Корзина
+7(495)369-17-30
+7
495
369-17-30
8
800
707-62-48
Электрооборудование
Аккумуляторы для бесперебойного питания

Аккумуляторы для бесперебойного питания

Аккумуляторы для бесперебойного питания
Изобретение итальянского физика Александра Вольта, предложившего миру первую батарею электропитания, стало яркой вехой в истории человечества. Событие произошло в марте 1800 года. Так называемый «Вольтов столб» привлёк всеобщее внимание.

23.06.16

Изобретение итальянского физика Александра Вольта, предложившего миру первую батарею электропитания, стало яркой вехой в истории человечества. Событие произошло в марте 1800 года. Так называемый «Вольтов столб» привлёк всеобщее внимание. Ученые мужи из разных стран включились в исследовательскую деятельность в данном направлении. Многие их разработки были секретными, но сыграли свою роль в появлении современных аккумуляторов для бесперебойного питания, так и в развитии технического прогресса.

Начало масштабного производства

Следующим значимым событием стало появление первого свинцово-кислотного аккумулятора. Произошло это в 1859 году. Автор разработки Гастон Планте – изобретатель из Франции. Его стационарные аккумуляторы сразу вышли на международный уровень, получили широчайшее признание, в том числе, и в автомобильной отрасли. Заметим, что электромобили, появившиеся на их основе, на 4-е года старше бензиновых машин, они сразу показали отличные технические характеристики, а также, впервые в мировой истории наземных транспортных средств смогли преодолеть предел скорости в сотню (100 км/ч).

Современные стационарные аккумуляторы

В настоящее время АБК стали незаменимыми в телекоммуникационной отрасли. Благодаря ним работают, как сотовые телефоны пользователей, так и все системы электроснабжения в области связи. И это притом, что с начала первого появления АБК, особых конструктивных изменений в них не наблюдается.

По структуре свинцово-кислотные (химические) аккумуляторы для ИБП - источники электроэнергии многократного применения, состоят из:

  • Двух позиции электродов;
  • Сернокислотного электролита;
  • Термостойкого корпуса из прочного на удар пластика ABS.

В процессе зарядки от внешнего источника электричества, в них протекает окислительно-восстановительная реакция, в результате которой происходит накопление (аккумулирование) энергии. Обратные процессы наблюдаются во время разрядки аккумулятора для бесперебойника – он преобразуется в источник электротока.

Неоспоримые преимущества свинцово-кислотных АБК

Химические АБК прошли долгий (полтора века) путь служения. За это время они проявили такие превосходные качества, как экономичность, способность создавать стабильное напряжение даже в условиях изменениях тока, нагрузки и температуры рабочей среды. Поэтому все усилия специалистов по улучшению конструкции свинцово-кислотного аккумуляторы для бесперебойного питания сводились к разработке мер по снижению трудозатрат по их обслуживанию и поиску более продуктивных, по химическим показателям, электродов.

Уже в 1970 году на рынок выходят:

  • АКБ с малыми требованиями к обслуживанию (не более 2-3 раз в течение года);
  • Герметизированные батареи для ИБП – устройства, не требующие обслуживания.

Они значительно улучшили качество электропитания и упростили производственные задачи связистов.

Современные устройства для ИБП

Среди пользующихся спросом современных видов батарей для ИБП выделяется тип VRLA – герметизированные, не требующие обслуживания, свинцово-кислотные, с регулируемым клапаном.

Их усовершенствованная конструкция включает особые виды электролита и комплектов электродов, которые способны до 99%, выделяющихся в процессе реакции электролита с электродами, газов, преобразовывать в воду, разбавляющую, концентрирующийся с течением времени, электролит.

При этом уровень выброса газов в них ничтожно мал, поэтому помещения, где они установлены, не требуют организации принудительной вентиляции.

Два технологических направления VRLA

В связи с тем, состояние электролита в аккумуляторах для ИБП типа VRLA имеют связанное состояние, производители нашли для них 2-а технологических направления:

  • AGM, – характеризуется использованием сепараторов из пористого стекловолокна;
  • GEL, – работают на основе гелеобразного состояния кислотного электролита, получено путём включения в его состав силиконовых добавок.

Обе группы аккумуляторов для бесперебойника находят свои положительные и отрицательные оценки в условиях эксплуатации.

