Принципы работы аккумуляторов для ИБП: зарядка, разрядка и циклы жизни

Иллюстрация / Фото: из отрытых источников

Аккумуляторы, используемые в источниках бесперебойного питания (ИБП / УПС / UPS) и объединяемые в АКБ (аккумуляторную батарею), являются критической составляющей этих систем, обеспечивая непрерывное электропитание в случае отключения основного источника энергии. Аккумулятор для источника бесперебойного питания служит энергетическим резервом, позволяющим осуществлять мгновенные переходы между электросетью и батареями, обеспечивая стабильное электроснабжение даже при кратковременных отключениях или флуктуациях напряжения.

Существует несколько типов аккумуляторов, используемых в современных ИБП. Наиболее распространённые из них — свинцово-кислотные (AGM или Absorbent Glass Mat), гелевые (GEL или Gelled Electrolite) и литий-железо-фосфатные (LFP или LiFePO4). Аккумулятор для бесперебойника доступен в широком ассортименте в онлайн-магазине EServer по выгодным ценам. Далее в статье мы рассмотрим подробнее важные показатели работы аккумуляторов популярных типов.

Чем отличаются типы аккумуляторов для ИБП

Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM

Свинцово-кислотные аккумуляторы AGM широко используются в ИБП благодаря своей надёжности и невысокой стоимости. Основной принцип их работы основан на химической реакции между свинцовыми пластинами и электролитом (смесь серной кислоты и дистиллированной воды) с сепараторами из стекловолокна внутри батареи. AGM привлекательны для ИБП благодаря своей относительной доступности, долговечности и устойчивости к колебаниям напряжения.

Однако важно учитывать, что свинцово-кислотный аккумулятор для ИБП может требовать замены через определённое время, особенно при интенсивном использовании, чтобы обеспечить надёжность ИБП в долгосрочной перспективе. Иногда аккумуляторы AGM представлены в продаже, как «мультигелевые», хотя сделаны они по той же технологии.

Гелевые АКБ

Дальнейшее технологическое развитие свинцово-кислотных батарей представляют собой гелевые АКБ, которые нашли широкое применение в УПС благодаря своим преимуществам. Этот тип аккумуляторов использует гелиевый электролит (в состав добавляется кремний) вместо жидкого раствора с кислотой, что придаёт им ряд уникальных особенностей, но и стоят они дороже AGM.

Главное преимущество аккумуляторов GEL заключается в их надёжности и минимальном обслуживании. Гелевые аккумуляторы для ИБП не требуют долива воды, устойчивы к протеканиям и переворачиваниям, более компактны, что делает их привлекательным выбором для ИБП в домашнем и офисном использовании.

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы

Литий-железо-фосфатные аккумуляторы представляют собой передовую аккумуляторную технологию на базе литий-ионных АКБ, предлагая ряд значительных преимуществ для источников бесперебойного питания.

LiFePO4 аккумуляторы являются более лёгкими, компактными и безопасными по сравнению с традиционными свинцовыми аккумуляторами, что делает их привлекательным выбором для использования в ИБП. Высокая энергоплотность и долгий срок службы сделали LFP предпочтительным решением для надёжного электропитания.

Показатели работы аккумуляторов разных типов

Когда ИБП подключен к сети переменного тока (СПТ), происходит зарядка аккумуляторов. AGM аккумулятор для ИБП питается постоянным током, преобразуемым трансформатором из переменного тока. Этот процесс, проходящий до определённого напряжения, поддерживает химическую реакцию, восстанавливающую свинцовые пластины в их исходное состояние, после чего происходит переключение на пульсирующий режим.

Процесс зарядки гелевых аккумуляторов схож с процессом свинцово-кислотных батарей. При подключении к СПТ, бесперебойник преобразует переменный ток в постоянный ток для зарядки аккумуляторов. Гелевый электролит обеспечивает стабильную среду для химических процессов в батарее.

Зарядка LiFePO4 аккумуляторов характеризуется высокой энергоэффективностью и скоростью. Благодаря технологии литий-ионных батарей, LFP способны принимать заряд более эффективно и быстро, чем свинцово-кислотные или гелевые аккумуляторы. Процесс их зарядки также требует постоянный ток, но процесс контролируется электроникой для оптимизации производительности и увеличения периода эксплуатации.

При отключении электропитания УПС переходит на использование энергии, хранящейся в аккумуляторах. В этот момент происходит разрядка батарей, где химическая энергия преобразуется в электрическую. Каждый из типов аккумуляторов предоставляют постоянное напряжение в течение большей части своего разрядного цикла. При подаче электропитания снова, ИБП переключается на режим зарядки, восстанавливая запас энергии в аккумуляторах. В режиме разряда АКБ обеспечивает стабильное и надёжное питание подключенных устройств.

Отметим, что аккумуляторы LFP способны поддерживать стабильное напряжение даже при глубоком разряде, что делает их наиболее эффективным выбором для ИБП.

Обозначим циклы жизни для АКБ разных типов:

• AGM — имеют ограниченное количество циклов заряда-разряда, обычно в пределах 200-800 исходя из модели и условий использования, нежелательно допускать их разряд на меньше 30%;
• GEL — увеличенные показатели циклов в значениях 280-1300, сниженный саморазряд, улучшенная способность переносимости «глубокого разряда»;
• LFP — предлагают значительно более высокое количество циклов (обычно более 2000, может достигать 7000), обладают лучшей устойчивостью к «глубоким разрядам», что делает их самыми долговечными.

Какой выбрать аккумулятор для УПСа, зависит от требований пользователя к производительности, стоимости, весу, компактности и эксплуатационным возможностям. Вне зависимости от типа аккумулятора, правильное управление и обслуживание существенно для обеспечения эффективной работы системы ИБП.

Дмитрий Вовчок / nomid
Главред ATinform