Простые источники бесперебойного питания, которые мы используем в быту, состоят из аккумулятора и инвертора напряжения. Более сложные источники имеют множество расширенных возможностей и аккумуляторов, соединенных между собой параллельно, за счет чего достигается их большая мощность, такими являются промышленные и серверные ИБП. Перемычки для соединения аккумуляторов применяются в источниках с более чем одним аккумулятором. Они обеспечивают соединение батарей в ИБП и увеличение его мощности.
Наиболее слабой частью ИБП является аккумуляторная батарея, так как для обеспечения ее продолжительной службы нужны идеальные условия, которые невозможно воспроизвести в быту. Именно аккумуляторные батареи определяют длительность резервного питания и мощность источника. ИБП без аккумулятора существовать не может. Поэтому важно грамотно подходить к выбору батарей для источников. В этой статье мы рассмотрим аккумуляторы для инверторов и ИБП: какие они бывают, когда требуется замена батареи UPS и какие АКБ лучше выбрать.
Литий-ионный аккумулятор для ИБП
Литий-ионные батареи обладают большой удельной емкостью, что позволяет использовать их для питания мощных потребителей. При этом Li-Ion батареи имеют компактные размеры и малый вес.
Достоинства литий-ионных аккумуляторов: низкая стоимость обслуживания, отсутствие потери емкости, низкая скорость саморазряда, высокая энергетическая плотность, высокая надежность работы.
Недостатки: требуются специальные зарядные устройства, обладают эффектом старения, хранение допускается только в заряженном виде, малый диапазон рабочих температур, высокая стоимость.
Обзор популярных моделей
Yuasa NP7-12
Модель Yuasa NP7-12 имеет ценник выше среднего (2,2─2,5 т. р.), но по отзывам владельцев служит не менее четырёх лет. В отдельных случаях даже больше. Аккумулятор работает в ИБП как в одиночку, так и при объединении в батареи из двух и более штук (например, в серверных моделях, устанавливаемых в стойки). Каких-то серьезных проблем при эксплуатации не возникает.
Кстати, эта модель с напряжением 12 в и ёмкостью 7 Ач пользуется спросом не только у владельцев компьютеров с ИБП. Часто эти аккумуляторные батареи устанавливают на детские игрушки с электродвигателем. Например, детские автомобили или малогабаритные электроскутеры. Там аккумулятор эксплуатируется в более жёстком режиме, поскольку постоянно сильно разряжается и заряжается. Но даже в этом случае 2─3 года при умеренной эксплуатации он выдерживает.
Delta DTM 1207
Ещё один AGM аккумулятор, который имеет честные электрические характеристики. Электродные решетки изготавливаются из сплава свинца с кальцием, благодаря чему повышается прочность и стойкость к коррозии.
Корпус выполнен из ABS пластика, имеющего стойкость к механическому воздействию и агрессивным химическим веществам. Кроме этого, он является негорючим. Производитель заявляет, что срок службы изделия не менее 6 лет. Однако это преувеличение.
Большинство отзывов о модели Delta DTM 1207 носит положительный характер. Владельцы этих аккумуляторов говорят примерно о 10─12 минутах работы в автономном режиме. Это речь идет о совершенно новом экземпляре. Постепенно ёмкость начинает снижаться. Пользователи, использующие Delta DTM 1207 в ИБП на домашнем компьютере, пишут примерно 7─10 процентном падении ёмкости в год. Общий срок службы до выхода из строя составляет примерно 4─4,5 года.
Ippon IP12-7
Доступная по цене модель, которая разрабатывается специалистами в Великобритании, а производится в Китае. Аккумулятор имеет номинальное напряжение 12 вольт, а ёмкость 7 ампер-час. Габариты составляют: 145 х 64 х 92 (ДхШхВ) мм. Конструкция аккумуляторной батареи герметичная. Но на крышке видны круглые вставки, которые держатся на клее. При необходимости их можно вскрыть. Под ними находится резиновые пробки, закрывающие доступ в банки, которых здесь шесть штук. Для подключения к ИБП аккумулятор имеет две клеммы типа F2.
Среди тех отзывов, что удалось найти про Ippon IP12-7, примерно 70% положительные, 10 ─ отрицательные и 20 ─ нейтральные. По сроку службы он не уступает более дорогим Delta и Yuasa. В среднем эта модель служит 4─4,5 года. Сообщения о производственном браке мне не попадались. Стоимость находится на уровне 1,5 т. р. Можно назвать Ippon IP12-7 оптимальным решением. Аккумулятор имеет хорошее соотношение качества и цены. Хорошо работает, как с родными ИБП Ippon, так и с устройствами сторонних производителей.
