ПРАКТИКА зарядки аккумулятора в ИБП. Ч.2

12 April
119 full reads
6 min.
403 story viewsUnique page visitors
119 read the story to the endThat's 30% of the total page views
6 minutes — average reading time

Это - продолжение статьи про установку АКБ в ИБП. Вся теория и постановка задачи - тут.

Итак, Читатель, мы подошли к самой сути вопроса. Рад представить то, во что превратился мой Back UPS 600I за 14 лет эксплуатации. 9 из них я эксплуатирую его со свинцово-кислотными АКБ для автомобиля.

Внешний вид панели ИБП на основе Back UPS 600I
Внешний вид панели ИБП на основе Back UPS 600I

Спешу сразу убедить скептиков с водородобоязнью. Оба отверстия для газоотвода по бокам АКБ у меня были заклеены латексом от презерватива (если что, он просто надуется). Пробки на банках тоже закручены наглухо. Но за 9 лет эксплуатации казусов не было. Поэтому сейчас они залиты силиконовым клеем. Использую две АКБ. Аккумуляторы подключены с общим минусом и коммутируемым плюсом. Изнутри это выглядит так:

Переделанный ИБП, вид на схему изнутри
Переделанный ИБП, вид на схему изнутри

На передней панели мы видим цифровой вольтметр, который показывает напряжение заряда 14,44 вольта и амперметр, который ничего не показывает. Это мой стандартный рабочий режим. Почему он ничего не показывает узнаем ниже.

Теперь опять совсем чуть-чуть истории. То что Вы, Читатель, видите на фото ниже – мои самые первые приборы для контроля ИБП. Это стрелочный вольтметр с растянутой шкалой (измеряет напряжение от 10 вольт до 15 вольт) и амперметр с самодельным шунтом. Мне нужно было видеть как ток при работе от АКБ, так и ток заряда. Если нужно заставить вольтметр показывать напряжение не от нуля, а с желаемого напряжения – шкалу можно растянуть с помощью делителей напряжения, схемы в интернете есть.

Стрелочные приборы для измерения тока и напряжения
Стрелочные приборы для измерения тока и напряжения

Сделаны они были много лет назад и служили верой и правдой до того как Алиэкспрес стал символом эпохи. Потом у меня появились замечательные и главное очень точные приборы (амперметр + шунт к нему и вольтметр ) по недорогим ценам. Так выглядит ИБП с включенным амперметром:

Цифровой вольтметр и амперметр
Цифровой вольтметр и амперметр

Он показывает ток зарядки. Как видите ток не большой – всего 50 миллиампер. Это работает контролер зарядки АКБ UPS-а. Стоит отметить одну деталь. Только после того, как я поставил цифровой вольтметр такой точности стало видно, как работает контролер заряда. Стрелочный вольтметр этого зафиксировать не мог.

Напряжение заряда периодически меняется в пределах от 14,37 вольт до 14,47 вольт и может полчаса, а может 30 секунд быть на одном уровне. Ток зарядки зависит от подключенной АКБ. Если подключена АКБ ёмкостью 17 Ач, ток зарядки находится в пределах десяти миллиампер. Но тут уж точно сказать нельзя. Это на грани погрешности прибора. Может 14 миллиампер, может 6 миллиампер. Одно могу сказать точно – он различный для АКБ разной ёмкости.

А вот амперметр не так прост, как кажется. Его прелесть в том, что он может показывать электрический ток в двух направлениях. Он покажет ток зарядки и ток разрядки но со знаком “минус”. А теперь я подключу нагрузку около 180 ватт, чтобы забрать с АКБ 20 ампер. Сразу видно, как просело напряжение и как амперметр начал показывать разрядку АКБ с отрицательным значением:

Амперметр показывает разряд
Амперметр показывает разряд

ИБП я настраивал под себя исходя из того, что забирать от АКБ я буду ток не более 20 ампер. Нагрузка 90 ватт от 220 вольт нагружает АКБ в пределах 10-11 ампер. Но фактически на ИБП у меня сейчас два сервера, рутер и свитч. Всё это хозяйство потребляет около 30-ти ватт от 220 вольт, а от АКБ в пределах 4-5 ампер. Аккумулятор 58 Ач.

