Меню

Установка аккумулятора для блока питания

Подключение аккумуляторных батарей к ИБП

При покупке ИБП многие стремятся сэкономить на самом изделии или на аккумуляторных батареях. Однако экономия любым из указанных способов – решение в корне неверное.

Использование недорогих низкофункциональных моделей ИБП не только снижает уровень защиты нагрузки, но и в ряде случаев ставит под угрозу её функционирование. Самостоятельный подбор и подключение батарей к ИБП вообще является крайне рисковым мероприятием – почему именно, разберемся в нашей статье.

Содержание

Отечественные электросети, особенно в частном секторе и загородной местности, характеризуются значительным износом инфраструктуры (до 90% в некоторых регионах), а также хроническим дефицитом мощности (ресурса подстанций не хватает для покрытия постоянно растущего спроса на электроэнергию). Отсюда большое количество аварийных ситуаций, способных не только нарушить бытовой комфорт человека, но и нанести серьёзный материальный ущерб. Например, длительный обрыв электропитания в холодное время года приведёт к остыванию газового котла, что может повлечь разморозку всей системы отопления в частном доме или квартире.

Желание защитить своё имущество от подобных и прочих неприятных последствий сетевых перебоев объясняет рост заинтересованности отечественных потребителей в источниках бесперебойного питания. Однако, современный «бесперебойник» стоит недешево, поэтому при покупке такого устройства многие стремятся сэкономить, выбирая для этого два типичных подхода:

  • экономия на самом изделии, заключающаяся в отказе от более качественного и надёжного прибора онлайн типа (с двойным преобразованием энергии) в пользу более дешёвого – с другим принципом работы;
  • экономия на аккумуляторных батареях (иначе – АБ или аккумуляторы), включающая в себя самостоятельный подбор, покупку и подключение необходимых для изделия АБ.

Следует понимать, что экономия любым из указанных способов – решение в корне неверное. Использование недорогого низкофункционального ИБП не только снижает уровень защиты подключённого оборудования, но и в ряде случаев ставит под угрозу само его функционирование. Самостоятельный подбор и, тем более, подключение АБ вообще является крайне рисковым мероприятием.

Аккумуляторные батареи для ИБП. Назначение, основные типы и характеристики

Аккумуляторная батарея – неотъемлемый элемент каждого ИБП, служащий для непосредственного резервирования (т.е. хранения) электрической энергии. При работе «бесперебойника» от внешней сети аккумуляторы накапливают энергию, при отключении/ухудшении качества входного напряжения передают накопленное на выход и таким образом обеспечивает бесперебойную работу подключённой нагрузки.

Физически АБ представляют собой многоразовые источники тока, работающие за счет кругового процесса: преобразования электрической энергии в химическую и химической – обратно в электрическую.

По конструкции и принципу действия АБ подразделяются на:

  • свинцово-кислотные;
  • никель-кадмиевые;
  • никель-металлогидридные;
  • литий-ионные;
  • прочие (цинк-серебряные, цинк-воздушные, марганцевые, графен-полимерные и т.д.).

Основные параметры, характеризующие АБ любого типа:

  • ёмкость;
  • номинальное напряжение;
  • допустимая глубина разряда;
  • саморазряд;
  • величина разрядного и зарядного тока;
  • количество циклов заряда-разряда и срок службы;
  • температурный режим (допустимый и рабочий диапазон);
  • габаритные размеры.

Более подробно типы и характеристики АБ рассмотрены в данной статье.

Аккумуляторы какого типа используются с ИБП?

Совместно с современными ИБП в большинстве случаев применяются свинцово-кислотные АБ, их доминирование объясняется удачным соотношением между ценой и качеством (невысокая стоимость при высокой эффективности), а также долговечностью и надежностью.

Отметим, что свинцово-кислотные аккумуляторы не унитарны – существует несколько разновидностей:

  • АБ с жидким электролитом – выдерживают высокие токи разряда и неприхотливы к условиям эксплуатации, но требуют обслуживания, вентиляции и не предназначены для продолжительного разряда небольшим током;
  • АБ с технологией GEL – распространённое название «гелевые аккумуляторы», имеют загущённый – гелеобразный электролит. Не требуют обслуживания, характеризуются большим рабочим ресурсом и устойчивы к циклическому чередованию заряда-разряда;
  • АБ с технологией AGM – электролит в таких изделиях помещен в пористые сепараторы из стекловолокна (пропитывает их). Сохраняют все вышеназванные преимущества GEL технологии и менее требовательны к соблюдению режимов заряда;
  • OPzV АБ и карбоновые АБ – сравнительно молодые виды свинцово-кислотных АБ, появились на отечественном рынке недавно и несмотря на ряд положительных качеств пока не получили широкого распространения.

