Аварийные отключения электроэнергии загородом случаются гораздо чаще, чем в городской черте. Сохранить комфорт проживания помогают различные системы бесперебойного электропитания. Одна из самых простых и надежных систем предполагает использование аккумуляторов, которые обеспечат дом электроэнергией в случае ее аварийного отключения.
Системы резервного питания на основе аккумуляторов позволяют надолго забыть о скачках в сети и кратковременного отключения электричества. Но надежность такой системы во многом зависит от правильности ее выполнения, а также качества монтажных работ.
Контур резервного питания включает в себя только наиболее важные и не очень энергоемкие потребители. К таковым относятся отопительные котлы (кроме электрических) и их автоматика, водяной насос, дежурное освещение, холодильник и средства связи.
Мощные ТЭНы в этот контур включать не стоит, поскольку резервирование питания для них потребует аккумуляторов большой емкости, а также усиления сопутствующего оборудования. Одним словом это дорого. Необходимо придерживаться принципа рациональности, т.е. включить в контур резервного питания только самые необходимые электроприборы. Запас электроэнергии в любых аккумуляторах ограничен, поэтому такую систему можно рассматривать только как аварийную. Время автономной работы техники напрямую будет зависеть от ее потребляемой мощности и емкости батарейного блока.
Виды аккумуляторов
Системы резервного питания (СРП) автоматически переводят подключенное электрооборудование в автономный режим в случае отключения основной сети. В аккумуляторных системах энергия запасается соответственно в аккумуляторах. Наиболее распространенными из них долго являлись кислотные аккумуляторы. Внутри них находятся свинцовые пластины, погруженные в электролит. Накопление электроэнергии возникает в результате химической реакции. Кислотные аккумуляторы способны обеспечить высокие значения пускового тока, поэтому они часто называются стартерными или тяговыми. Данное свойство обеспечило им распространение в автомобильной технике.
Использовать в домашних резервных системах тяговые аккумуляторы не рекомендуется из соображений безопасности. При больших токах жидкий электролит закипает, что может вызвать взрыв аккумулятора или возгорание.
В этом отношении намного безопаснее гелевые аккумуляторы. Они используют кислоту, которая находится в тиксотропном состоянии. По консистенции она больше похожа на воск. Это вещество не сможет разлиться даже при повреждении герметичного корпуса аккумулятора. При этом опасность использования таких батарей практически отсутствует. Их можно устанавливать в любом помещении, не переживая за его целостность и экологию.
Наиболее технологичными на сегодняшний день являются AGM-аккумуляторы. Кислотный электролит в них связан специальным стекловолокном. AGM-аккумуляторы обладают всеми преимуществами гелевых. При этом они практически не греются, т.к. внутреннее сопротивление у них невысокое. Таким образом, во время зарядки AGM-аккумуляторов в тепло переходит только 3-4% электроэнергии. У кислотных аккумуляторов этот показатель достигает 20%, а у гелевых - 10-15%.
Обычные кислотные аккумуляторы с жидким электролитом теряют 1% своего заряда в день, т.е. до 30% в месяц. Гелевые и AGM-аккумуляторы гораздо лучше держат заряд, теряя не более 1-3% в месяц. Именно такие батареи можно рекомендовать для применения в домашних СРП. AGM-аккумуляторы хороши еще и тем, что не требуют пополнения электролита и контроль его уровня.
В аккумуляторных системах резервного питания, как правило, применяется не один, а несколько аккумуляторов в параллельной цепи.
Характеристики аккумуляторов
Для СРП аккумуляторы выбирают с учетом следующих важных характеристик.
Масса аккумулятора важна для определения конструкции стойки, на которой он будет установлен. Аккумуляторы используемых классов весят от 10 до 20 кг. Поскольку чаще всего применяется группа аккумуляторов, стойку лучше всего сварить из стального уголка.
Выходное напряжение у подавляющего большинства кислотных аккумуляторов составляет 12 В, но также встречаются модификации на 24 В и 48 В. Для домашних СРП специалисты рекомендуют применять аккумуляторы на 12 В.