К примеру, AGM демонстрирует более высокий уровень рекомбинации газовых выделений, создаёт отличную динамику зарядки/разрядки, не образовывает внутренних температурных перепадов.

Группа аккумуляторов GEL уверено проходит этап глубокого разряда и демонстрирует лучшие показатели по количеству циклов зарядки и разрядки. Однако уровень рекомбинации в них меньше, для их эксплуатации необходимо соблюдение ряда условий. Так, в результате «термического разгона», создаваемого усилением тока заряда, внутренняя температура может настолько резко возрасти, что разрушит устройство. По этой причине гелиевые батареи нуждаются в особых зарядных устройствах, а их динамические показатели немного уступают группе, описанной выше.

В каждую из групп герметизированных АБК включены модели с различными типами электродов по толщине и геометрическим параметрам. Их отличия многогранны: по структуре, по качеству и количеству активных компонентов в составе, по размерам.

В общем, от формы геометрической решётки и толщины электрода в большой степени зависит срок эксплуатации устройства. Количество пластин и их форма (плоская, цилиндрическая) служат основой динамических показателей, а комплекс активных материалов создаёт эффект рекомбинации, интенсивность газоотделения в электролите. Электроды с цилиндрической формой имеют большую рабочую поверхность и широко используются в группе GEL.

Классификация АКБ по версии EUROBAT

Рабочие характеристики ИБП определяются напряжением на клеммах, емкостью заряда. Класс зависит от срока службы и назначения.

I-ый класс: High Integrity – высший уровень безопасности со сроком эксплуатации, превышающим 10-летний рубеж. Оборудование для центов телекоммуникации, атомных станций, энергетических углеводородных комплексов.

II-ой класс: High Performance – высокая производительность, до 10 лет эксплуатации, надёжные и прочные.

III-ий класс: General Purpose – для общего назначения, 5-8 лет эксплуатации.

IV-ый класс: Standart Commercial – стационарные аккумуляторы, до 5 лет работы.

Гарантированный срок эксплуатации определяется по числу, заявленных производителем, циклов заряд/разряд, конструктивных особенностей модели. Фактический срок службы зависит ещё от соблюдения условий монтажа, ввода и правил эксплуатации.

Особенности работы в буферном режиме

При формировании схемы источника бесперебойного питания особое внимание уделяют расчёту емкости буфера. Как показывает практика, герметизированные необслуживаемые устройства очень требовательны к условиям эксплуатации. При работе в буферном режиме они могут потерять от 30% до 50% рабочего потенциала. Срок их службы может быть сокращён наполовину, и при наличии некоторых незначительных дефектов, они быстро выходят из строя.

В данной категории используют аккумуляторы, выдерживающие частые, а нередко и глубокие, периоды заряд/разряд. В герметизированных АКБ группы AGM, где в фазе глубокого разряда происходит необратимая сульфитация электродов, разрушающая устройство в состав буфера включают батареи значительно большей мощности.

Как показывает практика, герметизированные не обслуживаемые аккумуляторы для бесперебойного питания очень требовательны к условиям эксплуатации. В этом отношении буферу отводится немаловажная роль.

 

Требования к нему зависят от порядка построения батареи для ИБП и могут в различных ситуациях отличаться в значительной степени.

К примеру, - аккумуляторы для бесперебойного питания используют в порядке двойного преобразования, на основе On-Line – категорииВ этом случае на первом этапе их работы происходит выпрямление и понижение подаваемого от сети напряжения до достижения тех значений, при которых должна производиться подзарядка устройства. Далее, накопленная энергия подаётся в инвертор. Здесь формируются заданные параметры переменного рабочего напряжения.  

В такой схеме, между выпрямителем и инвертором устанавливают буфер. Его задачи:

Во-первых, – компенсировать возможные провалы напряжения в батареи для ИБП.  

Во-вторых, если напряжение пропадёт, то аккумуляторный буфер возьмет на себя роль источника питания.  

Важно, чтобы в схеме On-Line аккумуляторы для ИБП были способны переносить нередко происходящие, а, иногда, достаточно глубокие, циклические периоды зарядки/разрядки.

Возможные проблемы

1.     Сульфитация электродов.

Эффект глубокого разряда негативно отражается на состоянии аккумуляторов для бесперебойника, изготовленных по типу AGM. Он запускает в них необратимую реакцию, приводящую к осаждению сульфатных солей на поверхность электродов. Для защиты устройства от этого явления необходимо, чтобы емкость буфера была значительно выше расчётных показателей.

