Pływanie baterii UPS, wyrównanie i szybkie ładowanie: kiedy używać każdego trybu

Niedawno zweryfikowano możliwość wymiany baterii UPS po zaledwie trzech latach użytkowania.

Pierwsze podejrzenie dotyczyło jakości akumulatora, ale historia ładowania wykazała inną możliwą przyczynę: UPS został skonfigurowany do częstego ładowania na podwyższonym napięciu.

W przypadku akumulatorów VRLA wykorzystywanych głównie do pracy w stanie gotowości wielokrotne ładowanie wysokonapięciowe może zwiększać gazowanie,utrata wody i temperatura baterii, jeżeli przekracza zalecany przez producenta profil ładowania baterii;.

Żywotność baterii zależy nie tylko od samej baterii, ale także od ustawień ładowarki, temperatury i czasu na ładowanie.

Ładowanie pływające, ładowanie wyrównujące lub zwiększające oraz szybkie ładowanie służą różnym celom.

Kluczowe wnioski

• Ładowanie pływającejest normalnym trybem czuwania dla większości systemów akumulatorów VRLA UPS.

• Wyrównanie lub zwiększenie ładowanianależy stosować tylko wtedy, gdy producent baterii na to zezwala.

• Szybkie ładowaniejest ograniczona zarówno dopuszczalnym prądem ładowania akumulatora, jak i pojemnością ładowarki UPS.

• Pojemność baterii, prąd ładowarki i dostępny czas ładowania należy ocenić razem.

• Parametry ładowania powinny zawsze opierać się na danych technicznych dla konkretnego modelu baterii.

Ładowanie pływające jest normalnym trybem gotowości UPS

W przypadku większości akumulatorów VRLA podłączonych do sieciowego UPS normalnym warunkiem pracy jest ładowanie pływające.

Gdy zasilanie jest dostępne, ładowarka UPS utrzymuje baterię na kontrolowanym stałym napięciu.prąd ładowania spada do niskiego poziomu, a bateria pozostaje gotowa na kolejną awarię.

W przypadku wielu stacjonarnych akumulatorów VRLA zalecane napięcie pływające w temperaturze około 25°C wynosi około:

20,25 ∼ 2,30 V na ogniwo

Dla akumulatora 12 V z sześcioma ogniwami odpowiada to mniej więcej:

13.5·13,8 V na baterię

To jest typowy zakres, nie ustawienie, które powinno być stosowane do każdej baterii.

AGM, GEL, TPPL i inne modele VRLA mogą mieć różne wymagania dotyczące ładowania.

Niewielki błąd napięcia pływającego z czasem staje się ważny

Akumulatory UPS mogą pozostawać na wodzie przez lata, więc nawet niewielki błąd w ładowaniu może mieć długotrwały wpływ.

Jeśli napięcie pływające jest zbyt niskie, akumulator może pozostać częściowo naładowany.

Jeśli napięcie pływające jest zbyt wysokie, akumulator pozostaje w ciągłym przeładowaniu, co może zwiększyć wytwarzanie gazu, utratę wody, korozję sieci i temperaturę pracy.

UPS może nie wyświetlać natychmiastowego alarmu, podczas gdy czas pracy baterii stopniowo się zmniejsza.

W przypadku długotrwałej pracy w stanie gotowości dokładne napięcie pływające jest ważniejsze niż agresywne ładowanie.

Należy sprawdzić kompensację temperatury

Napęd ładowania ołowiu i kwasu zmienia się w zależności od temperatury.

Wraz ze wzrostem temperatury akumulatora zalecane napięcie ładowania zwykle maleje, przy niższych temperaturach może być wymagane nieco wyższe napięcie.

Wiele stacjonarnych akumulatorów VRLA wykorzystuje ujemną wartość kompensacji temperatury kilku miliwoltów na stopień Celsjusza na komórkę, ale dokładny współczynnik zależy od konstrukcji akumulatora.

Jeżeli UPS obsługuje ładowanie z kompensacją temperatury, sprawdź, czy:

• czujnik temperatury akumulatora jest prawidłowo zainstalowany;

• w razie potrzeby włączona jest kompensacja temperatury;

• temperatura odniesienia odpowiada instrukcjom producenta baterii.

Bank akumulatorów pracujący w trybie ciągłym w temperaturze 30°C nie powinien automatycznie wykorzystywać dokładnie tego samego napięcia ładowania co bank akumulatorów pracujący w temperaturze 20°C lub 25°C.

Equalize ładowanie nie jest rutynową obsługą dla każdego akumulatora VRLA

Equalizacja jest często kojarzona z bateriami ołowiano-kwasową, ale termin ten może wprowadzać w błąd w zastosowaniach UPS.

Tradycyjne baterie ołowiano-kwasowe z otworem wentylacyjnym mogą wykorzystywać okresowe wyrównanie, aby zmniejszyć różnice w stanie ładowania między ogniwami.

