Если ибп увеличить аккумулятор

Как продлить срок службы аккумуляторов источника бесперебойного питания

Как продлить срок службы аккумуляторов источника бесперебойного питания

Обычно в ИБП используются аккумуляторы выполненные по технологии AGM.
Для увеличения срока служба таких аккумуляторов при эксплуатации ИБП нужно:
• Поддерживать температуру (именно в отсеке с аккумуляторами) не более 25 градусов Цельсия (при более высокой температуре срок службы аккумулятора начинает существенно снижаться)
• Исправное и правильно настроенное (сконфигурированное) зарядное устройство в ИБП и его цепи
• Избегать глубокого разряда
• По возможности снизить число циклов разряда (особенно полного разряда)
• Не должны храниться в разряженном состоянии
• При замене выполнить все необходимые настройки
• Проводить своевременное квалифицированное техническое обслуживание ИБП
• При замене использовать аккумуляторы одной и той же модели из одной партии, в одинаковом состоянии.
• Не допускать ударов при транспортировке
• Не устанавливать аккумулятор верхней крышкой вниз

Подробнее:
Температура.
Если посмотреть на график зависимости срока службы от температуры большинства батарей со сроком службы 5 лет, то при температуре 20-25 гр. Цельсия ожидаемый срок службы в буферном режиме — 5 лет, а при температуре 50 гр. Цельсия — меньше года, снижение срока службы более чем в 5 раз. Соответственно организация правильной вентиляции в стойке и установка в серверной кондиционера увеличивает не только надежность оборудования находящегося в серверной, но и продлевает срок службы аккумуляторов.
При снижении температуры ниже 25 градусов Цельсия, увеличивается время хранения аккумуляторов, но снижается вырабатываемая ею напряжение и время разряда (емкость). При температуре минус 20 градусов Цельсия емкость снижается ориентировочно процентов на 30.

Исправное и правильно настроенное (сконфигурированное) зарядное устройство в ИБП и его цепи.
Некоторые ИБП могут иметь опциональный датчик, устанавливаемый в отсек с батареями ( очень полезная функция для продления срока службы батарей) при возможности его стоит докупить, поскольку он корректирует режим работы зарядного устройства в зависимости от температуры в батарейном отсеке.
Не стоит приобретать изделия неизвестных производителей низкой ценовой категории, поскольку напряжение заряда у них выставлено недостаточно точно, и нет возможности простой регулировки. Соответственно АКБ могут заряжаться слишком большим током и срок службы их снизится.
Следует следить за исправностью соединяющих АКБ проводов, состоянием клемм.
Некоторые ИБП могут менять ток своих зарядных устройств в зависимости от числа подключенных батарейный модулей, емкости АКБ, их числа, соответственно при изменении конфигурации (например перенос дополнительного батарейного модуля на другой ИБП) необходимо проверить соответствующие настройки.
Для продления срока службы АКБ предпочтение можно отдавать ИБП с алгоритмами заряда увеличивающими ресурс батареи.

Избегать глубокого разряда и по возможности снизить число циклов разряда.
Полный разряд — это неконтролируемый разряд АКБ до напряжения 0 (ноль) Вольт.
Разряд в ноль приводит к необратимой сульфатации и значительной потере емкости любого свинцового аккумулятора независимо от его типа. В большинстве случаев при разряде в ноль происходит полная необратимая потеря емкости — аккумуляторы можно выбросить.
Работа ИБП при обычной эксплуатации не может привести к полному разряду АКБ — при определенном напряжении нагрузка и схема управления ИБП потеряет питание при значительно большем напряжении, но как минимуму останется саморазряд АКБ, соответственно если не зарядить АКБ, то со временем они могут полностью разрядиться.
В некоторых случаях, после восстановления сетевого напряжения, сам ИБП при глубоком разряде АКБ, не в состоянии запуститься и зарядить АКБ. В этом случае батареи нужно зарядить с помощью другого зарядного устройства.
Обычно помимо срока службы указывают и число циклов заряда- разряда при 100% разряде.
Разряд на 100% (глубокий разряд) — это разряд АКБ до напряжения около 10,5 Вольт, а не до ноля Вольт.
Соответственно чем больше глубоких разрядов, тем быстрее выйдет из строя АКБ, часто не достигая расчетного срока службы.

