Автомобильный аккумулятор для бесперебойника можно ли использовать, почему нельзя

Previous Entry | Next Entry

Автомобильный аккумулятор и ИБП – это реально!

В сети уже давно идут споры на тему, можно ли использовать автомобильные аккумуляторы в источниках бесперебойного питания, и дискуссии эти не случайны –  стоимость специализированных аккумуляторов и автомобильных батарей, при равной ёмкости, различается на порядок. Между тем, есть ряд технических проблем, отчасти реальных, отчасти надуманных, которые осложняют использование таких АКБ вместо штатных в ИБП. Однако столкнувшись с необходимостью получить быстро и дёшево мощный источник автономного питания, я успешно реализовал схему такой интеграции, при чём, использовал не новый, а уже отработавший своё автомобильный аккумулятор, т.е. свёл материальные затраты к минимуму. Так что кому интересно, как при минимальных вложениях заставить ИБП работать несколько часов в автономном режиме, рекомендую данный пост к прочтению:Так получилось, что жизненная ситуация вынудила задуматься над тем, что бы поставить вместо умершего аккумулятора бесперебойника, валяющейся на чердаке старый аккумулятор от автомобиля. Собственно, живу я в загородном доме, и в последнее время начались перебои с электричеством. При этом у меня там три аквариума и террариум, и всё это требует, что бы перерывы в электроснабжении не превышали 15 минут. А работаю я в Москве, соответственно, надолго покидаю свой дом. В довершение ко всему, аккумулятор моего старенького ИБП сдох полностью и попытки его восстановить успехом не увенчались, а денег на покупку нового аккумулятора в этот момент времени у меня не было. Но, как я часто люблю говорить – у прогресса два основных двигателя, это лень и отсутствие денег.И так, взял я с чердака старый аккумулятор, который ещё в зимние морозы отказался заводить двигатель, довёл в нём до нормы уровень электролита (добавил дистиллированной воды) и полностью его зарядил зарядным устройством.Потом подсоединил к нему контакты на достаточно толстых медных проводах. На всякий пожарный поставил кнопку прерывания питания (взял на 30А, что бы не сгорела), но это не обязательное условие. Кнопка нужна, главным образом, для транспортировки, что бы случайно контакты не замкнуть (своё устройство я сразу делал с возможностью транспортировать его куда угодно с тем, что бы можно было получить электричество в любом месте, при необходимости).Крышки «банок» я открутил, но сверху прикрыл их доской и зафиксировал её так, что бы она защищала от брызг, но не препятствовала газообмену. Герметизировать банки КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНО! Это приведёт к взрыву аккумулятора!Далее весь аккумулятор я упаковал в пакет, поверх склеил пакет скотчем, но при этом сознательно сделал его не герметичным для отвода газа. Ну и для пущего удобства я поставил поверх пакета кусок фанеры, на котором расположил кнопку, и приделал ручку тря переноса. Получилось весьма удобно:вида аккумулятораИ так, подготовка аккумулятора завершена – начинаем переделывать сам ИБП.Для начала разбираем его и вынимает старый аккумулятор. В принципе, как правило, его ещё можно восстановить и использовать для других целей, где требуется меньшая мощность, так что не спешите его выкидывать, не смотря на то, что в ИБП он нам больше не понадобиться.Первой реальной технической сложностью, с которой можно столкнуться при использовании автомобильного аккумулятора совместно с ИБП, является перегрев. В процессе активной работы трансформатора (т.е. при зарядке или разрядке аккумулятора) происходит сильный нагрев. Если при этом используется штатный аккумулятор малой мощности, то нагрев происходит довольно кратковременно и не представляет угрозы. Но если мы планируем использовать аккумулятор под 100 a/ch, то нагрев будет значительным и, с великой долей вероятности, может привести к отказу ИБП.Я решил эту проблему путём установки принудительного охлаждения. На место, где был установлена аккумулятор, я поставил вентилятор охлаждения от старого процессора. Это почти идеальный вариант, поскольку такой вентилятор питается от 12В (т.е. можно использовать напряжение аккумулятора), выдерживает перепады напряжения (можно банально запитать от проводов к аккумулятору) и рассчитан на длительную непрерывную работу (при этом, кстати, особенно не шумит). Закрепить вентилятор в корпусе можно как угодно (я для этого использовал саморез, но можно и клей). Главное, что бы обдув был направлен на трансформатор.