Выбор аккумулятора для ИБП
В источниках бесперебойного питания (ИБП) аккумулятор (АКБ, батарея) исполняет ключевую роль в обеспечении максимально долгого сохранения электропитания подключенных устройств. Срок службы аккумуляторов не бесконечен и ограничен 3-5 годами, после которых производители обычно рекомендуют превентивно их заменять даже при их нормальной работе и при успешном прохождении тестов ИБП.
Подбор аккумулятора для ИБП по его конструкции
В ИБП наиболее распространены недорогие свинцово-кислотные батареи с клапаном VRLA (Valve Regulated Lead Acid), обеспечивая полную герметичность корпуса. Литий-ионные аккумуляторы стали применяться сравнительно недавно. Например, компания Schneider Electric (брэнд APC) начала выпуск линейки ИБП с аккумуляторами данного типа. Рассмотрим преимущества литий-ионных аккумуляторов для ИБП перед свинцово-кислотными:
Преимущество свинцово-кислотной конструкции батареи — в её дешевизне и способности отдавать высокие токи нагрузки за короткое время.
В целях дополнительной безопасности жидкий кислотный электролит «связывают», как правило, разными способами. Рассмотрим два наиболее востребованных:
Обе конструкции аккумуляторов для UPS препятствуют вытеканию электролита при повреждении корпуса, а также позволяет аккумулятору работать в любом положении, даже «вверх ногами» без побочных последствий. Также значительно уменьшается газовыделение в цикле заряда.
Если необходима большая нагрузка на UPS за короткий срок – предпочтительнее использовать AGM батарею. Если задача в отдаче большого тока не стоит, а более важно отдавать малый ток длительное время – здесь подойдет гелевая батарея. Отметим, что гелевые батареи имеют больший срок службы в 1.5-2 раза, чем AGM.
Обратим внимание на маркетинговое название «мультигелевый аккумулятор». Как правило, под таким названием скрывается стандартный AGM аккумулятор.
Сравнительная таблица характеристик гелевых и AGM аккумуляторов
| Показатель | Гелевые | AGM |
| Срок службы | Заметно больше, чем в AGM (до 500-700 циклов заряд-разряд) | Примерно 200-300 циклов заряд-разряд. |
| Уровень заряда | Высокая требовательность к зарядному устройству, возможно разрушение АКБ при превышении установленных значений | Меньшая требовательность к стабильности зарядного тока, более высокая надежность и стойкость к разрушению батареи при заряде |
| Скорость саморазряда | Саморазряд небольшой, батарея применяется для длительных циклов разряда малыми токами | Скорость саморазряда в 2-3 раза выше, потому предпочтителен для кратких разрядных циклов и более частой зарядки |
| Опасность перегрева | В случае перезаряда происходит перегрев и разрушение батареи | При перезаряде перегрев батареи невысок, разрушение маловероятно |
| Сильный разряд | Выдерживают разряд почти до 0 Вольт. | Не рекомендован разряд ниже 30% с целью сохранения срока службы |
| Максимальный уровень тока | Высокое внутреннее сопротивление не позволяет использовать для больших разрядных токов | Малое внутреннее сопротивление отлично подходит для значительных разрядных токов |
| Стойкость к коротким замыканиям | Не рекомендуется использовать в цепях с возможностью короткого замыкания из-за возможности саморазрушения | Более стойкий к высоким токам коротких замыканий, потому более безопасен |
| Уровень цены | Цена высокая | Цена на 30-50% ниже, чем у GEL |
Отметим случаи, когда стоит выбирать гелевые аккумуляторы вместо AGM:
Подбор АКБ для ИБП по его характеристикам
Рекомендуется подбирать аккумуляторную батарею для UPS по совпадению его геометрических размеров с оригиналом. Так как размеры стандартизованы, они соответствуют требуемой емкости батареи. Обычно в UPS используются батареи на напряжение 12 В и емкость 7.2 А/ч. В маломощных UPS (обычно до 600 VA) стоит одна батарея, в более мощных (обычно не более 1500 VA) – по две и более. С дальнейшим ростом мощности UPS в них устанавливаются менее распространённые, но более ёмкие аккумуляторы на 9, 12, 14, 18 А/ч и большей ёмкости.
Fiamm Аккумулятор FG21803 (12V 18Ah)
Кроме совпадения по размерам, напряжению и емкости батареи следует обратить внимание на конструкцию ее выводных клемм, которые должны совпадать с силовыми клеммами ИБП. Обычно используется два типа клемм – ножевой разъем T1/T2 (F1/F2) и винтовой T5-T10 (для мощных аккумуляторов под болт с гайкой).