Снизить число глубоких разрядов можно:
С помощью программного обеспечения, поставляемого с ИБП, корректно выключить питаемые им компьютеры
На мощных ИБП есть возможность настроить напряжение батарей при котором будет отключена нагрузка, соответственно увеличивая это напряжение продлятся срок службы АКБ, но снижается время автономной работы.
Увеличить время автономии с помощью дополнительных блоков батарей, за которое либо восстановится сетевое напряжение, либо можно будет отключить потребителей.
Избегать чрезмерного запаса по мощности ИБП, поскольку при малой нагрузке КПД ИБП, при работе от батарей, существенно снижается и энергия аккумуляторов расходуется на потери.
Использовать ИБП не переходящие на АКБ в широком диапазоне напряжений (двойное преобразование, линейно-интерактивные, обычные с функцией АВР)

Не должны храниться в разряженном состоянии.

При хранении разряженного аккумулятора происходит перекристаллизация сульфата свинца на пластинах. Кристаллы сульфата становятся крупнее и могут частично перекрывать доступ электролита в глубину пористой структуры пластин. Это — начало сульфатации аккумулятора. Сульфатация уменьшает срок службы аккумулятора. Поэтому аккумуляторы нужно хранить полностью заряженными и при длительном хранении подзаряжать (не реже 1 раза в 6 месяцев), поскольку присутствует ток саморазряда батарей.

При замене выполнить все необходимые настройки
Большинство ИБП не могут «знать» о факте замены батарей на новые, соответственно не смогут выдать правильный прогноз о времени автономной работы. При замене батарей нужно выполнить все рекомендации производителя для пользователя или для инженера (в зависимости от модели).

Проводить своевременное квалифицированное техническое обслуживание ИБП.
При замене батарей или техническом обслуживании, грамотный инженер выполнит необходимые профилактические и диагностические работы ( например обожмет клеммы и проверит напряжение, выдаваемое зарядным устройством), что позволит избежать как перезаряда так и недостаточного заряда АКБ.

При замене использовать аккумуляторы одной и той же модели, одного и того же производителя, из одной партии, в одинаковом состоянии.

В ИБП АКБ соединены последовательно, соответственно если в цепочку поставить разные аккумуляторы, то из-за их разного внутреннего сопротивления, при зарядке, на АКБ будут присутствовать разные напряжения, соответственно и разные токи заряда, тогда часть аккумуляторов будет подвержена слишком большому зарядному току, который приведет к повреждению АКБ.
По этой причине нужно менять всю цепочку последовательно соединенных батарей, а не только плохие АКБ, поскольку при установке нескольких новых АКБ в цепочку могут выйти как другие АКБ, так и новые.
В некоторых моделях ИБП цепочка батарей может состоять из двух и более батарейных картриджей, в этом случае меняются все батарейные картриджи из которых состоит цепочка.
Невозможность сэкономить на частичной замене подтверждает и политика гарантийных ремонтов компании APC, обязывающая СЦ менять все батареи в цепочке, несмотря на высокие затраты для производителя.

Не рекомендуется устанавливать аккумулятор верхней крышкой вниз.

