Как правильно выбрать аккумулятор для дома и не ошибиться

Правильно подобранный аккумулятор для ИБП продлевает итоговый срок службы «бесперебойника», обеспечивает стабильность работы оборудования и автономность подключаемой техники. Чтобы выбрать соответствующую батарею, следует разобраться в некоторых ключевых аспектах - какие бывают технологии производства аккумуляторов, как рассчитать необходимые показатели напряжения и емкости, как правильно учесть зарядные токи и подключить к ИБП несколько батарей, чтобы увеличить запас автономности?

правильный выбор аккумуляторов для дома фото

В вопросе выбора аккумулятора для бесперебойнику требуется творческий подход. Конечно же, всегда можно купить аккумулятор с аналогичными характеристиками уже установленной (рабочим напряжением, емкостью и габаритами). Такой шаг оправдан, когда старая АКБ полностью устраивала, однако износилась и нуждается в замене. Гораздо чаще возникает потребность нарастить энергоемкость сборки, чтобы продлить время автономной работы резервированной от «бесперебойника» техники. Реже случаются ситуации, связанные с необходимостью подбора аккумуляторной батареи меньшей емкости, чтобы она успевала зарядиться по графику отключения света.

Аккумулятор большей емкости для ИБП значительно продолжает время работы подключенной нагрузки. Здесь важно учитывать величину зарядного тока (об этом сообщено ниже в соответствующем разделе). Говоря коротко, «бесперебойник» небольшой мощности с энергоемкой батареей просто не сможет выдать надлежащий зарядный ток и аккумулятор будет слишком долго заряжаться. Зарядка малыми токами наиболее щадящая для АКБ и продолжает его эксплуатационный ресурс, однако при регулярных отключениях света пользователь столкнется с проблемой постоянного недозаряда аккумулятора. Плюс к этому габариты батареи увеличенной емкости, наверное, будут больше, чем у «родной» АКБ – в корпус «бесперебойника» аккумулятор не поместится.

Что касается выбора меньшей батареи, чем предполагалось изначально, не рекомендуется урезать энергоемкость чрезмерно — наполовину меньший аккумулятор может перегреваться из-за нештатных нагрузок. Емкость АКБ желательно подбирать примерно на 20 – 30% меньше начальной, не более.

Принцип работы всех АКБ для "бесперебойников" одинаков - они накапливают электрический заряд и отдают его в случае перебоев с энергоснабжением от сети. Различия состоят в конструктивных особенностях строения аккумуляторов. На современном рынке представлено несколько распространенных технологий АКБ. Давайте разберемся в их особенностях, чтобы легче было подобрать нужное решение технически и с точки зрения толщины кошелька.

Технология аккумуляторов

Гелевые аккумуляторные батареи (GEL)

гелевые аккумуляторы Toyama для дома фото

Подвод классических свинцово-кислотных аккумуляторов, которые многим знакомы по сегменту автомобильных АКБ. В батареях типа GEL используют гелеобразный электролит. GEL-аккумуляторы лучше приспособлены под циклический характер работы, также они преспокойно выдерживают глубокий разряд. Гелевые батареи могут долго оставаться незаряженными и при этом не терять своих начальных свойств.

В «бесперебойниках» Аккумуляторы типа GEL используются нечасто. Это связано с тем, что они заточены под схему работы, когда батареи нужно долго нагружать с разрядкой почти до нуля, затем заряжаться и снова обеспечивать продолжительное автономное питание. Для буферного режима, характерного для большинства ИБП, эта технология по ряду причин особо не годится.

Приобрести гелевые батареи имеет смысл в тех случаях, когда «бесперебойнику» приходится включаться практически каждый день и долго (например, в нестабильных сетях с постоянными и длительными сбоями в подаче электроэнергии). Лучше всего GEL-аккумуляторы сочетаются с продвинутыми ИБП типа Online, где батарея принимает непосредственное участие в стабилизации напряжения, поэтому она постоянно задействована.

К основным минусам технологии относят повышенную чувствительность к коротким замыканиям и достаточно дорогую стоимость как для массового потребительского сегмента.

Стеклотканевые (AGM) АКБ

AGM аккумуляторы Toyama для дома фото

Еще одна разновидность свинцово-кислотных аккумуляторов типа необслуживаемого типа. Внутри корпуса AGM-батарей находится электролит в абсорбированном состоянии (Absorbed Glass Mat). Отсеки такого аккумулятора заполнены пористым стекловолоконным материалом, содержащим кислоту. Такая технология позволяет исключить выделение газов и сделать АКБ герметичной.