Пространство в корпусе как будто специально предназначалось для вентилятораДля того, что бы обеспечить ток воздуха, в корпусе ИБП нужно просверлить дыры в лицевой и торцевой частяхНа фото лицевая сторона – на тыльной аналогичноПитание вентилятора подключаем к проводам, идущим от аккумулятора. Сами провода разумнее всего снабдить разъёмами, что бы иметь возможность отсоединять аккумулятор от ИБП для транспортировки. Разъём может быть любым, главное, что бы сечение металла в нём не было меньше, чем сечение провода. Лично я использовал клеммы «папа-мама», для чего просверлил дырку в корпусе ИБП и вывел провода наружу. Важное условие, что бы провода не имели физической возможности соприкоснуться. Лучше выводить их на таком расстоянии, что бы это было полностью исключено, ибо короткое замыкание аккумулятора может привести не только к поломке ИБП, но и к пожару.Далее собираем всю эту конструкцию, подключаем требуемое оборудование, и радуемся жизни. Всё замечательным образом работает.Вот так это всё расположилось под моим столомОсновное достоинство данной схемы – минимальная цена. Учитывая, что используется уже отслуживший своё аккумулятор, который можно просто выкинуть на помойку или, на худой конец, продать за 100 рублей на лом или расплавить на грузила для донки. Конечно, его ёмкость будет ниже, чем у нового, но это всё равно будет в разы больше, чем у штатного аккумулятора ИБП. В моём случаи, при отключении электричества, аккумулятор проработал без напряга 30 минут и сел за это время всего на 3%. Думаю, этого более чем достаточно, при условии фактического отсутствия цены.Вот так выглядит моё рабочее местоОднако учитывая множество скептических мнений и откровенных мифов о невозможности использования ИБП с автомобильным аккумулятором, я более подробно остановлюсь на тех аргументах, которые приводятся скептиками, и опровергну каждый из них, так что если Вы сомневаетесь, читайте дальше:Малый срок службы автомобильного аккумулятора в ИБП. Да, относительно специального аккумулятора, автомобильный будет служить меньше, и это действительно связанно с особенностями строения пластин. Но вот в цифрах скептики явно ошибаются – они утверждают, что автомобильный аккумулятор прослужит 3 года, а специальный – 10 лет. Скажу так, мой родной аккумулятор в ИБП умер окончательно и бесповоротно через 5 лет эксплуатации. Сколько прослужит автомобильный, пока сказать не могу, но даже если принять за истину цифру в 3 года, то разница между тремя и пятью годами не такая уж и большая, особенно учитывая разницу в цене.Автомобильный аккумулятор умрёт после 10-15 циклов разряда-заряда. И да, и нет. Автомобильные аккумуляторы действительно не любят полного разряда, да и в машине такая ситуация почти никогда и не возникает. Бесперебойник же способен вытянуть заряд почти полностью, и если систематически доводить до такого состояния, т .е. полностью разряжать аккумулятор, то он действительно довольно быстро выйдет из строя. Не через 10-15 раз, конечно, но 30 циклов может и не выдержать.Впрочем, эта проблемы очень легко лечиться – любой ИБП можно запрограммировать так, что бы он не дожидался полного разряда аккумулятора, а отключался при падении заряда до некого значения в процентах от полной ёмкости. Так что можно задать отключение при 20% заряда, и долголетие аккумулятора обеспечено. Можно задать и время работы – скажем, три часа. Но мне кажется, что лучше ставить лимит про проценту заряда (впрочем, я сам ничего не лимитировал – мне рыбки дороже аккумулятора, пусть лучше он ломается). Ну и для жителей городских квартир такой вопрос вообще не актуален – очень маловероятно, что электричество будут регулярно отключать на длительный период, так что даже без дополнительной настройки полный разряд аккумулятора в городской квартире маловероятен.А если не допускать полного разряда аккумулятора, то служить он будет долго, ибо автомобильный аккумулятор рассчитан на постоянную зарядку-разрядку, при условии, что хоть часть заряда будет всегда оставаться. Наглядное доказательство – работа автомобиля. Водитель каждый день заводит двигатель, т.е. весьма серьёзно разряжает аккумулятор (особенно зимой и на карбюраторном автомобиле), потом в процессе езды АКБ заряжается. На следующий день цикл повторяется. Сколько дней в году эксплуатируется автомобиль? Сколько лет не меняется там аккумулятор? По моим скромным прикидкам, это порядка 1000 циклов зарядки, чего совершенно достаточно для ИБП.