Обычно в ИБП используются аккумуляторы выполненные по технологии AGM (Absorbent Glass Mat — абсорбирующие стеклянные маты), их иногда ошибочно называют «гелевыми», относятся
к типу VRLA (Valve Regulated Lead-Acid battery – клапанно-регулируемые свинцово-кислотные аккумуляторы), не требуют обслуживания.
В обычном свинцовом аккумуляторе со свободной кислотой во время зарядки молекулы воды распадаются на два газа, из которых они состоят: водород и кислород. Оба газа выходят через пробки на крышке, что приводит к снижению уровня электролита внутри аккумулятора. В аккумуляторах VRLA AGM, кислота удерживается специальной микропористой перегородкой из стеклянного микроволокна, пропитанного контролируемым количеством электролита (это позволяет класть их на бок, в отличии от аккумуляторов со свободной кислотой). Кислород, в VRLA аккумуляторах, освобожденный на положительной пластине в результате распада молекулы воды во время зарядки, может переместиться на отрицательную пластину, на которой он удерживается до последующей рекомбинации с водородом, восстанавливая воду. Так обеспечивается замкнутый цикл, который, в нормальных условиях эксплуатации, не приводит к выводу газов из аккумулятора и/или расходу воды.
В случае перезарядки VRLA аккумулятора, которая сопровождается интенсивным газовыделением внутри аккумулятора, избыток газа выпускается через открывающийся предохранительный клапан, расположенный в крышке каждой ячейки. Этот клапан в условиях нормального использования от остается закрытым, предотвращая попадание воздуха в аккумулятор (кислород может разрядить отрицательную пластину). Наличие этого клапана обуславливает рекомендацию не переварачивать аккумуляторы вверх дном.

Источник

Как увеличить срок службы аккумулятора источника бесперебойного питания

Задача увеличения срока службы аккумуляторов

Увеличение срока службы аккумуляторных батарей является важной задачей в различных отраслях применения аккумуляторов.

Особенно важно увеличить срок службы аккумуляторов источников бесперебойного питания.

Источники бесперебойного питания призваны обеспечить качественное электропитание приборов различных систем:

• систем отопления и водоснабжения;
• систем безопасности;
• систем видеонаблюдения;
• систем связи и коммуникаций.

Увеличение сроков службы аккумуляторных батарей и улучшение технических параметров состояния АКБ позволяют увеличить надежность работы инженерных, информационных, охранных и других систем.

Реальный срок службы аккумулятора зависит от нескольких причин:

• полнота заряда аккумуляторной батареи;
• способ и периодичность заряда АКБ;
• температурные режимы работы;
• степень сульфатации пластин аккумулятора.

Особенности использования аккумуляторов источников бесперебойного питания

В отличие от автомобильных аккумуляторов, которые реально используются ежедневно, аккумуляторы источников бесперебойного питания длительное время могут не использоваться. Если сетевое питание в доме или на объекте нормальное, то переходов на питание от ИБП не происходит.

Длительная эксплуатация аккумуляторов ИБП в таком режиме, то есть без осуществления циклов заряда — разряда, приводит к снижению остаточной емкости АКБ и уменьшению сроков их использования.

Сульфатация — причина снижения срока службы АКБ

Сульфатация – это процесс покрытия пластин аккумуляторной батареи сернокислым свинцом.

В АКБ происходит химическая реакция, при разряде батареи на ее пластинах образуется слой кристаллов сульфата свинца, при последующем заряде батареи кристаллы расходуются.

Если при заряде АКБ расходуются не все кристаллы сульфата свинца, то происходит процесс сульфатации пластин, который приводит к снижению остаточной емкости батареи и существенно снижает срок службы АКБ.

Тренировка аккумуляторов для увеличения срока их службы

Для увеличения срока реальной службы аккумулятора необходимо обеспечить периодическое его использование. Если этого не происходит по внешним причинам, то необходимо обеспечить тренировку аккумуляторной батареи с определенной периодичностью. Для увеличения срока использования аккумуляторов ИБП достаточно выполнять тренировку один или два раза в полугодие. Такая несложная процедура может обеспечить улучшение параметров работы батареи и увеличить срок ее службы до 2 раз.

Teplocom TBS – тренировщик аккумуляторов ИБП

Тренировщик Teplocom TBS свинцово-кислотных аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания предназначен для увеличения срока службы аккумуляторов и поддержания более высокой остаточной емкости батарей.

Teplocom TBS позволяет выполнять следующие функции:

• возможность определить примерное время работы аккумулятора;
• проведение тренировки аккумулятора;
• получение значения напряжения на клеммах аккумулятора;
• индикация на дисплее полученных данных;
• индикация числа последовательно соединенных аккумуляторов;
• надежная защита аккумуляторов от глубокого разряда;
• возможность перехода в энергосберегающий режим;
• возможность управления временем процедуры разряда.

10 советов по использованию аккумуляторных батарей

Стоимость аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания остается весьма высокой, аккумуляторы емкостью более 60 Ач стоят более 8000 рублей.