AGM-аккумуляторы хорошо вписываются в концепцию буферной работы источников бесперебойного питания, когда бесперебойник долгое время стоит наготове, чтобы в случае сбоя ненадолго поддержать энергоснабжение. Их характерными чертами характера можно назвать длительный срок службы (более 10 лет), отсутствие эффекта памяти, низкий уровень саморазряда, пригодность к установке батареи в любом удобном положении.

В минусы технологии AGM обусловлена плохая переносимость перезарядов. Впрочем, при использовании качественного контроллера питания или встроенной BMS-платы эта проблема полностью сводится на нет.

Полезно знать. Что-то среднее между гелевыми и AGM-батареями – это мультигелевые АКБ (MGEL или MG). Они пористые пластины пропитаны гелевым электролитом, что позволяет получить эксплуатационные характеристики посредине между «чистыми» GEL и AGM. Прокладка из стекловолокна в конструкции мультигелевых аккумуляторов поддерживает процесс рекомбинации активного вещества, тем самым такие АКБ лучше переносят глубокую разрядку.

Карбоновые аккумуляторы

Продвинутая разновидность свинцово-кислотных АКБ со свинцовыми пластинами, обогащающимися углеродом (карбоном). Это снижает вероятность терморазгона – когда из-за нагрева электролита может произойти короткое замыкание. Карбоновые батареи имеют эксплуатационные ресурсы до 15 лет, но предъявляют очень специальные требования к режиму зарядки. Их рекомендуется разряжать не ниже 30% и заряжать не более 90%. Подходят аккумуляторы карбоновые только для ИБП с возможностью установки соответствующих параметров зарядки.

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторные батареи

Как электролит аккумуляторы Li-Ion используют твердое вещество, содержащее в себе металл литий. Такие свойства позволяют сделать батарею более компактной и наделяют ее устойчивостью к постоянной разрядке. Литий-ионные аккумуляторы для ИБП не подвержены «эффекту памяти» и способны достаточно быстро заряжаться. Срок службы у литий-ионных АКБ тоже приличный – отдельные экземпляры таких аккумуляторов выдерживают более 1500 циклов заряда/разряда.

Без недостатков у данного варианта тоже не обошлось - прежде всего, аккумуляторы Li-Ion проявляют повышенную чувствительность к низким или повышенным температурам. А при перегрузке батарея Li-Ion может загореться или даже взорваться. Совместно с такими АКБ важно использовать качественный контроллер питания.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LiFePO4)

Литиевые (LiFePO4) аккумуляторы Toyama для дома фото

Розробка литий-железо-фосфатных АКБ велась с целью устранения некоторых недостатков оригинальной технологии Li-Ion. Батареи типа LiFePO4 могут похвастаться большим количеством рабочих циклов заряда/разряда, химической и термической стабильностью, переносимостью низких и высоких температур в эксплуатационном режиме работы, непродолжительным временем заряда с использованием высоких токов. Заряжать аккумуляторы LiFePO4 можно до нулевой температуры по шкале Цельсия.

Аккумуляторам LiFePO4 не страшны перегрузки и перезаряды, они отлично справляются с высокими пиковыми нагрузками и держат стабильное рабочее напряжение почти до полного разряда. Также такие батареи выдают высокий КПД, имеют длительный срок эксплуатации и низкий уровень саморазряда. Составление из аккумуляторов LiFePO4 подходят для резервного питания с помощью ИБП самой разнообразной электронной техники.

Как рассчитать необходимую емкость аккумулятора

Для определения необходимой емкости АКБ важно рассчитать суммарную мощность резервируемой нагрузки, состоящую по паспортам электроприборов или таблице мощностей:

Примерное потребление электроэнергии различной техникой

таблица потребления электроэнергии разной техникой фото

Зная, какую саму нагрузку предполагается резервировать от «бесперебойника», можно приступать к просчетам емкости аккумулятора на конкретное время работы. Для этого используется следующая формула:

E = (P • T) / (V • K),

E – это емкость батареи в ампер-часы (Ач);
P - совокупная мощность подключаемого оборудования в ваттах (Вт);
T – время резервирования нагрузки в часах (ч);
V – напряжение аккумулятора в вольтах (В);
K — используемый коэффициент емкости, учитывающий часть израсходованного заряда на энергоснабжение нагрузки; обычно здесь берут усредненный вариант 0.8, реже коэффициент принимают за «единицу».

РПредположим, перед нами поставлена задача наладить от ИБП резервное питание отопительного котла и управляющей его электроники в течение до 4 часов. Мощность всего подключаемого оборудования составляет около 100 Вт, напряжение аккумулятора - 12 В (одна 12-вольтовая батарея или два аккумулятора по 6 В, подключенных параллельно):

(100 • 4) / (12 • 0.8) = 41.66 (Ач)

Р Для наших целей пригодится аккумулятор емкостью до 50 Ач - это с учетом почти 20% впрок. Или можно приобрести несколько батарей меньшей емкости, которые на сумму дают необходимый запас энергии. В отопительных контурах с циркуляционным насосом дополнительно необходимо набросить от 50 до 100 Вт мощности сверху (в зависимости от конкретной модели насоса) и выполнить просчет под заданные параметры мощности.

