Как правильно зарядить аккумулятор от бесперебойника
Многие пользователи источников бесперебойного питания со временем начинают проявлять интерес к тому, как правильно должна проходить зарядка аккумулятора от ИБП. Есть определенные правила, которых нужно придерживаться в процессе эксплуатации устройства поддержки, чтобы не мешать естественному ходу химических реакций, происходящему во встроенной емкости хранения тока. Если их нарушить, то батарея достаточно быстро начинает деградировать, терять вместимость, а в крайних случаях может и вовсе выйти из строя. Соответственно и применять ИБП с поврежденной батареей для питания компьютера пользователя, его бытовой техники или иных ниш, требующих поступления нормализованного тока — бессмысленно.
Первый запуск
Бесперебойник и его аккумулятор:
Приобретая новый ИБП, или начиная пользоваться старым после долгого простоя, необходимо вначале полностью зарядить внутренний аккумулятор ИБП. Здесь можно понадеяться на электронику бесперебойника или воспользоваться сторонним зарядным устройством. Разберем вначале первый случай. Тут все просто. Достаточно до момента начала рабочей эксплуатации бесперебойника подключить его с вставленной батареей на сутки к сети питания, без нагрузки. За названый период времени АКБ будет полностью заряжен.
В идеале, на исходе суток отсоединить аккумулятор, и проверить напряжение на его клеммах мультиметром или вольтметром. Оно должно находиться в пределах, указанных в информации, нанесенной на корпусе емкости в графе «StandBy use» или «Floating use». Возможно, протестированное значение будет и выше. Если же напряжение на контактах ниже, то стоит проверить сам ИБП — дает ли он ток согласно норме. Для этого подключают бесперебойник к сети и замеряют характеристики на его клеммах. Полученные значения должны быть аналогичны указанным на аккумуляторе в разделе «Cycle use».
Этикетка устройства с технической информацией:
В том случае, если для первоначального заполнения АКБ источника бесперебойного питания используется стороннее зарядное устройство, то периодическая проверка текущего уровня тока обязательна. Да и само зарядное устройство должно обладать характеристиками, позволяющими ему работать с аккумулятором ИБП. К примеру, вольтаж должен лежать в пределах «Cycle use», а сила тока соответствовать 1/10 всей емкости, указанной на корпусе накопителя, и не превышать «Initial current».
Чем последний метод лучше использования самого бесперебойника — он дает возможность частично уменьшить деградацию. Для этого нужно несколько раз полностью зарядить и опустошить аккумулятор. Разрядка производится слаботочной нагрузкой, подключаемой к накопителю между циклами наполнения. Хорошо подойдет лампа дальнего света фар автомобиля.
Две проблемы
Одна из проблем — заряд ниже нормы:
Любой аккумулятор источника бесперебойного питания, как, впрочем, и все аналогичные устройства хранения заряда, подвержен двум проблемам. Первая из которых, конечно же, перезаряд. Когда классический свинцовый АКБ набирает излишки энергии, кислая среда в его составе, представленная смесью воды и серной кислоты, кипит, разрушая испускаемыми газами корпус. Для аккумулятора ИБП жидкости не предусмотрено, вместо нее используется или паста в гелиевых моделях (маркировка GEL на корпусе) или пористые сепараторы из стеклоткани (AMG модели). Тем не менее, перезаряд может привести к тому, что верхние части контактов внутри самого устройства перестанут быть закрыты кислотным составом, что приведет к их электрическому замыканию и выходу емкости хранения из строя. Кроме того, даже если не произойдет оголения, вместимость АКБ по току все равно снизится. Причиной здесь станут маленькие пузырьки газа, которые не могут покинуть пасту или сепаратор. Они начнут мешать ходу химических реакций, проходящих при накоплении или расходе энергии.
Измерение напряжение на АКБ со снятой крышкой:
Вторая проблема по аналогии обратна первой — слишком сильный разряд аккумулятора. В процессе траты энергии, внутренняя плотность кислой среды у АКБ падает. При зарядке она поднимается. Вот тут и кроется суть проблемы — если она слишком низкая, то химические реакции не идут и наполнить энергией накопитель уже не получится.
В первом случае бесперебойник сам начнет сигнализировать о возникновении проблемы аварийным индикатором или своеобразным писком. Во втором будет отмечаться краткое время поддержки работы оборудования и его периодическое спонтанное отключение.
Диагностика неисправностей
В том случае, когда есть подозрение на перезаряд АКБ, необходимо отсоединить его от источника бесперебойного питания и проверить мультиметром. Характерными признаками станет полное отсутствие напряжения на клеммах. Если прибор не показывает наличие тока, стоит переключить его в режим прозвона. В том случае, если определится короткое замыкание, диагноз становится ясен — это перезаряд.
