Jak vybrat správnou baterii pro UPS: typy, výpočet baterie | Výběr baterie podle vlastností

V tomto článku se podíváme na klíčové vlastnosti baterií UPS: kapacitu, napětí, vybíjecí proud a teplotní rozsah. Dozvíte se o spolehlivosti, kompatibilitě a dobách nabíjení, abyste si mohli vybrat správnou baterii.

• Jaké typy baterií se používají v UPS? Výhody a nevýhody
  • Kyselina olova
  • Li-ion
  • Kapacita
  • Vybíjecí napětí a proud
  • Cyklická a stacionární práce
  • Rozsah teplot

  V dnešní době má téměř každý domácí nebo kancelářský prostor instalován nepřerušitelný zdroj napájení. Hlavním prvkem, který poskytuje záložní napájení zařízení nebo zařízení, je baterie pro UPS. Životnost takového zařízení se pohybuje v průměru od dvou set do jednoho a půl tisíce cyklů nabití/vybití nebo pět až šest let správného provozu. Proto bude dříve nebo později nutné vyměnit baterii. V tomto článku vám řekneme, jak vybrat baterii pro UPS s maximální životností, která je vhodná právě pro vaše úkoly.

  Jaké typy baterií se používají v UPS? Výhody a nevýhody

  A. Kyselina olova

  Vzhledem ke své přijatelné ceně jde o nejrozšířenější typ baterie zejména v domácnosti. Tato baterie má následující výhody:

  • spolehlivost – dobře drží napětí, vydrží průměrně 300-400 a některé modely až 1000 nabíjecích/vybíjecích cyklů;
  • požární bezpečnost;
  • trvanlivost – může trvat až 10 let;
  • schopnost dodávat vysoké zatěžovací proudy v krátkém čase;
  • žádný „paměťový efekt“ – kapacita se nesnižuje, když není plně nabitá;
  • nízké procento samovybíjení – průměrně 2-4 % za měsíc při teplotě okolí 20 °C.

  Nevýhody: u většiny modelů neexistuje schopnost udržet plné a „hluboké“ nabití (méně než 20 %); nízká specifická kapacita; těžká váha; výrazné snížení životnosti při extrémních teplotních podmínkách.

  Olověné baterie se zase dělí do dvou skupin podle typu použitého elektrolytu:

  1. Gel. Výplň má hustou gelovou strukturu díky silikonovým přísadám. Jedná se o výkonná, spolehlivá, prostorná zařízení s životností až 12 let. Jejich pouzdra jsou utěsněná, během provozu nevznikají žádné těkavé sloučeniny, takže tyto konstrukce jsou pro člověka neškodné. GEL baterie lze často dobíjet a používají se pro dlouhé vybíjecí cykly při nízkých proudech. Může pracovat téměř při jakékoli teplotě. Vydrží téměř úplné vybití. Zdroj – až 500-700 cyklů při 30% vybití. Samovybíjení je nízké. Toto zařízení je ale poměrně náročné na provozní podmínky. Samodestrukce je možná v důsledku zkratů a překročení nastavených hodnot nabíječky (přebití). Vzhledem k vysokému vnitřnímu odporu nelze zařízení tohoto typu použít pro vysoké vybíjecí proudy. Cena je poměrně vysoká. Gelovou baterii je lepší zvolit v následujících případech:
  • často dochází k cyklům nabíjení a vybíjení (nespolehlivost elektrické sítě);
  • Nepřerušitelný zdroj napájení umožňuje hluboké vybití baterie, což je uvedeno v návodu k UPS;
  • k UPS jsou připojena zařízení, která nevyžadují velký zatěžovací proud;
  • Konstrukce UPS (umístění baterie v ní) není rozhodující pro zničení baterie a únik elektrolytu.
  1. AGM (Absorbive Glass Mat) . Kapalný elektrolyt je doplněn skleněným vláknem, které vytváří „svázaný“ stav plniva. Průměrný zdroj cyklů nabíjení/vybíjení je 200-300. Ve srovnání s gelovými bateriemi jsou AGM bezpečnější, protože jsou méně citlivé na vysoké zkratové proudy. Jsou také méně náročné na stabilitu nabíjecího proudu. Riziko přehřátí a zničení při přebíjení je nízké. Baterie pracuje v režimu vyrovnávací paměti, což umožňuje udržet nabití po dlouhou dobu. Tento typ akumulátoru má také výhodu v rychlosti samovybíjení, proto se doporučuje pro provoz v podmínkách krátkých vybíjecích cyklů a častějšího nabíjení. Vzhledem k nízkému elektrickému odporu jsou tato zařízení vhodná pro vysoké vybíjecí proudy. Nevýhodou modelů tohoto typu je malá náchylnost k přebíjení a nemožnost kompenzovat část ztraceného elektrolytu. Pokud je vybíjení menší než 30 %, je pravděpodobné snížení životnosti. Cena AGM je v průměru o 30-50% nižší než u gelových.

  B. Lithium-iontové

  Tato zařízení byla relativně nedávno používána jako baterie pro UPS. Vyznačují se minimálním „paměťovým efektem“ a nízkým samovybíjením (ne vyšším než 2 % původního nabití). Jsou schopny se rychle nabíjet díky přívodu vysokého nabíjecího proudu. Zcela utěsněno, ale při porušení provozního řádu, např. použití v nezamýšleném prostoru, může dojít k požáru. Skladování – pouze v nabitém stavu. Oproti olověným akumulátorům mají následující výhody:

  • delší cyklická životnost – některé modely vydrží až 3000 nabití/vybití;
  • zachování provozuschopnosti při extrémně vysokých teplotách – až +50°C;
  • hodnoty nabíjecího a vybíjecího proudu jsou několikanásobně vyšší;
  • životnost před ztrátou kapacity je 2krát delší;
  • rozměry a hmotnost jsou 2-3krát menší;

  Cena lithium-iontových baterií pro UPS je výrazně vyšší než u olověných baterií.

