Аккумуляторные батареи для ИБП

Основная задача любой системы бесперебойного питания - переключение нагрузки на альтернативный источник при появлении проблем в основной сети. У источников бесперебойного питания имеется собственный резерв - аккумуляторные батареи (АКБ).

Многие компании специализируются на производстве широкого спектра АКБ для различных сфер, включая и ИБП. Такие характеристики аккумуляторов, как эксплуатационный срок, вариант подключения, требования к окружающей среде обусловлены их типом, габаритными размерами, массой, используемым количеством и некоторыми техническими параметрами. АКБ относят к категории расходных материалов, которые заменяют по окончанию эксплуатационного периода.

АКБ - это источники электроэнергии химического типа, которые могут перезаряжаться определенное количество раз. Их способность накапливать электрическую энергию обусловлена протеканием окислительно-восстановительной реакции на катодах и анодах. Во время разрядки батарей происходят процессы, обратные описанному.

Разновидности АКБ

Существует несколько типов аккумуляторных батарей, классифицируемых по материалам электродов: свинцово-кислотные, серно-натриевые, железно-никелевые, медно-литиевые, никель-кадмиевые и прочие. Свинцово-кислотные АКБ получили наибольшую распространенность, поскольку имеют некоторые неоспоримые преимущества: более высокая экономичность, надежность, неизменность напряжения и тока потребления нагрузки при температурных колебаниях окружающей среды.

В состав классических свинцово-кислотных батарей, которые изготовлены по обычной технологии, входят электроды и электролит, состоящий из дистиллированной воды и серной кислоты. Плотность этого электролита зависит от следующих показателей: степень разряда АКБ, температура. Плотность обуславливает ключевые параметры АКБ. В процессе функционирования из раствора выделяются два газообразных вещества: водород и кислород. По этой причине такие батареи оказывают негативное влияние на окружающую среду и человека как во время эксплуатации, так и при хранении. Несмотря на свою невысокую стоимость, эксплуатация таких батарей требует дополнительных затрат на оборудование специализированного помещение, наем обслуживающего персонала.

Необслуживаемые АКБ

Современные технологии позволяют изготавливать более безопасные и долговечные свинцово-кислотные АКБ. К разновидностям таких батарей относят необслуживаемые (малообслуживаемые - батареи, требующие незначительного обслуживания в процессе эксплуатации) и герметичные (клапанно-регулируемые) необслуживаемые АКБ. Герметичные батареи успешно эксплуатируют в составе ИБП, охранных и пожарных сигнализациях, телекоммуникационных и прочих системах. В основу работы таких батарей положен принцип рекомбинации газов по кислородному циклу. Этот процесс обуславливает обратное соединение молекул водорода и кислорода для формирования молекул воды. Для организации такого сложно процесса внутрь АКБ помещают «связанный» электролит, в котором имеются внутренние поры. Эти поры обеспечивают беспрепятственное перемещение положительно и отрицательно заряженных частиц (ионов) газов между электродами.

Существуют следующие способы «связывания» электролитов:

• простой наполнитель, в качестве которого может выступать стекноволокно, пропитанное жидким электролитом. Данная технология получила название Absorptive Glass Mat - AGM;
• электролит, имеющий гелевую консистенцию (GEL и Drufit).

Многие компании-производители аккумуляторных батарей комбинируют описанные выше технологии чтобы улучшить эксплуатационные характеристики. С целью сброса лишнего давления от накапливаемых газов (кислород, водород) в корпуса герметичных АКБ устанавливают предохранительные клапаны. Для защиты в них также монтируют пламезащитные пробки.

Основные преимущества герметичных батарей перед устройствами, произведенными по классической технологии:

• отсутствие необходимости в сервисе на протяжении почти всего периода эксплуатации;
• отсутствие особых требований к помещениям, в которых устанавливают такие батареи (допускается наличие лишь естественной вентиляции).

АКБ состоят из отдельных отсеков (банок), которые соединяют между собой последовательно либо параллельно (в зависимости от требуемых характеристик напряжения на выходе). Многие современные модели АКБ содержат внутри корпуса несколько таких отсеков, которые подключены друг к другу последовательно. Существует стандартный ряд напряжений, одному из значений которых соответствует напряжение на выходе таких аккумуляторных батарей: 2, 4, 6, 12 и 24 В.

Технологии изготовления АКБ постоянно совершенствуются в стремлении максимально увеличить эксплуатационный период. Современные модели батарей способны поддерживать рабочие характеристики на протяжении 10 лет. Заявленный срок службы может быть достигнут только при четком соблюдении правил эксплуатации, которые затрагивают следующие аспекты: максимальное число циклов заряда/разряда, температурный режим помещения, в котором установлены АКБ, и прочие. Если указанные требования не соблюдают, срок использования батарей значительно сокращается.

По указанным выше причинам батарейные комплекты считают узким местом ИБП. Любая АКБ характеризуется параметром тока утечки (самопроизвольный разряд). Для его компенсации необходимо, чтобы батарея была постоянно подключена к зарядному устройству. При этом учитывают величину зарядного напряжения, которая не должна превысить допустимое значение. Например, если напряжение зарядки окажется выше всего на 200 мВ (на один батарейный отсек - банку) оптимального значения, внутри батареи начнут протекать нежелательные химические реакции, приводящие к быстрому расходу электролита, повышенному износу решеток. Как результат, существенно сокращается эксплуатационный период АКБ. Подобные проблемы возникают при несоблюдении температурных режимов эксплуатации и хранения.