Меню

Подбор аккумуляторов для UPS ИБП

Автомобильные аккумуляторы: какими они бывают и какой лучше купить

Мало кто задумывается о состоянии аккуму­ляторной батареи (АКБ), да и вообще помнит о её наличии в машине ровно до тех пор, пока с ней не возникнут проблемы. Рассказы­ваем, как устроены автомо­бильные аккуму­ляторы, для чего они нужны и какой покупать, если возникнет такая необхо­димость.

Как устроен и как работает аккумулятор

Для начала о терминах и названиях. В преды­дущих абзацах мы уже использо­вали (и будем исполь­зовать дальше) несколько названий этого устройства — все они в ходу и считаются синонимами. Но с технической точки зрения наиболее верным будет самый полный вариант — аккуму­ляторная батарея. Потому что любая автомо­бильная АКБ — это несколько аккуму­ляторов (секций), заключённых в общий корпус и соединённых друг с другом последова­тельно. Эти секции в народе называют «банками», и в 12-воль­товой батарее легкового авто­мобиля их шесть.

Жаргонизм в данном случае верен по сути. Каждая аккумуляторная секция — это ёмкость, запол­ненная электро­литом — жидкостью, молекулы которой могут распа­даться на положи­тельно и отрица­тельно заряжен­ные ионы. В жидкость автомо­бильного аккуму­лятора погружены пластины – анод и катод. Если через них пустить электриче­ский ток, то в «банке» стартует цепь химических реакций, образующих новые соединения. Так происходит заряд аккумулятора.

Когда к тем же катоду и аноду подключается потребитель электро­энергии, то процесс повора­чивает вспять: возникает обратная химическая реакция с выделе­нием электронов, совер­шающих полезную работу. Это если совсем «на пальцах» — в реаль­ности процессы внутри батареи сложнее, но общий принцип не меняется.

Какими бывают аккумуляторы

Аккумуляторы принято разделять по типу электролита. Наиболее распространённые – кислотные, у них катод и анод помещены в водный раствор кислоты, чаще всего серной. Они лучше остальных подходят для автомобиля, потому что способны очень интенсивно (и быстро) разряжаться, выдавая большой электрический ток, который нужен стартеру для запуска ДВС.

Реже используются щелочные — на основе растворов с едкими натрием или калием. У них низкий саморазряд (потеря запасённой энергии без подключённых потребите­лей), но и слабый отдава­емый ток. Поэтому они применя­ются там, где нужна подпитка небольшими токами в течение длитель­ного времени. Например, в качестве вспомога­тельной батареи для бортовой электро­ники или на мотоциклах, не оснащённых электро­стартером.

К щелочному типу относятся и многие разно­видности аккуму­ляторов с порошковым или пасто­образным напол­нением вместо жидкого электро­лита — это позволяет делать их герметич­ными, компактными и относительно безопасными.

Последние веяния в автомобиль­ной промышлен­ности (и не только в ней) – это литиевые аккуму­ляторы. У них состав электролита может быть разным и довольно сложным. Более того, чаще всего это и не жидкость вовсе. Такие аккуму­ляторы пока очень дороги, однако по соотноше­нию количе­ства запасаемой энергии к размеру и весу батареи им равных нет. Именно поэтому они применя­ются в современных электро­мобилях в качестве тяговых батарей. А также в автоспорте — при небольших размерах они могут обеспечить авто­мобиль достаточным запасом электри­чества.

Про электромобили мы поговорим отдельно, а в этой статье будем рассматри­вать только стартерные свинцово-кислотные батареи, которые есть в 99,9% авто­мобилей с ДВС. Такой аккуму­лятор относи­тельно дёшев и прост по конструкции — как и основные химиче­ские реакции, в нём протекающие между свинцом, водой и серной кислотой. Однако химический баланс в нём не всегда стабилен. Например, в процессе зарядки в виде проме­жуточных продуктов выделяются кислород и водород, которые способны банально улетучи­ваться из батареи. А при слишком интенсивном заряде и взорваться! С другой стороны, чрезмерно глубокий разряд, слишком большая пиковая нагрузка или долгий простой могут вызвать разрушение анода или катода.

Инженеры многие годы стараются нивелировать все недостатки кислотных аккуму­ляторов. Оптими­зации подвергают практически всё – от распо­ложения и материала электродов до конструкции корпуса батареи, улавли­вающего испарения газов. В зависи­мости от того, каким образом был улучшен «классический рецепт» аккуму­лятора, сегодня все автомо­бильные АКБ можно разделить на несколько типов.