Максимальный пусковой ток аккумулятора показывает его возможности относительно запуска электродвигателей, у которых пусковой ток в несколько раз выше потребляемого номинала. Если данные величины не соответствуют, то двигатель попросту не запустится. Пусковой ток измеряется в амперах. Для домашнего оборудования достаточно источника, способного выдавать 200-400 А. С таким пусковым током будет обеспечена работа наиболее затратных потребителей - скважинных насосов.
Емкость аккумуляторной батареи определяет заряд, накапливаемый и отдаваемый. Данная величина выражается в ампер-часах (А.ч). Чем емкость больше, тем больше электроэнергии может запасти аккумулятор, и тем дольше питать подключенное к нему электрическое оборудование.
Практическую отдачу аккумулятора несложно вычислить. Пример: аккумулятор емкостью 200 А.ч с напряжением 12 В способен накапливать 12 × 200 = 2400 Вт.ч (2,4 кВт.ч).
Реальная доступная мощность аккумулятора будет на 20-25% ниже, поскольку для него не рекомендуется глубокая разрядка. Таким образом, имея аккумулятор с указанными характеристиками, можно расcчитывать на мощность 2 кВ.ч. Это означает, что от данного аккумулятора лампочка на 100 Вт сможет проработать беспрерывно на протяжении 20 часов. Аналогичным образом можно рассчитать время работы других потребителей, мощность которых не превышает 2 кВт.
Компоненты системы резервного питания
Источник бесперебойного питания (ИПБ) - устройство в данном случае используемое для компенсации пиковых нагрузок и нормальной работы бытовой техники в случае кратковременного падения напряжения в сети. ИПБ постоянно включен в сеть, а электроприборы и оборудование уже подключено через него.
ИПБ бывают двух основных видов - online и offline. Проще устроены и соответственно дешевле в производстве offline-устройства. Однако они срабатывают только при резком отключении или критическом падении напряжения в сети. При этом время срабатывания у них относительно велико - 30-40 мс. Оnline-устройства компенсируют любые скачки, обеспечивая наилучшую защиту электроприборов и оборудования. Это особенно важно для чувствительной электроники, например, компьютерной техники.
Инвертор используется для преобразования тока. Данное устройство в номинальном режиме работы потребляет небольшое количество электроэнергии и выполняет функцию зарядного устройства для аккумуляторов. В аварийной ситуации инвертор переходит в обратный режим, при котором постоянный ток аккумулятора преобразуется в переменный с напряжением 220 В.
Инверторы бывают с модифицированной синусоидой и синусоидальные. Первый тип подходит только для видео- аудиотехники. Для работы бытовых приборов и насосов необходим второй тип (синусоидальный). Такие устройства стоят дороже, но обладают значительно лучшими качественными характеристиками тока.
Вспомогательные устройства, используемые в СРП, представлены контроллерами заряда, управляющей и регулирующей автоматикой, защитными реле. Сегодня практически все из названного содержит инвертор.
Расчет параметров СРП
Суть такого расчета сводится к определению соответствия мощности потребления и обеспечивающих возможностей аккумуляторного блока. Прежде всего, необходимо очертить круг электроприборов, которые планируется питать в аварийном режиме. Обычно это отопительный котел, холодильник, дежурное освещение, компьютер, роутер и водяной насос. К полученной цифре рекомендуется прибавить мощность одного из силовых потребителей, например, электрочайника или привода гаражных ворот. В расчетах обязательно нужно учесть пусковую (динамическую) мощность, которая может превышать статическую в 3-4 раза. Обычно берется пусковая мощность наиболее сильного потребителя - скваженного насоса. Полученное значение является критерием для выбора ИПБ и инвертора.
Из практики известно, что для дома площадью 150-300 м² вполне достаточно оборудования, общая мощность которого составляет 3-6 кВА, рассчитанных на пусковую мощность порядка 9-кВА.
Для расчета емкости аккумулятора необходимо общий объем потребления делить на напряжение аккумулятора (с учетом коэф. неполного разряда).