Автомобильный аккумулятор не будет заряжаться от ИБП. Вот это полный бред и банальные расчёты из школьного курса физики это подтвердят. Зарядный ток ИБП действительно порядка 14В (13,8, как правило). При этом номинальное напряжение АКБ – 12В (на практике, без нагрузки, может быть до 13В). А вот откуда скептики берут, что в автомобиле 15В и что 14В в ИБП будет недостаточно, мне не понятно. Разберёмся детально:В автомобиле напряжение не постоянно – оно варьирует от 11В до 15В и в среднем составляет примерно 14В (померьте тестером напряжение на клеммах АКБ автомобиля в разных режимах работы и сами в этом убедитесь). Нет, я не исключу, что современные иномарки могут иметь и более-менее стабильное напряжение, и что оно может быть где-то 14,5В, но вот карбюраторные машины, которые точно с такими же, как и сегодня, аккумуляторами, ездили по дорогам уже не одно десятилетие, явно не имеют такого стабильного и высокого напряжения. Например, у меня на старых машинах 15В было очень редко, напротив, чаще напряжение падало ближе к 13В при полной нагрузке или было на уровне 14В при нагрузке умеренной. И аккумуляторы у меня, как и у всех других автовладельцев,  там служили совершенно нормально. Так что 14В в ИБП для зарядки аккумулятора – не помеха.Другое дело, что зарядка зависит не столько от напряжения, сколько от силы тока – если говорить простым языком, то напряжение отвечает за саму возможность зарядки аккумулятора, а сила тока – за время этой зарядки. При номинале аккумулятора в 12В и напряжении ИБП в 14В, разницы в 2В более чем достаточно для самого факта зарядки. А вот сила тока в большинстве ИБП значительно меньше, чем у автомобильного генератора. Однако это влияет не на возможность зарядки, а на большую длительность этого процесса. Не исключено, что аккумулятор большого объёма будет заряжаться несколько суток, но он зарядиться полностью, на 100%, это факт.Например, у меня с состояния 97% до 100% аккумулятор заряжался примерно 12 часов, но при этом процесс зарядки завершился и при значении в 100% ИБП отключил дальнейшую подзарядкуЗдесь наглядно видно, что зарядка отключена и ИБП определил, что аккумулятор заряженТаким образом, невозможность зарядить аккумулятор полностью и то, что ИБП будет постоянно работать в режиме зарядки – это миф, который мы успешно развеяли. Другое дело, что длительность заряда аккумулятора приведёт к перегреву ИБП, но мы уже решили эту проблему установкой принудительного охлаждения. Конечно, для ускорения зарядки можно использовать автомобильное зарядное устройство, но мне это кажется неудобным – я сознательно хотел сделать систему по принципу «включил и забыл», так что именно принудительное охлаждение я считаю более разумным вариантом.В процессе зарядки из автомобильного аккумулятора выделится взрывоопасный водород и пары кислоты, в то время, как специальный аккумулятор для ИБП герметичен. Здесь есть сильно преувеличенная правда и чистый вымысле – давайте разбираться.Для начала про вымысел – используемые в ИБП аккумуляторы не герметичны! Они имеют клапан, препятствующий протечке электролита, но при этом совершенно спокойно пропускают газ. На самом деле, крышка аккумулятора для ИБП имеет пару еле заметных отверстий, которые сделаны вовсе не для того, что бы эту самую крышку можно было поддеть отвёрткой. Это выходы газоотводных каналов. Под крышкой расположены всё те же банки, каждая из которых снабжена резиновым колпачком, плотно прилегающим к горловине банки и подпёртым сверху крышкой аккумулятора. При повышении давления газа он выходит в специальный канал, и все эти каналы сводятся к тем двум отверстиям, которые есть ан поверхности аккумулятора. Более того, на аккумуляторах из ИБП или из мощных фонарей даже пишут, что их нельзя заряжать в герметичном месте, и пишут это именно из-за того, что бы не допустить взрыва.Так что те аккумуляторы, которые используются в ИБП, далеко не герметичны и точно так же способны выделять водород. Да и делают они это весьма активно – не случайно основная причина смерти таких аккумуляторов, это испарение воды из электролита. Были бы они герметичные – воде не куда было бы испаряться.Так что для себя уяснили, что аккумулятор, стоящий в ИБП с завода, так же испаряет водород, как и автомобильный аккумулятор.Теперь поговорим про преувеличенные факты. Прежде всего, речь идёт о парах кислоты. Да, такие пары могут быть вредными для человека, но вопрос, насколько их много. Для ответа на этот вопрос вспомните, как мы поступаем с АКБ в случаи низкого уровня электролита в банках. Мы доливаем дистиллированную воду, а не раствор кислоты – почему? Да потому, что прежде всего испаряется вода (точнее, гидролизуется, разлагаясь на кислород и водород), а сама кислота остаётся в АКБ практически полностью. Соответственно, со временем концентрация кислоты поднимается, и добавлением воды мы разбавляем её до исходного значения. Из этого всего следует, что кислота практически не испаряется из аккумулятора, вернее испаряется в ничтожно малых количествах, которыми, как говорят математики, можно пренебречь.