Можно ли подключать автомобильный аккумулятор к ИБП

Какие батареи подходят для ИБП?

Правила зарядки батарейных модулей напрямую диктуются типом используемой батареи. Во всех современных источниках питания используются свинцово-кислотные аккумуляторы. То есть вопрос о том, как зарядить аккумулятор источника бесперебойного питания, связан с процессом зарядки свинцово-кислотных батарей. Эти батареи похожи на автомобильные, но между ними есть важное различие. В большинстве случаев это оправдано тем, что в автомобилях аккумулятор постоянно обдувается воздухом, проходящим под капотом. Батареи в источниках бесперебойного питания статичны и неподвижны.

Перед зарядкой батареи от ИБП полезно понять структуру и функцию батареи. Электролит внутри батареи находится в форме геля, поэтому он не выливается и не вытекает. Это означает, что некоторые модели ИБП можно устанавливать как вертикально, так и горизонтально (например, под монитором). Батарея герметична, что означает, что она не требует специального обслуживания со стороны пользователя, кроме своевременной зарядки ИБП по мере необходимости. Кроме того, батарея ИБП не выделяет водород или другие взрывоопасные или вредные газы во время работы, поскольку они рециркулируют в пространстве корпуса.

Проблемы совместной работы ИБП с автомобильными аккумуляторами

Каждая модель ИБП предназначена для работы с аккумуляторными батареями определенного напряжения и емкости. Они могут вызвать ряд проблем при использовании в сочетании с системами ИБП. Опишем основные из них.

Несоответствующий ток заряда

Модели ИБП имеют встроенные зарядные устройства различной емкости, которые предназначены для определенного типа батарей. В целом, их зарядный ток составляет от 1 А (у моделей со встроенными батареями) до 6 А (у моделей с внешними батареями), что вполне достаточно для автономной работы ИБП. Время зарядки аккумулятора напрямую зависит от силы зарядного тока.

Установка стандартной автомобильной батареи, например, батареи емкостью 60 Ач, потребует более высокого зарядного тока (6 А или более), что может превысить максимальный ток зарядного устройства ИБП. Низкий ток не сможет зарядить такую батарею: зарядка займет много времени (даже несколько дней), в результате чего батарея не будет заряжена полностью, что вскоре приведет к уменьшению емкости батареи. Кроме того, из-за длительного цикла зарядки электролит автомобильного аккумулятора может закипеть или отделиться, а пластины быстро разрушатся. Неисправность также приведет к повреждению самого ИБП.

Некорректная работа индикации

ИБП содержит информацию о емкости и разряде батарей, с которыми он работает. Установка автомобильного аккумулятора в его цепи может привести к неправильному расчету их разряда и, соответственно, к неправильным показаниям. Дело в том, что автомобильные аккумуляторы — это не тяговые батареи, поэтому их производитель не указывает и не испытывает длительные разряды. Например, время разряда батареи AGM емкостью 100 Ач будет рассчитано ИБП правильно, но для автомобильной батареи этот показатель может оказаться неточным. Кроме того, батареи AGM имеют емкость, которой нет у автомобильных батарей, например, 1 Ач и 7 Ач, или, как вариант, 1000 и 3000 Ач для стартерных батарей, которой нет у батарей ИБП.

Отсутствие циклов заряда-разряда

Батареи ИБП предназначены для непрерывной работы и легко выдерживают от 200 до 300 циклов заряда-разряда (это определяет, сколько раз батарея может быть полностью заряжена и разряжена). Автомобильный аккумулятор не имеет таких параметров, и его характеристики могут резко измениться в худшую сторону уже после первого разряда.

Хотя многие модели ИБП имеют защиту от глубокого разряда, которая отключает устройство при разряде батареи до 85%, электроника устройства рассчитана на управление только стандартными батареями, поэтому при установке автомобильных батарей эта защита может работать неправильно.

Низкий срок службы

Срок службы автомобильной батареи невелик (около 6 лет, при условии, что она не разряжается в длительных циклах разряда) по сравнению с батареей ИБП. Например, срок службы батарей Long Life, предлагаемых компанией Stihl для систем ИБП, составляет до 12 лет. Но, конечно, долговечность будет зависеть от соблюдения требований к их использованию. При использовании с ИБП срок службы стартерной автомобильной батареи значительно сокращается из-за различий в конструкции элементов батареи.

Пожароопасность

Как упоминалось выше, автомобильные аккумуляторы не предназначены для использования в помещениях. Этому есть две основные причины:

1. Выделение водорода — это естественный рабочий процесс, который происходит внутри автомобильного аккумулятора во время зарядки. Однако, поскольку эти изделия установлены внутри автомобиля, выделяемый ими водород нигде не скапливается и свободно выводится наружу через перфорацию на их корпусе, не представляя опасности для пользователей.

