Приближается осень и приближаются энергетические проблемы.
Совершенно типичная ситуация, когда отопление еще не включили, а все соседи начинают отапливаться электрокаминами и различными обогревателями, осушая и без того загруженную сеть.
Грозы рвут провода, рвут провода, оборудование остается без питания.
На помощь приходит спасительный источник бесперебойного питания или ИБП.
Но что делать, когда отказ линии длится более часа, а весь свой ресурс источник бесперебойного питания исчерпывает за десятки минут? Увеличение емкости встроенных аккумуляторов.
Сегодня я расскажу, как это сделать правильно и безопасно, а также как выбрать необходимый аккумулятор на реальном примере.
Буквально на днях возникла довольно тривиальная, но интересная проблема.
Давно существующая серверная стойка с небольшим количеством оборудования и приблизительным потреблением 250-400 Вт оснащена ИБП.
Время автономной работы составляет около часа, а в случае более длительного отключения электроэнергии вручную запускался установленный на улице газогенератор.
Задача: обеспечить время автономной работы стенда не менее 6 часов при минимальных затратах.
Сразу напрашивается вывод - оснастить генератор какой-нибудь системой автоматического запуска, типа этот .
Плюс в том, что стоимость такой модификации около 13 тысяч рублей, а минус в том, что требуется регулярное обслуживание и дозаправка генератора.
Добавляется человеческий фактор, а значит снижается общая надежность системы.
Второй метод, выбранный из-за его простоты и надежности, заключается в увеличении емкости аккумулятора.
В этом случае достаточно просто увеличить емкость аккумулятора; к счастью, в данном случае аккумуляторная батарея выносная и подключается отдельным проводом.
Поскольку стандартные аккумуляторы имеют емкость 9 Ач и собраны в аккумулятор на 48 В, то их достаточно заменить на аналогичные гелевые аккумуляторы емкостью 40-50 Ач.
Поскольку зарядный блок оснащен системой принудительного охлаждения, такая нагрузка не будет критичной и повлияет только на время зарядки аккумулятора.
А как же быть тем, у кого потребление значительно выше и требования к времени автономной работы заметно другие? Например, стойка мощностью 1-1,5 кВт требует до 24 часов автономной работы.
В этом случае проще всего установить источники бесперебойного питания на 10 минут работы и мощные генераторы с системой автоматического запуска, которые запустятся через 5 минут после отключения электроэнергии.
Вся эта система стоит значительных денег, но иногда стабильность работы окупается.
Хочу рассмотреть промежуточный вариант для небольшого офиса или частного дома, когда требуется резерв на переменную нагрузку, с пиковой мощностью 6 кВт и средним потреблением до 1 кВт в течение длительного времени без внешнего питания.
Есть возможность добавить генератор, тогда система станет полностью автономной.
В качестве ИБП для себя выбрал стоечный вариант. UPS от компании МикроАРТ.
К счастью, этот экземпляр проработал достаточное время и продемонстрировал безотказную работу.
Кроме того, он имеет широкий набор настроек, позволяющий экономить заряд батареи и правильно их использовать.
Объяснение: Во всех офисных ИБП используются гелевые аккумуляторы, которые имеют множество преимуществ: поставляются заряженными, не требуют обслуживания, а электролит находится в загустевшем состоянии, а значит, никогда не прольется.
Но все источники бесперебойного питания поддерживают повышенное напряжение на аккумуляторах, что позволяет использовать 100% емкости и максимально быстро заряжать их.
Именно два последних пункта значительно сокращают срок службы аккумуляторов, доводя их до показателя 2-3 года до выхода из строя.
Хотелось лет 5-7, а лучше 10, без замены батареек.
И вот мы подходим к выбору типа аккумуляторов.
Типы батарей годовое общее собрание 
Технология AGM использует пористый наполнитель отсеков корпуса из стекловолокна, пропитанный жидким электролитом.
Микропоры этого материала не полностью заполнены электролитом.
Свободный объем используется для рекомбинации газа.