Другой момент, что при кипении электролита, брызги кислоты могут попасть не внешнюю поверхность и потом, за длительное время, испариться полностью. Но, во-первых, испарение электролита возникает только при большой силе тока заряда (напомню, что у нас как раз этот показатель низкий), во-вторых, мы не случайно закрыли поверхность банок доской (даже если брызги полетят, они не вылетят за пределы контура банки).Таким образом, кислотное испарении можно признать незначительными и опасности не представляющем.Теперь про водород. Да, он испаряется и, скорее всего, несколько в больших количествах, чем при зарядке родного аккумулятора ИБП. Но, смею заметить, в намного меньших количествах, чем при зарядке автомобильного аккумулятора зарядным устройством.Думаю, что все те, кто имеют автомобиль, обязательно сталкивались с зарядкой аккумулятора дома. А в зимнее время многие автомобилисты вообще используют два аккумулятора – один в авто, другой дома заряжается.  Соответственно, все продаваемые ЗУ имеют большой ампераж, что уменьшает время зарядки, но почти всегда приводит к закипанию электролита. Именно из-за этого мы и откручиваем крышки банок аккумулятора. Естественно, что в процессе зарядки током высокой силы, да ещё при открытых банках, водорода выделяется очень много.  Но никаких последствий зафиксировано не было. Более того, не было их и в советские времена, когда почти в каждой квартире автовладельца зимой стоял на зарядке аккумулятор, подключённый к сети через лампочку.И здесь надо отметит, что для человеческого здоровья водород, выделяемый при зарядке АКБ, совершенно безвреден. Опасность он представляет только тем, что в смеси с воздухом в пропорции 2:1 образует взрывоопасную смесь. Но, вспомним правило о том, что  занимает весь объём, ему предоставленный, и посмотрим, сколько водорода выделяется при зарядке, и сколько при это кислорода содержится в стандартной квартире, не говоря уже о собственном доме. Вывод – соотношение «гремучего газа» в этой ситуации недостижимо, ибо водорода будет сильно меньше необходимого.В подтверждение тому – опыт зарядки аккумуляторов дома нашими отцами. Да и новейшая история, насколько мне известно, не имеет массовых примеров, говорящих об опасности водорода, выделяющегося из автомобильного аккумулятора, при его зарядке в домашних условиях. Даже на сайтах скептиков, считающих невозможным использование автомобильного аккумулятора в ИБП, нет ни одного достоверного доказательства опасности такого действия. Так что все разговоры о «взрывоопасной смеси», хоть и имеют под собой физическое обоснование, но не имеют практического подтверждения применительно к зарядке АКБ в домашних условиях (в том числе, от ИБП). Конечно, я бы не рекомендовал ставить аккумулятор около источников открытого огня или использовать его как подставку для пепельницы, но под столом у компьютера водород в таких количествах точно опасности представлять не будет.ПО на компьютере и индикатор на ИБП будут некорректно отображать оставшееся время работы. Да, если не перепрошивать ИБП, то здесь есть некоторая проблема. Время оставшейся автономной работы рассчитывается исходя из ёмкости аккумулятора, оставшегося заряда и текущей нагрузки. Соответственно, ёмкость заложена в прошивке ИБП, и именно она используется при вычислении времени, что приводит к некорректной информации. Но это можно исправить, изменив прошивку бесперебойника. Впрочем, не для всех устройств это сделать легко, да и кроме навыков слесаря, здесь ещё понадобятся навыки программиста.С другой стороны, это не критично, поскольку заряд аккумулятора будет определяться точно. Заряд рассчитывается как сравнение номинального тока с текущим в цепи АКБ. Соответственно, это величина будет рассчитываться совершенно верно. В итоге мы будем иметь адекватное отображение оставшегося заряда в процентах, чего, как мне кажется, вполне достаточно. Например, на сотовом телефоне мы видим только схематический уровень заряда батареи, ну иногда проценты, но никак не оставшееся время работы. И при этом нам этой информации достаточно. Так же и с ИБП – процент оставшегося заряда является вполне исчерпывающей информацией.Таким образом, можно сделать вывод, что использовать автомобильный аккумулятор совместно с ИБП вполне реально. Экономические вопросы пока остаются открытыми, ибо если специально покупать новый АКБ для этих целей, то тут действительно нужно смотреть на живучесть батареи в таких условиях эксплуатации, а это покажет время. Но вот если использовать уже отработавший в машине аккумулятор, как это сделал я, то здесь вывод очевиден – это не просто возможно, это очень выгодно и удобно!

