Батареи для ИБП: выбор и эксплуатация

Если ИБП начинает работать хуже, то, вероятнее всего, причина в том, что аккумулятор исчерпал свой ресурс. Это означает, что наступило время выполнения штатной процедуры — замены батареи. Но как правильно выбрать батарею и как продлить срок её нормальной службы? Об этом подробнее.

Выбор батареи
Перед тем, как приступать непосредственно к выбору батареи, необходимо точно знать, для чего именно будет использоваться ИБП. Если его планируется установить в офисе для защиты компьютеров и оргтехники, то процесс перезарядки может длиться до 10 часов, а работа под нагрузкой не превышать получаса. В промышленных же системах, как правило, используются защитные устройства большой мощности и временем автономной работы, которое достигает нескольких часов.

Какую же батарею надо выбрать в каждом конкретном случае. Принять такое решение непросто, поскольку современный рынок предлагает пользователю несколько типов батарей для ИБП.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/5683/)

Свинцово-кислотные батареи
Традиционно пользуются высоким спросом, что объясняется, прежде всего, их относительно невысокой стоимостью. Тем не менее, такие аккумуляторы обладают целым рядом достоинств:

 - продаются практически везде,
 - работают в большом температурном диапазоне,
 - выдают достаточно стабильное напряжение,
 - отличаются низким саморазрядом,
 - их вторичная переработка неплохо отработана.

Однако, недостатков у свинцово-кислотных батарей тоже много. Вследствие низкой плотности энергии, под которой понимается количество энергии на единицу объёма или массы, их вес превышает аналогичный показатель у большинства других аккумуляторов. Они очень не любят глубокого разряда, при использовании электролита требуют постоянного обслуживания, теряют до 30 % энергии при заряде, не хранятся в разряжённом виде на морозе и их выход из строя не поддаётся точному прогнозу. 

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/5683/)

Литий-ионные аккумуляторы
Главная отличительная черта — длительное время эксплуатации, которое может достигать 10 лет. Таким образом, по совокупной стоимости владения они выигрывают даже у дешёвых свинцово-кислотных батарей. Обладают высокой плотностью энергии, низкой скоростью саморазряда. Батареи не требуют специального обслуживания и не подвержены эффекту памяти, под которым понимается обратимая потеря ёмкости при нарушении рекомендованного режима зарядки.

Но и они не лишены недостатков, главные из которых: высокая начальная стоимость и относительно узкий диапазон рабочих температур. К тому же, некоторые преимущества литий-ионных аккумуляторов проявляются только при определённых условиях. В частности, их длительное хранение возможно исключительно в заряженном виде.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/5683/)

Никель-кадмиевые аккумуляторы
В настоящее время становятся всё более популярными. В основном они применяются в электронике благодаря лёгкости и компактности. Но эти качества оказались востребованы и при комплектации ИБП.

Никель-кадмиевые батареи дёшевы, имеют хорошую энергетическую плотность и низкий саморазряд, а также выдерживают до 1500 циклов перезарядки. Но говорить про достижение идеала пока рано — у них большая память и из-за включения в их состав высокотоксичных веществ стоимость утилизации изделий чрезмерно высока.

Стабильные никель-металлогидридные аккумуляторы с высокой плотностью энергии
Пока экзотика. Несмотря на неоспоримые достоинства, их отличает малая нагрузочная способность, большой саморазряд, ограниченный диапазон рабочих температур и дорогая эксплуатация.

На практике чаще всего приходится выбирать из двух типов батарей: свинцово-кислотных и литий-ионных. Первые дешевле при покупке, вторые — в эксплуатации. Поэтому однозначного решения в данном случае быть не может. Оно принимается исходя из конкретной ситуации на предприятии.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/5683/)

Суперконденсаторы
В ряде случаев вместо аккумулятора целесообразно использовать суперконденсатор. В сочетании с ИБП они защищают оборудование в течение небольшого промежутка времени.

Чаще всего ИБП на суперконденсаторах применяются совместно с генератором для обеспечения энергоснабжения при его запуске. Также они используются как буферные устройства пиковых нагрузок для оборудования, в работе которого регулярно повторяются циклы максимального энергопотребления.

По сравнению с батареями суперконденсаторы не нуждаются в средствах охлаждения, могут служить до 20 лет и отличаются небольшим весом, а также обладают широким диапазоном рабочих температур. В экстремальных условиях эксплуатации они практически не имеют альтернативы.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/5683/)

Эксплуатация батареи
Какой бы аккумулятор ни был выбран, пользователь заинтересован в том, чтобы продлить срок его службы и тем самым снизить эксплуатационные расходы. Периодичность замены батареи зависит от ряда факторов, определяемых не только внешними условиями, но и возможностями устройства.

Как только ИБП перестанет отдавать электроэнергию подключённым к нему устройствам, стартует процесс зарядки батареи. После каждого такого цикла ёмкость аккумулятора снижается. Именно поэтому каждая модель рассчитана на определённое количество циклов заряда-разряда, после которых её ёмкость падает настолько, что дальнейшая эксплуатация становится невозможной.

Главный враг аккумулятора — непрерывная подзарядка, которая происходит при любой потери энергии. Это провоцируют эрозию пластин и приводит к деградации накопителя.

Решить эту проблему позволяет технология Eaton Advanced Batery Management (ABM), исключающая непрерывную подзарядку. Вместо этого в ИБП используется интервальная схема, при которой заряд восстанавливается только в случае необходимости. В результате срок службы батареи увеличивается примерно в два раза.

Есть у этой технологии один весьма полезный побочный эффект. Поскольку ABM-блок постоянно измеряет уровень заряда, то пользователь будет своевременно оповещён о необходимости замены батареи.

источник - здесь (https://www.elec.ru/publications/peredacha-raspredelenie-i-nakoplenie-elektroenergi/5683/)