Гарантированно это всё может работать без электричества около 7-8 часов (в зависимости от нагрузки на сервера). Как только пропадает электричество мне приходит СМС-ка и я удалённо могу отключить серваки. Но этого думаю не потребуется. За семь часов я появлюсь и переключу на вторую АКБ :)), кнопочкой вручную. И пока это всё работает, сниму АКБ с машины и подключу вместо первой. Это ещё 7-8 часов. Ну а за сутки подачу электричества возобновят точно. Пока таких форс-мажоров не было. :)) Ну а если будут, разорюсь на 100 амперный АКБ. Правда в машину его не поставишь. Это кстати одна из причин, почему я не использую АКБ большей ёмкости, чем может “проглотить” моя машина. Хотя, как Вы видите, Читатель, система позволяет использовать АКБ ёмкостью хоть 1000 Ач.

Ну и показания через пару минут после того, как питание ИБП опять переключилось на 220 вольт. Как видите напряжение 13,08 вольт а ток зарядки 140 миллиампер:

Заряд после небольшого разряда
Заряд после небольшого разряда

Схема подключения позволяет НЕЗАВИСИМО заряжать одну из батарей во время эксплуатации другой. Раз в полгода я переключаюсь между батареями, чтобы как-то сравнять процесс старения обоих АКБ. Провода 6 кв.мм.

Схема системы заряда АКБ и ИБП
Схема системы заряда АКБ и ИБП

Стоит отметить, что при длине проводов больше метра нужно использовать сечение большей площади. Для себя я рассчитал, что при рабочем токе от АКБ в 12-15 ампер и длине провода в 40 сантиметров напряжение падает на 0,008-0,015 вольта. Это около лишних 3-6 минут работы от АКБ. На 7 часов это незначительно. Соответственно чем провода от АКБ до ИБП короче и толще тем лучше, особенно при больших токах нагрузки.

Зависимость падения напряжения от длины провода и его сечения можно посмотреть здесь .

Замечательная клавиша переключателя выбора АКБ позволяет подключить внешнюю зарядку. Также эта клавиша, при определённой сноровке позволяет переключить аккумуляторы во время работы ИБП от АКБ. Это тоже проверено. Современные импульсные блоки питания для компьютеров держат нагрузку, если напряжение в сети пропало на 0,8 – 1,2 секунды. А этого как раз хватает, чтобы при падении напряжения на АКБ до критического быстро “перещёлкнуть” клавишу на другую АКБ.

Амперметр и вольтметр потребляют очень маленький ток. Если отключить сведодиод подсветки дисплея, приборы потребляют около одного миллиампера (я даже померил специально, сколько потребляет вольтметр, вызвав на дисплее единицы – это меньшее количество сегментов ЖКИ), прибор потреблял 900 с хвостиком микроампер при напряжении питания 11,11 вольт. С горящим светодиодом (когда дисплей светится) около 3-ёх миллиампер. А это важно. Ведь он подключен к аккумулятору напрямую. Амперметр я вообще сделал отключаемым, потому что его питание подключено к выходу 220 Вольт ИБП. Тут хочу пояснить. Питание амперметра должно быть гальванически развязано от схемы, в которой он снимает показания. Его напряжение питания от 6,5 вольт до 15вольт. Я не нашёл для него подходящий блок питания. Как оказалось блок питания с параметрами 6-12 вольт , расчитанный на нагрузку в 10 миллиампер найти не так-то просто. А делать самому не было терпения. Уж очень хотелось быстрей подключить его вместо стрелочного, который был до этого. Поэтому я взял зарядку от телефона на 400 миллиампер и 7,5 вольт и подключил его к выходу ИБП 220 вольт и сделал его полностью отключаемым. Это чтобы снизить нагрузку на выход 220 Вольт ИБП когда он работает от аккумулятора. Клавиша контроля по вольтажу и амперажу отключает амперметр совсем, а у вольтметра отключает подсветку минимизируя потребление энергии аккумулятора. Ну вот в общем то и все пояснения по клавишам управления ИБП.