2.     Разбалансировка напряжений.

Нередко на каких-то элементах буфера происходит разбалансировка напряжений, что запускает последовательный процесс их перезарядки. В результате, все аккумуляторы, включённые в буфер, могут прийти в полную негодность.

Опасность этого состояния заключается в том, что при разбалансировке напряжение на клеммах буфера долгое время остаётся неизменным. Поэтому в этом состоянии аккумуляторы для ИБП продолжают функционировать в нормальном режиме. Но стоит первичному питанию на мгновение прекратиться, и тогда, проявится недостаток их емкости. Условия для продолжения работы на протяжении необходимого пользователям времени будут нарушены.    

Выводы эксперта

Хотя герметизированные аккумуляторы для бесперебойника называют не обслуживаемыми, - их эксплуатация требует создания и поддержания благоприятных условий.

На основании длительного опыта работы в отечественных условиях, специалисты пришли к выводу, что заявленные паспортах сроки эксплуатации стационарных аккумуляторов, используемых в буферном режиме, явно завышены.

Многие фирмы, в том числе и известные операторы связи, пользующиеся устройствами ИБП, пытаются снизить расходы на обеспечение необходимых условий для их содержания. Результат такой экономии – аккумуляторные буферы, составленные батареями с треснувшими от терморазгона корпусами.  

 Вспомним рекомендации производителей

I-ое правило: Постоянная температура в помещении, в пределах 20’C(увеличение T на 10’Cсокращает наполовину срок работы устройств).  

II-e правило: В процессе заряда аккумуляторов необходимо поддерживать указанное в паспорте напряжение. Обязательно корректировать его при изменениях температурных режимов.  

Повышенное напряжение при функционировании в режиме постоянной подзарядки приводит к следующим негативным последствиям:

  • эффекту избыточного газообразования с образованием избыточного давления в корпусе;
  • учащенной работе клапанов, стравливающих давление;
  • концентрации электролита, вследствие усыхания при открывании клапанов.

Подзарядка при пониженном напряжении приводит к образованию сульфитной корки на поверхности электродов.

Заметим, что эксплуатация стационарных аккумуляторов  

в буферном режиме вскрывает все дефекты, полученные в процессе производства. К примеру, нарушения, допущенные при отливке электродов, приводят к быстрому разрушению пластин положительного электрода. Устройство сразу теряет работоспособность.

Какие марки производителей заслуживают большего доверия?

Среди производителей аккумуляторов, пользующихся доверием на отечественном рынке и наиболее подходящих для работы в составе ИБП, следовало бы в первую очередь упомянуть следующие Марки: концерн EXIDE Technologies; компании C&D Technologies (США); Delta (Китай); FIAMM (страны ЕС); CSB Battery (Тайвань).  

Продукция C&D Technologies пользуется большой известностью и спросом.

Компания начала поставлять рынку аккумуляторы ещё на заре (20-е годы) ХХ века. Необслуживаемые батареи в её ассортименте представлены 2-мя линейками типа AGM:

  • 1) DYNASTY, - до 1О лет эксплуатации, рабочее напряжение: 6 - 12В. Ном. Емкость:28 – 2О8 Ач.
  • 2) Мs Eпdur II, - до 2О лет эксплуатации, рабочее напряжение 2В, Ном. Емкость: З45 - 2ОЗ8 Ач.

Изначально продукция CSB Battery была представлена исключительно герметизированными аккумуляторами бесперебойниками. Сегодня производство значительно расширилось и дополнилось.

Однако на российском рынке актуальны следующие линейки ИБП, изготовленные по технологии AGM:

  • 1) GP, - 3 - 5 лет эксплуатации. Напряжение: 6 / 12 В. Ном. Емкость: до 1ОО Ач.
  • 2) GPL, - более 10 лет эксплуатации. Напряжение: 6 /12 В. Ном. Емкость:  до 1ОО Ач.
  • 3) MSJ, - 15-2О лет эксплуатации. Напряжение:  2 В. Ном. Емкость: 15О - 15ОО Ач.
  • 4) MSV, - 15-2О лет эксплуатации. Напряжение 2 В. Ном. Емкость: 15О - 15ОО Ач.
  • 5) MU,  - 15-2О лет эксплуатации. Напряжение 2 В. Ном. Емкость 15О - 15ОО Ач

Продукция Delta присутствует на отечественном рынке 2ОО3 года. Среди ИБП она представлена серией HR, изготовленной по типу AGM.  Напряжение: 6 / 12 В. Номинальная Емкость в пределах: 4,5 – 1ОО Ач.