Увеличение срока фактического использования аккумулятора для источника бесперебойного питания позволит добиться существенной экономии.

Список полезных советов для увеличения времени работы аккумуляторов:

1. используйте аккумуляторные батареи в соответствии с требованиями источника бесперебойного питания;
2. соблюдайте правила эксплуатации самой аккумуляторной батареи;
3. в случае подключения нескольких аккумуляторов желательно использовать аккумуляторы одинаковой емкости;
4. не допускайте переохлаждения аккумуляторных батарей в зимнее время;
5. не допускайте перегрева аккумуляторных батарей;
6. следите за чистотой батарей;
7. обеспечьте качественный контакт на клеммах АКБ;
8. не допускайте глубокого разряда аккумуляторных батарей;
9. не допускайте приложения нагрузки к батарее выше номинальной;
10. применяйте тренировку аккумуляторной батареи для увеличения срока ее службы.

Источник

Увеличиваем время работы ИБП. Выбор аккумуляторов

Близится осень и приближаются проблемы с электроэнергией. Вполне типичная ситуация, когда отопление еще не включили, а все соседи начинают обогреваться электрокаминами и различными обогревателями, просаживая и без того нагруженную сеть. Бури ломают провода, провода рвутся, оборудование оказывается без питания. Выручает спасительный бесперебойник или ИБП. Но что делать, когда авария на линии продолжается больше часа, а бесперебойник вырабатывает весь ресурс за десятки минут? Наращивать емкость встроенных батарей. Как это сделать правильно и безопасно, а также как подобрать необходимую батарею я сегодня расскажу на реальном примере.

Буквально на днях возникла довольно тривиальная, но интересная задача. Уже давно существующая серверная стойка с небольшим количеством оборудования и примерным потреблением 250-400 Вт оснащена ИБП IPPON Smart Winner Pro 2000. Время его автономной работы составляет порядка часа, а в случае более продолжительного отсутствия электропитания вручную заводился бензогенератор, установленный на улице. Задача: с минимальными затратами обеспечить время автономной работы стойки не менее 6 часов.

Сразу напрашивается вывод оснастить генератор какой-нибудь системой автоматического пуска, типа этой. Плюс в том, что стоимость такой переделки составляет порядка 13 тысяч рублей, а минус в том, что требуется регулярное обслуживание и заправка генератора. Добавляется человеческий фактор, а значит, снижается общая надежность системы.

Вторым способом, который был избран за простоту и надежность, является наращивание емкости аккумуляторов. В этом случае достаточно просто нарастить емкость аккумуляторов, благо в данном экземпляре блок батарей выносной и подключается отдельным проводом. Так как стандартные аккумуляторы имеют емкость в 9 Ач и собраны в батарею на 48 В, то достаточно заменить их на аналогичные гелевые батареи, емкостью 40-50 Ач. Так как блок зарядки оснащен принудительной системой охлаждения, подобная нагрузка не будет критичной и повлияет только на время зарядки батарей.

А что делать тем, у кого и потребление гораздо выше и требования к времени автономной работы заметно отличаются. К примеру, стойка в 1-1.5 кВт и требуется до 24 часов автономии. В этом случае проще всего поставить бесперебойники на 10 минут работы и мощные генераторы с системой автоматического пуска, которые будут заводиться через 5 минут после отключения питания. Вся эта система стоит заметных денег, но иногда стабильность работы это окупает.

Я хочу рассмотреть промежуточный вариант для небольшого офиса или частного дома, когда требуется резерв для переменной нагрузки, с пиком в 6 кВт и средним потреблением до 1 кВт в течение длительного времени без внешней подпитки. Возможно дополнение генератором, тогда система становится полностью автономной.

В качестве бесперебойника для себя я выбрал стоечный вариант ИБП от компании МикроАРТ. Благо такой экземпляр отработал достаточно времени и продемонстрировал безотказную работу. Кроме того, он обладает широким диапазоном настроек, позволяя беречь ресурс аккумуляторов и правильно их эксплуатировать.

