах. Это не слишком научный показатель, но на практике именно его обычно используют, чтобы обеспечить цикл заряда из восьми часов. Впрочем, это число больше характеризует достаточно дорогие устройства типа NiMh и NiCd, а не бюджетные свинцово-кислотные.

Источник