Profile

pivo_msu

Мой сайт

Latest Month

View All Archives

Tags

View my Tags page

Page Summary

• : Александр[+1]
• : (no subject)[+5]
• : Mikhail[+1]
• : Константин Тавасиев [+0]
• : Игорь[+1]
• : (no subject)[+0]
• : (no subject)[+0]
• : (no subject)[+1]
• : (no subject)[+5]
• : насчёт брызг кислоты[+0]
• : Перегрев? [+1]
• : авто АКБ и бесперебойник[+1]
• : (no subject)[+2]
• : Проблем нет ИБП + 55Ач[+0]

Categories

View my Categories page Powered by LiveJournal.com

Источники бесперебойного питания устанавливаются перед оборудованием, которое должно сохранить рабочие параметры после отключения сетевого питания. Устройство укомплектовано аккумулятором и электронной схемой контроля параметров и переключения на резервный источник. Можно ли подключить автомобильный аккумулятор к ИБП?

Типы ИБП и требования к аккумуляторам

Задачи, решаемые блоком, разнятся. Пассивные устройства устанавливаются в домашний компьютер. Линейно-интерактивные бесперебойники поддерживают напряжение перед потребителем 220 В, АКБ в сеть включен постоянно. ИБП с двойным преобразованием постоянно работает от АКБ, зарядка батареи идет от сети. Напряжение на выходе всегда стабильное, но оборудование сложное, требует охлаждения, устанавливается на особо ответственные потребители энергии.

Мощность бесперебойника определяется в вольт-амперах, а обслуживаемой техники – в ваттах. Соотношение: 1 ВА=0,6 Вт. При недостаточной мощности блока, сработает защита по току, ИБП отключится. Поэтому, подбирая устройство под потребителя нужно предусмотреть резервную емкость 30 %.

Стандартно в ИБП используют гелевые или AGM аккумуляторы. Отличия их по функциональности от автомобильных незначительны, но стоят они значительно дороже. Насколько оправдана модернизация ИБП, и насколько стартовый АКБ авто справится с задачей?

Можно ли использовать автомобильный аккумулятор для ИБП

Здесь рассматриваются только пассивные и линейно- интерактивные ИПБ, применяемые в личных целях. К тому подвигла цена родного устройства и сходные по функции способности недорогих автомобильных и ИБП аккумуляторов. Возможна ли переделка защитного блока?

Есть в конструкциях принципиальные различия – в гелевой батарее ИБП выполнены толстые свинцовые пластины-накопители из чистого свинца. В стартовом АКБ электролит жидкий, свинцовые пластины тоньше, состав имеет примеси. Автомобильный аккумулятор будет стоять рядом с блоком, загромождая помещение. Использование автомобильного аккумулятора в ИБП – апгрейд вынужденный. Суммарные потери при эксплуатации аккумуляторной батареи и родного АКБ блока в итоге сопоставимы.

Перед тем как подключить АКБ от авто к ИБП, необходимо знать последствия:

• тонкие пластины автомобильного аккумулятора быстро разрушаются, работая в режиме ИБП;
• авто АКБ в сети ИБП постоянно недозаряжен, при восстановлении емкости при пониженном напряжении закипает;
• выделение водорода в атмосферу помещения может привести к взрыву от искры, если достигнута критичная концентрация газа;
• автомобильный жидкий АКБ разряжается быстрее гелевого от ИБП.

Автомобильный АКБ не гарантирует достаточной точности показателей батареи из нескольких банок, так как каждая из них влияет на суммарные показатели батареи.

Особые требования к батареям ИБП, которые невыполнимы для авто аккумуляторов:

• совместимость с зарядным устройством с плавающим зарядом 13,6 – 13,8 В;
• поддержка работы в буферном рнжиме с двойным преобразованием напряжения;
• разряд без подзарядки длительное время.

ИБП под автомобильный аккумулятор

Однако умельцы все равно стремятся из автомобильного аккумулятора б/у собрать ИБП. Для работы необходимо:

• обслуживаемая АКБ для авто в специальном футляре;
• соединительный провод сечением 4 мм2;
• клеммы, разъемы;
• вентилятор охлаждения напряжением 12 В – 2 шт.;
• инструменты для монтажа.

Выбрать аккумулятор, предусмотреть, чтобы разряд ограничивался 20 % от емкости. Необходимо предусмотреть меры безопасности. Работу вести на оборудовании, отключенном от линии питания с видимым разрывом. Как сделать ИБП линейки Back-UPS (APC) из автомобильного аккумулятора, предлагаем последовательность:

• Убрать из гнезда комплектный АКБ, его можно будет в дальнейшем использовать.
• Подготовленную, заряженную, в декоративном и устойчивом корпусе батарею установить около корпуса блока ИБП.
• Подготовить провода, установить клеммы.
• Вместо аккумулятора в блок поставить 2 вентилятора, на вытяжку и приток, соединить их с аккумуляторами через разъемы. Прорезать вентиляционные щели в корпусе.
• Поместить проводку в защитный рукав, установить оборудование на место, так, чтобы был доступ к вентиляционным щелям. Соединить оборудование, вначале с ИБП, потом с батареей, соблюдая полярность, первым плюсовой провод.
• Подключить потребителя и сеть.

Полезным будет посмотреть видео по теме.

Как применить автомобильный аккумулятор для ИБП газового котла

Если у вас в загородном доме стоит газовый котел, его сложная электроника несовместима с неустойчивыми сетевыми параметрами. Без ИБП не обойтись, но можно ли использовать автомобильный АКБ в сборке? Специалисты не советуют использовать неродной накопитель энергии по перечисленным ранее причинам. Они отмечают, 50 % дорогостоящей аппаратуры регулирования газовых котлов отказали именно из-за применения автомобильного аккумулятора.

В качестве внешних источников питания в схему можно включать автомобильные аккумуляторы, при условии, что для них устроен отдельный шкаф с вытяжкой. Это исключает образование взрывоопасной смеси в помещении.

