Який акумулятор вибрати для джерела безперебійного живлення (ДБЖ)? Та як розрахувати час його роботи?

Далеко не всі ДБЖ мають у комплекті акумуляторний блок. Наприклад, професійні моделі з інверторною архітектурою (подвійне перетворення) часто не мають вбудованого акумулятора, тому користувачам доводиться купувати його окремо. Це дає можливість самостійно підібрати батарею з потрібною ємністю, не переплачуючи за зайві ампер-години. У цьому матеріалі ми розглянемо, які бувають акумулятори для ДБЖ та як обрати найбільш підходящий варіант.

Які види акумуляторів для ДБЖ використовуються?

Акумуляторні батареї для джерел безперебійного живлення (ДБЖ) поділяються на кілька типів залежно від технології виготовлення. Найпоширеніші з них: AGM, GEL, свинцево-кислотні та літій-залізо-фосфатні (LiFePO4).

AGM

AGM (Absorbent Glass Mat) – це один із видів свинцево-кислотних акумуляторів, у яких електроліт просочує спеціальні скловолоконні перегородки між пластинами. Завдяки цій технології рідина не випаровується, що робить такі батареї необслуговуваними.

AGM-акумулятори можна використовувати в житлових приміщеннях, а дорогі моделі витримують до 300 циклів заряду-розряду. Проте вони чутливі до глибокого розряду та якості зарядного струму. Найкраще такі батареї працюють із ДБЖ, які підтримують стабілізацію заряду та захист від глибокого розряду.

Хоча AGM-батареї сумісні навіть із бюджетними ДБЖ, у таких умовах їхній термін служби може зменшуватися на 30–50%.

GEL

GEL-акумулятори використовують густий гелеподібний електроліт, який не випаровується та не може розтікатися. Завдяки цьому вони не потребують обслуговування та можуть працювати в будь-якому положенні, навіть перевернутими.

Головні переваги GEL-батарей – їхня стійкість до глибоких розрядів і широкий температурний діапазон роботи. Вони часто використовуються у вуличних ДБЖ, але також підходять і для приміщень через екологічність.

Щоб такі акумулятори працювали ефективно, бажано використовувати ДБЖ із функцією інтелектуального заряджання, інакше вони не розкриють свій потенціал.

Свинцево-кислотні акумулятори

Цей тип батарей містить свинцеві пластини, занурені в рідкий кислотний електроліт. Основні переваги – низька вартість і висока надійність.

Проте через виділення газів під час роботи такі акумулятори потребують встановлення у добре вентильованому приміщенні. Вони також вимагають періодичного обслуговування – потрібно доливати дистильовану воду. Крім того, при сильному розряді ці батареї швидко виходять з ладу.

Літій-залізо-фосфатні (LiFePO4)

LiFePO4 – це сучасний тип акумуляторів із високою енергоефективністю (ККД до 94%), швидким заряджанням і довговічністю. Вони мають компактні розміри, працюють у широкому температурному діапазоні (-15 ~ +60°C) і не вимагають спеціального обслуговування.

На відміну від свинцево-кислотних батарей, LiFePO4 мають тривалий термін служби, низький рівень саморозряду та не схильні до загоряння, що робить їх безпечним вибором для ДБЖ.

Отже:

• LiFePO4 – найбільш довговічний, швидко заряджається, енергоефективний і екологічний. Оптимальний вибір, якщо важливі безпека, низькі експлуатаційні витрати та довгий термін служби.
• GEL – добре підходить для стабільної роботи при обмежених температурах, не боїться глибоких розрядів, але має меншу довговічність і заряджається довше.
• AGM – дешевший аналог GEL, який добре працює в бюджетних ДБЖ, але швидше зношується.
• Свинцево-кислотні – найдешевші, але вимагають обслуговування, займають багато місця та мають найнижчу ефективність. Підходять, якщо є окреме приміщення та регулярний догляд.

Як розрахувати час роботи акумулятора та обрати потрібний варіант?

Щоб визначити, скільки часу пристрій працюватиме від акумулятора, потрібно врахувати такі параметри:

• Ємність акумулятора (Аг) – зазначена на корпусі батареї.
• Напруга (В) – також вказана на самому акумуляторі.
• Споживана потужність підключених пристроїв (Вт) – її можна знайти в технічній документації або на етикетках пристроїв.
• Коефіцієнт корисної дії ДБЖ (ККД) – зазвичай коливається в межах 0.7–0.9, тому для розрахунків краще брати середнє значення 0.8.

Формула розрахунку часу роботи:

де:

• T – час роботи акумулятора (години),
• C – ємність акумулятора (Аг),
• U – напруга (В),
• η – ККД ДБЖ (зазвичай 0.8),
• P – потужність підключених пристроїв (Вт).

Приклад розрахунку

Є акумулятор 12 В, 12 Аг, а котел споживає 80 Вт:

Висновок: цього недостатньо, потрібен акумулятор більшої ємності.

Як вибрати потрібну ємність?

Якщо потрібно, щоб пристрій працював 4 години, використовуємо зворотну формулу:

Підставимо дані:

Оскільки акумулятори випускаються з округленими номіналами, краще взяти 36 Аг або три по 12 Аг, з’єднані паралельно.

Як правильно з’єднувати акумулятори?

• Паралельне з’єднання (плюс до плюса, мінус до мінуса) збільшує ємність, але напруга залишається незмінною.
• Послідовне з’єднання (плюс одного до мінуса іншого) збільшує напругу, але ємність залишається такою ж. Наприклад, два 12 В, 12 Аг акумулятори, з’єднані послідовно, дадуть 24 В, 12 Аг.

Таким чином, знаючи необхідний час автономної роботи, можна правильно підібрати акумулятор або комбінацію батарей для ДБЖ.

Висновки

Перед вибором акумулятора для ДБЖ важливо враховувати умови його експлуатації. AGM-акумулятори є практичним варіантом: вони можуть встановлюватися в будь-якому положенні, не потребують обслуговування, безпечні навіть у житлових приміщеннях і мають прийнятну вартість.

Гелеві акумулятори (GEL) за конструкцією схожі на AGM, але в них електроліт не вбирається у скловолокно, а загущується силікагелем. Завдяки цьому вони краще витримують глибокі розряди. Проте гелеві батареї більше підходять для циклічного використання, ніж для роботи в буферному режимі, який характерний для ДБЖ. Вони мають вищий ресурс циклів зарядки-розрядки, тому вигідні, коли регулярно використовується вся ємність акумулятора.

Літій-залізо-фосфатні (LiFePO4) батареї є найбільш ефективними серед усіх типів, проте їхня вартість значно вища. Вони мають надзвичайно високу циклічність і добре витримують інтенсивні навантаження.

Зважаючи на характеристики різних типів акумуляторів, найкращим вибором для побутового ДБЖ є AGM-батарея ємністю не менше 100 А/год. Вона забезпечує оптимальне співвідношення ціни, безпеки та надійності, що робить її доступним і вигідним варіантом.