Как правильно и чем заряжать аккумулятор от бесперебойника

Источник бесперебойного (резервного) питания (ИБП) выполняет две важные функции. Во-первых, он стабилизирует колебания сетевого напряжения и, во-вторых, при отключении (пропадании) сети продолжает обеспечивать потребителя электропитанием от аккумулятора. Этот переход осуществляется автоматически. На рисунке 1 показан пример расположения аккумулятора внутри ИБП средней мощности.

Характеристики аккумулятора определяют мощность и длительность работы бесперебойника. При работе UPS при наличии сети аккумулятор находится в щадящем режиме (на подзарядке), пока не исчезнет сетевое электропитание. По истечении гарантийного срока или по другим непредвиденным обстоятельствам потребуется его восстановление, до замены новым. Рассмотрим, как можно зарядить аккумулятор от бесперебойника от различных источников постоянного тока.

Какие батареи подходят для ИБП?

Правила заряда батарейных модулей напрямую диктуются типом используемых батарей. Во всех современных источниках питания применяются аккумуляторы свинцово-кислотного типа. То есть вопрос, как зарядить аккумулятор бесперебойника, подразумевает процесс зарядки свинцовых кислотных аккумуляторов. Эти батареи похожи на автомобильные аккумуляторы, однако между ними есть существенная разница. По большей части она обоснована тем, что в автомобилях аккумулятор постоянно обдувается воздухом, проходящим под капотом. Батареи бесперебойника статичны и неподвижны.

Перед тем, как заряжать аккумулятор от ИБП, стоит понять структуру и принцип работы батарей. Электролит внутри батареи содержится в виде геля, потому он не разливается и не расплескивается. Благодаря этому некоторые модели ИБП могут устанавливаться как вертикально, так и горизонтально (например, под монитор). Батарея герметизирована, потому не требует особого пользовательского ухода, за исключением своевременной зарядки бесперебойника при необходимости. Более того, батарея ИБП при работе не выделяет водорода или других взрывоопасных и вредных газов, так как рециркулирует в пространстве корпуса.

Какие аккумуляторы стоят в источниках бесперебойного питания

В ИБП применяются герметичные (необслуживаемые), в основном 12-вольтовые аккумуляторы ёмкостью от 5 до 250 А·ч с выходными клеммами (ножевые) Faston 187/250 (F2). В ИБП используются следующие типы аккумуляторов;

• с технологией AGM;
• гелевые батареи.
• никель-кадмиевые.

Аккумуляторы для ИБП выпускают такие бренды, как;

• IPPON — Великобритания;
• Delta — Китай;
• Энергия — Россия;
• CSB — Тайвань;
• B.B. Battery — Гонконг;
• Fiamm — Италия;
• Leoch — Китай;
• C&D Technologies — США;
• Yuasa — Япония;
• Sonnenschein — Германия;
• SVEN — Китай;
• Tudor — Португалия.

Все модели аккумуляторов для ИБП имеют герметичную конструкцию и не нуждаются в обслуживании. В качестве материала корпуса используется ABS (акрилонитрил-бутадиен-стирол) пластик, который обладает стойкостью к механическим, химическим воздействиям и относится к негорючим материалам. Батареи для ИБП располагаются как внутри бесперебойника, так и снаружи, в зависимости от мощности ИБП. Один из распространённых размеров батарей для внутренней установки в ИБП является 151х65х94 (мм). В таблице 1 показаны габариты батарей в зависимости от ёмкости.

При большой выходной мощности ИБПтребуются аккумуляторы большой ёмкости, до 250 А·ч. С учётом их размера и веса они устанавливаются снаружи. В таблице 2 показаны характеристики некоторых аккумуляторов для источников большой ёмкости.

Табл. 2. Характеристики мощных аккумуляторов.

Перед окончанием гарантийного срока работы аккумулятора или когда начинаются сбои в работе бесперебойника, необходимо проверить его энергетическую ёмкость, показывающую способность разряжаться в режиме постоянной мощности в течение небольшого времени (до 15 минут).

Конструкция ИБП предусматривает самостоятельную замену батареи. При замене необходимо соблюдать меры предосторожности при работе с аккумуляторными батареями. Для сохранения рабочих характеристик ИБП при замене должны использоваться однотипные накопители (тип и ёмкость).