Пример. Требуется расход электроэнергии в объемах 4,5 кВт.ч. Расчет: 4500 Вт / 0,75×12 В = 500 А.ч. (0,75 - коэффициент неполной разрядки на уровне 75%, 12 В - вольтаж АБ).
Полученную емкость необходимо умножить на количество часов, на протяжении которых должно работать оборудование в аварийном режиме. Например, если отключения длятся до 5 часов, то емкость аккумуляторного блока должна составить 2500 А.ч (500 А.ч × 5 ч).
Хозяева дома при аварийном отключении электроснабжения имеют возможность экономить заряд аккумуляторов. Скажем, если они будут пользоваться только приборами с низким электропотреблением, то смогут оттянуть момент критического разряда на несколько суток.
Типовая система резервного питания для среднего коттеджа состоит из восьми аккумуляторов на 12 В (200 А.Ч каждый). В экономном варианте количество аккумуляторов уменьшается вдвое. Даже четыре аккумулятора способны обеспечить работу минимального количества приборов на протяжении 3-5 часов.
Преобразователь напряжения Ritmix RPI-6010 Charger. Технические характеристики, опыт использования, отзывы владельцев
Технические характеристики
Автомобильный инвертор 12-220 Ritmix RPI-6010 Charger – это не просто мощный и надежный преобразователь, но еще и по-настоящему универсальное устройство 3 в 1, предлагающее своему владельцу возможность осуществлять подзарядку автомобильного аккумулятора от обычной бытовой электросети, а также выступать в качестве источника резервного питания для подсоединенных к устройству электроприборов. В основном своем качестве автомобильного инвертора RPI 6010 Charger подходит для подключения и подзарядки различной электроники, а также бытовой техники, рассчитанной на работу в сетях переменного тока 220 вольт. Источником питания для Ritmix RPI-6010 Charger, в зависимости от выбранного режима работы, может служить бытовая электрическая сеть в квартире или доме, бортовая сеть автомобиля или внешний аккумулятор. Заявленная мощность устройства составляет, по данным сопровождающей его документации, 600 ватт, пиковая – 1200, напряжение на выходе – модифицированная синусоида.
Режимы работы и защита от перегрузок
Ritmix RPI-6010 Charger при необходимости автоматически переключается из одного режима работы в другой за считанные секунды. Так, при подзарядке батареи от сети, устройство самостоятельно переходит в режим ожидания, когда аккумулятор полностью заряжен. Не менее оперативно инвертор переключается в режим резервной батареи при внезапном прекращении подачи электроэнергии из источника питания или от сети. Простая и понятная световая индикация на панели устройства подскажет, в каком режиме оно в данный момент функционирует. От перегрева RPI-6010 Charger предохраняет не только встроенный охлаждающий вентилятор, но и защитная схема, полностью отключающая инвертор в критический момент. Кроме того, в данной модели разработчики реализовали защитные схемы, спасающие инвертор и его соседей по цепи в случае короткого замыкания, слишком высокого напряжения на входе, других перегрузок, а также сигнализатор низкого напряжения питающей электрической сети. Порог отключения устройства при низком входном напряжении составляет от 9,2 до 9,8 В, а при повышенном – 15-16 вольт.
Опыт использования RPI-6010 Charger
Автомобильный преобразователь напряжения с функцией подзарядки Ritmix RPI-6010 Charger при использовании в путешествии подключается напрямую к аккумулятору Вашего авто с помощью специальных зажимов. Таким образом, Вы сможете исключить повреждения проводки автомобиля, не рассчитанной на большие нагрузки, и оставить в целости и сохранности предохранители. Напряжение на выходе-евророзетке составляет около 230 вольт, а частота – 50 герц. Тесты показали, что можно вполне спокойно использовать с помощью инвертора достаточно мощную бытовую технику, подзаряжать в походных условиях ноутбук в режиме ожидания или батарею фотоаппарата. Устройство располагает usb-портом для подключения гаджетов помельче, таких, например, как планшеты, мобильные телефоны, плееры или электронные читалки. Напряжение и сила тока на выходе usb, соответственно, составляют 5 В и 500 мА. Учитывая достойную мощность RPI-6010 Charger, мы советуем использовать его при включенном двигателе, чтобы не разрядить и не повредить аккумулятор машины.