Тестирование специальным измерителем:
Случай с уменьшением плотности так же продемонстрирует вольтметр. После зарядки аккумулятор будет выдавать значения ниже указанных в «Floating use», «StandBy use» на корпусе устройства. Возможно частичное восстановление функциональности, если провести несколько циклов наполнения, как описано ранее, но это полумера и не факт. Кроме того, есть еще один способ поднять плотность при слишком сильном разряде для AGM АКБ ИБП: снимается верхняя крышка устройства и производится долив банок дистиллированной водой через расположенные под ней пробки. К сожалению, метод не сработает для гелиевых аккумуляторов — пасту таким образом разбавить невозможно.
В тех случаях, когда требуется определить общее состояние аккумулятора, опять же поможет лампа из фары автомобиля. Подключив ее на две минуты к клеммам, наблюдают за свечением. Уменьшение его яркости к концу процедуры — первый признак деградации емкости свыше 50%. То же самое относится к случаю, если у полностью заряженного АКБ напряжение на контактах ниже 12В. Такие аккумуляторы использовать в ИБП для нормальной нагрузки бессмысленно.
Аккумулятор с подключенной лампой:
Хочется отметить, что перед тестом емкости нужно вначале попробовать работоспособность самого источника бесперебойного питания — дает ли он необходимые напряжения. Бывают ситуации, когда причина неисправности находится именно в нем.
Несколько рекомендаций
Крайне нежелательно перегружать источник бесперебойного питания нагрузкой свыше его мощности. В конечном итоге будет оставаться слишком мало энергии для зарядки самого АКБ, что приведет к его выходу из строя. Это один из самых важных аспектов для правильного понимания того, как заряжать ИБП.
В том случае, если ИБП долгое время не используется, нужно периодически доставать его, проверять напряжение на аккумуляторе и контролировать, чтобы характеристики батареи не уходили ниже указанных в «StandBy use» на корпусе. При необходимости производить подзарядку. Опять же, помещение в котором находится ИБП, долгое время не должно охлаждаться ниже 5 °С. Замерзание электролита весьма отрицательно скажется на характеристиках аккумулятора. Ну и самое главное, после долгого простоя обязательно вначале полностью зарядить устройство, а уж только потом подключать нагрузку.
Полная проверка аккумуляторов и ИБП:
Все перечисленное даст полное представление о том, как правильно зарядить аккумулятор от бесперебойника, чтобы сохранить его функциональность и не допустить деградации. К сожалению, если не придерживаться рекомендаций и при возникновении проблем, здесь уже станет только один вариант выбора — утилизация и замена батареи. Ремонту они или вовсе не подлежат, или производимые действия будут иметь слишком малый смысл в восстановлении характеристик.
Видео по теме
Источник
КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АККУМУЛЯТОРОВ ИБП КАК ОДИН ИЗ СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ
Описывается система мониторинга выносных аккумуляторных батарей, реализованная на базе MasterSCADA и датчиков контроля батарей. Система обеспечивает контроль таких электрических характеристик, как емкость, напряжение заряда/разряда, сопротивление аккумулятора.
Времена, когда в кухонном шкафчике хранился запас свечей, давно прошли. Сегодня на помощь приходят резервные линии с автоматическим вводом резерва (АВР) и собственные дизель-генераторные установки (ДГУ). Они позволяют минимизировать
ущерб от отключения электроэнергии, но не всегда мгновенно и полностью. Переключение на резервную линию может занимать порядка 0,3 с. Запуск ДГУ и того больше — 30…60 с. Кроме того, эти решения не обеспечивают выходного напряжения необходимого качества.
Поэтому на предприятиях, где перебои в электроснабжении неприемлемы и к качеству питающего напряжения установлены высокие требования, используют источники бесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторными батареями (АКБ). Их безотказная и четкая работа обеспечивает нормальное функционирование как отдельных сервисов, так и предприятия в целом. Использование ИБП позволяет избежать провалов и всплесков напряжения, импульсов в сети, высокочастотного шума, разбега частоты (отклонение частоты более чем на 3 Гц).
Аккумуляторные батареи — основа любого ИБП, и от их состояния зависит правильность и долговременность работы всей системы в целом. Большинство производителей свинцово-кислотных герметичных батарей, которые обычно применяются в ИБП, заявляют срок их службы до 5 лет при условии соблюдения рекомендуемых режимов эксплуатации. Реальный же срок колеблется в диапазоне 2…4 лет. К концу этого периода емкость батареи может значительно снизиться (иногда до 25% от начальной и менее). Отслужившие герметичные батареи практически не поддаются «реанимации» и подлежат замене.
Причин деградации аккумуляторов много. От интенсивного использования наступает сульфатация пластин, от перегрузок осыпаются активные вещества, происходит испарение электролита.
Неисправность и выход из строя АКБ вызывают долгосрочные факторы:
воздействие окружающей среды (температура, влажность, механические повреждения);
- неправильный заряд/разряд (большой период заряда, высокое напряжение заряда, аномальная кривая разряда);
- неисправный аккумулятор в цепи;
- некалиброванный ИБП;
- высокое внутреннее сопротивление батареи;
- высокая внутренняя температура батареи;
- потеря электролита, сульфатация пластин.