   Однако если автомобильные аккумуляторы установлены внутри жилого помещения или любого закрытого пространства (например, гаража или подсобного помещения), опасный газ будет накапливаться там, создавая пожароопасную ситуацию: любая искра может привести к детонации смеси водорода и кислорода.

   Хотя некоторые умельцы, подключающие автомобильные аккумуляторы к ИБП, приспосабливают специальные отводы для вредных и опасных паров в системе бытовой вентиляции, это все же рискованное и ненадежное решение.

2. Жидкий электролит. Как было сказано выше, электролит внутри автомобильного аккумулятора находится в жидком состоянии. Поэтому, если аккумулятор используется в помещении, он должен быть надлежащим образом защищен от механических повреждений, иначе, например, падение аккумулятора на пол или переворачивание корпуса вверх дном может привести к утечке электролита.

   Кроме того, электролит необходимо периодически доливать, то есть обслуживать автомобильные аккумуляторы, поскольку при полном разряде зарядка такого аккумулятора сопровождается закипанием этой жидкости.

Батареи ИБП не содержат жидкого электролита, а их корпуса полностью герметичны, поэтому они не выделяют водород в атмосферу во время работы и совершенно безопасны для использования в жилых помещениях.

Можно ли использовать автомобильный аккумулятор для ИБП

Здесь рассматриваются только пассивные и линейно-интерактивные системы ИБП для персонального использования. На этом пути стоит цена устройства КН и функционально схожие возможности недорогих автомобильных аккумуляторов и ИБП. Можно ли модифицировать блок защиты?

Существуют принципиальные различия в конструкции — гелевая батарея ИБП имеет толстые аккумуляторные пластины из чистого свинца. В стартерной батарее электролит жидкий, свинцовые пластины тоньше, а в составе присутствуют примеси. Автомобильный аккумулятор будет стоять рядом с устройством, загромождая комнату. Использование автомобильного аккумулятора в ИБП является обязательной модернизацией. Суммарные эксплуатационные потери аккумуляторного блока и родной батареи устройства в конечном итоге сопоставимы.

Прежде чем подключать автомобильный аккумулятор к ИБП, необходимо осознать последствия:

• Тонкие пластины автомобильной батареи будут быстро разрушаться во время работы ИБП;
• Автомобильный аккумулятор в ИБП постоянно недозаряжен и при восстановлении его емкости при пониженном напряжении закипит;
• Выброс водорода в атмосферу помещения может привести к искровому взрыву при достижении критической концентрации газа;
• Жидкий автомобильный аккумулятор разряжается быстрее, чем гелевый аккумулятор от ИБП.

Автомобильный аккумулятор не гарантирует достаточно точных характеристик батареи из нескольких банок, поскольку каждая банка влияет на общие характеристики батареи.

Особые требования к батареям ИБП, которые не могут быть удовлетворены автомобильными батареями:

• совместимость с зарядным устройством 13,6 — 13,8 В с плавающей зарядкой;
• поддержка работы буфера двойного преобразования;
• разряжаться без подзарядки в течение длительного времени.

Особенности специализированных аккумуляторов для ИБП

Специализированные батареи для ИБП — это герметичные свинцово-кислотные тяговые батареи (наиболее распространенный тип) с номинальным напряжением 12 В (однако напряжение полностью заряженной батареи AGM составляет 13,5-14 В). Они предназначены для непрерывной дозированной выдачи мощности. По сравнению с автомобильным аккумулятором, ИБП может обеспечивать переменный ток от 5 минут до нескольких часов. Это позволяет автономно питать электроприборы различной мощности. В то же время, батареи ИБП предназначены для зарядки постоянным, стабильным током.

Что касается электролита, то в большинстве специализированных батарей ИБП используется абсорбент гелевого типа (технология GEL) или специальное пористое стекловолокно, пропитанное электролитом (технология AGM).

Это самые безопасные батареи в мире, практически не выделяющие газов во время работы. Технология AGM позволяет рекомбинировать до 99% газа, выделяемого батареями.

В зависимости от модели емкость аккумулятора может составлять всего 1 Ач. Этот параметр влияет на время работы ИБП в автономном режиме: чем выше мощность, тем дольше будет работать нагрузка при отключении электроэнергии.

Подробнее об основных типах батарей, используемых в ИБП, читайте в нашей статье «Батареи для ИБП: основные типы».

Основные правила зарядки свинцово-кислотных батарей

Чтобы знать, как правильно заряжать ИБП, достаточно знать два принципа зарядки свинцово-кислотных батарей:

1. Начальный зарядный ток в амперах должен составлять не более 3-30% от емкости самой батареи в ампер-часах.
2. Убедитесь, что напряжение зарядного устройства соответствует техническим характеристикам вашей батареи.

Для того чтобы дорогостоящая батарея ИБП прослужила как можно дольше без сбоев и потери эффективности, зарядный ток должен быть немного меньше рекомендованного значения.