Выбор АКБ для UPS по производителю
Рынок аккумуляторных батарей давно перенасыщен, потому отметим наиболее распространённые и зарекомендовавшие себя марки: Fiamm, Yuasa, CSB, Delta. Это азиатские производители. Их заводы расположены в Японии, Китае и на Тайване. Они также выпускают OEM-батареи для широко известных производителей ИБП: FSP, Powerman, Sven, и т.д.
Как пример так называемого «премиум-производителя» можно привести бренд Yuasa. Данные аккумуляторы обычно поставляются под заказ на наиболее надежные проекты и в свободной продаже поставляются в ограниченном ассортименте (обычно с параметрами 12 В 7.2 А/ч).
Более распространенные бренды – Fiamm, CSB, Delta, доказавшие временем свое качество. Но лучше устанавливать аккумулятор под брендом производителя ИБП, как наиболее соответствующий оригиналу.
Хотелось бы отдельно отметить цвет корпусов батарей. Стандартный цвет – чёрный, но некоторые производители могут использовать разные цвета для батарей разного типа и назначения (гелевых, AGM).
Пример цветовой маркировки батарей Delta
Батареи в чёрном корпусе серии DT – это недорогие конструкции AGM, не рекомендованы для ИБП ввиду малых токов отдачи, их основное предназначение – для аварийного питания слаботочных систем охраны и видеонаблюдения.
Аккумулятор Delta DT 12100 (100 А\ч, 12В)
В оранжевом корпусе серии DTM Delta выпускает аккумуляторы AGM, рекомендованные к применению для большинства UPS, также в оранжевом корпусе выпускаются и аккумуляторы AGM HR и HRL для самых ответственных объектов электроснабжения, требующих как обеспечение высокой нагрузки, так и высокой надежности.
Аккумулятор Delta DTM 12100 L (100 А\ч, 12В)
В синем корпусе выпускаются гелевые аккумуляторы с маркировкой GX, предназначенные для работы с меньшими нагрузками, но для более высокой продолжительности работы, обычно применяются в области энергоснабжения объектов связи, систем альтернативной электроэнергетики (солнечной, энергии ветра).
Аккумулятор Delta GX 12-55 (55 А\ч, 12В)
При выборе батарей для UPS обратите внимание на их маркировку. Недобросовестные производители из Китая нередко на своей продукции, сделанной на не известном заводе, меняют в названии одну букву, копируя при этом общий дизайн известного производителя. Приведём пример двух батарей марок Delta и Dalta.
В UPS, предназначенных для установки в серверные стойки, используются заменяемые блоки батарей (Battery Kit), а также дополнительные внешние батарейные блоки (External Battery Pack).
Заменяемый батарейный блок Battery replacement kit for SU3000RMi3U, SU2200RMi3U
Если у Вас ИБП APC нуждается в замене батарей, системный интегратор ВИСТЛАН окажет помощь в их поставке.
Как выбрать источник бесперебойного питания
Сколь бы надежен не был ваш поставщик электропитания, броски напряжения иногда случаются на любых линиях. Каждый пользователь ПК хоть раз, да сталкивался с внезапной перезагрузкой или отключением компьютера из-за неполадок на питающей линии. И компьютеры – не единственный вид техники, требующий бесперебойного электропитания.
Продолжительное отключение электропитания может привести к заморозке системы отопления частного дома. ИБП с подключаемыми аккумуляторами способен «продержать на плаву» циркуляционный насос и электронику котла в течение нескольких часов, и стоить такой ИБП будет намного дешевле, чем генератор с автозапуском.
Роутер, подключенный к ИБП, позволит оставаться «онлайн» и при отсутствии электропитания. Потребляет роутер совсем немного и емкости аккумулятора даже недорогого «бесперебойника» хватит на пару-тройку часов его работы.
Серверам и внешним дисковым накопителям бесперебойное питание совершенно необходимо – внезапное отключение электричества может привести к потере данных.
И вообще, наличия ИБП требует любая автоматика, сбой в работе которой может привести к серьезным последствиям – медицинское и технологическое оборудование, системы пожарной и охранной сигнализации и т.д. Но параметры электропитания у разных видов техники разные, поэтому и ИБП для них потребуется с различными характеристиками.
Характеристики источников бесперебойного питания.
Вид устройства.
Резервный ИБП имеет наиболее простую конструкцию. Электроника источника следит за уровнем входного напряжения, и, при его выходе за установленные рамки (обычно +10% от номинала), переключается на питание от аккумулятора.
Кроме того, переключение на аккумулятор занимает некоторое время, что может быть критичным для некоторых видов техники. Например, для импульсных блоков питания с активным корректором мощности (APFC), которым оснащено большинство таких БП мощностью более 400 Вт. При подборе ИБП для компьютеров, специальной аппаратуры, аудио- и видеотехники с подобными блоками питания следует оставлять большой запас по мощности, либо выбирать ИБП другого вида.