Если эти причины не были вовремя обнаружены и исправлены, то впоследствии будут способствовать ухудшению состояния батарей. Залогом стабильной и длительной работы батареи является ее правильная эксплуатация. Работа при повышенных температурах окружающей среды — основная причина износа. Оптимальная температура для работы АКБ — 10…25°C. При повышении до 40°C прогнозируемый срок службы сокращается до 1,5…2 лет. Температура 50°C — критическая для батарей этого типа: аккумулятор может выйти из строя уже через несколько месяцев.
Рис. 1. Зависимость срока службы батареи от температуры и заряда
Не стоит допускать глубоких разрядов батареи (падение напряжения ниже 1,7 В на элемент), а также превышения зарядного тока и конечного напряжения заряда, рекомендуемых изготовителем: более 2,3 В на элемент в дежурном режиме, 2,4 В — при циклическом режиме работы. Превышение напряжения заряда на 0,2 В уменьшает срок службы на 50% (рис. 1).
В связи с этим необходимо своевременно выявлять плохие аккумуляторы, исключать случаи недозаряда, контролировать напряжение заряда и температуру окружающей среды.
Срок службы литий-ионных аккумуляторов также зависит от уровня заряда и температуры. При температуре выше 30°C способность удержания заряда снижается до 80% от нормы, а при нагреве до 45°C снижается вдвое. Батареи могут быть либо встроены в ИБП, либо
быть съемными и выносными (большей емкости). Современные ИБП со встроенными батареями от именитых производителей (APC by Schneider Electric, Huawei), как правило, обеспечиваются серьезными средствами контроля и позволяют выводить информацию на диспетчерский пункт по одному из стандартных протоколов (SNMP или Modbus).
Рис. 2. Батарейные блоки
На рис. 2 представлена система с выносными батарейными блоками, которые соединены последовательно. При таком подключении аккумуляторов
ИБП не имеет встроенных средств диагностики каждой отдельной батареи. А необходимость в этом есть. Например, надо контролировать «равномерность» заряда. Одна батарея, емкость которой ниже соседних, приводит к уменьшению срока службы всех батарей.
Инженерами компании ИнСАТ была опробована система контроля состояния батарей PBAT, предоставленная компанией Энергометрика (www.energometrica.ru). Датчики PBAT802 или PBAT812 для батарей на 2 и 12 В соответственно подключаются непосредственно к выносным батареям и позволяют в режиме реального времени контролировать напряжение, емкость, сопротивление, температуру, состояние и режимы работы аккумуляторных батарей. Датчик PBAT800 позволяет измерять ток в цепочке батарей в диапазоне -1000. 1000 А. Датчики подключаются к устройствам с интерфейсом RS-485 по протоколу Modbus RTU (то есть могут взаимодействовать с любым контроллером для сбора и анализа данных) либо напрямую к серверу сбора данных (рис. 3) с установленной системой MasterSCADA через MasterOPC Universal Modbus Server.
Рис. 3. Схема контроля батарейных блоков
После установки данной системы пользователь получает следующие преимущества:
непрерывный контроль всех параметров АКБ при исключении человеческого фактора; своевременное выявление батарей,
требующих обслуживания, в том числе на удаленных объектах;
возможность организации планомерной работы сервисной службы;
повышение надежности аккумуляторных систем ИБП за счет своевременного обнаружения неисправных элементов;
возможность формирования отчета о состоянии аккумуляторов с целью планирования замены;
применение свободно программируемого контроллера позволяет опрашивать дополнительные датчики с аналоговыми и дискретными сигналами (температура помещений, сигналы протечек);
ПЛК может управлять нагрузкой при помощи своих релейных выходов.
Система мониторинга состояния аккумуляторных батарей дает пользователю полную картину их работоспособности, что полностью исключает все спорные моменты при выяснении причин выхода из строя АКБ. В системе мониторинга вся предупреждающая и аварийная информация фиксируется: ведется журнал событий, все необходимые данные заносятся в архив и могут выводиться в виде графиков (трендов) за продолжительный период времени (рис. 4). Аналитические возможности модуля трендов позволяют одновременно сопоставлять изменение параметров батарей с событиями в системе и с параметрами другого оборудования.
Рис. 4. Мнемосхема трендов в системе мониторинга АКБ
Таким образом, типовое решение системы диагностики аккумуляторных батарей на MasterSCADA можно эффективно использовать в любой производственной сфере, где применяются источники бесперебойного питания. Например, имеется решение, обеспечивающее диагностику состояния батарей в центрах обработки данных (ЦОД), реализованное при помощи стандартных средств от производителя ИБП, дополнительного модуля контроля температуры батарей и MasterSCADA [1, 2]. При минимальном вложении средств система диспетчеризации АКБ принесет существенную пользу предприятию.
Список литературы
1. Бажуков И.М. SCADA-система как инструмент технической диагностики // Автоматизация в промышленности.
2016. №10.
2. Аблин И. Е. SCADA-системы в диспетчеризации зданий//Автоматизация в промышленности. 2009 № 10
Бажуков Игорь Михайлович – начальник отдела комплексной автоматизации ООО «ИнСАТ».
Источник