Обслуживаемые. Возможно, в детстве вы видели на старом авто­мобиле вашего папы или дедушки аккуму­ляторную батарею чёрного цвета с выстроив­шимися в ряд круглыми пробками. Она была устроена именно так, как мы описы­вали выше – пакеты пластин анода и катода, корпус, залитый сверху чёрным же герметиком, свинцовые пластины, соединя­ющие выводы соседних банок. Такой аккуму­лятор требовал регулярной проверки уровня электролита, долива дистиллиро­ванной воды, исчезающей из-за разло­жения на водород и кислород, и… мойки, поскольку вместе с газами наружу прорыва­лись и пары серной кислоты. Оседая на корпусе батареи, они прово­цировали повышенный само­разряд. А с пластин постепенно, под действием вибраций, осыпался осадок (шлам), который мог закоротить анод с катодом. И хотя со временем обычные аккуму­ляторы были модерни­зированы (например, пластины стали помещать в специ­альные конверты, а соединения банок спрятали внутрь), срок их службы в среднем ограничи­вается 3–5 годами.

Малообслуживаемые. По мере эволюции автомо­биля ему требуется всё больше электро­энергии для много­численных систем и агрегатов — от электриче­ского бензо­насоса до подогрева лобового стекла. А значит, и заряжать аккумулятор надо интенсивнее. Но при этом и вода сильнее разлагается на газы.

Процессу образования Н2 и О2 способ­ствует сурьма — вещество, которое добавляют в мягкий свинец, чтобы пластины из него обладали требуемой прочностью. Инженеры смогли улучшить конструкцию пластин так, что их стало возможно делать с меньшим содер­жанием сурьмы. На их основе начали выпускать мало­обслужи­ваемые стартерные батареи, получившие обозна­чение Sb/Sb.

Они почти не теряют воду — пробок у них, как правило, нет, но предохрани­тельные клапаны на месте. Регулярной профилактики требуют даже лучшие «малосурьями­нистые» батареи, но она, скорее всего, сведётся к мойке и проверке уровня. Воду не придётся подливать большую часть жизни аккуму­лятора, а прослужить он может лет семь, а то и больше.

Сегодня большинство АКБ на рынке относится именно к этому типу. Они вполне удовлетворяют требова­ниям для автомо­билей, выпущенных в прошлые годы, подходят и для сегодняшних бюджетных моделей, не обременённых мощными потребите­лями электроэнергии.

Необслуживаемые. К батареям, вообще не требующим обслужи­вания, можно отнести АКБ с обозна­чением Ca/Ca — у них свинцовые решётки изготовлены с добав­лением кальция. Эта технология почти исключила «выгорание» воды, понизила в разы степень саморазряда, сделала некритичным перезаряд. Но «кальциевые» батареи больше других страдают от глубокого разряда и после нескольких циклов истощения могут утратить ёмкость безвозвратно. Из-за этого они подходят только для установки на современные автомо­били с защитой от глубокого разряда, не имеющих на борту устройств с постоянным повышенным энерго­потреб­лением (например, спутниковых противо­угонных комплексов).

Гибридные. Конструкция этих батарей — комбинация предыдущих двух. У гибридных АКБ пластины с кальцием стоят на отрицатель­ном полюсе, а с добав­лением сурьмы — на положительном. У этих батарей имеется своё обозна­чение — Ca/Sb или Calcium plus. Но часто они продаются без меток, поскольку пригодны для установки взамен стан­дартных АКБ. Они совмещают в себе достоин­ства других батарей: высокий стартерный ток, увели­ченный ресурс, неприхот­ливость.

AGM-батареи. Когда на автомобилях стали массово внедрять старт/стоп, стартер-генераторы и системы рекуперации энергии тормо­жения, сильно изменились и требо­вания к АКБ. Чтобы батарея выдер­живала частые запуски двигателя и мощные импульсы зарядки, инженеры придумали технологию Absorbent Glass Mat. В батареях с AGM свинцовые пластины (как правило, легиро­ванные кальцием и серебром) обёрнуты стеклянным микро­волокном, которое пропиты­вается электролитом. Это способ­ствует лучшему распреде­лению химических состав­ляющих и препят­ствует так называемому рас­слоению электролита. В итоге достигается отличное прохож­дение электронов и высокая устойчи­вость к переменным нагрузкам. В общем, AGM-батарея хороша всем, кроме высокой цены, и вполне подходит даже обычным автомобилям.

Гелиевые батареи. А вот этот тип аккумуляторов, тоже совсем не дешёвых, имеет специфическую область применения. Они отличаются от остальных густым электролитом-гелем. Батареи с обозначением GEL способны работать в условиях высоких вибраций и перегрузок, обслуживать мощных потребителей (читай: для примене­ния на спорткарах и на тюнинго­ванных автомобилях с много­кило­ваттными аудио­системами). Но они очень притяза­тельны к режиму зарядки и при этом не слишком долговечны — быстро «устают», теряя ёмкость.