APC RBC17
Эта модель номиналом 12 вольт имеет заявленную ёмкость 9 ампер-час. Аккумуляторные батареи, которые встречаются в наших магазинах, производятся во Вьетнаме. Если оторвать наклейку, то под ней вы найдете маркировку производителя Vision.
Некоторые владельцы APC RBC17 указывали в своих отзывах на поцарапанные клеммы новых аккумуляторов. По их мнению, это указывает на подержанные экземпляры. Но, мне думается, это просто следы от тестирования батарей в ОТК.
Среди особенностей можно назвать поставку этой аккумуляторной батареи в картонной коробке для защиты при транспортировке.
Отзывы пользователи пишут о меньшей ёмкости, чем заявлено. Некоторые проводили контрольные замеры и получили результат 7─8 Ач. Срок службы составляет в среднем около трёх лет. Стоимость в онлайн-магазинах от 2,2 до 3,2 т. р. На мой взгляд цена несколько завышена.
CSB GP 12120 F2
Модель CSB GP 12120 F2 имеет ёмкость побольше (10 Ач), чем вышеперечисленные модели. Для подключения здесь имеются клеммы типа F2, а размеры корпуса равны 151 x 101 x 98 мм. Производитель заявляет диапазон рабочих температур на уровне от минус 15 до плюс 50 градусов. Так, что при необходимости вполне можно установить компьютер с таким ИБП на чердаке или на улице. Корпус и верхняя крышка сделаны из пластика ABS. Поэтому внутренности аккумуляторной батареи надежно защищены.
Аккумулятор работает в среднем около четырёх лет при умеренной нагрузке. Имеется в виду эксплуатация с домашним компьютером. Если это офисный компьютер, который работает в режиме 24/7, то срок службы может сократиться. Отзывов об этой модели довольно много и можно с уверенностью сказать, что CSB GP 12120 без проблем функционирует с большинством марок источников бесперебойного питания.
Из недостатков владельцы CSB GP 12120 отмечают высокую стоимость. Действительно, ценник несколько завышен. Несмотря на несколько большую ёмкость, стоит аккумулятор значительно дороже моделей 7 Ач. Она может доходить до 3,2 т. р. Пожалуй, такая переплата неоправданна за 2─3 лишних ампер-часа.
Никель-металлогидридный аккумулятор для ИБП
Ni-MH аккумуляторы не получили широкого распространения в связи со сложностями в эксплуатации.
Достоинства Ni-MH батарей: отсутствие снижения уровня емкости, большая энергетическая плотность, стабильная работа, высокая удельная емкость.
Недостатки: высокий уровень расходов на эксплуатацию, сложный процесс заряда, высокий уровень саморазряда, глубокие разряды губительно влияют на батарею, малая нагрузочная способность, малый диапазон рабочих температур, высокая стоимость, малое число циклов разряда-заряда.
Размеры
Отдельным параметром можно считать размеры. В отличие от автомобильных посадочных мест, в UPS единый стандарт хоть и выработан, но трактуется очень свободно. Т. е. вполне возможно купить батарею, которая просто «не сядет» во внутрь вашего UPS.
Размеры посадочного места для аккумулятора минимальны
Особенно размеры важны, если берётся не стандартная батарея, а изделие другого производителя с большей или меньшей ёмкостью. В этом случае следует до покупки разобрать бесперебойник и промерить размеры посадочного места для АКБ, после чего сверить их с габаритами приобретаемого товара — благо, все производители указывают эту характеристику на своих сайтах.
Многие компании, продающие элементы питания, заботятся о своих клиентах и размещают информацию о батареях, подходящих для замены аккумулятора конкретного UPS. Например, мне очень помогла страница на о батареях для UPS Ippon сайте , на которой собрано множество альтернативных батарей для Ippon Back Power Pro 800. Кроме корректных размеров, они все соответствуют параметрам 12В/9Ач, а вот рекомендации на сайте производителя (Ippon) указывают на модель 12В/7Ач.
Никель-кадмиевые аккумуляторы для ИБП
Ni-Cd аккумуляторы для компьютерных бесперебойников в последние годы приобретают все большую популярность за счет малых размеров и веса, благодаря этому их все чаще применяют в портативной электронике.Также они используются как АКБ для бесперебойника.