Подзарядка аккумулятора: безопасность превыше всего
Для подзарядки аккумуляторной батареи вашего автомобиля, а также для подключения в качестве источника резервного питания, инвертор следует присоединить к сети 220 вольт. Для этого преобразователь Ritmix RPI-6010 снабжен проводом со стандартной вилкой, подходящей для евророзетки. Основное правило при зарядке аккумулятора любого типа: чем медленнее – тем лучше. На рынке представлены пускозарядные устройства, позволяющие зарядить батарею автомобиля менее чем за час или запустить двигатель при полностью разряженном аккумуляторе. Однако необходимо знать, что такая шоковая терапия сильно сокращает жизнь батарее и снижает емкость. Оптимальное время зарядки аккумулятора заявленной емкостью 60 ампер-часов составляет порядка полсуток, а для реанимации до уровня, достаточного для запуска двигателя, достаточно и 5-7 часов. Следует учесть, что работа с аккумуляторной батареей в любом случае сопряжена с повышенной опасностью, ведь батарея содержит большое количество жидкого электролита. Мы рекомендуем внимательно ознакомиться с инструкцией по использованию инвертора, особенно перед такой операцией, как зарядка аккумулятора автомобиля от сети.
Внешний аккумулятор: какой выбрать
Источник резервного питания лучше выбрать из ряда герметичных не нуждающихся в обслуживании аккумуляторах с гелеобразным или щелочным электролитом. Эти типы батарей достаточно безопасны и экологичны, в силу чего подходят для использования в подсобных и, при необходимости, даже жилых помещениях. Также отметим хорошее сохранение заряда в течение всего срока эксплуатации, возможность быстро подзаряжать батарею без потери ее эксплуатационных качеств. В принципе, при условии, что в сети нет энергоемких потребителей, для подстраховки электрики Вашего дачного дома, гаража или одной-двух фаз домашней сети, в тандеме с RPI 6010 можно использовать одну или несколько автомобильных батарей, уже поживших и отслуживших свой срок по прямому назначению. Способ соединения – последовательно или параллельно – зависит от того, какой характер потребления электроэнергии Вы рассчитываете удовлетворить, иными словами, что для вас важнее: способность вашей резервной системы быстро отдавать большую мощность или же емкость, продолжительность ее автономной работы.
Чем автомобильный аккумулятор отличается от аккумулятора для ИБП ?
Почему нельзя установить автомобильную батарею для работы с источником бесперебойной работы?
Поскольку автомобильная батарея значительно дешевле специализированного аккумулятора для ИБП , то эти два вопроса являются основными при покупке источника бесперебойного питания, работающего от внешних аккумуляторов.
Ответ на вопрос уже содержится в названии аккумуляторов: они отличаются по предназначению и условиям функционирования. Автомобильная батарея расположена в хорошо проветриваемом пространстве — под капотом. Она предназначена для запуска двигателя при помощи стартера и подачи электрического тока на свечи зажигания у бензиновых двигателей. Этот процесс длится недолго, после запуска двигателя внутреннего сгорания питание всех систем происходит от работающего генератора. Несмотря на то, что цикл невелик, от аккумулятора требуется высокое значение тока за небольшой период времени для запуска двигателя. В процессе работы батарея теряет большую ёмкость.