Можно ли зарядить аккумулятор ИБП автомобильной зарядкой

Какими отличиями обладает зарядное устройство ИБП и можно ли его применять для зарядки автомобильного аккумулятора? Можно, если воспользоваться функцией постоянного тока. Тогда аккумулятор будет получать заряд долго, но зарядится полностью. Если воспользоваться постоянным напряжением, максимальное значение 13,8 В не позволит выполнить полную зарядку.

Точно также гелевый аккумулятор бесперебойника можно зарядить ЗУ от автомобильного АКБ. Но выставить нужно постоянный ток, равный 10 % от емкости. Примерное время накопления энергии около суток. Перезаряд гелевой батареи недопустим, необходимо снять ее с зарядки до достижения 14,4 В. Пред тем как зарядить аккумулятор ИБП зарядным устройством от автомобиля, нужно убедиться, что на корпусе устройства есть надпись rechargeable.

Зарядить автомобильный аккумулятор, используя ИБП можно, используя схему поочередного насыщения нескольких аккумуляторов, в схеме для газового котла. Тогда зарядное для автомобильного аккумулятора используется поочередно к накопителям, но тот прибор, что работает в паре с ИБП, не должен одновременно подзаряжаться.

На многочисленных форумах предлагают использовать ИПБ для зарядки автомобильного аккумулятора, выполнив электронную схему переключения своими руками. Важно чтобы была отсечка работы АКБ в схеме и подзарядкой. Если внешняя батарея одна, на время заряда автомобильным ЗУ защитный блок должен отключаться от потребителя должен отключаться.

Пользователи советуют использовать в схеме ИБП автомобильную батарею б/у или восстановленную. Так можно продлить срок службы автомобильной АКБ и научиться управлять процессом зарядки ИБП своими руками.

• 25 июня 2019 г. в 11:16

• Поделиться

Представляем вашему вниманию статью Александра Ткачева из Риги, который в соавторстве с Александром Ярошенко (SamElectric.ru) расскажет о том, как можно использовать обычный автомобильный аккумулятор для резервного питания важного оборудования.

Источник бесперебойного питания (ИБП) является не просто защитником электропотребителей от скачков и перепадов питающего напряжения, но и полноценным источником накопленной энергии.

С постоянным совершенствованием электронных компонентов снижается и их стоимость. Если 10–15 лет назад ИБП мощностью 1000 ВА был достаточно дорогим прибором, то сейчас такой ИБП можно приобрести по доступной цене. В современных ИБП используются дорогие необслуживаемые свинцовые аккумуляторные батареи, произведенные по технологии AGM (Absorbent Glass Mat). Суть технологии — использование вместо жидкого электролита токонепроводящего пористого материала с жидким электролитом в порах. Такой аккумулятор безопасен с точки зрения использования (может использоваться в положении «на боку» или «вниз головой») и не требует обслуживания, но имеет один существенный минус: высокая цена.

Обычная автомобильная стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) имеет жидкий электролит и стоит в 2–3 раза дешевле при такой же емкости, но накладывает на использование в ИБП некоторые ограничения. Поэтому производители ИБП предпочитают ставить в свои изделия именно AGM батареи.

Применение обычных АКБ существенно снизит стоимость, увеличит емкость накопленной энергии и продолжительность работы ИБП

Далее мы рассмотрим обслуживаемые кислотно-свинцовые АКБ, используемые в автомобилях, и покажем, как «обмануть систему» и применить АКБ в обычных ИБП.

Теоретическая часть

АКБ имеет два крайних рабочих состояния — полностью разряжена и полностью заряжена:

Внимательный читатель, а особенно автоэлектрик возразит: «Напряжение на заряженной АКБ не будет выше 13 вольт!» И будет прав! Напряжение на полностью заряженной АКБ будет в пределах 12,75–12,80 вольт при плотности электролита 1,26 г/см3 и при температуре 25°С. И называется оно напряжение покоя АКБ.

Напряжение покоя измеряется только после отключения АКБ от потребителей или зарядных устройств через как минимум 24 часа. Во время зарядки и разрядки в АКБ происходят сложные химические процессы, длящиеся после отключения зарядного устройства или нагрузки какое-то время. Это можно назвать химической инерцией.

Если АКБ отключить от нагрузки, ее напряжение начнет подниматься. А при зарядке, если отключить АКБ от зарядного устройства, напряжение будет снижаться

Во время зарядки АКБ набирает электрическую емкость. Это один из самых главных показателей АКБ. Электроемкость АКБ — это произведение постоянного тока разряда АКБ на время разряда при номинальном напряжении (для автомобильного АКБ это 12 вольт).

За час АКБ электроемкостью 60 А·ч может отдать 60 ампер напряжением 12 вольт до ее полной разрядки. Практически это выглядит так: если АКБ нагружать током 60 ампер один час, ее напряжение снизится с 12,75–12,80 вольт до 12,00 вольт.