Линейно-интерактивный ИБП, фактически, состоит из резервного ИБП и стабилизатора. При наличии в сети пониженного или повышенного напряжения, автоматический регулятор напряжения (AVR) стабилизирует его, а на аккумулятор ИБП переключается только при настолько большом отклонении напряжения от нормального, что стабилизировать его уже невозможно.
Линейно-интерактивные ИБП немного дороже резервных, но для бытового применения именно этот вид является оптимальным. Единственный случай, когда ему следует предпочесть резервный – когда в вашей сети стабильно пониженное напряжение, подходящее, однако, для защищаемого электроприбора. Резервный ИБП просто пропустит это напряжение в компьютер, а линейно-интерактивный будет его повышать до нормального. Но продолжительная работа в таком режиме может сильно сократить ресурс AVR (особенно на недорогих «бесперебойниках»).
Недостаток, связанный с кратковременным отсутствием питания во время переключения на аккумулятор у линейно-интерактивных ИБП также присутствует.
Устройства с двойным преобразованием (on-line) обеспечивают наилучшее качество электропитания. У ИБП этого вида аккумулятор подключен к цепи питания постоянно, поэтому провалы напряжения в момент перехода на автономное питание отсутствуют. Входной ток выпрямляется, его напряжение понижается до напряжения аккумулятора, после чего инвертор преобразует его в переменный 230 В /50 Гц.
Такие ИБП стоят заметно дороже остальных видов, зато выдают стабильную частоту, напряжение и форму синусоиды при любых помехах на входной линии питания.
Выходная мощность (ВА) стабилизатора определяет максимальную суммарную полную мощность подключенных к нему электроприборов. Однако следует иметь в виду, что приведенное в паспорте на электроприбор значение в Ваттах – это его активная мощность, т.е., выделяющаяся в виде тепла или света.
Многие подключаемые к ИБП электроприборы создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку, и полная выходная мощность ИБП должна подбираться с её учётом. Для определения полной мощности электроприбора следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (cos(φ)), обычно указанный в паспорте. Если найти это значение не удается, можно воспользоваться таблицей:
Поскольку чаще всего ИБП используется для защиты ПК, часто возникает вопрос: какую мощность имеет компьютер? Самый точный способ определения мощности – расчет на основе замера потребляемого им тока. Проще и безопаснее всего это сделать с помощью токовых клещей и самодельного удлинителя с раздельными проводниками.
Измерение тока с помощью мультиметра связано с опасностью поражения электрическим током и делать это, не обладая соответствующими навыками, небезопасно.
Измерение следует производить, дав на процессор и видеокарту максимальную нагрузку – это можно сделать с помощью требовательной к ресурсам игры или с помощью специальных программ (например, OCCT в режиме power supply). Измеренное значение умножается на величину напряжения в сети – это и будет искомая полная мощность (ВА) компьютера.
Простой, но грубый способ – взять максимальную мощность блока питания (в Ваттах), обычно приведенную на корпусе БП и поделить на коэффициент мощности. Реальная мощность компьютера, скорее всего, будет ниже, но уж точно не выше.
К примеру, для защиты компьютера с блоком питания без PFC мощностью 300 Вт и монитором мощностью 50 Вт потребуется ИБП с входной мощностью (ВА) 300/0,65+50/0,8 = 524 ВА. Поскольку реальная мощность системного блока, скорее всего, ниже 300 Вт, ИБП на 500 ВА могло бы и хватить для этого компьютера. Однако с учетом того, что пусковые токи (неизбежные при переключении на аккумулятор) могут превышать номинальные вдвое, выбор ИБП на 750 или 1000 ВА представляется более оправданным.
Следует также отметить, что недорогие ИБП часто характеризуются слабой перегрузочной способностью и не могут выдерживать высокие токи даже очень непродолжительное время (менее 100 мс). Поэтому при покупке недорогого ИБП необходимо следить, чтобы пиковая мощность нагрузки не превышала выходную мощность «бесперебойника».
Если определение полной выходной мощности (ВА) представляется слишком сложным, можно подобрать ИБП по активной выходной мощности (Вт) – обычно этот параметр тоже приводится в паспорте ИБП.
Однако большинство производителей при указании активной выходной мощности ориентируются на cos(φ) = 0,6-0,7, подходящий только при использовании ИБП для защиты компьютеров с блоками питания без PFC.
Коэффициент мощности многой другой техники выше, и, подбирая ИБП по активной мощности в ваттах, вы рискуете переплатить, выбрав ИБП более мощный, чем вам действительно необходимо.