Герметичные, необслуживаемые, не требуют для установки вентилируемого помещения.
AGM аккумуляторы хорошо работают в режиме подзарядки (буферном режиме) со сроком службы до 10-12 лет. Если их использовать в циклическом режиме (т.е.
постоянно заряжать и разряжать хотя бы до 60-80% емкости), то срок их службы сокращается почти в два-три раза.
Срок службы при полной автономности – до 3 лет. Рекомендуется для резервного источника бесперебойного питания.
ГЕЛЬ В жидкий электролит добавляется вещество на основе диоксида кремния (SiO2), в результате чего образуется густая масса, по консистенции напоминающая желе.
Эта масса заполняет пространство между электродами внутри аккумулятора.
В процессе химических реакций в толще электролита появляются многочисленные пузырьки газа.
В этих порах и оболочках происходит встреча молекул водорода и кислорода, т.е.
рекомбинация газа.
Таким образом, почти все испарения возвращаются обратно в батарею, и это называется рекомбинацией газов.
Сепаратор в гелевых аккумуляторах тоже необычен – микропористый дуропласт, за счет добавок алюминия обладает высокой устойчивостью к агрессивным средам, обладает высокой температурной стабильностью и механической прочностью; последнее обеспечивает высокую виброустойчивость и ударопрочность конструкции.
При производстве гелевых аккумуляторов используется свинец высокой чистоты – это увеличивает эксплуатационные характеристики аккумулятора в несколько раз.
Срок службы при автономности до 4 лет, при резервном питании до 12 лет. Рекомендуется для резервного источника бесперебойного питания.
Гелевые и AGM аккумуляторы внешне практически неотличимы и имеют достаточно схожие характеристики.
Дальше интереснее.
Бронированный 
Основой бронелиста является оболочка (оболочка) из нетканого микропористого пластика в виде ряда параллельных трубок.
Активная масса содержится внутри трубок.
Токоведущая часть пластины представляет собой запрессованный в активную массу стержневой каркас, отлитый из свинцово-сурьмяного сплава.
Каркас стержня изготовлен методом литья под давлением, что исключает образование полостей и других литейных дефектов в стержнях проводников, существенно увеличивая срок службы.
Микропористая оболочка надежно защищает положительную активную массу от осыпания и скатывания на протяжении всего периода работы аккумулятора.
Рекомендуется для полной автономии и/или резервных систем.
Срок службы бронебатарей в автономных условиях составляет не менее 10 лет при правильной эксплуатации (или 1500 циклов разрядов 80%) или 15 - 17 лет при резервном питании.
Поставляется в сухом виде.
Литий-железофосфат (LiFePo4): 
Герметичные аккумуляторы, изготовленные по литий-железо-фосфатной технологии.
Рекомендуется для полной автономии и/или резервных систем.
Срок службы литий-железо-фосфатных аккумуляторов в автономном режиме составляет до 20 лет при правильной эксплуатации (или 5000 циклов разрядов 70%) или 25 – 30 лет при резервном питании.
Поставляется в комплекте с BMS. Эти аккумуляторы обладают рядом важных преимуществ и являются наиболее перспективными аккумуляторами в мире.
Выбор Все говорит в пользу литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LiFePo4), но первоначальные вложения достаточно велики, хотя преимущества неоспоримы: отсутствие кислоты, герметичность, необслуживаемость и минимальная стоимость цикла заряд-разряд. Приняв во внимание все плюсы и минусы, я решил остановиться на сухозаряженных бронебатареях.
Подготовка и сборка аккумулятора 
Потому что бронебатареи , которые я выбрал, поставляются в банках по 2В, но мне нужно было получить 24В, поэтому аккумулятор пришлось собирать самому из 12 штук.
Первым этапом была заливка электролита.
Процедура связана с риском для здоровья, поэтому необходимо использовать средства защиты: очки или маску для глаз, респиратор, резиновые перчатки, резиновые сапоги.