  Hlavní charakteristiky baterií pro UPS

  Kapacita a její vliv na životnost baterie UPS.

  Tato charakteristika vyjadřuje množství elektrické energie, které akumulátor uchovává při plném nabití. Na této hodnotě závisí doba provozu připojeného zařízení v autonomním režimu až do jeho úplného vybití. Čím větší je, tím delší je doba provozu bez síťového napájení. Přesněji ji lze vypočítat na základě kapacity a spotřeby energie zátěže pomocí vzorce:

  T – výdrž baterie v hodinách, U – napětí baterie ve voltech, C – kapacita baterie v ampérhodinách, P – výkon spotřebovaný připojenými zařízeními ve Wattech. 0,5 je korekční faktor, který zohledňuje účinnost nepřerušitelného napájení a průměrnou dostupnou kapacitu baterie.

  Při nákupu berte na vědomí, že kapacita nové baterie by měla být stejná jako u staré, mírné odchylky v obou směrech jsou přijatelné.

  Vybíjecí napětí a proud

  Napětí závisí na velikosti baterie. Většina zdrojů nepřerušitelného napájení používá modely s provozním napětím 6 V a 12 V. Staré a nové baterie musí těmto charakteristikám odpovídat. Porušení tohoto pravidla může vést k poškození elektronického modulu UPS a jeho selhání.

  Vybíjecí proud je proud protékající baterií během používání. Tato charakteristika určuje, jak dlouho může baterie poskytovat záložní energii zařízením. Vybíjecí proud se vypočítá pomocí vzorce P/Ux2, kde P je celkový výkon zátěže ve wattech a U je napětí ve voltech.

  Cyklická a stacionární práce: funkce volby

  V cyklickém režimu se baterie zcela vybijí, poté se nabijí, znovu se vybijí na 100 % a tak dále. Životnost u této možnosti závisí na hloubce vybití baterie. Životnost zařízení se počítá podle počtu takových cyklů správného provozu. Tento režim je pro baterii považován za „tvrdý“. Je vhodný pro lodní motory, elektrická vozidla, nakládací zařízení atd.

  Baterie s vyrovnávací pamětí se neustále dobíjejí a jen zřídka se vybijí. To jsou pro baterii nejkomfortnější podmínky, za kterých vydrží co nejdéle a bude vždy připravena převzít zátěž v případě přerušení nebo výpadku napájení v síti. V tomto režimu, kdy je napájení dodáváno ze sítě, se baterie neustále nabíjí a v okamžiku vypnutí začne baterie dodávat nahromaděnou energii. Rozsah použití je široký, nejoblíbenější je jako baterie pro UPS.

  Teplotní rozsah a prostředí

  Při výběru baterie do UPS je nutné vzít v úvahu provozní podmínky, především teplotní podmínky. Nabíjení při nízkých teplotách snižuje efektivitu procesu, schopnost nabíjet a přijímat zátěž a zkracuje životnost zařízení. Skutečná nabíjecí kapacita baterie se snižuje. Pokud teploměr klesne pod nulu, vede to ke snížení kapacity baterie. Tyto faktory ukládají určitá omezení: olověné baterie se v zimě nepoužívají a nadměrné nabíjení při nízkých teplotách v zimě je nepřijatelné.

  Teplo má také negativní důsledky. Pokud teploměr ukazuje více než 45°C, dochází k narušení chemické rovnováhy elektrolytu, což vede k vedlejším reakcím. Nabíjení při vysokých okolních teplotách může snížit výkon baterie, zkrátit dostupnou dobu provozu, zkrátit životnost a zkrátit skladovací dobu nabíjení. S rostoucí teplotou se zvyšuje plovoucí nabíjecí proud.

  Je třeba se také vyhnout vysoké vlhkosti a místnost musí být větrána.

  Výpočet kapacity baterie pro konkrétní UPS

  Požadovanou kapacitu baterie můžete vypočítat na základě výkonu připojeného zařízení a požadované doby provozu, když je hlavní zdroj napájení vypnutý. Jednoduchý výpočet se provádí podle následujícího schématu:

  1. Vypočítejte aktuální spotřebu. Chcete-li to provést, musíte vydělit celkový výkon spotřebitele hodnotou napětí, nejčastěji je to 12 voltů. (Pokud jsou dvě nebo tři baterie, indikátor napájení se několikrát zvýší). Získaný výsledek vydělte přibližnou účinností nepřerušitelného střídače.
  2. Vynásobte výslednou spotřebu proudu a požadovanou dobu provozu z UPS.
  3. Vyberte baterii s nejbližší vyšší kapacitou.

  Můžete také použít vzorec:

  C = 100xTxP, kde C je jmenovitá kapacita baterií v ampérhodinách, T je životnost baterie v hodinách, P je průměrný výkon připojeného zařízení v kW.

  Například pro určení kapacity baterie pro zajištění autonomního provozu plynového topného systému (kotel a oběhová čerpadla) po dobu 9 hodin při zatížení 0,5 kW je třeba provést následující výpočty: C = 100×0,5×9 = 450. To znamená, že je třeba zakoupit baterii s kapacitou 450 ampér/hod.

  Přesnost výpočtu může být ovlivněna skutečností, že kapacita baterie se nemění lineárně v průběhu doby nabíjení. Proto je tento vzorec správný pro dlouhodobý provoz na záložní napájení. Pokud je požadovaná doba kratší, je třeba vzít v úvahu účinnost střídače a vybíjecí křivku pro konkrétní typ UPS.