Цифровые вольтметр и амперметр с отключенной подсветкой
Цифровые вольтметр и амперметр с отключенной подсветкой

ЗАРЯДКА внешним зарядным устройством

Теперь я хочу отдельно коснуться правильной зарядки аккумулятора моего ИБП. Как я упоминал выше, я расскажу почему я предпочитаю зарядку АКБ постоянным напряжением. Коснусь этого вопроса на примере своей зарядки. Выглядит она так:

Правильная зарядка для аккумулятора
Правильная зарядка для аккумулятора

Схему её можно найти в журнале Радио. Огромная благодарность моему папе, который нашёл её а потом спаял и автору этой разработки – М.Шумилову (https://www.radioway.ru/2009/01/kompyuternyi_blok_pitanija_-_zarjadnoe_ustroistvo_.html) за грамотный и очень полезный прибор изготовленный из компьютерного блока питания. Зарядка достаточно сложна в изготовлении и в настройке. Но после этого процесса она будет радовать своей точностью и простотой зарядки АКБ на гарантированных 100 % емкости. Индикатор показывает помимо тока, напряжения и мощности зарядки затраченные на зарядку ваттчасы. Так она у меня выглядит изнутри:

Как выглядит схема зарядного устройства на основе компьютерного блока питания
Как выглядит схема зарядного устройства на основе компьютерного блока питания

Напряжение заряда 14,40 вольт (юстируется при настройке). Именно чтобы было не 14,39 и не 14,41! Это важно. Ток зарядки ограничивается на тот диапазон АКБ, который вы планируете заряжать. У меня ток ограничен до 6,5 ампер. Для моих нужд это оптимальный ток.

Такой зарядкой можно заряжать АКБ ёмкостью от 20 Ач до 80 Ач. Конечно можно заряжать и АКБ в 150 Ач. Но время зарядки будет около двух суток. При подключенном аккумуляторе напряжение падает, ток зарядки максимальный. Тут следует обратить внимание на то, что если не ограничить ток зарядки, он может быть первые несколько секунд таким, какова ёмкость АКБ. По мере зарядки АКБ напряжение стремится к 14,40 вольтам а ток зарядки постепенно падает. Как только напряжение поднялось до 14,40 вольт – мы сможем увидеть один из главных параметров АКБ, который не так просто узнать – ТОК САМОРАЗРЯДА. По нему можно узнать, на сколько АКБ изношена и чего от неё ожидать зимой.

Также плюс такого метода зарядки в том, что Вы никогда не перезарядите АКБ. Она может стоять на зарядке хоть 3 месяца. Электролит никогда не закипит и она будет заряжена на 100%. К сожалению промышленные зарядки такого типа стоят очень дорого, да и встроенный амперметр с вольтметром – прямое доказательство того, что зарядка действительно не халтурная.

В отличии от говнохреней Bosh и прочих Vart, где индикация контроля осуществляется светодиодами, которые загораются по какому-то там случаю метеоризма изготовителя. Теперь я точно и без непоняток объяснил цифру в 14,40 вольт.

После процесса зарядки нужно подождать около 2-6 часов (в зависимости от ёмкости АКБ) пока батарея придёт в состояние покоя. Напряжение будет около 13 вольт. И в течении суток-двух (когда все химические процессы внутри прекратятся полностью) напряжение батареи опустится до напряжения в 12,8 вольт. Начнётся процесс её саморазряда. Теперь, надеюсь, стало понятно, почему я заткнул отверстия в АКБ и не парюсь по поводу вредных испарений во время зарядки. Периодически, раньше раз в полгода, сейчас раз в пару лет, я тестирую и обслуживаю АКБ. Проверяю ареометром плотность электролита в банках и его уровень. Ну и соответственно дозаряжаю резервную АКБ внешней зарядкой.