Я также добавил дождевик на случай, если прольется электролит, содержащий кислоту.
Также лучше всего заливать аккумуляторы на резиновый или пластиковый коврик, чтобы в случае пролития электролита на полу не оставалось следов.
Для заливки электролита я использовал вот это ручной насос , кислотостойкий.
Заправить сам аккумулятор довольно просто, но с учетом 12 банок это занимает много времени.
Газировка в кадре не просто так.
Из курса химии мы знаем, что гораздо эффективнее не смывать кислоту водой, а нейтрализовать ее содой, поэтому в целях безопасности лучше держать под рукой открытую пачку соды.
После заливки аккумуляторов электролитом необходимо не позднее, чем через 3 часа подзарядить аккумулятор.
Саму процедуру зарядки необходимо проводить соответствующим зарядным устройством с током 10% (0,1С) от емкости аккумулятора.
Например, если емкость 210 Ач, то максимальный зарядный ток должен быть не более 21 А.
Толстые перемычки используются для того, чтобы они не становились узким местом при протекании больших пусковых токов.
Кроме того, при протекании тока по тонким проводам они заметно нагреваются, что может привести к преждевременному износу аккумуляторов или возгоранию.
Ведь нагрев аккумулятора от +25 до +35 градусов сокращает срок его службы вдвое.
Следующим шагом, позволяющим превратить обслуживаемые аккумуляторы в малообслуживаемые или вовсе необслуживаемые, стала установка восстановительных пробок.
Выделяющийся при зарядке водород, поднимаясь в такую пробку, соединяется с кислородом и поступает обратно в аккумулятор.
Перед установкой таких заглушек необходимо полностью зарядить аккумулятор и дать ему постоять несколько дней, так как в первое время может наблюдаться повышенное газообразование, на которое такие рекуператоры не рассчитаны.
Если пренебречь этой ситуацией, то возможен печальный результат: перегрев рекуператора.
В результате аккумулятор приобрел такой вид и будет требовать лишь профилактической проверки разницы напряжений между аккумуляторными блоками раз в год и проверки уровня электролита раз в 6 лет. Если напряжение разных аккумуляторов начинает «разбегаться», то необходимо провести уравнительный заряд (заряд повышенным напряжением).
Если уровень электролита ниже, просто долейте дистиллированную воду.
Вот в чем преимущество такого решения: для герметичных аккумуляторов (ГЕЛЕВЫХ и AGM) водород, несмотря на внутреннюю рекуперацию, тоже медленно испаряется, но добавить воду уже невозможно и такие герметичные аккумуляторы приходится выбрасывать гораздо раньше.
Запасенная энергия именно этой сборки составляет 5040 Втч, и без существенных потерь для здоровья аккумулятора можно потратить половину.
То есть два-три ноутбука в обычном режиме могут проработать сутки и при этом еще останется немного энергии.
Если к этому добавить внешний генератор или солнечные батареи, система станет полностью автономной и позволит работать не один год. Заключение Инвертор с внешним аккумуляторным блоком оказался больше стандартного компактного ИБП со встроенными аккумуляторами, но практически бесконечная емкость внешних аккумуляторов позволяет значительно увеличить срок службы аккумуляторов.
И если время аварийного электропитания от ИБП составляет минуты или десятки минут, то при использовании инвертора с внешними аккумуляторами время автономной работы исчисляется часами или сутками.
Если интересно, могу в лоб сравнить два устройства: ИБП Powercom Smart King SMK-2000A-RM-LCD и инвертор MAP SIN Energy Pro ГИБРИД с внешним аккумулятором.
Теги: #Компьютерное железо #Сделай сам или Сделай сам #Электроника для начинающих #Лайфхаки для гиков #ИБП #ИБП #батарея #источник бесперебойного питания #Микроарт #аккумуляторы повышенной ёмкости #увеличение емкости #автономная работа #источник бесперебойного питания #корпусной батарейки
-
Alphago Выиграла Первую Игру У Ли Седоля
19 Oct, 24
