Какой аккумулятор выбрать для источника бесперебойного питания (ИБП)? Как рассчитать время его работы?

Далеко не все ИБП имеют в комплекте аккумуляторный блок. К примеру, профессиональные модели с инверторной архитектурой (двойное преобразование) часто не имеют встроенного аккумулятора, поэтому пользователям приходится покупать его отдельно. Это позволяет самостоятельно подобрать батарею с нужной емкостью, не переплачивая за лишние ампер-часы. В этом материале мы рассмотрим, какие бывают аккумуляторы для ИБП и как выбрать наиболее подходящий вариант.

Какие виды аккумуляторов для ИБП используются?

Аккумуляторные батареи для источников бесперебойного питания (ИБП) делятся на несколько типов в зависимости от технологии изготовления. Самые распространенные из них: AGM, GEL, свинцово-кислотные и литий-железо-фосфатные (LiFePO4).

AGM

AGM (Absorbent Glass Mat) – это один из видов свинцово-кислотных аккумуляторов, в которых электролит пропитывает специальные стекловолоконные перегородки между пластинами. Благодаря этой технологии жидкость не улетучивается, что делает такие батареи необслуживаемыми.

AGM-аккумуляторы можно использовать в жилых помещениях, а дорогие модели выдерживают до 300 циклов заряда-разряда. Однако они чувствительны к глубокому разряду и качеству зарядного тока. Лучше всего такие батареи работают с ИБП, которые поддерживают стабилизацию заряда и защиту от глубокого разряда.

Хотя AGM-батареи совместимы даже с бюджетными ИБП, в таких условиях их срок службы может уменьшаться на 30–50%.

GEL

GEL-аккумуляторы используют густой гелеобразный электролит, который не улетучивается и не может растекаться. Благодаря этому они не нуждаются в обслуживании и могут работать в любом положении даже перевернутыми.

Главные преимущества GEL-батарей – их устойчивость к глубоким разрядам и широкий температурный диапазон работы. Они часто используются в уличных ИБП, но также подходят и для помещений из-за экологичности.

Чтобы такие аккумуляторы работали эффективно, желательно использовать ИБП с функцией интеллектуальной зарядки, иначе они не раскроют свой потенциал.

Свинцово-кислотные аккумуляторы

Этот тип батарей содержит свинцовые пластины, погруженные в жидкий кислотный электролит. Основные преимущества – низкая стоимость и высокая надежность.

Однако из-за выделения газов при работе такие аккумуляторы требуют установки в хорошо вентилируемом помещении. Они также требуют периодического обслуживания – нужно доливать дистиллированную воду. Кроме того, при сильном разряде эти батареи быстро выходят из строя.

Литий-железо-фосфатный (LiFePO4)

LiFePO4 – это современный тип аккумуляторов с высокой энергоэффективностью (КПД до 94%), быстрой зарядкой и долговечностью. Они имеют компактные размеры, работают в широком температурном диапазоне (-15 ~ +60°C) и не требуют специального обслуживания.

В отличие от свинцово-кислотных батарей, LiFePO4 имеют длительный срок службы, низкий уровень саморазряда и не подвержены возгоранию, что делает их безопасным выбором для ИБП.

Итак:

• LiFePO4 – наиболее долговечный, быстро заряжаемый, энергоэффективный и экологичный. Оптимальный выбор, если важны безопасность, низкие эксплуатационные расходы и длительный срок службы.
• GEL – хорошо подходит для стабильной работы при ограниченных температурах, не боится глубоких разрядов, но имеет меньшую долговечность и заряжается дольше.
• AGM – более дешевый аналог GEL, который хорошо работает в бюджетных ИБП, но быстрее изнашивается.
• Свинцово-кислотные – самые дешевые, но требующие обслуживания, занимают много места и обладают самой низкой эффективностью. Подходят, если есть отдельное помещение и регулярный уход.

Как рассчитать время работы аккумулятора и выбрать нужный вариант?

Чтобы определить, сколько времени устройство будет работать от аккумулятора, необходимо учитывать следующие параметры:

• Емкость аккумулятора (Ач) – указана на корпусе батареи.
• Напряжение (В) – также указано на самом аккумуляторе.
• Потребляемая мощность подключенных устройств (Вт) – ее можно найти в технической документации или на этикетках устройств.
• Коэффициент полезного действия ИБП (КПД) – обычно колеблется в пределах 0.7–0.9, поэтому для расчетов лучше брать среднее значение 0.8.

Формула расчета времени работы:

где:

• T – время работы аккумулятора (часа),
• C – емкость аккумулятора (Ач),
• U – напряжение (В),
• η – КПД ИБП (обычно 0.8),
• P – мощность подключенных устройств (Вт).

Пример расчета

Есть аккумулятор 12 В, 12 Ач, а котел потребляет 80 Вт:

Вывод: этого недостаточно, требуется аккумулятор большей емкости.

Как выбрать нужную емкость?

Если необходимо, чтобы устройство работало 4 часа, используем обратную формулу:

Представим данные:

Поскольку аккумуляторы выпускаются со скругленными номиналами, лучше взять 36 Ач или три по 12 Ач, соединенные параллельно.

Как правильно соединять аккумуляторы?

• Параллельное соединение (плюс к плюсу, минус к минусу) увеличивает емкость, но напряжение остается неизменным.
• Последовательное соединение (плюс одного к минусу другого) увеличивает напряжение, но емкость остается такой же. Например, два 12 В, 12 Ач аккумулятора, соединенные последовательно, дадут 24 В, 12 Ач.

Таким образом, зная необходимое время автономной работы, можно правильно подобрать аккумулятор или комбинацию батарей для ИБП.

Выводы

Перед выбором аккумулятора для ИБП важно учитывать условия его эксплуатации. AGM-аккумуляторы являются практичным вариантом: они могут устанавливаться в любом положении, не нуждаются в обслуживании, безопасны даже в жилых помещениях и имеют приемлемую стоимость.

Гелевые аккумуляторы (GEL) по конструкции похожи на AGM, но в них электролит не впитывается в стекловолокно, а загущается силикагелем. Благодаря этому они лучше выдерживают глубокие разряды. Однако гелевые батареи больше подходят для циклического использования, чем для работы в буферном режиме, характерном для ИБП. Они имеют более высокий ресурс циклов зарядки-разрядки, поэтому выгодны, когда регулярно используется вся емкость аккумулятора.

Литий-железо-фосфатные (LiFePO4) батареи являются наиболее эффективными среди всех типов, однако их стоимость значительно выше. Они обладают чрезвычайно высокой цикличностью и хорошо выдерживают интенсивные нагрузки.

Учитывая характеристики различных типов аккумуляторов, лучшим выбором для бытового ИБП является AGM-батарея емкостью не менее 100 А/час. Она обеспечивает оптимальное соотношение цены, безопасности и надежности, что делает ее доступным и выгодным вариантом.