Akumulatory VRLA wymagają większej ostrożności.

W zależności od producenta, tymczasowy etap ładowania o wyższym napięciu może być opisany jako:

• wyrównania obciążenia;

• obciążenie zwiększające;

• opłata za odzyskanie;

• opłata za uruchomienie.

Termin ten nie zawsze jest zamienny.

Niektórzy producenci VRLA zapewniają szczególną procedurę wyrównania, inni ograniczają jej stosowanie lub określają inną metodę ładowania.

ObecnośćWyrównać obciążenieOpcja w menu UPS nie oznacza, że powinna być automatycznie uruchamiana co miesiąc.

Wskazówka baterii powinna to określić.

W jakich sytuacjach stosowane jest wyższe napięcie ładowania?

Jedną z sytuacji jest po poważnym zwolnieniu.

Wyładowany akumulator należy ładować tak szybko, jak to możliwe.

Ważne jest to, że jest to tymczasowe.

Po osiągnięciu wymaganego stanu ładowania ładowarka powinna wrócić do normalnego poziomu ładowania w stanie gotowości określonego przez producenta baterii.

Inną sytuacją jest powtarzające się niepełne ładowanie.

Jest to powszechne w zakładach o niestabilnym zasilaniu.

Cykl operacyjny może wyglądać następująco:

Przerwanie → rozładowanie baterii → zwrot urządzenia energetycznego → częściowe ładowanie → kolejne przerwanie

Jeśli następna awaria nastąpi przed odzyskaniem baterii, dostępny czas zapasowy będzie krótszy.

Gdy zdarza się to wielokrotnie, bateria może spędzić większą część swojego życia poniżej pełnego poziomu ładowania.

Przed zwiększeniem napięcia ładowania należy najpierw sprawdzić konstrukcję systemu.

Pojemność baterii sama w sobie nie decyduje o czasie ładowania

To jeden z najbardziej przeoczonych punktów w rozmiarze baterii UPS.

Większy bank akumulatorów zapewnia więcej przechowywanej energii, ale wymaga również więcej czasu lub większego prądu ładowania do odzyskania po rozładowaniu.

Trzy czynniki muszą być rozważane razem:

Pojemność akumulatora + pojemność ładowarki + dostępne okno ładowania

Rozważmy prosty przykład.

Jeżeli akumulator o pojemności 100 Ah pozwala na maksymalny prąd ładowania wynoszący 0,2°C, odpowiedni prąd wynosi:

100 Ah × 0,2 = 20 A

Ale jeśli ładowarka UPS może dostarczać tylko 10 A, bateria nie będzie ładowana przy 20 A.

Ładowarka staje się ograniczającym czynnikiem.

Jest to szczególnie ważne w przypadku dodania dużego zewnętrznego akumulatora w celu wydłużenia czasu backupu UPS.

Dodanie więcej baterii zwiększa czas pracy, ale nie automatycznie zwiększa pojemność ładowania.

System zaprojektowany do kilkugodzinnej rezerwy może zatem wymagać ładowarki o większej pojemności lub dodatkowych modułów ładowania, jeśli wymagane jest szybkie odzyskiwanie.

Aby zmierzyć rozmiar akumulatora przed sprawdzeniem czasu ładowania, patrzPrzewodnik do rozmiarów baterii UPS w czasie pracy.

Częste przerwy sprawiają, że czas ładowania jest częścią konstrukcji UPS

W miejscach o niestabilnej sieci należy rozważyć możliwość ładowania podczas wyboru UPS, a nie po zainstalowaniu.

Załóżmy, że bateria jest zaprojektowana na długi czas, ale w miejscu zdarza się kilka awarii dziennie.

Po pierwszym rozładowaniu UPS może mieć tylko kilka godzin na ładowanie przed następną przerwą.

Jeśli ładowarka nie może przywrócić wystarczającej mocy w tym okresie, każda kolejna awaria rozpoczyna się z mniejszą ilością przechowywanej energii.

Bank baterii może zatem być prawidłowo rozmieszczony w czasie pracy, ale źle dopasowany do rzeczywistego środowiska pracy.

W przypadku miejsc z częstymi awariami należy sprawdzić:

• oczekiwana głębokość wyładowania;

• liczba przerw dziennie;

• pojemność baterii;

• prąd ładowarki UPS;

• dostępny czas ładowania;

• harmonogram pracy generatorów, w stosownych przypadkach.

Jest to często bardziej przydatne niż po prostu zwiększenie pojemności akumulatora.

Więcej informacji na temat pojemności UPS, czasu pracy i konfiguracji baterii można znaleźć w naszymWskazówka rozmiaru UPS.

Equalizer nie może naprawić uszkodzonej baterii.

Jeśli jedna bateria w ciąży seryjnej wykazuje nieprawidłowe napięcie, zastosowanie większego napięcia ładowania do całej ciąży nie powinno być pierwszą reakcją.