Аккумуляторные батареи для ИБП располагаются, как правило, в малопроветриваемом помещении и источники бесперебойного питания с такими батареями предназначены для длительной работы (до нескольких суток). Выбор комплекта ИБП и батарей определяется ёмкостью батарей и мощностью зарядного устройства аппарата. Батареи для ИБП равномерно отдают энергию, но этот процесс длится долго. Первое существенное различие — длительность цикла работы и равномерность выделения электрического тока достигается за счёт толщины пластин (электродов) внутри аккумулятора. У автомобильной батареи средняя толщина электрода составляет 1-1,2 мм, у аккумулятора для ИБП — 2-2,5 мм. Чем меньше толщина электродов, тем быстрее движутся электроны. Если автомобильный аккумулятор функционирует в длительном цикле с ИБП, то его пластины быстро разрушатся. Однако электроды большей толщины у специализированной батареи не смогут отдать больше тока за определенную единицу времени, если их установить в автомобиль. У них намного больше ресурс при длительной эксплуатации.
Второе важное отличие заключается в напряжении постоянного тока у зарядного устройства в машине и у источника автономного электроснабжения. Напряжение цепи постоянного тока автомобиля примерно равно 14-14,2 В, у зарядного устройства ИБП оно составляет от 13,5 до 13,8 В. Автомобильные и специализированные аккумуляторы рассчитаны на различные значения напряжения тока заряда. Подсоединив автомобильную батарею к системе резервного электропитания, вы обнаружите, что она постоянно недозаряжена. Если аккумулятор заряжен не полностью, то время автономной работы будет меньше, чем при заряженном аккумуляторе. Полностью заряженная батарея имеет высокое внутреннее сопротивление, потому при работе с ИБП потребляет во время заряда небольшой ток. У разряженного аккумулятора низкое внутреннее сопротивление, в процессе заряда он потребляет больший ток. Т.к. автомобильная батарея при работе с ИБП будет постоянно потреблять ток и не перейдёт в режим полной зарядки, это приводит к кипению электролита, что негативно сказывается на параметрах аккумуляторной батареи.
Третье отличие аккумуляторов: в процессе заряда батарея выделяет водород. Когда она установлена под капотом машины, то пространство вокруг АКБ хорошо проветривается, выделяемый водород быстро улетучивается. Если такой аккумулятор установить в помещении, то водород может скапливаться в замкнутом пространстве. Смесь водорода с воздухом образует очень опасную взрывоопасную смесь, которая может детонировать от любой искры, например, при включении или выключении света. Аккумулятор для ИБП полностью герметизирован, в процессе работы он не выделяет водород в атмосферу, а рециркулирует в пространстве батареи.
У автомобильного аккумулятора большое значение тока саморазряда . Как правило, батарея для машины имеет жидкий электролит (разбавленная серная кислота), а в жидкой среде химические процессы протекают быстро, за счёт чего срок службы АКБ меньше, чем в аккумуляторе для ИБП. Не подключённый аккумулятор разряжается быстрее специализированного. Батареи для аппаратов резервного электроснабжения изготовлены по технологии AGM : между электродами располагается губчатый материал, пропитанный электролитом, а не жидкий электролит. За счёт этого ток саморазряда невелик. Когда система резервного электропитание переходит на функционирование от батарей, то даже полностью заряженные автомобильные аккумуляторы проработают за счёт большого тока саморазряда меньше, чем специализированные батареи такой же ёмкости.
Немаловажный фактор — экологичность применяемого оборудования. У АКБ электролит постепенно выкипает, под крышкой батареи образуется свободное пространство, которое заполняет взрывоопасный водород. Применять такие аккумуляторы в жилом помещении не рекомендуется, т. к. они могут выделять водород в атмосферу.
Автомобильная аккумуляторная батарея стоит дешевле аналогичной по ёмкости специализированной аккумуляторной батареи для ИБП, но экономия ощутима только при покупке . Очень быстро экономия превратится в убытки. В среднем, автомобильный аккумулятор на 100 А/ч стоит 4000 руб. (цены на Яндекс.Маркет) и служит 2 года (с ИБП). Батарея для ИБП, например, на 100 А/ч стоит около 8000 руб., но служит 10 лет . Получаем, что специализированные батареи в долгосрочной перспективе выгодней более чем в 2 раза.
При применении автомобильного аккумулятора вместе с источником автономного электропитания есть вероятность, что ИБП перестанет работать или совсем не запустится. Для надежной и длительной работы системы резервного электроснабжения в качестве ёмкости электрического тока лучше покупать специализированные аккумуляторы известных производителей, выполненные по технологии AGM.
