Аккумуляторы для ИБП

Аккумулятором (от лат. accumulator – собиратель) называется устройство для сохранения энергии, которую впоследствии можно использовать в качестве электричества. Их принцип работы основан на свойствах генерирования электротока двумя разными металлами, погруженными в раствор кислоты.

Простейшим аккумулятором условно можно назвать обычную пружину, накапливающую при растяжении или сжатии механическую энергию. Другой пример – раскрученный до больших оборотов маховик с запасом кинетической энергии.

Независимо от применяемой химической схемы, основными характеристиками АКБ являются:

• емкость;
• внутреннее сопротивление;
• ток саморазряда;
• продолжительность службы.

Электроемкость – это объем электроэнергии, которую может отдать потребителям полностью заряженная аккумуляторная батарея, ед. изм. - мА/час. Является важнейшей характеристикой АКБ. С увеличением емкости соответственно повышается период непрерывной работы подключенных приборов (величину номинальной электрической емкости всегда указывают на упаковке или непосредственно на корпусе батареи). При этом она далеко не всегда соответствует реальной (диапазон колебаний – 80-110 %). В процессе использования батареи ее емкость имеет тенденцию к постепенному снижению и зависит от многих обстоятельств: монтажа ИБП, обслуживания, качества зарядных устройств и т.п.

Внутреннее сопротивление – изм. в мОм и напрямую зависит от количества элементов, химической схемы, условий использования и долговечности батареи. Измерение производится посредством анализаторов. По мере использования аккумулятора его ВС возрастает, ресурс работы сокращается. В частности, показатель сопротивления в 500 мОм может свидетельствовать или об очень большом сроке службы, или о некорректном использовании аккумулятора. Согласно закону Ома, при значительном увеличении потребленного генератором электротока ВС АКБ падает. При снижении до минимальной отметки аккумулятор вырабатывает свой заряд и отключается. Обладая достаточным запасом ВС, батарея не отдает в нагрузку весь накопленный запас энергии, следствием чего становится сокращение периода работы пользователей.

Саморазряд. Под этим термином подразумевают постепенное самопроизвольное уменьшение запасенной энергии АКБ после достижения им полной зарядки. Такое явление характерно для всех аккумуляторов вне зависимости от химической схемы. Для измерения значения саморазряда используют объем потерянной энергии за единицу времени, выраженный в % от изначального (максимального) значения – за день, за месяц. Обычно батареи удерживают полный заряд в течение 24 ч., затем он начинает уменьшаться. Так, допустимой нормой для аккумуляторов Ni-Cd считается суточная потеря 10 %, для Ni-MN – чуть больше, а у Li-Pol Li-Lon это значение очень мало, поэтому его обычно не учитывают. Что касается потерь за месяц, то здесь значения такие: Ni-Cd – 20 %, Ni-MN – 30 %, Li-lon – не больше 10 %. С увеличением т-ры окружающей среды АКБ начинают разряжаться быстрее.

Продолжительность службы зависит от числа заряда-разряда АКБ без снижения трех основных характеристик: емкости, ВС, саморазряда. При потере от 60-ти до 80 % номинальной емкости АКБ считаются отработавшими свой срок. Долговечность зависит от множества факторов: схемы, способа и силы заряда, условий сервисного обслуживания и использования оборудования.

Основные виды АКБ

Свинцово-кислотные АКБ. Самые популярные из них - стартерные, применяющиеся для пуска ДВС. Недостатки: небольшой запас энергии, низкая сохранность зарядки, водородные выделения.

Никель-кадмиевые или щелочные АКБ (Ni-Cd). Разделяются на ламельные, испеченные и герметичные АКБ. Самые недорогие из них – ламельные – отличаются высокой прочностью и продолжительным ресурсом. Безламельные (они же испеченные) стоят заметно дороже, могут функционировать при низких т-ах, обладают эффектом памяти и способностью к топливному разгону. Щелочные АКБ используются для электроники, средств связи, дизелей и авиадвигателей.

Никель-железные АКБ. Производятся исключительно в негерметичном виде. Не имеют в составе токсических веществ, имеют большую прочность и продолжительный ресурс. Из минусов: высокий показатель саморазряда, низкий объем энергии, полная неспособность работать при т-ре ниже -10 градусов. Применяются преимущественно в электромобилях, подъемниках.

Никель-металлгидридные. Имеют в своем составе активный элемент – интерметаллид. Энергия и удельная емкость в полтора-два раза выше таких же показателей щелочных АКБ. Производятся в герметичном виде, используются для электронного и портативного оборудования.

Никель-цинковые (щелочные). Обладают повышенным уровнем энергии, вдвое превосходящим аналоги, и высокую удельную мощность при сравнительно низкой цене. Однако в связи с малым ресурсом не получили широкого распространения.

Серебряно-кадмиевые и серебряно-никелевые АКБ. Содержат оксид серебра, кадмий, цинк, щелочной раствор. Их характеризует высокая мощность и энергия при низком запасе ресурса и достаточно высокой стоимости. Применяются в военно-промышленном комплексе, портативных приборах.

Выбор АКБ для генератора

При выборе АКБ для интенсивной нагрузки (от 10 часов) можно использовать формулу Е= (Р х Т) / (V x K), где Е – емкость, Р – расчетная суммарная мощность пользователей, Т – время резервирования нагрузки, V – напряжение батареи, К – коэффициент используемой емкости. Полный заряд АКБ принимаем за 1.

Например: расчет АКБ для питания циркуляционного насоса 45 кВт в течение 11 часов. Выбор делаем из 12-вольтовых аккумуляторов: Е = (45 х 11) / (12 х 1) = 41, 25 А/час. Следовательно, нужно выбирать АКБ минимальной емкостью 41, 25 А/час, не забывая о необходимости добавить необходимый 20-процентный запас мощности. ИБП малой мощности с коротким временем автономной работы используют АКБ с напряжением от 6-ти до 12 Вольт емкостью от 7 до 12 А/час.

Общие рекомендации при выборе аккумуляторов: кислотные АКБ больше подходят для питания систем с невысоким уровнем разряда, гелевые – для высокоразрядных, тяговые лучше не использовать в помещениях без вентиляции.

Среди проверенных временем компаний-производителей аккумуляторов стоит отметить АРС, BB Battery, CSB, LogicPower. Не покупайте изделия китайских производителей – как правило, они выходят из строя, не успев оправдать даже свою низкую цену.