О ТАБЛИЦЕ заряда и не только

Теперь, пожалуй стоит дать пояснения к таблице, которая характеризует степень заряда и разряда АКБ. С зарядкой всё объяснил выше. Теперь пояснения к разрядке.

Важные точки процессов заряда и разряда аккумулятора
Важные точки процессов заряда и разряда аккумулятора

Как видите у меня отмечено, что АКБ разряжена в ноль, когда напряжение на ней падает до восьми вольт. Это достаточно тонкий и тоже важный вопрос. Сразу поясню термин “глубокий разряд” используемый мною далее по тексту. АКБ переходит в состояние глубокого разряда когда напряжение покоя у неё ниже 11,35-11,40 вольт. Это верхний предел глубокого разряда. Как я говорил выше, после отключения нагрузки, напряжение на АКБ начинает повышаться.

Очень важно, чтобы после 2-6 часов, в зависимости от ёмкости АКБ, это напряжение поднялось до 12,00 вольт. Это значит АКБ не ушла в “глубокий разряд”. Хотя по моему опыту даже если АКБ кратковременно разрядится до 11,90 – 11,85 вольт ничего страшного не будет, если её сразу поставить на зарядку. И производители часто пишут кратковременный пусковой ток рядом с ёмкостью. Такой ток мгновенно уводит АКБ в глубокий разряд, но, как видите, АКБ это выдерживает и служит в автомобиле 5-6 лет. Во время запуска стартера в автомобиле АКБ нагружается токами до 200 ампер и напряжение проседает до 9 вольт. Важно, сколько времени АКБ в глубоком разряде находится ПОД НАГРУЗКОЙ.

Нижний порог отключения производитель ИБП выставляет при полной нагрузке на АКБ. Поэтому в моём случае он около 7,55 вольт при нагрузке около 30-35 ампер. Я проверял на дохлом АКБ, когда тестил всю систему. При 7,55 вольт ИБП отключается от АКБ полностью и “гаснет”. И 8 вольт у меня в таблице указано на полную нагрузку. Это “памятка для себя”. Я не стал опираться на 7,55 вольт чтобы оставить какой-то подстраховочный буфер. Вообще, лучше не доводить разрядку АКБ до падения напряжения на такой низкий уровень. АКБ “проседает” по напряжению больше под полной нагрузкой, чем под нагрузкой в 50% или 30%. Как только нагрузка пропадает полностью, напряжение на АКБ скачком поднимается и потом продолжает подниматься всё медленней до напряжения фактического разряда.

Когда я тестил ИБП-шку, при 20-ти амперной нагрузке на АКБ, когда вольтаж просел до 8 вольт, я уменьшил нагрузку до 9 ампер, напряжение мгновенно поднялось до 10,6 вольт, продолжая при этом медленно понижаться. Вычисляется это опытным путём. Если разряжать аккумулятор нагрузкой в 10 ампер, соответственно и нижнее значение будет не 8 вольт, как у меня, а больше (оно может быть 8,4 вольт, к примеру, или 9,0 вольт) – повторюсь, это вычисляется опытным путём. Если нагрузка на АКБ от ИБП 10-20 % от расчётной, соответственно напряжение “проседает” меньше но на АКБ получается нагрузка долговременней. И соответственно АКБ находится в глубоком разряде под нагрузкой дольше. А вот это уже “убийственно” для АКБ.