Первая зарядка аккумулятора ИБП: что нужно знать

При покупке бесперебойника важно разобраться, как первоначально зарядить аккумуляторную батарею в ИБП. Как правило, за время с момента изготовления аппаратуры до покупки и введения в эксплуатацию пользователем заводской заряд батареи разряжается. То есть новый ИБП прибудет к вам в дом, офис или на предприятие в разряженном состоянии. Это значит, что батареи не сумеют обеспечить надежное поддержание питания защищаемых приборов при моментальной установке бесперебойника под нагрузку. К тому же, устройство запрограммировано на самотестирование перед каждым запуском. Процедура самотестирования завершится сообщением о неисправности батарейного модуля и требованием его замены.

Поведение аккумуляторов при заряде

Мы описали идеальный процесс в случае, когда аккумулятор более-менее исправен. Однако, чаще всего, так не бывает. У аккумулятора в процессе эксплуатации возрастает внутреннее сопротивление и уменьшается емкость.

Аккумулятор с аномально возросшим внутренним сопротивлением не сможет работать в ИБП, хотя и может заряжаться до необходимого напряжения.

Возрастание сопротивление обусловлено, скорее всего, деградация поверхности пластин и изменением их химического состава, поэтому процесс восстановления аккумулятора — это, в известном смысле, лотерея. С другой стороны, и «безнадежный» аккумулятор имеет шансы на восстановление.

В моей практике были случаи, когда севшие до 0,5 — 1 В аккумуляторы, простоявшие много месяцев, удавалось зарядить до рабочего состояния. Этому, по всей вероятности, способствовала дистиллированная вода, изменившая химическую среду внутри аккумулятора.

В случаях сильно разряженного аккумулятора начальный ток заряда может составлять величину несколько миллиампер. По динамике роста зарядного тока можно сделать предварительный прогноз и перспективы восстановления аккумулятора.

Если он в течение нескольких часов вырос до 0,5 – 0,7 А — перспективы хорошие. Если ток вырос до нескольких единиц или десятков мА, и дальше не растет – шансов на восстановление немного. Однако и в этом случае стоит побороться.

После нескольких часов заряда нужен разряд. Хорошо использовать для этого автомобильную лампу мощностью 40-80 Вт.

После нескольких минут разряда следует поставить аккумулятор на зарядку и проконтролировать ток заряда. Если он возрос от первоначального назначения и продолжает расти — это хороший признак. Можно сделать два-три цикла заряд-разряд, контролируя ток заряда и напряжение на аккумуляторе. Длительность заряда может иметь величину 1-2-4 часа, разряд 5 — 10 минут.

Если аккумулятор берет заряд и заряжается, следует нагрузить его автомобильной лампой и посмотреть на ее свечение. По яркости и длительность лампы можно сделать предварительный вывод о состоянии аккумулятора.

Если при подключении лампы напряжение на его клеммах заметно проседает (и лампа светится не в полный накал) — это говорит о повышенном внутреннем сопротивлении аккумулятора.

В этом случае, использовать его в ИБП невозможно.

Я пытался уменьшить внутреннее сопротивление аккумуляторов, доливая дополнительное количество (2- 3 мл в каждую банку) дистиллированной воды. Но ни в одном случае попытка не увенчалась успехом. Правда, я не контролировал величину этого сопротивления. Но вывод сделал такой — если аккумулятор не может нормально работать в ИБП, доливка дополнительного объема дистиллированной воды положения не спасает.

Могут иметь место случаи, когда повышенное внутреннее сопротивление в одной банке. Был случай, когда после нескольких минут разряда лампой внешняя поверхность аккумулятора нагревалась локально в определённом месте. В банке, где была внешняя клемма аккумулятора.

Доливка воды именно в эту банку положения также не спасла.

Как зарядить бесперебойник для компьютера или для другого оборудования после покупки:

• Подключите ИБП к сети, не подключая нагрузку. Первая зарядка ИБП потребует больше времени, чем последующие процедуры обычной штатной подзарядки. Оставьте бесперебойник включенным в сеть на сутки – 24 часа.
• Зарядка будет производиться при питании ИБП от сети вне зависимости от того, включено ли устройство.
• Зимой перед тем, как зарядить бесперебойник, после занесения его с холода желательно оставить его в теплой комнате на несколько часов, чтобы он согрелся.