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 аккумулятора
И 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 вентилятора
Для того, что бы обеспечить ток воздуха, в корпусе ИБП нужно просверлить дыры в лицевой и торцевой частях
На фото лицевая сторона - на тыльной аналогично
Питание 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.
Вот так это всё расположилось под моим столом
Основное 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 место
Однако 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 подзарядку
Таким 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!
Предыстория
На тот момент, когда я первый раз попробовал заменить в ИБП старый аккумулятор ёмкостью 7Ач на старый автомобильный аккумулятор номинальной ёмкостью 65Ач, я ещё не знал, почему этого нельзя делать, и как это может навредить здоровью аккумулятора, самому ИБП и людям, проживающим в одном помещении с ним.Доработка бесперебойника не заняла много времени, но профит был заметен сразу же. Сто-ватная нагрузка в виде домашнего «сервера» продержалась порядка двадцати часов без внешнего питания, хотя раньше 10 минут - это был предел, которого хватало разве что на корректное завершение работы. Более длительных отключений за время эксплуатации данной модификации замечено не было, а подключение интернета по технологии GPON позволяло серверу оставаться в сети даже при масштабных отключениях электроэнергии.
Но это было давно. А год назад мне случайно попалось на глаза объявление о продаже нескольких бывших в употреблении ИБП APC 3000 за смешные деньги, 4000 рублей за штуку, без аккумуляторов, но рабочие. Немного подумав, решил что надо брать, причём сразу два, правда к моменту покупки цена успела подняться до 5000 рублей за штуку, но меня это не остановило, ведь в магазине за те же деньги предлагали лишь варианты на 1кВт, да и то от всяких noname фирм с не очень лестными отзывами и модифицированным синусом.
Без аккумуляторов ИБП включаться отказался, судя по информации из интернета, ему требовалось восемь аккумуляторов по 12 вольт, т.е. батарея на 96 вольт, но конденсаторы на входе батарей были номиналом 63 вольта. Оказалось, что в картридже две параллельно соединённых цепочки по четыре аккумулятора, по 5Ач каждый. Итого получается батарея на 48 вольт и 10Ач. И вот тут началось самое интересное.
Выбор АКБ
Настало время покупать аккумуляторы. Разница в цене между специализированным аккумуляторами для ИБП и обычными автомобильными была примерно раза в два при сопоставимой ёмкости. Зачем платить больше? Решил загуглить и нашёл несколько сайтов продающих АКБ для ИБП, которые почти под копирку приводили несколько доводов, почему стоит заплатить больше. В целом звучит правдоподобно, но давайте их рассмотрим поподробнее.Итак, первая значительная разница - это различное напряжение постоянного тока в автомобиле и у источника автономного электроснабжения. У автомобильной батареи напряжение постоянного тока примерно равно 14-14.2 В, а у аккумулятора для источника бесперебойного питания оно составляет 13.5-13.8 В. Напряжение тока заряда у обычных автомобильных и специальных для ИБП рассчитано на различные значения. После того как Вы подсоедините автомобильный аккумулятор к системе резервного электропитания, то результат будет виден такой - постоянно батарея будет недозаряжена. Высокое внутреннее сопротивление имеется у максимально заряженной батареи, так как потребляется небольшой ток при работе с ИБП. С разряженными аккумуляторами дела состоят с точностью наоборот. В конечном итоге присоединение автомобильного аккумулятора может привести к кипению электролита, так как будет потребляться постоянно ток и аккумулятор не будет до конца заряжаться.
Заглядываем в статью википедии о свинцово-кислотных аккумуляторах и видим, что ЭДС заряженного аккумулятора 2.11-2.17В, для 6 банок это получается 12,66-13,02В. Смотрим на аккумулятор для ИБП и видим надписи о рекомендуемых значениях напряжений: в режим постоянного подзаряда 13.5-13.8В, в циклическом режиме 14.4-15.0В. Смотрим на полностью заряженный автомобильный аккумулятор, видим 12.7В, заводим двигатель, напряжение поднимается до 14.2. Получается что 14.2В - это не напряжение автомобильного аккумулятора, а напряжение которым его заряжает автомобильный генератор. Но разве в автомобиле предусмотрена какая-либо схема заряда аккумулятора? В общем мне показался данный довод несостоятельным.