EFB-батареи. Пожалуй, самая рациональная среди инноваци­онных стартерных батарей. Технология Enhanced Flooded похожа на AGM: в аккуму­ляторах EFB между пластинами тоже помещается сепаратор из стекло­волокна, а ещё – сетка из полиэстера, выпол­няющая те же функции, что и абсорбер в AGM (помогает удерживать химически активные вещества электро­лита в постоянном контакте с пластиной). Но в произ­водстве такая батарея примерно на треть дешевле, что приближает её по цене к улучшенным кальциевым или гибридным АКБ.

Читайте также:  Какая маркировка гелевого аккумулятора

Источник



Что такое энергоемкость аккумулятора

Емкость – основная характеристика аккумулятора. От нее зависит объем энергии, которую способен накопить и отдать источник питания, и время автономной работы питающегося от него оборудования. В случае с электровелосипедами и другими видами персонального электротранспорта от емкости аккумуляторной батареи напрямую зависит расстояние пробега на 1 заряде.

В чем измеряется емкость АКБ?

В вопросе, что такое энергоемкость аккумулятора, рассматривается несколько характеристик – от удельных до абсолютных величин. В технических характеристиках емкость АКБ указывается в ампер-часах (А·ч) и/или ватт-часах (Вт·ч). Более точно возможности источника питания отражает значение в ватт-часах. Это абсолютная емкость. Ее значение показывает, какую мощность может выдавать данная АКБ на протяжении 1 часа, независимо от разрядных токов и напряжения.

Например, батарея энергоемкостью 450 Вт·ч может выдавать мощность 450 Вт на протяжении 1 часа. Удельная энергоемкость измеряется в Вт·ч/кг и показывает, какую мощность может предоставлять данная АКБ массой 1 кг на протяжении 1 часа. Чем больше удельная энергоемкость (другими словами – энергетическая плотность) элементов питания, тем меньше их масса при равной величине накапливаемой энергии.

Емкость в ампер-часах – это уже относительная величина, зависящая от номинального напряжения батареи. Например, литий-ионные аккумуляторы имеют номинальное напряжение 3,7 В на элемент, а литий-железо-фосфатные (LiFePO4) – 3,2 В. Для набора необходимого напряжения – 36 В, 48 В и т.д. – элементы питания соединяются в батарею последовательно. Для суммирования емкости ячеек они соединяются параллельно.

Перевод емкости из А·ч в Вт·ч

Чтобы рассчитать абсолютную постоянную энергоемкость в Вт·ч, зная значение в А·ч, нужно умножить его на номинальное напряжение АКБ:

Вт·ч (Wh) = В (V) х А·ч (Ah).

Например, для батареи емкостью 13 А·ч и вольтажом 36 В абсолютная энергоемкость составит 13 А·ч х36 В = 468 Вт·ч.

Аналогично, зная абсолютную постоянную энергоемкость батареи в Вт·ч, можно рассчитать ее реальную емкость при определенном рабочем напряжении оборудования. Для этого достаточно разделить абсолютную емкость в ватт-часах на рабочее напряжение нагрузки в вольтах:

А·ч (Ah) = Вт·ч (Wh) : В (V).

Например: 468 Вт·ч :36 В =13 А·ч, а 468 Вт·ч :24 В =19,5 А·ч.

О напряжении

Чаще всего АКБ электровелосипедов имеют рабочее напряжение 24, 36 или 48 В. С его возрастанием обычно увеличивается и максимально развиваемая скорость е-байка. Конечно, на мощность и скорость электровелосипеда влияют и другие факторы, такие как мощность мотора и эффективность трансмиссии. Но все же мощные и скоростные е-байки обычно оснащаются АКБ с напряжением 48 В и выше.

Выводы: на что влияет энергоемкость АКБ электровелосипеда

От этой характеристики зависит дальность поездок на 1 заряде батареи. Ориентировочно при езде в наиболее экономичном режиме – по ровному асфальту, без резких разгонов и торможений, встречного ветра и других препятствий – на каждый километр пути тратится 8–10 Вт·ч энергии литиевой аккумуляторной батареи (без кручения педалей). При вращении педалей велосипедист уменьшает потребляемый мотором ток, поэтому и запас энергии батареи расходуется экономнее.

Наиболее точно и наглядно емкость характеризует ее абсолютная постоянная величина, измеряемая в ватт-часах. Зная ее, легко определить и ориентировочную дальность хода на 1 заряде, и относительную емкость в ампер-часах, которая зависит от номинального напряжения питаемого оборудования.

Источник

Подбор аккумуляторов для UPS ИБП

Как известно, заявленный срок работы аккумуляторов в UPS в среднем составляет 3 года, однако в связи с неоптимальными настройками чувствительности UPS, источники бесперебойного питания переключаются между работой от сети и от аккумулятора чаще, что приводит к более быстрому износу аккумуляторов. Чаще всего аккумуляторы выходятся из строя в дешевых UPS, построенных по схеме line—interactive.