При использовании в схеме нескольких АКБ предполагается возможность нарастить вольтаж или общую емкость сборки по способам подключения аккумуляторов:

параллельное подключение суммирует вольтаж батарей (три условных аккумулятора по 6 В дают в сумме напряжение 18 В);
последовательная схема позволяет увеличить общую емкость сборки (две условные батареи емкостью 40 Ач выдают суммарную энергоемкость 80 Ач).

Бывают и обратные ситуации, когда емкость АКБ известна, а необходимо просчитать время резервного питания нагрузки. В таком случае формула несколько видоизменяется:

T = (E · V · K) / P,

T – время резервирования нагрузки в часах (ч);
E - емкость батареи в ампер-часах (Ач);
V – напряжение аккумулятора в вольтах (В);
K — используемый коэффициент емкости, учитывающий часть израсходованного заряда на энергоснабжение нагрузки; обычно здесь берут усредненный вариант 0.8, реже коэффициент принимают за «единицу»;

Р - совокупная мощность оборудования, подключаемого в ОАО (Вт). Допустим, имея ИБП с 12-вольтовым аккумулятором емкостью 50 Ач, необходимо организовать резервное питание холодильника. Сколько он протянет за отключение света? Например, возьмем, что компрессор холодильного агрегата с мощностью потребления 200 Вт работает примерно по 2 минуты с интервалом через 10 минут. Среднее значение энергопотребления составляет 200 Вт. 2 мин. /10 мин. = 40 Вт. Эту цифру мы и берём как величину P :

(50 • 12 • 0.8) / 40 = 12 (часов)

Подключая другое оборудование, нужно приплюсовать к параметрам энергопотребления холодильника и его мощность, после чего заново рассчитать время работы суммарной нагрузки.

Зарядный ток аккумулятора

Важным фактором при выборе аккумуляторов для ИБП является зарядный ток. Это сила тока, которая подается на батарею от «бесперебойника». Если вы устанавливаете штатный аккумулятор, об этом параметре можно не беспокоиться, но все же важно его проверить. В противном случае необходимо обязательно учесть ток зарядки. В характеристиках АКБ он указывается редко, однако приблизительно рассчитать показатель можно путем распределения емкости аккумулятора на 10. То есть. для условной батареи емкостью 100 Ач зарядный ток должен быть около 10 Ач (а следовательно, зарядится она примерно за 10 часов). Значительное превышение зарядного тока приводит к быстрому износу АКБ, а зарядка малыми токами ничем плохим не обещает, но может надолго растянуться по времени.

Отметим, что сказанное справедливо для нормальных условий. В ритме жизни с отключениями света по графику и вне расписания можно пойти на поводу у компромиссов. Заряжать батарею 10 часов часто бывает непозволительной роскошью. Соответственно, важно правильно расставить приоритеты – зарядка аккумулятора большими токами вполне допускается, хоть и происходит в ущерб долговечности АКБ. Вдвое урезать время зарядки условного аккумулятора на 100 Ач можно при использовании зарядного тока 20 А, батареи емкостью 50 Ач. током 10 А и т.д. Аккумулятор в таких случаях "проживет" меньше, но и вы не останетесь без резервного питания.

Приблизительное время автономной работы от аккумуляторных батарей

время автономной работы акб фото

В некоторых моделях «бесперебойников» с возможностью подключения к ПК или смартфону (например, по сети Bluetooth) есть калибровочный режим, позволяющий выбрать и установить оптимальную величину зарядного тока под аккумуляторную сборку или собственные преимущества.

Можно ли использовать ИБП стартерные (автомобильные) аккумуляторы?

Стартовые или стартерные АКБ работают в двух основных режимах: кратковременные разряды высоким током во время работы стартера и редкие длительные разряды малым током при работе потребителей на выключенном двигателе. «Бесперебойники» же предполагают несколько иную схему работы с частыми глубокими разрядами аккумулятора, чего традиционные автомобильные свинцово-кислотные батареи совсем не любят. Вместе с ИБП их работа вполне возможна, но только при соблюдении определенных условий. Главное из таких –ndash; рабочее напряжение «бесперебойника» должно быть кратной 12 В. Если оно ниже (например, 4 или 6 В), подключить автомобильный аккумулятор не получится; выше, но кратно 12 – можно собрать сборку из нескольких последовательно соединенных автомобильных АКБ, но емкость такого решения может оказаться чрезмерно велика.