После первого цикла подзарядки стоит включить нагрузку для первого разряда батареи. Предпочтительна статичная нагрузка с постоянной, не «прыгающей» мощностью. После подобного полного разряда стоит снова полностью произвести цикл зарядки-разрядки батареи. Снова полностью зарядите аккумулятор ИБП – и после этого он будет откалиброван и готов защищать вашу технику от скачков напряжения в сети.

Правила первой зарядки и дальнейшей эксплуатации

Для надёжной работы аккумулятора в период гарантийного срока службы, производитель на этикетке указывает ограничительные данные;

• Rechargeable — перезаряжаемая.
• Do not recharge — не перезаряжать (не заряжается).
• Initial current ХХ.Х А — ток зарядки (не больше).
• Floating (Standby) use ХХ В. — максимальное напряжение, при котором батарея может находиться долгое время (буферный режим).
• Cycle use — максимальное напряжение в циклическом режиме (заряд-разряд).
• Risk of fire, explosion, or burns — риск (опасность) пожара, взрыва или ожога.
• Do not short circuit the battery — не закорачивайте батарею.
• Do not disassemble, heat above 40 °С or incinerate — не разбирайте, не нагревайте выше 40 °С и не сжигайте.
• Recharge after use — перезарядить после использования.

На рисунке 2 изображён пример этикетки (трафарета) на аккумуляторе ИБП.

Режим работы, указанный на корпусе вашего накопителя, должен поддерживаться всё время. В исправном бесперебойнике поддерживается такой режим. Для проверки работоспособности зарядки для аккумулятора ибп, нужно разобрать блок и мультиметром измерить напряжение на клеммах батареи (без отключения от сети). Оно должно составлять (Floating use) 13–14 В. Если оно меньше, то, скорее всего, неисправна схема управления зарядкой блока и он не заряжался. Рассмотрим, как правильно самостоятельно заряжать и проверять его работоспособность.

Перед установкой нового аккумулятора его необходимо подзарядить (несколько часов), так как он теряет заряд за время хранения (от даты выпуска до даты продажи). При потере заряда на 25 % батарею нужно подзарядить простым ЗУ с напряжением не более 14 В, а при более глубоком разряде (напряжение батареи ниже 10 В) использовать автоматические (умные) ЗУ с тремя стадиями зарядки. Напряжение на клеммах измеряется мультиметром.

Важно. Все переключения производить при отключённом сетевом напряжении.

Перед эксплуатацией нового аккумулятора необходимо провести контрольно-тренировочный цикл для батареи (разряд-заряд). Для этого необходимо;

• Установить, закрепить и подключить аккумулятор (красный +, черный -).
• Отключить нагрузку от ИБП.
• Включить бесперебойник в сеть. Дальнейшее восстановление ёмкости будет производиться в штатном режиме, внутренней схемой ибп под управлением контроллера.
• Выключить ибп через несколько часов (до 24 часов).
• Подключить к ИБП нагрузку. Можно включить эквивалент нагрузки — электрическую лампочку, электроплитку и такого типа, но по мощности не больше мощности ИБП.
• Отсоединить от сети и включить ибп. Когда накопитель разрядится, ибп отключится, а зелёный индикатор замигает, и будут издаваться частые гудки.
• Повторить цикл 2 или 3 раза.
• Если сбоев нет, подключить штатную нагрузку, и можно пользоваться устройством.

Основные правила зарядки свинцово-кислотных батарей

Чтобы знать, как зарядить ИБП правильно, достаточно владеть всего двумя правилами заряда свинцово-кислотных батарей:

1. Начальный ток подзарядки по своему номиналу в Амперах не должен быть больше 3-30% от ёмкости самого аккумулятора в Ампер-часах.
2. Убедитесь, что напряжение в устройстве подзарядки соответствует характеристикам вашего аккумулятора.

Чтобы дорогостоящая батарея бесперебойника прослужила свой максимальный срок эксплуатации без сбоев и потери эффективности, ток подзарядки должен быть чуть меньше рекомендуемого.

Сколько заряжать бесперебойник, вы сможете рассчитать самостоятельно. Для этого поделите ёмкость аккумулятора в Ампер-часах на силу тока в зарядном устройстве в Амперах.

Часто задаваемые вопросы

Следует ли согревать устройство перед подзарядкой, если принесли его домой зимой с улицы? — Да, можно, и даже необходимо!