Тип формы напряжения может быть важен для некоторых видов техники. В электродвигателях, трансформаторах, катушках индуктивности «ступенчатая» форма питающего тока приводит к дополнительным нагрузкам – это может проявляться изменением звука работы, увеличенным нагревом обмоток и ускоренным износом. Проблемы могут возникнуть с некоторыми моделями аудио- и видеотехники, измерительными приборами и медицинской техникой.
Импульсные блоки питания к форме напряжения невосприимчивы – ступенчатая аппроксимация синусоиды подходит для любых компьютеров. Проблемы, возникающие на современных блоках питания с активным корректором мощности (APFC) чаще всего связаны не с формой сигнала, а с недостатком запаса по мощности и низкой перегрузочной способностью ИБП. При переключении на аккумулятор и падении входного напряжения, APFC резко увеличивает потребляемый ток, при этом нарастание потребления происходит так быстро, что ИБП часто отключается защитным автоматом (токовым реле), при том, что контроллер даже не успевает «заметить» перегрузку.
Однако, некоторые блоки питания с APFC плохо работают при ступенчатой синусоиде – корректор успевает среагировать на горизонтальную «ступеньку» как на пониженное напряжение, увеличивает ток потребления и перегружает ИБП, приводя к срабатыванию его защиты и отключению. И, хотя многие БП с APFC прекрасно «уживаются» со ступенчатой синусоидой, чтобы не оказаться в ситуации, когда ПК откажется работать с «бесперебойником», следует либо убедиться в их совместимости перед покупкой, либо выбирать ИБП подороже: с «чистой» синусоидой и запасом по мощности, либо ориентироваться на устройство с двойным преобразованием. В последнем случае чрезмерный запас по мощности не нужен, а синусоида у таких устройств и так «чистая».
Тип выходных разъемов питания на современных ИБП может быть различным. Старые ИБП все имели выходные разъемы стандарта IEC 320 C13 («компьютерные») для подключения питающих кабелей системного блока и монитора.
Некоторые специализированные ИБП, предназначенные для создания линий бесперебойного электропитания, оснащаются клеммами для удобства прямого подключения линейных проводов.
Удобно, если ИБП имеет какой-нибудь интерфейс, по которому он может «сообщить» работающему на ПК приложению о пропадании напряжения. Это позволит сохранить все открытые документы, записать на диск данные из буфера и корректно завершить работу компьютера в автоматическом режиме, даже если оператора поблизости нет. Особенно это важно для серверов: сбой сервера – вещь неприятная, но она может стать еще неприятнее, если «испортятся» хранящиеся на нём данные из-за некорректного завершения работы. ИБП с интерфейсом USB или RS-232 подключается интерфейсным кабелем непосредственно к защищаемому компьютеру, на котором должно быть запущено соответствующее ПО.
Функция «холодного старта» позволяет осуществить запуск подключенных к ИБП электроприборов при отсутствии питающего напряжения. Холодный старт позволяет использовать ИБП как автономный источник питания для маломощной нагрузки.
Время автономной работы зависит от емкости установленных аккумуляторов и суммарной мощности подключенных потребителей. Производителем обычно указывается продолжительность автономной работы при определенной мощности нагрузки. Но зачастую мощность нагрузки сильно отличается от приведенной производителем. В этом случае следует иметь в виду, что емкость аккумулятора сильно зависит от тока разряда. При быстрой разрядке (5-10 минут) аккумулятор выдает всего 20-30% от номинальной емкости.
Так, если производителем приводится время автономной нагрузки в 5 минут при нагрузке 200 Вт, то при вдесятеро меньшей нагрузке (20 Вт) время автономной работы будет не 50 минут, а около двух часов, потому что емкость при разряде такой продолжительности будет примерно вдвое больше. Максимальная (100%) емкость аккумуляторной батареи достигается при продолжительности разряда в 20 часов и более, это следует учитывать, если предполагается длительная работа оборудования от ИБП.
«Бесперебойники», рассчитанные на продолжительную автономную работу, часто имеют возможность подключения дополнительных батарей. Это позволяет набрать емкость, необходимую для поддержания работы потребителей в течение необходимого времени.
Варианты выбора источников бесперебойного питания.
Для защиты от кратковременных падений напряжения маломощных потребителей (роутеров, модемов, точек доступа) предназначены ИБП с «евророзетками» мощностью до 400 ВА.
ИБП мощностью 500-1000 ВА сможет «поддержать на плаву» простой офисный компьютер в течение времени, достаточного для сохранения всех открытых документов.
ИБП с «холодным стартом» способен обеспечить автономное питание электроприборов в условиях полного отсутствия питающей сети.
Если вам важно стабильное электропитание на выходе «бесперебойника» по минимальной цене, выбирайте среди линейно-интерактивных ИБП.
ИБП с двойным преобразованием гарантируют высокое качество питающего напряжения и обеспечивают полное отсутствие переходных процессов при пропадании внешнего питания.