Вы можете самостоятельно рассчитать, сколько заряжать ваш ИБП. Для этого разделите емкость батареи в ампер-часах на ток зарядного устройства в амперах.

Практический пример

Чтобы создать собственную систему ИБП большой мощности с использованием автомобильного аккумулятора, следуйте приведенным ниже пошаговым инструкциям. В качестве примера используется самый популярный ИБП из линейки APC Back-UPS.

Рабочее напряжение батареи составляет 12 В постоянного тока.

При выполнении работ соблюдайте правила техники безопасности для электроустановок! Все работы должны проводиться при отключенном от сети оборудовании!

1. Отсоедините обычную батарею ИБП, и если она в хорошем состоянии, ее можно использовать снова.
2. Очистите аккумулятор автомобиля и полностью зарядите его. Проверьте уровень электролита и при необходимости долейте дистиллированную воду. Снимите крышки топливных баков, накройте их декоративной крышкой, не препятствующей газообмену. Примите меры для предотвращения опрокидывания батареи, прочно закрепив ее или поместив в специальный ящик.
3. Заделайте кабели на нужной длине с помощью подходящих заделок. Для кабелей большого сечения используйте обжимные клещи.
4. Установите вспомогательные вентиляторы охлаждения на корпус ИБП, предварительно просверлив вентиляционные отверстия. Рекомендуется использовать два вентилятора, один на входе воздуха и один на выходе воздуха. Подведите систему охлаждения от кабелей аккумулятора через разъемы.
5. Установите ИБП и автомобильную батарею на рабочую станцию. Разместите кабели в гермовводах. Убедитесь, что вентиляционные отверстия не заблокированы посторонними предметами или стенками мебели.
6. Соблюдая полярность, подключите кабели к ИБП, а затем к батарее. При подключении к аккумулятору сначала подключите плюсовой провод.
7. Подключите нагрузку к ИБП, подключите ИБП к источнику питания. Настройте ИБП на выключение при снижении нагрузки до 20-25%.

Сборка схемы завершена.

Выбор аккумуляторной батареи

Перед установкой батареи полезно понять несколько особенностей, которые будут сопутствовать пользовательским условиям эксплуатации батареи:

• Время работы от аккумулятора. По сравнению с обычными машинными приложениями, время работы от батареи в ИБП будет немного меньше. Это связано с различиями в конструкции аккумуляторных элементов. Тем не менее, при более высокой стоимости, время работы батареи обычного источника сравнимо с автомобильной батареей.
• Полный разряд батареи. Автомобильные батареи не переносят полной разрядки, но в ИБП это может произойти. Решение должно заключаться в настройке блока питания на отключение при снижении заряда до 20-25% от полной емкости.
• Кислота и пары водорода. Принцип работы батареи заключается в выделении водорода и паров кислоты в воздух. Это также относится к батареям, поставляемым с ИБП. Многочисленные измерения показывают, что количество кислоты и водорода, выделяемых при работе и зарядке ИБП, ничтожно мало и не представляет опасности для людей, при условии соблюдения правильных процедур безопасности.
• Опасность взрыва. Во время работы ИБП и зарядки концентрация водорода в стандартном объеме помещения не достигает опасного уровня по отношению к кислороду, поэтому взрывоопасная смесь не образуется.

Подключение

Подключение автомобильного аккумулятора к ИБП не требует особых усилий. Все, что требуется, — это изготовить подходящий кабель. Все, что вам понадобится, это кусок провода, два зажима типа «крокодил» и две клеммы, которые устанавливаются на разъемы платы ИБП. Зажимы «крокодил» и клеммы припаиваются к проводу. Затем подключите автомобильный аккумулятор на место оригинального аккумулятора, соблюдая полярность. Сделайте запасной провод, чтобы можно было хоть немного перемещать батарею по ИБП.

Здесь нет ничего сложного, кроме одного вопроса. Это то, насколько хорошо будут чувствовать себя транзисторы в схеме ИБП. В конце концов, производители ИБП рассчитывают, что они будут работать определенное время, которое зависит от емкости батареи. То есть, батарея разряжается, и устройство отключается. И этот промежуток времени короткий.

Соответственно, радиаторы охлаждения на них рассчитаны на отвод тепла в течение определенного периода времени. Если мы подключаем автомобильный аккумулятор, этот временной интервал значительно увеличивается. Эти батареи имеют большую емкость и могут дольше держать заряд. Это большая часть причин для модернизации (в дополнение к экономии денег).

Поэтому стоит следить за тем, насколько сильно нагреваются транзисторы, и лучше заранее принять меры по их эффективному охлаждению. Можно предусмотреть радиаторы с большой массой и площадью поверхности (гофрированные). Может потребоваться активное охлаждение (вентилятор). Это дополнительная суета, но в некоторых случаях без нее не обойтись.