Среди наиболее популярных UPS, в которых наиболее быстро умирают аккумуляторы — Powerman Back Pro 500VA/500+ и APC Back CS 350VA и 500VA.Я задался целью найти в продаже аккумуляторы на замену выходящим из строя, но понял, что это не легко – их попросту нет в широкой продаже в Санкт-Петербурге. Оригинальные аккумуляторы APC очень дороги – половина стоимости UPS, поэтому цель была – найти совместимые аккумуляторы.

Выбор аккумуляторов для UPS осуществляется по ряду критериев: напряжению питания, ёмкости в ампер-часах, габаритам и клеммам.

В ходе изучения было выяснено, что во всех перечисленных UPS Powerman, APC и некоторых SVEN используются одинаковые аккумуляторы. И совместимых аккумуляторов производится достаточно много, только вот с приобретением их – проблемы.

  • Напряжение, В – 12
  • Емкость, А-ч – 7
  • Длина, мм – 151
  • Ширина, мм – 65
  • Высота, мм – 94
  • Высота с клеммой, мм – 100.

Технические характеристики батарей

По факту у аккумуляторов гораздо больше важных технических параметров, большинство из которых влияет на долговечность их службы. Свинцово-кислотные необслуживаемые батареи предназначены для работы как в буферном режиме эксплуатации – для источников и систем бесперебойного питания, блоков батарей резервного питания центров хранения баз данных, станций АТС и мобильной связи, сетевых коммутаторов провайдеров Интернета, систем обеспечения безопасности и пожарной сигнализации, так и в циклическом режиме эксплуатации – для аппаратуры автономного питания и систем освещения. Срок службы батареи определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий её эксплуатации. Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы.

Не все батареи способны восстанавливаться после глубокого полного разряда.

По сути, главное отличие всех батарей – количество возможных циклов перезарядки в буферном и циклическом режиме – чем больше, тем лучше.

Следующим важным параметром является величина саморазряда в процентах – насколько разрядится аккумулятор при хранении.

На максимальный отдаваемый ток, способность к заряду и разряду влияет внутренне сопротивление аккумулятора – оно в мОм составляет от 20 до 30 – чем меньше, чем лучше. Чем меньше сопротивление, тем меньшим током можно зарядить-разрядить аккумулятор.

Тестирование и выбор

Итак, по описанным критериям, мы выбрали совместимые аккумуляторы на замену оригинальному APC RBC2:

Модель Страна производства Срок службы, лет Стоимость
BB Battery BP7,2-12 Гонконг 5 850.58 руб
BB Battery HR8-12 Гонконг 5 1106.7 руб
BB Battery SH7-12 Гонконг 5 569.16 руб
CSB GP 1272 Тайвань 3-5 440 руб
CSB GPL 1272 Тайвань 10 680 руб
Delta DT 1207 Китай 3 385.88 руб
Delta DTM 1207 Китай 5 492.5 руб
Delta HR 12-7,2 Китай 5 510.88 руб
Delta HRL 12-7.2 Китай 10 569.63 руб
FIAMM FGHL 20722 Италия 9 870.6 руб
FIAMM FG 20721 Италия 5 731.3 руб
Great Power PG 7-12 Китай 3-5 310 руб
Powerman CA1272 PM Китай 5 520 руб
Sonnenschein A 512/6.5 S Германия 6-7 1749.91 руб
SVEN Sven SV1270 Китай 5 559.29 руб
Tudor TD 8 Португалия 5 837.93 руб

FIAMM действительно отличаются высоким качеством исполнения, долговечностью и оправдывают свою цену.

Аккумуляторная батарея CSB GP 1272. Серия батарей GP — наиболее стандартная продукция первого поколения изделий, выпускаемых компанией CSB. Название GP происходит от английского «General Purpose» (общее применение). Внутреннее сопротивление – около 25 мОм. Максимальный ток заряда — 2,16 А. Саморазряд: батареи CSB могут храниться 6 месяцев без подзарядки при 25°С. При более высокой температуре — время хранения уменьшается. Перед использованием батарею необходимо зарядить.

CSB GPL 1272 – батареи общего применения, увеличенного срока службы в буферном режиме по сравнению CSB GP 1272 . Срок службы – до 10 лет при температуре 25 С. Предназначены для длительной эксплуатации в источниках бесперебойного питания систем телекоммуникации и связи, другом оборудовании и могут использоваться как в буферном, так и в циклическом режимах. Батареи способны выдержать до 260 циклов при 100% разряде в циклическом режиме, или от 3 до 5 лет в резервном буферном режиме.

Tudor TD 8 обладает отличными характеристиками при разряде высокими токами.

Great Power PG 7-12 — аккумуляторная батарея общего применения со сроком службы 3-5 лет в буферном режиме или более 260 циклов заряда-разряда в циклическом режиме при 100% разряде. Способны к восстановлению после глубокого разряда. Внутреннее сопротивление – около 26 мОм. Максимальный ток заряда — 2,1 A.