Доля продукции EXIDE Technologies на мировом рынке свинцово-кислотных АБК превышает 30%. Она представлена номенклатурой ряда Торговых Марок, включая: Marathon, Absolyte, Powerfit и другие.

Так, группа GEL представлена линейками аккумуляторов, ТМ Sonnenschein с диапазоном емкости 1,2 – 35ОО Ач. Большинство из них рекомендовано для эксплуатации в системах телекоммуникаций.

АКБ группы AGM выпускают прочие Торговые Марки, входящие в концерн. Их продукция рассчитана на 5-2О лет эксплуатации. Ном. Емкость в пределах 1,2 – 6ООО Ач.

Аккумуляторы марки FIAMM производят на 12 интернациональных производствах:  производителей АКБ и владеет 12 заводами, расположенными в США, Италии, Франции, Бразилии, Австрии, Германии и др. Головное предприятие, включающее научно-исследовательскую базу, расположено в Италии.

По типу AGM предложены серии:

  • 1) FG, - напряжение: 6/12 В. Ном. Емкостью до 2ОО Ач.
  • 2) FGH, - напряжение: 6/12 В. Ном. Емкостью до 2ОО Ач.
  • 3) FGHL – напряжение: 6/12 В и емкостью до 2ОО Ач.
  • 4) SP-ENERLITE, - Напряжение: 12В. Емкость 26 - 2ОО Ач.
  • 5) FLB-HIGHLITE, - 1О -12 лет эксплуатации. Напряжение: 12 В. Емкость до 1З5 Ач.

Гелиевые аккумуляторы с трубчатыми электродами: SMG, - напряжение: 2 В. Ном. Емкость: 2ОО до 3ООО Ач.  

Мнение аналитика

Согласно статистики, большинство фирм в системе Телекоммуникаций работают на свинцово-кислотных АБК типа VRLA.

Их преимущества:

  • Относительно низкая стоимость (в 4, а то и 5 раз ниже цен на литиево-полимерные АБК);
  • Для эксплуатации не требуется организовывать отдельные помещения;
  • Нет необходимости обеспечивать усиленной приточно-вытяжной вентиляцией.

Есть и недостатки:

Во-первых, - большой весь и внушительные габариты. Так, для организации 4 часов работы при нагрузке в 1ОО кВт. понадобиться десятитонная батарея. Стоимость такого устройства – десятки тыс. долларов США. Для зарядки его обычным для бесперебойников устройством потребуется затратить порядка 4О часов времени.

Во-вторых, - ограниченный срок эксплуатации и большие расходы на создание необходимых условий. С целью экономии батареи с 5-илетним сроком работы оказываются предпочтительнее, чем 10-и и более.

В заключение добавим, что состояние батарей в ИБП необходимо тестировать. Для этого существует встроенное контрольное устройство. Пришедшие в негодность однофазные комплекты заменяют однотипными. В трёхфазных источниках смене подлежат картриджи. Для того чтобы замена проходила без «сюрпризов», на место «отживших» элементов устанавливают точно такие же.  

 

Предыдущие статьи
  • 21.06.16 Установки повышения давления
    Установки повышения давления

    Строители ощутили острую необходимость в применении насосных станций с появлением большого количества многоэтажных объектов, перегружающих водопроводную систему. Установки повышения давления гарантируют подачу жидкости в самые удаленные точки,...

    Полная версия статьи
  • 19.06.16 Современные кабельные короба
    Современные кабельные короба

    При строительстве различных промышленных объектов, зданий общественного назначения и жилых домов особое внимание уделяется обеспечению их электроэнергией. В этих целях осуществляется прокладка электрической сети, которая может быть смонтирована...

    Полная версия статьи
  • 19.06.16 Насосные станции для частного дома и дачи
    Насосные станции для частного дома и дачи

    В частном доме или даче не обойтись без насосной станции, которая будет выкачивать воду из источника и доставлять по водопроводу в кран. Эта компактная система, состоящая из насоса, напорного накопителя (гидроаккумулятора) и специального датчика...

    Полная версия статьи