Пояснение: Во всех офисных ИБП используются гелевые аккумуляторы, которые имеют массу преимуществ: они поставляются заряженными, не требуют обслуживания и электролит находится в загущенном состоянии, а значит, никогда не выльется. Но все бесперебойники поддерживают на аккумуляторах повышенное напряжение, что позволяет использовать 100% емкости и заряжать их максимально быстро. Вот как раз два последних пункта заметно снижают срок службы аккумуляторов, приводя их к цифре 2-3 года до отказа.

Мне же хотелось 5-7 лет, а лучше все 10 без замены аккумуляторов. И тут мы приходим к выбору типа аккумуляторов.

Типы аккумуляторов
AGM

Технология AGM использует пропитанный жидким электролитом пористый заполнитель отсеков корпуса из стекловолокна. Микропоры этого материала заполнены электролитом не полностью. Свободный объем используется для рекомбинации газов.
Герметичные, необслуживаемые, не требуют вентилируемого помещения для установки. Батареи AGM отлично работают в режиме подзарядки (буферном режиме) со сроком службы до 10-12 лет. Если же их использовать в циклическом режиме (т.е. постоянно заряжать-разряжать на хотя бы 60%-80% от емкости), то их срок службы сокращается чуть ли не в два-три раза. Срок службы при полной автономии до 3-х лет. Рекомендуются для резервного бесперебойного электропитания.

В жидкий электролит добавляют вещество на основе двуокиси кремния (SiO2), в результате чего образуется густая масса, напоминающая по консистенции желе. Этой массой и заполнено пространство между электродами внутри аккумулятора. В процессе химических реакций в толще электролита возникают многочисленные газовые пузыри. В этих порах и раковинах происходит встреча молекул водорода и кислорода, т.е. газовая рекомбинация. Почти все испарения, таким образом, возвращаются обратно в аккумулятор и это называется рекомбинацией газа. Сепаратор в гелевых аккумуляторах тоже необычный — микропористый дюропластик, за счёт присадок из алюминия он обладает высокой стойкостью в агрессивной среде, обладает высокой температурной стабильностью и механической прочностью; последнее обеспечивает высокую вибростойкость и ударопрочность конструкции. При производстве гелевых аккумуляторов используют высокочистый свинец — это увеличивает эксплуатационные характеристики АКБ в несколько раз. Срок службы при автономии до 4-х лет, при резервном питании до 12 лет. Рекомендуются для резервного бесперебойного электропитания.

Аккумуляторы типа GEL и AGM практически неотличимы внешне и имеют довольно близкие характеристики. Дальше интереснее.

Панцирные

Основой панцирной пластины является чехол (панцирь), изготовленный из нетканого микропористого пластика в виде ряда параллельных трубок. Внутри трубок заключена активная масса. Токоотводящей деталью пластины служит запрессованная в активную массу стержневая рамка, отлитая из свинцово-сурьмянистого сплава. Стержневая рамка отливается под давлением, что исключает образование в токоотводящих стержнях раковин и других литейных дефектов, значительно увеличивая срок службы. Микропористый панцирь надежно защищает положительную активную массу от осыпания и оползания на протяжении всего периода эксплуатации аккумулятор. Рекомендуются для полной автономии и/или резервных систем. Срок службы панцирных АКБ в условиях автономии не менее 10 лет при правильной эксплуатации (или 1500 циклов 80% разрядов), или 15 — 17 лет при резервном питании. Поставляются в сухозаряженном виде.

Изготовленные по литий-железо фосфатной технологии герметичные АКБ. Рекомендуются для полной автономии и/или резервных систем. Срок службы литий-железофосфатных АКБ в условиях автономии до 20 лет при правильной эксплуатации (или 5000 циклов 70%-ных разрядах), или 25 — 30 лет при резервном питании. Поставляются в комплекте с BMS. Данные АКБ имеют ряд важнейших преимуществ и являются самыми перспективными АКБ в мире.

Выбор
Все говорит в пользу Литий-железо-фосфатных батарей(LiFePo4), но первоначальные вложения довольно-таки велики, хотя преимущества неоспоримы: никакой кислоты, герметичные, не требуют обслуживания и самая низкая стоимость цикла заряд-разряд. С учетом всех плюсов и минусов, я решил остановиться на сухозаряженных панцирных аккумуляторах.