Читайте также:  Зарядное устройство PATRIOT BCI 10A

Sonnenschein A 512/6.5 S допускают глубокий разряд без потери рабочих свойств (до 20% остаточной емкости). Рекомендуются для использования на яхтах и катерах, рыболовных лодках с подвесными электродвигателями (и в любых других случаях, когда аккумулятор длительное время работает в режиме разряда, а подзарядка проводится эпизодически).

Свинцово-кислотные аккумуляторы DELTA DT 1207 специально разработаны для нетребовательных систем и оптимизированы для работы в буферном режиме. Рекомендованы для применения в охранно-пожарных системах и системах контроля и управления доступом. Данные аккумуляторные батареи — это привлекательная цена и стабильные характеристики. Максимальный ток заряда — 2,1 A.

Свинцово-кислотные необслуживаемые аккумуляторы DELTA DTM 1207 отличаются высокой надежностью и повышенной энергоотдачей. Они были специально разработаны для использования в источниках резервного и бесперебойного питания, кассовых аппаратах, медицинском оборудовании, переносных приборах и других областях приборостроения. Внутреннее сопротивление полностью заряженной батареи (25°С) — 22мОм. Саморазряд – 3% емкости в месяц при 20°С. Максимальный ток заряда — 2,1 A.

Свинцово-кислотные аккумуляторы DELTA HR 12-7,2 являются полностью герметизированными моноблоками с внутренней рекомбинацией газа, специально разработаны для использования в источниках бесперебойного питания. Возможна эксплуатация как в буферном, так и в циклическом режиме. Низкое внутреннее сопротивление позволяет производить разряд аккумуляторов максимальными токами, что особенно актуально при использовании в источниках бесперебойного питания. Повышенный максимальный зарядный ток – 2.8 А.

DELTA HRL 12-7.2 отличается повышенным сроком службы по сравнению с предшественником.

Аккумуляторные батареи SVEN SV1270 изготовлены по технологии (Gel) с улучшенной конструкцией межэлектродных сепараторов из стекловолокна с применением высокоэффективных свинцово-кальциевых электродных сеток. Свинцово-кислотные необслуживаемые батареи предназначены для работы как в буферном режиме эксплуатации (до 450 циклов), так и в циклическом режиме эксплуатации (до 1200 циклов).

Конструкция межэлектродных сепараторов на основе стекловолокна обеспечивает увеличенный срок службы. Безопасная система клапанов регулировки внутреннего давления. Высокоэффективные свинцово-кальциевые электродные сетки для увеличения ёмкости. Пониженный ток саморазряда.

Внутреннее сопротивление – 22 мОм. Максимальный ток заряда – 2.8 А. Максимальный разрядный ток — 105 (5 сек.).

Оригинальные батарее Powerman ничего интересного собой не представляют.

Итоги

Итак, по итогам нашего тестирования оптимальными совместимыми аккумуляторами стали — DELTA HRL 12-7.2 и SVEN SV1270. Первый имеет повышенный срок службы, а второй – большое число циклов перезаряда. Оба отличаются высокими токами заряда и низким внутренним сопротивлением.

Приобрести любые аккумуляторы можно в специализированном интернет-магазине 1000va.ru. В розницу мы с трудом их обнаружили в магазинах:

Наличие в розничных магазинах не гарантировано.

Источник

Какие бывают аккумуляторы в мобильной, компьютерной и бытовой технике

Аккумуляторы окружают нас повсеместно. Их можно встретить как в привычных каждому пользователю мобильных гаджетах, так и в сложных системах резервного электропитания. В каждой из областей используется свой тип аккумуляторной батареи, в которой ее характеристики «раскрываются» наилучшим образом. В данном материале поговорим о типах аккумуляторных элементов, областях применения и основных правилах эксплуатации.

Аккумуляторы. Общие принципы

По историческим меркам аккумулятор — довольно «молодое» изобретение, которому немногим более 160 лет. Основной принцип работы любого аккумуляторного элемента — протекание в нем обратимой электрохимической реакции, т. е. при приложении к контактам элемента постоянного напряжения, на его пластинах (электродах) накапливается электрическая энергия, при приложении нагрузки — происходит ее расходование. Причем протекает такая реакция на протяжении большого количества циклов заряда/разряда. Как правило, возможное количество перезарядок зависит от типа аккумуляторного элемента, но в среднем, современный аккумулятор способен обеспечить 300–1000 полных циклов.

Работоспособным считается аккумулятор, остаточная емкость которого составляет 70–80 % от начальной. Элементы с меньшими показателями остаточной емкости считаются непригодными для дальнейшей эксплуатации, поскольку не могут обеспечить расчетную автономность.

Какого бы типа не был аккумулятор, костяк конструкции и основной принцип действия у них остается неизменным. В каждом аккумуляторе есть два электрода (положительный и отрицательный, иначе именуемые анод и катод), погруженные в специальную среду — электролит, являющуюся прекрасным «поставщиком» ионов вследствие электролитической диссоциации.