Второе отличие - временной этап работы и равномерное выделение электрического тока за счет пластин, которые встроены внутри аккумуляторной батареи. Средняя толщина электрода (пластины) у автомобильного аккумулятора составляет примерно 1-1.2 мм, а у специализированных для ИБП 2-2.5 мм. Движение электронов происходит на менее толстой поверхности. Если подключить автомобильный аккумулятор к источнику бесперебойного питания, то пластины которые находятся внутри быстро разрушатся из-за длительного функционирования цикла.
Если бы в автомобиле не было сигнализации и магнитолы, то наверное можно было бы поверить в то, что автомобильный аккумулятор не способен длительное время отдавать малые или средние токи, но ведь они питаются от того же аккумулятора. И это не говоря о том, что автомобиль в принципе может некоторое время двигаться без генератора, только лишь на заряде аккумулятора, и после этого достаточно будет просто зарядить аккумулятор и он продолжит работать. По поводу толщины пластин сложно что либо сказать, разве что в аккумуляторах от ИБП некоторым попадаются нанотехнологические вставки из стекла. Стекло добавляет толщины пластинам и вес батареи, правда в химических реакциях не участвует.
И третье важное отличие - в процессе заряда аккумулятора выделяется водород. Когда батарея установлена под капотом автомобиля, то водород быстро улетучивается и не представляет никакой опасности. Так как источник бесперебойного питания установлен как правило в замкнутом пространстве, то газ начнет скапливаться, а смесь водорода с кислородом образует взрывоопасную смесь, которая может детонировать от любой искры (даже от включения света). Аккумулятор для ИБП полностью герметизирован, в процессе работы он не выделяет водород в атмосферу, а рециркулирует в пространстве батареи.
Данный довод мне сразу показался подозрительным, ввиду того, что мне не доводилось видеть герметичных аккумуляторов в ИБП. Если посмотреть на аккумулятор, то можно увидеть небольшие отверстия для отвода газов, в отличии от автомобильных аккумуляторов, они закрыты резиновыми колпачками и замурованы под пластиковые заглушки, но вовсе не герметично. Если снять пластиковые заглушки и поставить аккумулятор на зарядку, то некоторые резиновые колпачки весело улетят в неизвестном направлении. Значит вода всё таки распадается на кислород и водород, и простой резиновый колпачок не заставит их преобразоваться обратно в воду, а после определённого давления газы всё равно выйдут наружу. Впрочем ладно, если за несколько лет эксплуатации автомобильного аккумулятора в закрытом шкафу ничего не взорвалось, то в проветриваемом подвале и на балконе наверняка проблем с накоплением водорода не возникнет.
Автомобильные аккумуляторы имеют разбавленный электролит, а так как в жидкой среде все процессы протекают быстро, то срок службы этих батарей намного меньше чем у специализированных для ИБП. Внутри АКБ для источников бесперебойного питания находится губчатый материал, который пропитан электролитом. И поэтому ток самозаряда получается небольшим. И когда система перейдет на функционирование от аккумулятора, то батареи для ИБП проработают больше.
Действительно, в автомобильном аккумуляторе электролит находится в жидком состоянии, а в специализированных аккумуляторах для домашних ИБП им пропитан пористый материал, и если перевернуть его с открытыми заглушками, то ничего из него не выльется, это позволяет размещать его внутри ИБП в любом положении, хоть вверх ногами (хотя и не рекомендуется). Как это связано с током саморазряда, полностью электролита и скоростью протекания химических реакций - я не знаю, но вероятнее всего, что никак.
