X
Сравнить 0 товара
+7 (495)221 6783

Принципы выбора аккумуляторов для работы в составе источников бесперебойного ...

31 июля 2015 г.

Выбор аккумуляторной батареи для применения в UPS является важнейшим этапом построения систем бесперебойного электроснабжения ответственных объектов. От качественной и долговечной работы автономных источников тока в подавляющем большинстве случаев зависит надежность системы в целом. Поэтому вопрос расчета резервирования питания нагрузки в аварийном режиме заслуживает самого пристального внимания и подробного изучения.

В простейшем случае источник бесперебойного питания переменного тока можно представить в виде выпрямителя, аккумуляторной батареи и инвертора, причем аккумуляторная батарея подключается параллельно выходу выпрямителя и входу инвертора (см. схему на рисунке 1). Логика коммутаций, схемотехнические решения, тип UPS (принцип преобразования электрической энергии) при расчете аккумуляторной батареи роли не играют. 
Главное то, что выпрямитель с точки зрения батареи, является зарядным устройством, и основное требование к его характеристикам – достаточность мощности (тока) заряда, правильно отрегулированное напряжение заряда и минимальный уровень пульсаций выпрямленного тока. А инвертор в аварийном режиме является для аккумуляторной батареи нагрузкой, и особенность его работы с батареей заключается в том, что он потребляет постоянную мощность, то есть при падающем напряжении разряда ток потребления инвертора растет. Таким образом для того чтобы определиться с типом аккумуляторов, необходимо вычислить общую мощностью потребления инвертора PDC , затем рассчитать мощностью разряда одного элемента/моноблока в составе батареи (делением на число последовательно соединенных элементов/моноблоков) и затем, оперируя данным о разряде постоянной мощностью, выбрать из разрядной таблицы аккумуляторы подходящего типа с учетом требуемого времени резервирования и конечного напряжения разряда. К сожалению, для батарей некоторых серий производители не публикуют данные о разряде постоянной мощностью. Если данные о мощности отсутствуют, то рекомендуется найти ток, протекающий через батарею в конце разряда Imax и далее пользоваться при выборе аккумуляторов таблицами разряда постоянным током. При таком подходе результат окажется несколько завышенным по времени резервирования, но это не расценивается как ошибка, и его можно будет рассматривать как некоторый технологический запас системы в режиме автономной работы.

Тем не менее, необходимо отметить, что серии батарей, предназначенных для комплектования UPS, обязательно сопровождаются данными производителя о разряде постоянной мощностью. Кроме того, часто в обозначениях типов они содержат значения характерной мощности разряда, например, 15-минутного режима, а не номинальной емкости, как принято в обозначении аккумуляторов, предназначенных для длительных разрядов постоянным током. Это объясняется не только тем, что режимы эксплуатации аккумуляторов в UPS связаны с разрядом постоянной мощностью, но и тем, что требуемое время разряда, как правило, весьма ограничено, и в большинстве случаев не превышает одного часа. 
То есть при выборе батареи для работы в UPS ключевое значение имеют разрядные характеристики при заданной длительности разряда (как правило, до одного часа), а не величина номинальной емкости, которая также может фигурировать в спецификациях производителей. К тому же, если сравнить аккумуляторы нескольких серий, даже в рамках производственной программы одного предприятия, то может оказаться, что при весьма близких параметрах номинальной емкости, их эффективности разряда высоким током различаются в разы. Та же ситуация может возникнуть при сопоставлении серий аккумуляторов различных производителей. Это не является чем-то аномальным, а всего лишь подчеркивает индивидуальные особенности каждого конкретного изделия, неповторимость конструктивных и технологических решений. Так, например, график на рисунке 2 наглядно иллюстрирует разницу в соотношении мощности 10-часового (точка схождения характеристик) и 5-минутного разряда (начало координат) аккумуляторов, предназначенных для применения в UPS и выпущенных различными производителями. По понятным причинам, представленные разрядные характеристики обезличены, но все сопоставляемые аккумуляторы имели одну и ту же номинальную емкость, измеренную в режиме 10-часового разряда, 65 Ач.