Но откуда же 14,4 вольта? Далее мы детально рассмотрим процесс заряда АКБ и откуда берется это напряжение.

Принцип заряда АКБ

Существует два способа зарядки АКБ:

• Зарядка постоянным током используется чаще всего. В начале заряда АКБ заряжается током, равным 1/10 от емкости АКБ, и напряжением, близким к номинальному напряжению заряда или чуть выше (обычно 14,50–14,80 вольт) до начала кипения электролита. Потом ток понижается до 1/20 от емкости АКБ и опять заряжается до начала кипения электролита. После этого процесс зарядки прекращается. Кипение электролита — это процесс выделения из него под воздействием электролиза паров водорода.

Зарядить АКБ до значения, близкого к 100% ее емкости, зарядкой постоянным током можно только постоянно понижая ток заряда. Сначала до 1/40, довести до кипения, потом до 1/80 довести до кипения, потом до 1/160 и так до 1/2000. Причем нужно следить, чтобы процесс кипения электролита не начинался, а только подходил к нему. Это достаточно кропотливая и нудная задача — нужно постоянно следить за процессом зарядки.

• Зарядка постоянным напряжением подразумевает зарядку АКБ точным номинальным напряжением заряда (с точностью до сотых долей вольта) и плавным понижением тока зарядки без кипения электролита. Такие зарядные устройства достаточно сложны и дороги, но позволяют использовать ресурс АКБ по максимуму.

Рассмотрим второй способ заряда АКБ (постоянным напряжением), так как он обычно используется в ИБП при заряде АКБ. Такой способ не допускает кипения электролита и заряжает АКБ до реальных 100% емкости. Процесс зарядки АКБ логарифмичен (нелинеен), поэтому зарядить АКБ полностью на 100% — задача достаточно сложная. Если на начальных этапах зарядки для типичной АКБ емкостью 70 А·ч ток заряда 1/1 0 от емкости (7 А), то на конечных этапах зарядки (90–98%) ток равен 1/400 от емкости (175 миллиампер). И на этапах зарядки (от 98–100%) ток заряда должен быть чуть больше тока саморазряда АКБ. А это менее 1/2000 от емкости АКБ (менее 35 миллиампер).

Номинальное напряжение заряда для каждой АКБ индивидуально (производитель, материалы, технологии и даже смена, в которую АКБ изготавливался на заводе) и может колебаться в пределах от 14,35 до 14,45 вольт.

При выкипании водорода из электролита происходит увеличение его плотности. Поэтому в элек-тролит в таком случае нужно добавлять дистиллированную воду для компенсации его плотности до 1,26 г/ см3. На практике технологии производства стартерных АКБ за более чем 100-летний период производства отточены до совершенства и выпускаются с учетом номинального напряжения заря-да, близкого к 14,40 вольтам.

Полностью зарядить АКБ (на все 100% ее электрической емкости) без выкипания электролита можно только напряжением 14,40 вольт!

Теперь рассмотрим практическую часть зарядки постоянным напряжением на конкретных примерах. Так как АКБ набирает емкость заряда нелинейно, при подключении АКБ к зарядному устройству без ограничения тока заряда АКБ в течение первых секунд может потреблять ток заряда, равный своей емкости. Например, для АКБ емкостью 70 А·ч первые секунды ток заряда будет 70 А. Потом ток заряда плавно понижается с повышением внутреннего сопротивления АКБ.

20–30% своей емкости АКБ может набрать за 15–20 минут зарядки током 1/10 от своей емкости (в нашем примере 7 А).

Автомобилисты знают, что «прикуривать» от соседского автомобиля подсевшую АКБ достаточно минут 5–10, чтобы крутануть стартер, а если АКБ села «в ноль», времени понадобится немного больше — здесь мы и наблюдаем логарифмичность процесса зарядки.

Чтобы зарядить АКБ на 50% емкости, понадобится уже пару часов, а никак не 30–40 минут, так как ток заряда все время уменьшается. А вот чтобы зарядить АКБ на 80%, понадобится как минимум 6–7 часов. 80–85% емкости АКБ достигается, когда напряжение заряда поднялось до 13,60–13,80 вольт. Ток заряда на этом этапе будет меньше одного ампера, и продолжит понижаться. А при 14,20 вольтах АКБ заряжена до 90–95%. Фактически на этапе зарядки около 97–99% происходит прецизионная зарядка. При превышении напряжения зарядки даже на 0,01 вольт или тока зарядки на 10 миллиампер мы получим начало закипания электролита.

Практическая часть

Производители (в меньшей мере) и продавцы (в большей мере) ИБП очень часто критически относятся к использованию дешевых стартерных АКБ в ИБП. Потому что с AGM аккумуляторами меньше хлопот с пользователями, которые не представляют, как работает ИБП и как устроена АКБ. Хотя использовать стартерные АКБ в ИБП в большинстве случаев можно. А если использовать внешнюю схему зарядки АКБ — это отличное дешевое решение для любого ИБП. Поясним некоторые нюансы по-своему 15-летнему опыту использования АКБ с ИБП от APC Back UPS 600I.