И не стоит забывать о том, что автомобильный аккумулятор работает в суровых условиях, от него несколько раз в день требуют больших токов, несколько месяцев в году это сопровождается очень низкими температурами, а несколько месяцев высокими, кроме того он испытывает вибрационные и ударные нагрузки во время движения автомобиля, а генератор заряжает его без какого либо контроля, и хорошо, если владелец следит за его состоянием.
Так же, некоторые высказывают сомнение по поводу того, что ИБП в состоянии зарядить автомобильный аккумулятор, ведь у него значительно большая ёмкость. Но ведь увеличив ёмкость, мы получаем увеличение длительности работы от батареи, странно ожидать, что последующая зарядка будет производиться за прежнее время.
Прочитав ещё несколько статей о вреде использования автомобильного аккумулятора в быту, стало понятно, что ничего не понятно. Но, учитывая предшествующий положительный опыт, было решено выбрать вариант с большей ёмкостью, т.е. автомобильные аккумуляторы. Для одного ИБП были выбраны самые дешёвые аккумуляторы от Тюменского Медведя на 75Ач, для второго АКБ фирмы BRAVO на 90Ач примерно за ту же стоимость. И вот сейчас, спустя почти год эксплуатации решил попробовать замерить ёмкость аккумуляторов, чтобы понять, насколько всё плохо.
Результаты замеров
| Параметр | АКБ №1 | АКБ №2 |
|---|---|---|
| Модель | BRAVO 6CT-90VL | Tyumen Batbear 75 |
| Ёмкость, макс. ток | 90Ач, 760А | 75Ач, 610А |
| Стоимость на момент покупки | 2200 руб | 2400 руб |
| Дата установки | 9 ноября 2014 | 11 ноября 2014 |
| ИБП | APC Smart-UPS 3000VA, 2700Вт, 230В, чистый синус 50Гц +-3 Гц | насос газового котла, насос тёплого пола, насос скважины с водой, морозильная камера, холодильная камера, освещение |
освещение, холодильник |
| Циклов заряда-разряда | 330+ | 10 |
| Производилась калибровка | нет | да |
| Дата контрольного замера | 31 августа 2015 | 1 сентября 2015 |
| Контрольный разряд | 4 часа 20 минут, 37.22Ач | 9 часов, 55.7Ач |
| Напряжение после разряда | 45.0В под нагрузкой, 48.7В без нагрузки | 44.6В под нагрузкой, 46.3В без нагрузки |
| Контрольный заряд | 9 часов, 37.32Ач | 14 часов, 52.28Ач |
| Напряжение после заряда | 55.4В, плюс-минус 0.02В на каждой батареи | |
| Уровень электролита | Визуально не изменился, уровень выше пластин с запасом | |
Хотя я не уверен, что правильно произвёл замер, но лучше способа, чем включить цифровой ватт-метр в разрыв между АКБ и ИБП, я придумать не смог. Сомнения в корректности замеров у меня возникли из-за того, что не смотря на постоянно включенную нагрузку, ИБП потреблял ток периодами (3-5 секунд потребление нарастает до номинала и опускается до нуля, 1-2 секунды потребления нет), возможно это связано с тем, что по аккумуляторному входу установлена пара ёмких конденсаторов, которые сглаживают нагрузку на АКБ. Зарядка производится примерно таким же образом (некоторое время подаётся ток, затем пара секунд перерыв). После полной зарядки ИБП продолжает периодически подавать ток на АКБ в районе 1А.
Не смотря на то, что один бесперебойник нещадно насиловал аккумуляторы каждый день почти полностью разряжая их, а затем вновь заряжая, а второй работал в штатном режиме и разряжал АКБ только при отключениях электричества, спустя год они по-прежнему работают и держат нагрузку. Специализированные аккумуляторы в ИБП, что стоящие с завода, что купленные в процессе эксплуатации не жили у меня даже этого времени, они просто высыхали и переставали держать заявленную ёмкость. В общем я не смог ответить для себя на вопрос, почему же автомобильные аккумуляторы не годятся для использования в ИБП, но через год я постараюсь повторить измерения и сравнить результаты.
Добавить метки