Ион — атом или молекула, несущая на себе электрический заряд. Если ион положительно заряжен — его называют катион, если отрицательно — анион.

В зависимости от используемого материала электродов и применяемого типа электролита существуют различные вариации аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет свои конструкционные и эксплуатационные особенности. Ниже поговорим о наиболее распространенных типах аккумуляторов, сферах их применения и особенностях эксплуатации.

Свинцовые аккумуляторы

Несмотря на преклонный возраст технологии, свинцовые аккумуляторы до сих пор успешно применяются в системах резервного питания, автомобильном транспорте, системах аккумулирования возобновляемых источников энергии (солнечная и ветряная энергетика, гидроэнергетика и т. д.).

Как видно из названия, в качестве основного материала, из которого изготавливают электроды, выступает свинец. Точнее, для производства положительных электродов — просто свинец, а для изготовления отрицательных электродов — оксид свинца. В качестве электролита, как правило, выступает раствор серной кислоты.

Существует большое количество конструкций свинцового аккумулятора, направленных на улучшение его эксплуатационных характеристик. Поскольку свинец сам по себе достаточно мягкий металл с невысокой физической прочностью, в чистом виде он слабо противостоит вибрационным нагрузкам, поэтому для использования аккумуляторов, например, в транспорте, в сплав свинца добавляют кальций, делающий структуру металла более прочной.

Для использования свинцового аккумулятора в источниках бесперебойного питания, дабы не допустить контакт пользователя с кислотой, исключить необходимость обслуживания, а также не создавать условия для взрыва водорода, выделяемого из АКБ, при ее заряде, используют свинцовые аккумуляторы определенного типа. Такими аккумуляторами являются источники питания типа AGM (Absorbent Glass Mat), в которых абсорбированным электролитом (не жидким) пропитан специальный пористый мат из стекловолокна.

Довольно часто свинцовые аккумуляторы, выполненные по технологии AGM, ошибочно называют гелевыми. На самом деле это не так. Гелевые аккумуляторы — отдельная ветвь развития свинцовых источников питания.

Аккумуляторы, электролитом в которых выступает раствор серной кислоты в желеобразном состоянии, называются гелевыми. Они рассчитаны на медленную отдачу энергии, поэтому основная область их применения — использование в инертных системах накопления и расходования электроэнергии (солнечная энергетика, питание моторов кресел для инвалидов, гольф-каров и т. д.).

К неоспоримым преимуществам свинцовых аккумуляторов относятся их невысокая стоимость и возможность работы в широком диапазоне температур окружающей среды (от — 40 до + 40 ° С).

Один свинцовый аккумуляторный элемент выдает напряжение порядка 2 В и способен выдать удельной энергии из расчета 30–60 Вт*ч с 1 кг массы, что в сравнении с другими типами — достаточно мало. Такие аккумуляторы имеют высокие значения саморазряда, а их глубокий разряд приводит к разрушению и осыпанию пластин электродов и безвозвратной порче аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Следующим типом аккумуляторных элементов, активно использующихся во многих сферах, являются никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd). Их можно встретить в детских игрушках, пультах управления, фонариках, ручном аккумуляторном электроинструменте и т. д.

Конструкция элемента не претерпела изменений, только в качестве материала для изготовления электродов используются никель и кадмий, а точнее гидраты закиси этих металлов. В качестве электролита применяют гидроксид калия. Один элемент на основе этих металлов может выдать напряжение 1,2–1,35 В, а значение удельной энергии находится в диапазоне 40–80 Вт*ч/кг.

Никель-кадмиевые аккумуляторы — одни из самых морозоустойчивых. Они работают без существенной потери своей емкости при температурах, близких к –50 ° С, к тому же, абсолютно не боятся глубокого разряда, и после цикла зарядки полностью восстанавливают свои эксплуатационные характеристики.

Хранить NiCd аккумуляторы рекомендуется полностью разряженными.

К отрицательным моментам относят их малую удельную емкость, высокий саморазряд, длительное время зарядки (восполнять энергию нужно малыми зарядными токами) и ярко выраженный «эффект памяти».

Чтобы не испортить аккумулятор, его необходимо заряжать только после полного разряда! Пренебрежение этим правилом повлечет быструю потерю емкости и выход элемента из строя.

Заряжают NiCd-элементы малыми зарядными токами, значения которых составляет порядка 10 % от емкости аккумулятора.

Никель-металлогидридные аккумуляторы

Логическим продолжением никель-кадмиевых аккумуляторов стали никель-металлогидридные (NiMH) элементы питания. В них учтены и практически устранены недостатки предшественников. Аккумуляторы при тех же массогабаритных показателях имеют большую в 2–3 раза емкость, обладают высокой надежностью, с легкостью переносят глубокий разряд и перезаряд, менее подвержены эффекту памяти.

