Все ли батарейки одинаково полезны?


Пожалуй, наибольшее разочарование, которое может доставить UPS своему владельцу, это слишком быстрое окончание работы от батарей. Несколько секунд вместо обещанных минут. К сожалению, происходит это не так уж редко, и главным виновником обычно являются аккумуляторы.
Каждому водителю в автошколе объясняют, что если двигатель не заводится сразу, то нельзя крутить стартер долго. Максимум 10 секунд. После этого надо подождать минуту, прежде чем сделать следующую попытку.

Почему так? Казалось бы, в аккумуляторе много энергии. 55 А*ч при 12 В дают при перемножении 0.66 кВт*ч. Этого, вроде, должно хватить стартеру мощностью примерно 1 кВт на 40 минут непрерывной работы. Но на практике даже летом новый хорошо заряженный аккумулятор дает несколько десятков попыток по 10 секунд. А уж если попытаться заводить непрерывно, то едва ли аккумулятор продержится дольше минуты или двух.

На самом деле номинальная емкость аккумулятора указывается при 10-часовом разряде, или даже при 20 часовом. Т.е. наш аккумулятор на стенде будет исправно отдавать 66 Вт в течение 10 часов. А вот при большом токе разряда все гораздо сложнее. Мало того, что количество отдаваемой энергии уменьшается в несколько раз. Глубокие разряды большим током приводят к быстрой деградации батареи. Несколько таких «жестких посадок» и уже нельзя гарантировать восстановления заявленной емкости, как ни заряжай.

В UPS режим для аккумулятора еще сложнее. UPS должен держать нагрузку непрерывно. Паузы после десяти секунд не будет.
В автомобилях в основном используются аккумуляторы с жидким электролитом. Именно потому, что эта технология наиболее устойчива к большим токам разряда. Но в современных источниках бесперебойного питания используются герметизированные аккумуляторы, иначе пришлось бы выделять специальные комнаты, с особой вентиляцией и поддонами для сбора кислоты в случае утечки. Обеспечение высоких разрядных характеристик и долговечности таких аккумуляторов является сложной задачей для конструкторов и технологов.

Еще с десяток лет назад минимальное номинальное время работы UPS от батарей было 10-15 минут. Сэкономить и использовать менее емкие батареи не получалось, так как они не могли выдать нужный ток. Только самые современные серии аккумуляторов способны отдать весь свой запас энергии за 5 минут и сохранить надежность после значительного количества циклов с глубоким разрядом при таких токах.

Действительно, батарея UPS номинальной емкостью 55 А*ч (измеренной при 10-часовом разряде) при пятиминутном разряде должна выдать ток до 200 А. Просто для иллюстрации укажем, что в длительном режиме такой ток может пропустить медный провод сечением минимум 50 квадратных миллиметров при одиночной открытой прокладке. Такой кабель будет иметь диаметр до 15 мм в зависимости от типа изоляции.

При таких токах даже небольшое повышение внутреннего сопротивления аккумулятора приводит к критическому падению напряжения. Собственно, это и есть основной путь возникновения отказов. Достаточно деградировать одному из аккумуляторов в батарее UPS (в батареях мощных системах аккумуляторы объединены в цепочки по 30-50 штук), чтобы вся сборка перестала выдавать необходимую мощность и способность инвертора держать нагрузку была потеряна.

Большой разрядный ток является «стрессом» для аккумуляторов и даже для соединяющих их проводников. Даже кратковременные, но частые просадки сети могут привести к преждевременной деградации батарей.

Упреждающая диагностика состояния батарей является сложной задачей. Действительно, не стоит «для проверки» глубоко разряжать их большим током. Мы рискуем приблизить отказ вместо того, чтобы предотвратить его. Неразрушающие методы дифференциального измерения сопротивления и емкости требуют грамотной интерпретации результатов.

Что можно посоветовать для повышения надежности UPS c учетом сказанного? Начнем с наиболее очевидных мер:

Если только бюджет и место размещения позволяют, заказывайте время автономной работы 10-15 минут и более. Особенно если в вашей сети перебои и просадки случаются часто.
Используйте аккумуляторы проверенных производителей, предназначенные именно для работы с UPS. Если нужна высокая мощность, выбирайте соответствующие модели.
Следите за температурой батарей. Важно, чтобы температура всех батарей была одинаковой.
Привлеките для сервисного обслуживания UPS и его батарей квалифицированных специалистов. Регулярные проверки позволят существенно снизить риск отказов.