Достоинства: стойкость к температурным перепадам, простота эксплуатации, высокая надежность, низкая стоимость, низкий процент саморазряда, выдерживает до 1500 циклов перезарядки, высокая энергетическая плотность.
Недостатки: высокая стоимость утилизации и переработки, изготавливается из высокотоксичного вещества, потеря емкости, «эффект памяти».
На какие параметры обратить внимание при выборе?
Рассмотрим несколько ключевых характеристик, которые нужно учесть при выборе АКБ для источника бесперебойного питания.
Ёмкость
Ёмкость аккумуляторной батареи является одним из важнейших параметров. От её величины зависит время, которое компьютер сможет функционировать от источника бесперебойного питания, когда будет отключена бытовая электросеть. Это как раз то время, которое отводится пользователю на сохранение всех данных, корректное завершение программ и штатное выключение компьютера.
Ёмкость на этих аккумуляторных батареях чаще всего обозначается в ампер-часах. Эта величина измеряется в режиме 20-часового разряда. Поэтому рядом с обозначением ёмкости часто стоит подпись C20. В ИБП персонального компьютера чаще всего встречаются АКБ ёмкостью от 7 до 12 Ач.
Увеличение ёмкости напрямую связано с габаритами и весом аккумуляторной батареи. Чем больше ёмкость, тем больше масса и размеры. По этой причине в ИБП вам нужно выбрать аккумулятор близкий по значению ёмкости к старому. Если возьмёте модель, существенно большую по ёмкости, то она просто не влезет на место. Если величина ёмкости будет значительно ниже, то время автономной работы уменьшится. Для разных моделей ИБП производители подбирают батарею в зависимости от времени автономной работы, которое она должна обеспечивать. Эти параметры связаны следующей формулой.
Tавт. работы = (Uакк * Cакк * КПДибп * Кгр * Кде) / Pобор, где
- Tавт. работы – время автономной работы, ч.
- Uакк – напряжение АКБ, вольт.
- Cакк – ёмкость АКБ, ампер-час.
- КПДибп – коэффициент полезного действия. От 0,8 до 0,95.
- Кгр – глубина разряда. От 0,8 до 0,9.
- Кде – коэффициент доступной ёмкости. Зависит от времени разряда: 0,7 (1 ч), 0,85 (2 ч), 0,95 (10 ч), 1 (20 ч).
- Pобор – суммарная мощность оборудования, подключенного к ИБП. Для компьютера обычно системный блок и монитор.
Пример для среднего компьютера. Мощность системного блока 550 ватт, монитора 40 ватт. Вычисление времени автономной работы для аккумулятора 12 В, 7 Ач. Т = (12 * 7 * 0,85 * 0,85 * 0,7) / 590 = 0,072 ч или 4,5 минуты.
С помощью этой формулы вы можете подобрать для своего компьютера ИБП с подходящим аккумулятором, исходя мощности оборудования и требуемого времени автономной работы.
Разрядный ток
Величина разрядного тока определяет оборудование какой мощности можно подключить к ИБП. Лучше брать с запасом. В этом случае аккумуляторная батарея будет работать в щадящих условиях. Как вычислить максимальный разрядный ток?
В приведённом выше примере общая мощность компьютера была 550 ватт. В этом случае Iразр max равен 550 ватт / 12 вольт. Это около 46 ампер. Максимальный разрядный ток ИБП должен превышать это значение примерно в два раза.
Напряжение
Напряжение аккумулятора для компьютерного ИП обычно составляет 12 вольт. Это стандарт питания для компьютерных системных блоков. Существуют и другие модели источников бесперебойного питания. Например, 6, 9, 24 В.
В любом случае напряжение аккумулятора должно полностью соответствовать старой модели. В некоторых ИБП большой ёмкости может использоваться несколько АКБ. Если их соединяют последовательно, то напряжение нового аккумулятора должно соответствовать заменяемому старому.
Внутреннее сопротивление
Этот параметр редко указывается в документации, и вряд ли вы его сможете проверить при покупке. Чтобы его оценить потребуется оборудование. Однако это важное значение указывает на качество аккумуляторной батареи. Чем сопротивление ниже, тем лучше АКБ. Внутреннее сопротивление зависит от площади рабочей поверхности аккумуляторных пластин. Это определяет, насколько хороший контакт имеет электролит с электродами. Кстати, максимальный разрядный ток, о котором было сказано выше, у аккумуляторов с высоким значением внутреннего сопротивления, всегда ниже.