Три наиболее частые ошибки при подключении внешних АКБ к ИБП заключаются в следующем:

• малая площадь сечения проводов, которыми подключается АКБ к ИБП;
• длина проводов от АКБ к ИБП;
• нагрузка, которую хотят получить от ИБП при подключении внешней АКБ.

При падении напряжения на АКБ по мере ее разрядки сила тока по закону Ома будет возрастать. При напряжении 9 вольт сила тока будет более 50 ампер. Соответственно будет возрастать и падение напряжения в проводах — до 0,5 вольта. ИБП будет отключаться гораздо раньше, чем если бы АКБ стояла в корпусе ИБП. Стандартные провода в ИБП, которыми штатная батарея подключена в схему, имеют сечение около 8 мм2 и длину около 30 см. Если подключить АКБ проводом такого же сечения, но длиной 10 метров, электроника ИБП будет считать, что АКБ разряжена полностью. Поэтому подключать АКБ к ИБП нужно как можно более толстыми и как можно более короткими проводами.

Поэтому, если использовать АКБ, ИБП должен работать не более чем на 50–60% его полной расчетной мощности. Либо потребуется принудительное охлаждение компонентов.

Пример переделки ИБП под стартерную АКБ

На основе АКБ и Back UPS 600I была собрана и более 10 лет эксплуатируется ИБП собственной конструкции:

ИБП — всегда стационарные устройства и, как правило, в месте их установки имеется достаточно пространства, чтобы установить АКБ

При подключении нагрузки видно, как проседает напряжение и как амперметр показывает разрядку АКБ с отрицательным значением тока.

ИБП настраивался исходя из того, что забираемый от АКБ ток будет не более 20 ампер. Фактически данный ИБП питает два сервера, рутер и свитч. Гарантированно это все может работать без электричества около 7–8 часов (в зависимости от нагрузки на сервера). Схема подключения позволяет использовать две АКБ и независимо заряжать одну из батарей во время эксплуатации другой. Раз в полгода можно переключаться между батареями, чтобы сравнять процесс старения обоих АКБ.

О таблице

На передней панели ИБП приведена таблица, которая характеризует степень заряда и разряда АКБ. Как видно, АКБ разряжена в ноль, когда напряжение на ней падает до восьми вольт. Поясним термин «глубокий разряд», используемый далее по тексту. АКБ переходит в состояние глубокого разряда, когда напряжение покоя у нее ниже 11,35–11,40 вольт. Это верхний предел глубокого разряда. Как говорилось выше, после отключения нагрузки напряжение на АКБ начинает повышаться. Если в течение 2–6 часов, в зависимости от емкости АКБ, это напряжение поднялось до 11,90–12,00 вольт, АКБ не ушла в глубокий разряд. Но как следует из опыта, даже если АКБ кратковременно разрядится до 11,90–11,8 вольт, ничего страшного не будет, если ее сразу поставить на зарядку.

Если нагрузка на АКБ от ИБП 10–20% от расчетной, соответственно напряжение «проседает» меньше, но на АКБ получается нагрузка долговременней. И соответственно АКБ находится в глубоком разряде под нагрузкой дольше. А вот это уже «убийственно» для АКБ. Поэтому нужно стараться не доводить АКБ до глубокого разряда и по возможности, если до этого дошло — сразу поставить на зарядку.

Штатная AGM батарея, проработав 20–30 минут в глубоком разряде, фактически умирает сразу — начинают разрушаться пластины внутри нее, и электроемкость падает в разы в отличие от стартерной АКБ, где потеря электроемкости от работы при глубоком разряде 2–3 часа измеряется процентами.

Стартерная АКБ гораздо выносливей «батареи в комплекте» с ИБП

Если их правильно использовать и обслуживать, но, самое главное, правильно заряжать, они могут прослужить более 15 лет либо выдержать более четырехсот циклов 100% разрядки-зарядки или более тысячи циклов 30–40% разрядки-зарядки! Это проверено на практике!

Уверены, что статья заинтересует читателей. Если хочется узнать больше — полная версия статьи приведена в блоге SamElectric.ru (статья «Аккумуляторы для ИБП»), там же — многочисленные комментарии и ответы на вопросы.

Источник: Александр Ткачев и Александр Ярошенко, автор блога SamElectric.ru. Статья опубликована в журнале «Электротехнический рынок», №3 (87) 2019

Персональная лента новостей Яндекс.Дзен от Elec.ru

Используемые источники:

• https://pivo-msu.livejournal.com/103428.html
• https://batts.pro/podklyuchenie-avtomobilnogo-akkumulyatora-k-ibp/
• https://www.elec.ru/articles/avtomobilnyj-akkumulyator-v-ibp/