Нужно ли включать его при зарядке? — Нет, совершенно не обязательно.

Можно ли заряжать его автомобильной зарядкой? — Да. Особенность в данном случае такая, что батарею бесперебойника следует заряжать примерно сутки током малой силы. Сила тока должна быть 0,1 от ёмкости батареи. Для этого батарея достаётся из ИБП, и к ее клеммам подсоединяются зарядные провода с соблюдением полярности. Можно «снять» банки с пробок. Когда выполняется зарядка, внимательно контролируйте уровень тока на амперметре. Полезным будет посмотреть следующее видео

Как часто заряжать батарею ИБП?

С какой периодичностью и чем заряжать аккумуляторные батареи для ИБП, чтобы он прослужил максимально долго? Самый длительный допустимый срок службы источника бесперебойного питания достижим в случае, если зарядка АКБ бесперебойника осуществляется непрерывно от одного зарядного устройства с одним и тем же напряжением: либо постоянным, либо напряжением «плавающего» типа. Срок простого хранения обычно оказывается меньше, чем фактический срок постоянно эксплуатируемой и подзаряжаемой батареи. Поэтому не стоит бояться преждевременного износа батареи ИБП из-за частой зарядки. Наоборот, некоторые естественные процессы износа и старения устройств замедляются и приостанавливаются благодаря постоянной подзарядке аккумулятора.

При покупке источников питания в специализированных компаниях сотрудники подробно объяснят, как заряжать ИБП, каковы условия эксплуатации и другие специфические особенности оборудования. Соблюдая рекомендации профессионалов, вы обезопасите свою технику от преждевременного износа и поломок, а себя – от чрезмерных трат на ремонт и замену элементов в оборудовании.

Предварительная подготовка к восстановлению аккумулятора

Первым делом надо залить в аккумулятор небольшое количество дистиллированной воды. Аккумулятор на 12 вольт имеет 6 последовательно соединенных банок, каждая из которых выдает напряжение около 2 В. В каждую банку надо залить по 3 миллилитра дистиллированной воды.

При этом удобно пользоваться медицинским шприцом объемом 10-20 «кубиков» с делениями. Чтобы получить доступ к банкам, надо открыть или общую крышку со стороны клемм или круглые крышечки против каждой банки. Удобно использовать отвертку с тонким узким лезвием.

Необходимо вставить лезвие отвертки в соответствующие углубления и поддеть крышечку. После окончания восстановление ее можно приклеить быстросохнущим клеем «цианопан» или аналогичным.

После того, как крышки сняты, надо снять и резиновые пробки, которыми закрыты отверстия банок.

В процессе зарядки банки следует держать открытыми!

Перед тем, как заливать воду, надо внимательно посмотреть вглубь банок. В некоторых аккумуляторах выход банки закрыт прозрачной пленкой. Если она там есть, надо аккуратно проколоть ее тонким шилом.

Делать это следует осторожно, чтобы не повредить пластины аккумулятора.

При заливке воды не следует вводить иглу шприца слишком глубоко, иначе ее выходное отверстие забьется намазкой с пластин. После того, как и вода залита, следует обождать пару часов, чтобы она распределилась в пространстве банок.

ТЕОРИЯ аккумуляторов. Для изучения обязательна!

Здесь я буду касаться только теории по ОБСЛУЖИВАЕМЫМ кислотно-свинцовым стартерным АКБ, используемым в автомобилях и произведённым с соблюдением всех технологических норм производства (другими словами не выпускаемых в китайском подвале дядюшки Ляо или в дворницкой бывшего дома Ипполита Матвеевича в Старгороде). Они самые дешёвые но в то же время самые “наукоёмкие” в эксплуатации.

Если их правильно использовать и обслуживать, но самое главное правильно заряжать, они могут прослужить более 15 лет, либо выдержать более ЧЕТЫРЁХСОТ циклов 100% разрядки-зарядки или более ТЫСЯЧИ циклов 30-40% разрядки-зарядки! Это проверено, я гарантирую!

Пример переделки ИБП на авто АКБ

Читатель BoB4uk воспользовался советами, изложенными в статье, и собрал подобное устройство. Подробнее – в комментариях около 17 марта 2022.

Панель ИБП при разных режимах

Переделанная схема автора