Аккумуляторы для ИБП

Существует 2 основных типа ИБП: с внутренними и внешними аккумуляторными батареями. К источнику с внутренними аккумуляторами нельзя подключать внешние батареи, а ИБП без внутренних или внешних батарей работать не будет (исключение — аппараты N-Power Pro-Vision Black M, но они смогут выполнять функции лишь стабилизаторов напряжения).

Устройства с внешними и внутренними аккумуляторами могут работать с батареями, предназначенными для работы с ИБП. С другими типами аккумуляторов, например, с автомобильными, они не совместимы.

Источники бесперебойной работы состоят из инвертора, зарядного устройства, системы управления, различных фильтров, ступенчатого автотрансформатора. В on-line ИБП есть выпрямитель, кроме основных элементов существует много дополнительных компонентов. Системы автономного электроснабжения отличаются по конструкции, функционалу и назначению, но их всех объединяет неотъемлемый компонент — аккумуляторные батареи. При отсутствии аккумулятора не будет и автономного питания. ИБП работает от аккумуляторов, преобразуя постоянное напряжение от батарей в переменное, значением 220 В (в однофазных аппаратах) и 380 В (в трёхфазных).

Аккумулятор — это источник электрического тока, в котором энергия, получаемая при протекании химической реакции, в момент разряда преобразуется в электрическую, при заряде — наоборот.

Корпус аккумуляторной батареи выполнен из полипропилена. Внутри него располагаются 6 блоков, состоящих из положительно и отрицательно заряженных пластин (напряжение — 2 В). Блоки соединены между собой последовательно, поэтому напряжение постоянного тока аккумулятора на выходе равно 12 В.

Между положительно и отрицательно заряженными пластинами находится сепаратор из изоляционного материала, он не допускает контакта пластин между собой.

На корпусе аккумуляторной батареи есть два вывода, их называют борнами или клеммами. Один вывод является «плюсом», обозначается красным цветом, второй — «минусом» (он чёрного цвета). Типы клемм: Fasston (Фастон) — специальный разъём у батарей небольшой ёмкости 7,2 А·ч, 9 А·ч. Обычно у аккумуляторов с ёмкостью от 18 А·ч клеммы болтовое соединение. Для соединения аккумуляторов в цепочку или подключения их к ИБП применяют перемычки различной длины.

Три основные технологии изготовления аккумуляторных батарей

1. Первая включает использование жидкого электролита — разбавленной серной кислоты. По этой технологии выпускают большинство автомобильных аккумуляторов. Их недостаток в том, что они не герметичны, при работе выделяют водород, серная кислота испаряется.

2. Аккумуляторы, которые изготавливают по технологии GEL-Electrolite. При этом в электролит добавлен загуститель (двуокись кремния), что придает ему желеобразное состояние. Гелевые аккумуляторы герметичны, водород в процессе работы не выделяется, но у них высокое внутреннее сопротивление, и они дорогие. Гелевые аккумуляторы меньше других боятся глубокого разряда. Если рассматривать работу с ИБП, то автоматика не допускает глубокого разряда подключённых аккумуляторов. Основная область применения гелевых аккумуляторных батарей — электрические машины: погрузчики, кары и т.д.

3. Один из самых современных типов аккумуляторов изготавливают по технологии AGM Absorptive Glass Mat (с использованием поглощающего стекловолокна). В них электролит находится в абсорбированном состоянии в микропористом стекловолокне. Данная технология совмещает достоинства аккумуляторов с жидким электролитом (низкое внутренние сопротивление) и с преимуществами гелевых батарей (герметичность, при работе не выделяются водород и пары серной кислоты). Аккумуляторные батареи AGM наиболее востребованы на рынке аккумуляторов для источников бесперебойной работы, так как стоят дешевле гелевых (GEL), срок их службы — до 12 лет, они имеют небольшое внутреннее сопротивление.

Автоматика источника питания контролирует отсутствие глубокого разряда подключённых аккумуляторов. При остаточной ёмкости, равной 20 %, питание отключается. Электроснабжение возобновляется в момент подачи электричества через магистральный электропровод.

Все аккумуляторы в цепи, подключённые к системе резервного электроснабжения, должны быть одного производителя, принадлежать к одной серии и иметь одинаковую ёмкость. Важно, чтобы дата начала эксплуатации батарей была одинаковой. Недопустимо устанавливать новые батареи в цепь к тем, которые уже давно эксплуатируются. Если к ИБП подключено несколько аккумуляторов, а один их них перестал работать, то нельзя заменить один из них и продолжать эксплуатировать систему. В этом случае следует заменить все батареи. У аккумуляторов со временем меняются внутреннее сопротивление, плотность и чистота электролита, степень разрушения пластин различная. Когда их эксплуатируют в одной цепочке, то характеристики изменяются одновременно, и они находятся в синхронном состоянии. Когда в цепи появляется батарея с другими характеристиками, то все аккумуляторы в цепи постоянного тока быстрее выходят из строя. Автоматика ИБП не может подавать на разные аккумуляторы напряжение различной величины или ток зарядки, время заряда.

Соединять батареи между собой можно одним из двух способов: последовательно или параллельно. При последовательном соединении суммируется напряжение, а не ёмкости, «плюс» одной батареи подключается к «минусу» другой. К примеру, если у ИБП напряжение цепи постоянного тока равно 36 В, то нужно к источнику питания подключить 3 последовательно соединённых батареи по 12 В; если 24 В, то 2 штуки; если 96 В, то 8 шт. При параллельном соединении «плюс» одной батареи соединяется с «плюсом» другой, соответственно соединяются «минусы». При параллельном соединении суммируются ёмкости, а не напряжение. Например, к ИБП с напряжением цепи постоянного тока 12 В можно подключить одну батарею в 12 В. Увеличивать в этом случае напряжение нельзя. Но если требуется большая длительность автономной работы, то к одной батарее можно параллельно подключить аккумуляторы. Максимально возможная ёмкость, которую можно подключить, определяет мощность зарядного устройства ИБП.

Мощность источника питания определяет, какое количество бытовой техники можно подключить к ИБП. Ёмкость внешних батарей, измеряемая в А·ч, определяет время автономной работы ИБП. Формула для определения длительности работы системы резервного электроснабжения выглядит так: в числителе — произведение напряжения постоянного тока ИБП на ёмкость батареи, в знаменателе — мощность подключённой техники в ВА. Для перевода Вт в ВА нужно мощность разделить на 0,7.

С помощью этой формулы можно подсчитать, сколько проработает техника определённой мощности от аккумуляторов определённой ёмкости от ИБП. Полученное время выражается в часах. Обычно для источника питания применяется батарея с ёмкостью в 100 А·ч, в таком случае соотношение цены за единицу ёмкости самое лучшее.