Электрохимическая система
Чаще всего в составе ИБП для компьютера работают свинцово-кислотные аккумуляторы типа AGM. Их особенность заключается в том, что электролит находится здесь в качестве пропитки стекловолоконных матов. Этот материал окружает пластины электродов и является не только связующим для электролита, но и выступает в роли сепаратора.
Аккумуляторные батареи AGM для источников бесперебойного питания подходят лучше всего, благодаря тому, что имеют оптимальное соотношение цены и электрических характеристик. Подробнее о технологии AGM читайте в этом материале.
Они могут практически без последствий испытывать глубокий разряд (желательно не разряжать более чем на 80%). Если автомобильные стартерные батареи AGM стоит довольно дорого, то АКБ для ИБП имеют небольшую ёмкость и стоят в пределах 1─1,5 т. р. за среднюю модель.
К группе свинцово-кислотных также относятся классические аккумуляторные батареи с жидким электролитом. Они не используются в компьютерных ИБП. Их можно встретить лишь в каких-нибудь крупных промышленных источниках бесперебойного питания. Там применяются разновидности аккумуляторных элементов с панцирными электродами. Панцирная сетка на них присутствует для укрепления активной массы на пластинах. Ещё одна разновидность свинцово-кислотных АКБ ─ это GEL. Здесь раствор серной кислоты переведён в гелеобразное состояние с помощью добавки диоксида кремния. Эти модели имеют свои преимущества и недостатки, но они не встречаются в распространённых моделях компьютерных ИБП.
Стоит также сказать, что аккумуляторы щелочного типа в «бесперебойниках» для компьютера не используется. Никель─кадмиевые и никель─металлогидридные аккумуляторы способны отдавать большой ток, но совершенно не предназначены для работы в таком режиме.
В последнее время появляются ИБП на литий-ионных аккумуляторах. Однако пока это ещё экзотика.
К плюсам литиевых аккумуляторных батарей стоит отнести высокую энергетическую плотность, быстрое восстановления заряда, высокий разрядный ток. К проблемам можно отнести сильную потерю емкости при отрицательных температурах. Но при использовании в помещении это не является проблемой.
На сегодняшний день можно на однозначно рекомендовать приобретение «бесперебойников» на основе Pb батарей AGM. Впоследствии будет значительно проще и дешевле заменить отработавший аккумулятор. При выборе аккумулятора советуем ориентироваться на таблицы совместимости, которые выпускают все уважающие себя компании, производящие ИБП. В них приведена информация по моделям и характеристикам АКБ, которые к ним подходят. Там же указаны аккумуляторные батареи, которые могут быть установлены в источник бесперебойного питания взамен штатной модели.
Фирма-производитель
Сейчас подавляющее большинство компаний размещают производство в юго-восточной Азии. Поэтому АКБ для компьютерных ИБП, продаваемые под разными марками, вполне могут быть сделаны на одном и том же предприятии. Но всё равно имеет смысл ориентироваться на популярные марки, которые присутствуют на рынке уже давно. По крайней мере, у них хорошо работает отдел технического контроля и в продажу не попадает явный брак.
Среди известных торговых марок AGM батарей небольшой ёмкости можно отметить следующие.
- Yuasa.
- Delta.
- CSB.
- Ippon.
- Fiamm.
Среди менее популярных можно назвать вот такие.
- Powerman.
- Энергия.
- WBR.
- Sven.
- Восток.
- Ginzzu.
- Crown.
Под некоторыми из этих марок также выпускаются линейки различных моделей ИБП. Например, Ippon.
Батареи по технологии GEL
Гелевые аккумуляторы для ИБП содержат в свое составе загуститель, который доводит электролит до желеобразного состояния. Во время работы данный тип аккумуляторов не выделяет никаких газов, за счет чего становится возможным изготовление герметичного корпуса. Специального обслуживания для таких аккумуляторов не требуется, при этом они безопасны для здоровья.
Гелевые аккумуляторы для бесперебойников обладают длительным сроком эксплуатации, высокой емкостью, широким диапазоном рабочих температур, высокой надежностью, однако такие батареи более дорогие и не выносят глубокого разряда.
Как понять, что требуется замена АКБ?