    ИБП с внутренними АБ и ИБП с внешними АБ. В чем разница?

    У одних ИБП батареи располагаются внутри корпуса, у других – вне его. Устройства первого типа чаще всего снабжаются АБ на заводе-изготовителе и представляют собой функционально законченные изделия, готовые практически к немедленному вводу в эксплуатацию. С устройствами второго типа дело обстоит сложнее – они подразумевают использование внешних АБ, которые необходимо подобрать, приобрести, разместить и правильно подключить.

    Читайте также:  Автомобильный аккумулятор mutlu 100

    Отметим, что не у всех «бесперебойников» внутренний батарейный отсек заполняется производителем по умолчанию – некоторые изделия могут работать с АБ различной емкости, поэтому подбор конкретного решения зависит от требуемого времени автономии и остаётся на усмотрение пользователя.

    Использование ИБП с предустановленными аккумуляторами упрощает организацию бесперебойного питания нагрузки, однако подходят эти изделия не для всех ситуаций! Из-за небольшой ёмкости внутренних АБ большинство подобных моделей имеет ограниченное время автономии и не предусматривает длительного питания подключённых потребителей в условиях отсутствия входного напряжения (иногда автономия таких ИБП сводится к промежутку времени достаточному только для корректного выключения питаемого оборудования).

    ИБП, рассчитанные на работу с внешними аккумуляторами, напротив, предназначены для обеспечения длительной батарейной поддержки. Продолжительность автономного режима у систем электропитания с данными ИБП доходит до суток, а именно столько может отсутствовать напряжение в сети при серьёзной аварии.

    Более подробная информация о преимуществах и недостатках каждого вида ИБП приведена в статьях:

    Основные трудности самостоятельного подбора батарей для ИБП

    Иногда производители ИБП для своих устройств, неукомплектованных предустановленными накопителями электроэнергии, указывают одну или несколько наиболее подходящих моделей АБ. При отсутствии подобных рекомендаций задача по выбору аккумуляторов ложится полностью на владельца устройства и, как показывает практика, далеко не все владельцы успешно с ней справляются.

    Если с видом АБ ошибиться довольно сложно (ранее уже говорилось, что абсолютное большинство ИБП предусматривают подключение свинцово-кислотных АБ), то внутри номенклатуры самих свинцово-кислотных аккумуляторов запутаться достаточно просто. Например, вместо специализированных AGM батарей некоторые пользователи приобретают крайне нежелательные для ИБП «автомобильные» аккумуляторы с жидким электролитом.

    При определении подходящей АБ для ИБП необходимо сравнить характеристики обоих устройств и удостоверится, что не только тип батареи, но и её напряжение, емкость, ток заряда удовлетворяют требованиям «бесперебойника». Даже небольшое расхождение может привести к серьёзным проблемам и обойтись очень дорого, в частности, при подключении аккумулятора с неподходящим напряжением велика вероятность выхода ИБП из строя.

    Иногда даже доскональное изучение технических параметров не гарантирует успешного подбора АБ. Отечественный аккумуляторный рынок буквально завален низкокачественными изделиями, фактическая работа которых не соответствует заявленным характеристикам. Кроме того, встречается и явный контрафакт, копирующий известные бренды, но не обеспечивающий характерного им качества, а в ряде случаев и представляющий опасность для жизни и здоровья людей.

    Не следует забывать и про условия хранения аккумуляторов – неизвестно соблюдались ли они продавцом, особенно если речь о неспециализированном магазине или складе. Подобрав легальную и подходящую по характеристикам батарею, можно в итоге получить изделие, емкость которого из-за нарушения требований к хранению будет значительно отличаться от указанного в каталоге значения.

    Угрозы самостоятельного подключения внешних АБ к ИБП

    Выполнение электрического соединения ИБП с вынесенными за пределы его корпуса аккумуляторами требует определённых навыков и умений. В особенности если речь идёт о сборке из группы аккумуляторов, которая составляется путём объединения выводов нескольких АБ с помощью специальных перемычек по параллельной или последовательной схеме (первая – позволяет суммировать ёмкости всех элементов батарейной цепочки, вторая – увеличивает общее напряжение).

    Организация любой батарейной сборки должна осуществляться строго по соответствующей ей схеме. Неопытный пользователь может скоммутировать перемычки неправильно, что чревато коротким замыканием, приводящим не только к разрушению АБ, но и представляющим прямую угрозу для всего окружающего!

    Кроме того, при самостоятельном комплектовании батарейной сборки велика вероятность нарушения ещё одного важного условия её эффективной и долговечной работы – полной идентичности всех объединяемых аккумуляторов. Произойти это может как из-за невнимательности пользователя, так и по причинам напрямую от него независящим. Дело в том, что АБ одной и той же модели от одного и того же производителя, но из разных заводских партий, могут различаться по некоторым характеристикам (причина – как в изменении производственного процесса, так и в разном сроке хранения до ввода в эксплуатацию).