Подготовка и сборка аккумуляторной батареи

Так как панцирные аккумуляторы, которые я выбрал, поставляются банками по 2В, а мне необходимо было получить 24В, то потребовалось самостоятельно собирать батарею из 12 штук. Первым этапом стала заправка электролитом. Процедура связана с риском для здоровья, поэтому требуется использовать защитные средства: очки или маска для глаз, респиратор, резиновые перчатки, резиновые сапоги. Еще я добавил дождевик, на случай расплескивания электролита, в котором содержится кислота. Также аккумуляторы лучше всего заливать на резиновом или пластиковом коврике, чтобы в случае проливания электролита на полу не осталось следов.

Для заливания электролита я воспользовался вот таким ручным насосом, устойчивым к кислоте.

Сама заправка аккумулятора достаточно проста, но с учетом 12 банок отнимает немало времени. Сода в кадре не просто так. Из курса химии известно, что кислоту гораздо эффективнее не смывать водой, а нейтрализовать содой, поэтому по технике безопасности лучше держать открытую пачку соды поблизости.

После заправки аккумуляторов электролитом требуется поставить батарею на дозарядку не позднее, чем через 3 часа. Сама процедура зарядки должна осуществляться соответствующим зарядником с током, составляющим 10% (0,1С) от емкости аккумуляторной батареи. К примеру, если емкость составляет 210 Ач, то максимальный зарядный ток должен быть не более 21 А. Толстые перемычки используются для того, чтобы они не стали бутылочным горлышком при протекании больших стартовых токов. Кроме того, при протекании тока по тонким проводам, они заметно разогреваются, что может привести к преждевременному износу аккумуляторов или пожару. Ведь нагрев аккумулятора с +25 до +35 градусов вдвое снижает срок службы батареи.

Следующим этапом, позволяющим из обслуживаемых аккумуляторов сделать малообслуживаемые или совсем необслуживаемые, стала установка пробок рекуперации. Выделяемый при зарядке водород, поднимаясь в такую пробку, объединяется с кислородом и стекает назад в аккумулятор. Прежде чем установить такие пробки, требуется полностью зарядить батарею и дать ей отстояться несколько дней, так как первое время возможно повышенное газообразование, на которое такие рекуператоры не рассчитаны. Если же пренебречь этой ситуацией, то возможен печальный итог: перегрев рекуператора.

В итоге батарея приобрела вот такой вид и потребует лишь профилактической проверки разницы напряжений между аккумуляторными банками раз в год, и проверки уровня электролита раз в 6 лет. Если напряжение у разных АКБ начнёт «разбегаться», то необходимо провести уравнивающий заряд (заряд повышенным напряжением). Если уровень электролита окажется ниже – достаточно долить дистиллированной воды.

Здесь стоит преимущество подобного решения: у герметизированных АКБ (GEL и AGM), водород, несмотря на внутреннюю рекуперацию, тоже всё же потихоньку испаряется, но вот долить воды уже невозможно и такие герметизированные АКБ приходится выкидывать намного раньше.

Запасенная энергия конкретно этой сборки составляет 5040 Вт*ч, а без особых потерь для здоровья батареи можно потратить половину. То есть два-три ноутбука в нормальном режиме работы смогут просуществовать сутки и еще останется запас энергии. Если добавить к этому внешний генератор или солнечные батареи, то система становится полностью автономной и позволит работать не один год.

Заключение
Инвертор с внешним блоком батарей оказался габаритнее стандартного компактного ИБП со встроенными аккумуляторами, но практически бесконечная емкость внешних батарей позволяет заметно увеличить время автономной работы. И если время аварийного питания от ИБП составляет минуты или десятки минут, то при использовании инвертора с внешними аккумуляторами время автономной работы считается в часах или днях.

Если будет интересно, то могу сравнить в лоб два устройства: ИБП Powercom Smart King SMK-2000A-RM-LCD и инвертор МАП SIN Энергия Pro HYBRID с внешним блоком батарей.

Источник