Аккумулятор вырабатывает свой ресурс в основном по мере накрутки циклов заряда и разряда. Для AGM аккумуляторов этот ресурс составляет 400─500 циклов. По мере выработки ресурса батарея теряет ёмкость и из-за этого уменьшается время автономной работы компьютера от источника бесперебойного питания.
Производители рекомендуют менять АКБ, когда время автономной работы снизилось примерно на 25% от первоначального значения. К примеру, сначала время было около 6 минут, а стало 4,5 минуты. Но на практике пользователи меняют батарею, когда она потеряла более половины своей ёмкости. Если же проблем с отключением питания бывает немного, то люди просто забывают об этой проблеме и меняют аккумулятор, когда он полностью выходит из строя.
Для подобных моделей частым явлением бывает вздутие из-за избыточного выделения газов внутри. Такое может происходить, если АКБ часто подвергается перезаряду или чрезмерному нагреву. Например, ИБП находится в непроветриваемом помещении с повышенной температурой или задвинут в угол (шкаф и т. п.), где нет вентиляции. Если не хотите, чтобы ИБП подвёл вас в самый неподходящий момент и компьютер отключился, когда вы не успели сохранить данные, меняйте аккумулятор заранее.
Батареи по технологии AGM
Данный тип батарей является наиболее современным. Это усовершенствованная версия гелевых аккумуляторов. Электролит в таких батареях абсорбирован пористыми волокнами для придания ему желеобразной структуры. Эти батареи изготавливаются в герметичных корпусах и обладают уменьшенным электрическим сопротивлением, что положительно сказывается на их свойствах. В ИБП такой тип аккумуляторов используется все чаще. К достоинствам AGM батарей можно отнести продолжительный срок службы, низкую стоимость обслуживания, низкую себестоимость, большую эпикритическую емкость, высокую надежность.
Все аккумуляторные батареи со временем приходят в негодность, поэтому приходится искать куда сдать аккумуляторы от ИБП. Однако некоторые из них можно попытаться реанимировать. Но тут же встает вопрос: «Чем заряжать аккумулятор от бесперебойника?». Без специального зарядного устройства восстановить ИБП не получится. Мы с вами рассмотрели, какие аккумуляторы в бесперебойнике используются сегодня. Теперь можно идти в магазин за новым аккумулятором для ИБП, а старый утилизировать и не мучиться с его восстановлением.
Технологические тонкости
При заряде на положительном электроде выделяется кислород и происходит электролиз (разложение) воды, содержащейся в электролите. Поэтому в «обычных» аккумуляторах (которые применяются, в частности, в автомобилях) приходится открывать специальную пробку для отвода газов. Это, прямо скажем, неудобно – каждый раз проверять плотность электролита, доливать воду, закрывать пробку…
Поэтому были придуманы специальные технологии утилизации выделяющегося при заряде кислорода. Чтобы утилизировать кислород, надо доставить его пузырьки к отрицательному электроду, где он ступит в реакцию со свинцом. Это достигается двумя способами:
- использованием сепаратора с мелкими ячейками из специального синтетического материала,
- загущением электролита специальными добавками.
В последнем случае электролит принимает гелеобразное состояние и не вытекает, даже если перевернуть аккумулятор «вверх ногами». Сепаратор и гель удерживают воздух, и пузырьки кислорода благополучно достигают отрицательного электрода, так как диффузия в газе происходит намного быстрее, чем в жидкости.
Если выделившийся при заряде кислород утилизирован, потери воды в электролите не происходит и доливать ее не надо. Удобство обслуживания повышается, но количество циклов «заряд-разряд» все равно остается ограниченным.
Производители
Производителей сменных батарей для бесперебойников огромное количество. Всех производителей следует разделить на две группы:
- Компании, специализирующиеся на производстве батарей. Рынок этот высококонкурентный, и откровенно плохие модели найти сложно. Есть множество отзывов, историй использования, описаний возможностей для восстановления и опасные модели, их изучение позволит не нарваться на откровенно провальную модель. В остальном, качество вполне пропорционально стоимости. Представителями этого «блока» являются CSB, Fiamm, B.B.Battery, Ventura, Sonnenschein, Coslight, AQQU.
- Компании, производящие UPS. Если видите бренд батареи, совпадающий с брендом ИБП (SVEN, Ippon, 3Cott) — это повод внимательно изучить отзывы и форумы. Часто производители бесперебойников просто покупают недорогие модели и «брендируют» их под себя. Особняком стоят «гиганты», такие, как APC — их производство и рынок превосходит большинство производителей компонентов.