    Читайте также:  Инструменты makita от одного аккумулятора

    Вопросом правильной организации батарейной сборки сложностями с подключением внешних аккумуляторов к ИБП не ограничиваются. Данный процесс также практически всегда сопряжен со следующими трудностями:

    • определением верного сечения и длины проводников;
    • подбором подходящего инструмента (только диэлектрического);
    • закупкой необходимых расходников (обжимных клемм, термоусадки, стяжки и т.д.);
    • опрессовкой проводников наконечниками (требует опыта и физической силы);
    • установкой в цепь между ИБП и АБ автомата защиты (двухполюсного, с номиналом, соответствующим протекающему току);
    • соблюдением полярности при каждом подключении;
    • выбором подходящей поверхности для размещения АБ.

    Ошибка при выполнении любого из вышеперечисленных действий негативно скажется на работе связки ИБП и АБ. Слишком маленькое сечение провода приведёт к его быстрому нагреву, слишком большая длина – к потерям мощности, а неверный номинал автомата – к частым, ложным срабатываниям или, наоборот, отсутствию срабатывания в аварийной ситуации. Неверная коммутация «плюса» и «минуса» вообще крайне опасна и может привести к взрыву или возгоранию батареи.

    Не забывайте, что любая АБ является источником повышенной опасности, способным при неаккуратном или неграмотном обращении повлечь поражение человека электрическим током или агрессивными химическими веществами!

    Батарейные и модули стеллажи – безопасная и удобная альтернатива самостоятельному подбору и подключению АБ

    ГК «Штиль» предлагает широкий модельный ряд батарейных модулей и стеллажей, предназначенных для компактного размещения батарейных сборок. Данные изделия избавляют пользователя от всех трудностей и рисков, связанных с самостоятельным подбором и подключением внешних аккумуляторов к ИБП.

    Батарейные модули «Штиль» (серии ВМ, ВMT и ВMR) – готовые решения с широкой градацией по номинальному напряжению, емкости и времени автономии. Представляют собой полностью закрытый металлический корпус, внутри которого размещается защищённая автоматическим выключателем аккумуляторная сборка. Комплектуются кабелем, позволяющим в одно движение соединить модуль и соответствующий ИБП, что способствует быстрому разворачиванию системы бесперебойного питания. Допускается параллельное соединение нескольких модулей (не для всех моделей).

    Батарейные модули «Штиль» полностью безопасны, так как при правильной эксплуатации исключают контакт пользователя с находящимися под напряжением элементами!

    Батарейные стеллажи «Штиль» (серия BS и MBS) – универсальные изделия, рассчитанные на установку батарейных сборок с различной ёмкостью и количеством элементов. Отсутствие предустановленных в них аккумуляторов не должно пугать пользователя – для каждого стеллажа сформирована база подходящих батарейных комплектов, предлагаются и сопутствующие им наборы перемычек (при необходимости специалисты компании окажут помощь в подборе комплекта, наиболее подходящего под требуемое время автономной работы).

    Инсталляция батарейного комплекта в стеллаж не составит труда – достаточно в точности следовать прилагаемой схеме и соблюдать аккуратность.

    Отметим, что конструкция стеллажей серии MBS позволяет добавлять к уже собранному каркасу новые блоки и тем самым получить дополнительное место для установки АБ (удобно при возникновении задачи по масштабированию системы питания).

    Батарейные модули и стеллажи «Штиль» снабжаются только качественными аккумуляторами от проверенных производителей. Каждая батарея имеет характеристики, гарантирующие её максимально эффективную работу с ИБП «Штиль», а также всю разрешительную и техническую документацию, подтверждающую её безопасность при эксплуатации по назначению. Отметим, что все аккумуляторы ввезены в Россию официально и до момента отправки заказчику хранятся с соблюдением всех установленных требований и норм.

    Источник

    Добавляем резервный аккумуляторный источник питания в небольшие электронные устройства

    В данной статье мы рассмотрим, как создать резервный аккумуляторный источник питания для небольших электронных устройств, чтобы на них никогда не пропадало питание.

    Резервный аккумуляторный источник питания

    Существует множество электронных устройств, на которые должно подаваться питание постоянно и без перебоев. Хорошим примером таких устройств являются будильники. Если посреди ночи питание пропадет, и будильник вовремя не сработает, вы можете пропустить важную встречу. Самым простым решением этой проблемы является резервная аккумуляторная система питания. Таким образом, если питание от внешнего источника падает ниже определенного порогового значения, аккумуляторы автоматически нагрузку на себя и продолжают всё питать, пока не восстановится внешнее питание.