Поэтому нужно стараться не доводить АКБ до глубокого разряда и по возможности, если до этого дошло – сразу поставить на зарядку. И когда при пропаже электричества мы стараемся отключить от ИБП какие-то дополнительные приборы, увеличивая время работы ИБП от АКБ, тем самым мы заставляем дольше работать АКБ в глубоком разряде. Поэтому этот вопрос нужно решать кардинальней, заходя с другой стороны – подключать 150-ти амперную АКБ :)) и не давать ей разряжаться ниже расчитанного под определённый ампераж вольтажа.

Когда я описывал время работы своих потребителей (рутер, серверы и свитч) 7-8 часов, это фактически 2-3 часа АКБ будет работать в глубоком разряде. И соответственно время её жизни сократится достаточно существенно, но не на столько, чтобы не работать дальше. Но купить АКБ для автомобиля ёмкостью 58 Ач (время работы 2-3 часа) за 32-34 евро гораздо приятней, чем АКБ ёмкостью 7 Ач (время работы 5-10 минут) за 18-20 евро. Почувствуйте и посмакуйте разницу ;))… И АКБ для авто ГОРАЗДО выносливей, серьёзней и аргументированней гелевой “батарейки”, которая идёт “в комплекте” с ИБП.

Прямое доказательство – срок службы АКБ у меня :). Да и гелевая “батарейка” проработав 20-30 минут в глубоком разряде фактически умирает сразу – начинают разрушаться пластины внутри неё и её электроёмкость падает в разы в отличии от АКБ для авто, где потеря электроёмкости от работы при глубоком разряде 2-3 часа измеряется процентами.

Ещё хочется обратить внимание Читателя на один момент в эксплуатации именно этого ИБП. Комфортная работа с BACK-UPS 600I будет с нагрузкой до 200 Ватт от сети переменного тока 220 вольт. Соответственно от АКБ будет забираться около 25 Ампер. При большем токе начинает сильно греться керамический резистор. Если вы хотите обеспечить автономным питанием электроприборы до 500 ватт, вам нужен ИБП расчитанный на большую мощность. И хочу также обратить внимание, что инвертор ИБП-шек свыше 800 вольтампер работает от ДВУХ АКБ соединённых последовательно (12+12=24 вольта) в силу конструктивных особенностей. Я не встречал киловаттные ИБП питающиеся от одной АКБ 12 вольт.

ВОЗМОЖНО, ТОРГАШИ ГЕРМЕТИЧНЫМИ НЕОБСЛУЖИВАЕМЫМИ АККУМУЛЯТОРАМИ ДЛЯ ИБП, ПРОЧИТАВ ВСЁ НАПИСАННОЕ ВЫШЕ, БУДУТ НЕ ДОВОЛЬНЫ. У МЕНЯ ВСЕГО ОДИН АРГУМЕНТ, ЗАТО ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЙ – ЭТО ВСЁ СТАБИЛЬНО РАБОТАЕТ УЖЕ МНОГО ЛЕТ. АКБ ДЛЯ ИБП В ПОСЛЕДНИЙ РАЗ Я ПОКУПАЛ СЕМЬ ЛЕТ НАЗАД (ДВЕ ШТУКИ), ОДНА РАБОТАЕТ ДО СИХ ПОР, ВТОРАЯ СЕЙЧАС ТРУДИТСЯ В АВТОМОБИЛЕ ПОСЛЕ ТОГО, КАК ПЯТЬ ЛЕТ СЛУЖИЛА В ИБП.

Александр Ткачев, Рига.

Полная версия статьи с бурным обсуждением в комментариях.

Статьи на тему ИБП и АКБ на Дзене СамЭлектрик.ру:

Почему не работает зарядное устройство?

Разоблачаем "заговор" производителей АКБ

"Чистая" синусоида: как лукавят производители ИБП

ИБП - в цепь управления в станок!

ИБП KEHUA: схема и параметры

-------------------------------------------------------------------

Ещё больше статей на канале Самэлектрик.ру.

Что делать, если статья заинтересовала? Лайк, подписка, комментарий!

Спасибо, что читаете меня! Мне тоже интересно то, о чем я пишу!