Читайте также:  Лучшие неубиваемые смартфоны с мощным аккумулятором рейтинг

Немаловажную роль в популяризации и широком распространении NiMH элементов сыграл тот факт, что они не содержат в своем составе кадмия, очень вредного для окружающей среды металла. Следовательно, с повестки дня снимаются вопросы правильного хранения и утилизации таких элементов.

Для производства анода используют гидрид никеля с лантаном или литием — так называемый металлогидридный электрод. В качестве катода — оксид никеля. Электролитом выступает соединение гидроксида калия.

Заряжают никель-металлогидридные аккумуляторы большими (в сравнении с NiCd-элементами) токами, величины которых составляют порядка 20–25 % от емкости аккумулятора, но очень важно контролировать температуру элемента во время заряда. Если она превышает 45 °С, нужно немедленно прервать процесс зарядки, в противном случае существует риск порчи элемента.

Зарядку для NiMH-аккумуляторов можно использовать в паре с NiCd-элементами. Обратная совместимость недопустима! Алгоритмы зарядки никель-кадмия более примитивны, они могут причинить вред NiMH-элементу.

Никель-металлогидридные аккумуляторы хранят полностью заряженными. Поскольку этому типу элементов присущ высокий саморазряд, для сохранения работоспособности элемента его нужно периодически подвергать полному циклу разряда/заряда.

Никель-металлогидридные аккумуляторы используют в тех же сферах, что и никель-кадмиевые, однако, благодаря повышенной емкости, их охотно применяют в фототехнике, использующей для питания элементы типа АА и ААА.

NiMH элементы — самые морозоустойчивые. Они без проблем переносят эксплуатацию при экстремально низких температурах, достигающих -60 °С. По этой причине их довольно успешно применяют в электроинструменте, используемом при выполнении работ на открытом воздухе в зимнее время.

Один элемент генерирует 1,2–1,25 в ЭДС, а его удельная энергия составляет 60–75 Вт*ч/кг. Теоретический расчетный «потолок» этого параметра находится на уровне 300 Вт*ч/кг, но видимо технологии производства NiMH-элементов, еще не до конца совершенны.

Литий-ионные аккумуляторы

Современные мобильные устройства уже сложно представить без литий-ионных аккумуляторов. Именно их разработка дала мощный толчок к развитию легких и миниатюрных решений источников питания, и, как следствие, миниатюризации всего сегмента мобильных гаджетов.

Сильными сторонами Li-ion являются высокая плотность аккумулируемой энергии, ее удельное значение, в большинстве случаев, составляет солидные 280 Вт*ч/кг, недостижимые при использовании аккумуляторов другого типа. Именно по этой причине Li-ion аккумуляторы используются не только для питания персональных гаджетов, но и для приведения в движение различных самокатов, велосипедов с электродвигателем и даже автомобилей.

Справедливости ради следует сказать, что «литий-ионный аккумулятор» — это обобщенное название целой группы электрохимических элементов, переносчиком заряда в которых выступают ионы лития. Разница заключается в составе материала катода и типе электролита.

Наибольшее распространение в бытовом сегменте получили литий-полимерные аккумуляторы, в которых в качестве электролита используется специальный твердый полимер, а катодный и анодный материал нанесены на тонкие слои алюминиевой и медной фольги соответственно. Такое конструктивное решение позволяет производить аккумуляторы любой формы и размера, изящно «вписывая» их в разрабатываемые устройства.

Существенный недостаток твердого полимера — его плохая проводимость при нормальной температуре окружающей среды (+ 25 °С). Наилучшие показатели достигаются при увеличении температуры до + 60 °С, а это уже опасно с точки зрения обычного использования. Поэтому производители идут на небольшие ухищрения, добавляя к полимеру электролит в жидком или желеобразном состоянии.

Существенное отличие конструкции литий-ионных аккумуляторов от традиционной конструкции заключается в обязательном наличии разделительного сепаратора, исключающего свободное перемещение ионов лития, в моменты, когда аккумулятор не используется.

Другой элемент, который должен обязательно присутствовать в схеме аккумулятора — BMS-контроллер (Battery Management System), отвечающий за корректную и сбалансированную зарядку ячеек аккумулятора.

Li-ion аккумуляторы при высокой удельной емкости обладают малым весом. Для их зарядки нужно не так уж много времени. У них практически отсутствует эффект памяти и саморазряд. К аккумуляторам литий-ионного типа не предъявляется особых требований к соблюдению циклов заряда/разряда. Заряжать их можно в любое удобное время, не привязываясь к величине остаточного заряда элемента. Хранить Li-ion батареи рекомендуется наполовину заряженными.

Самым существенным недостатком литий-ионного элемента является его категорическое «нежелание» полноценно работать при отрицательных температурах. Эксплуатация литиевого элемента на морозе очень быстро приблизит его выход из строя.