    Компоненты для резервного аккумуляторного источника питания

    Компоненты

    • источник питания постоянного тока;
    • аккумуляторы;
    • батарейный отсек;
    • стабилизатор напряжения (необязательно);
    • резистор 1 кОм;
    • 2 диода (с допустимым прямым током, превышающим ток от источника питания);
    • разъем «папа» для постоянного напряжения;
    • разъем «мама» для постоянного напряжения.
    Читайте также:  Аккумулятор зубр их зарядка

    Принципиальная схема резервного аккумуляторного источника питания

    Принципиальная схема

    Существует множество различных видов аккумуляторных систем резервного питания, и выбор типа системы в значительной степени зависит от того, что именно вы питаете. Для данного проекта я разработал простую схему, которую можно использовать для питания маломощной электроники, которая работает от 12 вольт или ниже.

    Во-первых, нам нужен источник питания постоянного тока. Такие источники очень распространены и бывают различных напряжений и номинальных токов. Блок питания подключается к схеме через разъем питания постоянного тока. Затем он подключается к блокирующему диоду. Блокирующий диод предотвращает протекание тока из резервной аккумуляторной системы обратно в источник питания. Далее, через резистор и еще один диод подключается аккумуляторная батарея. Резистор позволяет батарее медленно заряжаться от источника питания, а диод обеспечивает низкое сопротивление пути протекания тока между батареей и конечной схемой, таким образом, аккумулятор может питать конечную схему, если выходное напряжение источника питания упадет слишком низко. Если схема, которую вы питаете, требует стабилизированный источник питания, то вы можете просто добавить в конце стабилизатор напряжения.

    Принципиальная схема резервного аккумуляторного источника питания

    Если вы питаете Arduino или аналогичный микроконтроллер, то вы должны учесть, что вывод Vin уже подключен к встроенному стабилизатору напряжения на плате. Таким образом, вы можете подать на вывод Vin любое напряжение в диапазоне от 7 до 12 вольт.

    Выбор номинала резистора

    Выбор номинала резистора должен быть сделан с осторожностью, чтобы вдруг не перезарядить аккумулятор. Чтобы выяснить, с каким номиналом надо использовать резистор, необходимо в первую очередь рассмотреть источник питания. Когда вы работаете с нестабилизированным источником питания, выходное напряжение не неизменно. Когда схема, которая питается от него, выключается или отключается, напряжение на выходных клеммах источника увеличивается. Это напряжение холостого хода может достигать значения в полтора раза выше, чем то напряжение, которое указано на корпусе блока питания. Чтобы проверить это, возьмите мультиметр и измерьте напряжение на выходных клеммах источника питания, когда к нему ничего не подключено. Это и будет максимальное напряжение источника питания.

    NiMH аккумулятор может безопасно заряжаться при токе заряда C/10, или одна десятая емкости аккумулятора в час. Однако прикладывание тока такой же величины после того, как аккумулятор был полностью заряжен, может привести к его повреждению. Если предполагается, что аккумулятор будет непрерывно заряжаться в течение неопределенного периода времени (как, например, в аккумуляторной системе резервного питания), то ток заряда должен быть очень низким. В идеале, ток заряда должен быть равен C/300 или еще меньше.

    В моем случае, я буду использовать аккумуляторный отсек размера AA с аккумуляторами емкостью 2500 мАч. В целях безопасности мне нужен ток заряда 8 мА или меньше. Исходя из этого, можно рассчитать, резистор какого номинала нам нужен.

    Чтобы рассчитать необходимое сопротивление вашего резистора, начните с определения напряжения холостого хода источника питания, затем вычтите из него напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи. Это даст вам напряжение на резисторе. Чтобы определить сопротивление, разделите разность напряжений на значение максимального тока. В моем случае, напряжение холостого хода источника питания равно 9В, а напряжение на аккумуляторной батарее равно около 6В. Это дает разность напряжений 3В. Деление этих 3 вольт на ток 0,008 ампер дает значение сопротивления 375 Ом. Поэтому номинал нашего резистора должен быть не менее 375 Ом. Для дополнительной безопасности я использовал резистор 1 кОм. Однако имейте в виду, что использование резистора с большим сопротивлением значительно замедлит заряд аккумулятора. Но это не проблема, если система резервного питания используется очень редко.

    Резервный аккумуляторный источник питания

    При использовании данной схемы резервного питания вы можете подключить к ней ваш блок питания через разъем питания «папа». Этот разъем подключен к схеме резервного питания от аккумулятора. Тогда на выходе схемы резервного питания устанавливается разъем «мама», в который может быть подключено электронное устройство, которое вы хотите запитать. Этот простой встраиваемый дизайн избавит вас от необходимости модифицировать источник питания или ваше устройство.

    Источник