Другим немаловажным аспектом выбора аккумуляторной батареи для оснащения UPS является прогноз ее срока службы в режиме коротких разрядов. Все свинцово-кислотные аккумуляторы в процессе эксплуатации постепенно теряют свои рабочие параметры. Для параллельно-резервного режима характерен постепенный рост внутреннего сопротивления, в первую очередь из-за коррозии решеток пластин аккумулятора, что в свою очередь приводит к постепенному снижению емкости и энергии разряда, которое, к сожалению, гораздо раньше проявляется в режиме разрядов высокими токами. По российским и международным нормам, аккумулятор в конце своего срока службы должен иметь не менее 80% гарантируемой производителем емкости разряда. Это утверждение распространяют на весь диапазон рабочих характеристик свинцово-кислотных батарей, но проверяют пригодность аккумуляторов к дальнейшей эксплуатации в номинальных режимах разряда, которые соответствую 10, 20-часовым, т.е. относительно малым, токам. Ток разряда 15-минутного режима может превышать ток 10-часового разряда в 10-20 раз, соответственно и вклад растущего внутреннего сопротивления стареющего аккумулятора при протекании через него большого тока окажется существенно заметнее. А приведет это к тому, что аккумулятор, формально пригодный к эксплуатации с точки зрения номинальной емкости, окажется неспособным обеспечить заданное время в режиме короткого разряда. И чем короче требуемое время разряда (выше ток), тем раньше наступит этот момент. На практике данная зависимость устойчиво подтверждается - уже на половине расчетного срока эксплуатации емкость 15-минутного разряда может снизиться до 80% табличного значения. Для того чтобы обезопасить себя от рассматриваемой ситуации не следует экономить на мощности аккумуляторов. При первоначальном выборе батареи необходимо сразу предусмотреть 25-процентный запас мощности резервирования питания, что по крайней мере предотвратит досрочный вывод аккумуляторов из эксплуатации из-за потери ими свыше 20% своей разрядной емкости. 

Если коротко подытожить все сказанное выше, то ключевыми моментами в выборе батареи для UPS должны быть:

  • разумеется, ее конфигурация и пожелания относительно расчетного срока эксплуатации и технологии аккумуляторов; 
  • требуемое время разряда в сочетании с мощностью разряда, а не номинальная емкость и прочие формальные параметры; 
  • создание технологического запаса, особенно при эксплуатации в режиме коротких разрядов, для обеспечения удовлетворительных характеристик даже в конце срока службы аккумуляторов; применение серий аккумуляторов, разработанных специально для использования в UPS и обладающих оптимизированными характеристиками в области разрядов длительностью до одного часа!

Все новости

Статьи

30 / 9 /2015

Основные понятия и упрощенная классификация ИБП (UPS)

Источник бесперебойного питания (ИБП)/Uninterruptible power system (UPS) - это устройство, использующее питания нагрузки энергию аккумуляторных батарей при аварии: полном обесточивании внешней электросети или недопустимом отклонении показателей качества электроэнергии (значительном отклонении сетевого напряжения, частоты, появления…

Подробнее

31 / 7 /2015

Принципы выбора аккумуляторов для работы в составе источников бесперебойного ...

Принципы выбора аккумуляторов для работы в составе источников бесперебойного питания переменного тока (UPS) Выбор аккумуляторной батареи для применения в UPS является важнейшим этапом построения систем бесперебойного электроснабжения ответственных объектов. От качественной и долговечной работы автономных…

Подробнее

1 / 11 /2014

ИБП для загородного дома

Самой важной системой любого загородного дома является система отопления. Ее отказ в зимний период на длительное время может нанести значительный ущерб зданию, вплоть до необходимости проведения капитального ремонта. В настоящее время широкое распространение получили газовые котлы иностранного производства. Они…

Подробнее

21 / 9 /2014

Резервное электропитание для газовых котлов

Установка систем индивидуального отопления – актуальная в России тенденция, обусловленная ростом индивидуального строительства и стремлением к комфорту, не зависящему от режимов муниципального теплоснабжения. Однако надежность работы современных газовых котлов, представляющих собой сложную электронную систему,…

Подробнее