Источник

Выбор аккумуляторов для ИБП

Выбор емкости внешнего аккумулятора для ИБП.

Для получения большого времени автономии (более 10-15 минут) необходимо использовать внешние аккумуляторы большой емкости. Перед расчетом Вы должны знать потребляемую от сети 220 вольт мощность Вашего котла или циркуляционного насоса. Мощность выражается в Ваттах. Итак допустим у Вас по паспорту к котлу мощность 135 Вт. Произведем расчет:

  1. Мощность умножается на желаемое Вами время автономии в часах 135Вт*8часов=1080.
  2. Далее, полученный результат необходимо разделить на КПД системы 8,65 1080/8,65=124 Ачас — это общая емкость батарей.

Теперь, выбирая ИБП внимательно читайте — от скольких внешних АКБ он работает: если от одной — то Вы покупаете внешнюю АКБ на 120 А/час., если от двух- то соответственно 124/2=60 (Две АКБ по 60 а/ч). Если от трех -то нужно три внешние АКБ 40 — 45А/ч

О электрохимической системе применяемых с ИБП аккумуляторах.

Как в случае с выбором самого ИБП, здесь есть много вариантов, влияющие на срок службы, надежность, стоимость всего комплекта.

Сразу еще раз подчеркнем, что все ибп производителями рассчитаны на работу только с AGM аккумуляторами. Применение автомобильных (стартерных) или тяговых с жидким электролитом с целью экономии на практике экономию не дают, и не потому, что выделяют вредные газы при заряде, а потому, что САМОГО ЗАРЯДА НЕ БУДЕТ! Будет только подзаряд малым током — так работает зарядное устройство самого ИБП, а для правильного заряда стартерных АКБ необходимы большие, чем в ИБП, токи. Были и случаи взрыва не обслуживаемых автомобильных аккумуляторов из-за перезаряда при низкой емкости самого аккумулятора.

Благодаря рекламе, стало модным ставить GEL гелевые аккумуляторы на ИБП. Опять деньги мимо! Гелевые аккумуляторы стоят в 2.5 раза дороже чем их AGM братья, А ТЕ «ГЕЛЕВЫЕ» АККУМУЛЯТОРЫ, СТОИМОСТЬ КОТОРЫХ ВЫШЕ ПРОЦЕНТОВ НА 10-15 — ЭТО ПОЧТИ НЕ ГЕЛЬ! Основными преимуществами аккумуляторов сделанных по истинной технологии GEL является меньшая потеря емкости и плотности энергии при температурах ниже 20 и выше 35 градусов, и способность полностью восстанавливать свою емкость при глубоком разряде и несвоевременном потом заряде. Как Вы понимаете, по температурному режиму в НАШЕЙ полосе — таких условий эксплуатации не будет, а глубоко разрядится не даст сам источник бесперебойного питания. Если же Вы решили установить в составе бесперебойника гелевые аккумуляторы — скажем, что их выпускает компания sonnencshein и более ни кто!

Итог: AGM аккумуляторы применяются в составе ИБП для котлов отопления.

Производители, выпускающие agm аккумуляторы, стараются «угодить » всем целям и задачам потребителя и одним параметром «емкость» не ограничиваются. Условно аккумуляторы делятся на :

  • Бюджетный класс с несоответствием заявленных характеристик — реальным. (например на маркировке указано 100 ач, по тестам не дотягивает и до 50-60 ач. И срок службы редко переваливает через год! К тому же существует опасность разгерметизации в конце срока службы. Этот эффект происходит по причине падения емкости АКБ до 5-10% от номинальной и ток заряда, протекающий по такой АКБ сильно разогревает батарею. Т.К. батарея герметизирована — газам выходить некуда и корпус распирает. Материал корпуса как правило не ABS пластик, как в нормальных качественных АКБ, поэтому корпус лопается.
  • Бюджетный класс с соответствием характеристик. срок службы таких АКБ 3-5 лет при нормальных условиях. Невысокие токи отдачи определяют место таких АКБ в составе маломощных нагрузок.
  • Средний (оптимальный) класс. Срок службы 5-10 лет. В этом классе АКБ делятся на АКБ общего применения, повышенной энергоотдачи и с высокой плотностью энергоотдачи. Маркировка в большинстве случаев соответственно GP, HR, HR-W. Буква «L» означает продолжительный срок службы (5-10) лет. Оптимальные аккумуляторы Leoch всегда есть на нашем складе.
  • Премиум класс. Срок службы от 10 лет. Деление по области применения тоже, что и у среднего класса. Такой срок службы достигается применением более чистых материалов (свинец, электролит, сепараторы) и антикоррозионных добавок.

Отдельно о сроке службы аккумуляторных батарей в условиях котельной здесь! Это позволит Вам избежать ошибок в эксплуатации АКБ. Помните, загубить новую, дорогую батарею можно в течении года!

Источник