Еще один ограничивающий фактор применения свинцово-кислотных автомобильных аккумуляторов в связке с ИБП - это пожар и взрывоопасность процесса зарядки (при кипении жидкого электролита выделяются водород и кислород, а корпус у классических стартерных АКБ обычно негерметичен и отвод таких "выделений" осуществляется буквально "улицу". Также автомобильные батареи имеют немного большее рабочее напряжение, что обещает постоянным недозарядом аккумулятора, не рассчитанные на длительную работу и глубокие разряды (более 50% от начальной емкости). В сухом остатке они больше годятся как временное решение для авральных ситуаций, но никак не смотрятся надежным вариантом аккумуляторов для бесперебойников. Все-таки стартовые АКБ разительно отличаются по характеру работы от тяговых, которые принято использовать в ИБП.

ИБП с грамотно подобранной батареей поможет наладить автономную работу компьютерной и наиболее востребованной бытовой техники при частых перебоях с электроснабжением. В качестве альтернативы им научились делать сборки с автоинвертора и стартерной АКБ. Подробнее о таких рассказах в материале «Как выбрать автомобильный инвертор для создания систем автономного питания от автоаккумулятора».

Вага та характеристики гелевих акумуляторів Toyama NPG

Модель	Напруга	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	Volt	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	(V)	(Ah)	мм	мм	мм	мм	кг
	C20
NPG7-12	12	7	151	65	94	100	2.1	F2
NPG9-12	12	8.5	151	65	94	100	2.5	F1
NPG18-12	12	18	180	76	167	167	6	M5
NPG26-12	12	26	166	125	175	175	8.5	M6
NPG35-12	12	35	195	130	159	172	10.5	M6
NPG45-12	12	45	197	166	174	174	13.5	M6
NPG60-12	12	60	229	138	208	213	17	M6
NPG70-12	12	70	350	171	180	224	20	M6
NPG80-12	12	80	260	169	211	215	24	M6
NPG90-12	12	90	331	175	216	233	27	M8
NPG100-12	12	100	331	175	216	233	28	M8
NPG110-12	12	100	331	175	216	233	30	M8
NPG120-12	12	120	331	175	216	233	32	M8
NPG130-12	12	130	407	177	233	233	34	M8
NPG150-12	12	150	485	172	240	240	44	M8
NPG200-12	12	200	522	240	218	224	60	M8
NPG240-12	12	240	522	240	218	224	65	M8

Вага та характеристики AGM акумуляторів Toyama

Модель	Напруга	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	Volt	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	(V)	(Ah)	мм	мм	мм	мм	кг
	C20
NPM7.5-12	12	7.5	151	65	94	100	2.6	F1
NPM12-12	12	12	151	98	94	100	4.3	F1
NPM22-12	12	22	180	76	167	167	7	M5
NPM35-12	12	35	195	130	159	172	11	M6
NPM40-12	12	40	198	166	172	172	14	M6
NPM55-12	12	55	226	139	211	216	17.2	M6
NPM85-12	12	85	260	169	215	225	25	M6
NPM105-12	12	105	307	169	215	216	30.5	M6
NPM120-12	12	120	331	175	216	220	33	M8
NPM145-12	12	145	341	173	281	287	44	M8
NPM220-6	6	220	260	180	251	251	30	M8
NPM225-6	6	225	244	190	275	275	32	M8

Вага та характеристики літієвих акумуляторів Toyama LFP (LiFePO4)

Модель	Напруга	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	Volt	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	(V)	(Ah)	мм	мм	мм	мм	кг
LFP100-12	12	100	329	172	214	220	11.2	M8
LFP135-12	12	135	329	172	214	220	13.5	M8
LFP150-12	12	150	406	173	217	225	18	M8
LFP50-24	24	50	329	173	214	220	11.5	M8
LFP100-24	24	100	521	262	218	225	21.7	M8

Вывод

При выборе аккумулятора для дома необходимо подробно и четко подходить к этому вопросу. Для этого нужно обращать внимание на все изготовители изделия. В первую очередь нужно смотреть на заявленную производителем ВЕС АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ. В нашем опыте бывали случаи, когда в середине корпуса были залитые металлические пластины для увеличения веса аккумулятора. Также были случаи, которые производили больший корпус аккумулятора и внутрь его устанавливали аккумулятор меньшей величины.

Еще нужно обращать внимание на производителя аккумуляторных батарей. Если вам нужно купить аккумулятор для дома, обращайтесь только в официальные магазины производителей, у которых есть официальные документы и официальная гарантия на приобретенное устройство, ссылка. Оберегайтесь неофициальных и дешевых устройств, которые не прослужат даже года.

Понравилась статья? Расскажите друзьям