Najpierw sprawdź stan baterii.

Do przydatnych pomiarów należą:

• pojedyncze napięcie akumulatora;

• opór wewnętrzny lub przewodność;

• rezystancja połączenia;

• temperaturę akumulatora;

• pojemność rozładowania;

• widoczny obrzęk, wyciek lub korozja.

Akumulator z znaczną utratą pojemności, uszkodzeniem wewnętrznym, nadmiernym wysuszeniem lub nieprawidłowym nagrzewaniem zwykle nie może zostać przywrócony po prostu poprzez zwiększenie napięcia ładowania.

Equalizacja to procedura ładowania, a nie naprawy.

Więcej informacji na temat okablowania i monitorowania ciągów baterii, patrzPomiar baterii UPS: co robi, kiedy jest potrzebna i jak ją podłączyć.

Dlaczego nadmierne ładowanie jest problemem dla akumulatorów VRLA

Akumulatory VRLA są zaprojektowane tak, aby rekombinować większość gazu wytwarzanego podczas normalnego ładowania.

Ta zdolność do rekombinacji ma swoje granice.

Nadmierne napięcie ładowania, prąd ładowania lub temperatura mogą zwiększać wytwarzanie gazu szybciej niż bateria może go zrekombinować.

Ciśnienie wewnętrzne wzrasta, a zawór obniżający ciśnienie może działać.

Po utracie wilgoci z uszczelnionej baterii VRLA, nie można jej normalnie przywrócić w ten sam sposób, w jaki elektrolit może być serwisowany w konwencjonalnej baterii o wentylacji.

Powtarzające się przeciążenia mogą zatem przyspieszyć wyczerpanie i trwałą utratę mocy produkcyjnych.

Jeśli bateria pokazuje:

• obrzęk pleców;

• niezwykła temperatura;

• wyciek lub korozja;

• zabarwienie wokół powierzchni zaworu;

• trwałe nienormalne napięcie;

przed zmianą ustawień ładowania zbadać przyczynę.

Szybkie ładowanie dotyczy głównie dostępnego prądu ładowania

W przypadku baterii UPS ołowiano-kwasowychszybkie ładowaniejest zwykle bardziej użytecznym terminem niż szybkie ładowanie.

Czas ładowania zależy głównie od:

1. pojemność ładowarki UPS;

2. maksymalny prąd ładowania dopuszczalny przez akumulator;

3. głębokość poprzedniego zrzutu;

4. temperaturę akumulatora;

5. profil ładowania określony przez producenta.

Nie ma jednej maksymalnej wartości C, która ma zastosowanie do każdej baterii VRLA.

Niektóre modele akumulatorów pozwalają na stosunkowo wysoki początkowy prąd ładowania, podczas gdy inne wykorzystują niższe limity.

Dlatego takie stwierdzenia jak:

Wszystkie baterie UPS powinny być naładowane w temperaturze 0,1°C.

albo:

0.25C to zawsze maksimum.

Są zbyt szerokie.

Użyj karty danych do dokładnego modelu baterii.

Nie zapominaj o ładowarce UPS podczas dodawania baterii zewnętrznych

Punkt ten ma szczególne znaczenie, gdy standardowy UPS jest podłączony do znacznie większego zewnętrznego akumulatora.

Obliczenie baterii może wykazać, że wymagany czas zapasowy jest osiągalny, ale pozostaje jeszcze jedno pytanie:

Jak długo UPS będzie musiał naładować baterie po rozładowaniu?

Jeśli odpowiedź wynosi 10, 15 lub nawet 20 godzin, może to być dopuszczalne w zakładzie o stabilnym zasilaniu.

Może to nie być dopuszczalne w miejscu, gdzie w ciągu kilku godzin jest prawdopodobne kolejne przerwanie.

W przypadku długotrwałych projektów UPS należy zatem sprawdzić pojemność ładowarki wraz z:

• Wymagania w odniesieniu do urządzeń UPS:

• napięcie akumulatora prądu stałego;

• pojemność akumulatora Ah;

• wymagany czas zapasowy;

Należy również sprawdzić długość kabla akumulatora i rozmiar przewodnika, zwłaszcza gdy zewnętrzne szafki akumulatorów są zainstalowane w odległości kilku metrów od UPS.

W odniesieniu do długości kabla, spadku napięcia i umieszczenia w szafce baterii patrzJak daleko UPS powinien być od szafki z bateriami?.

Baterie litowe stosują inną strategię ładowania

Systemy akumulatorów litowych nie powinny po prostu dziedziczyć terminologii ołowiano-kwasową, takiej jak pływanie i wyrównanie ładowania.

Przemysłowe baterie litowe zwykle podlegają profilowi ładowania określonemu przez producenta baterii i sterowanemu przez system zarządzania baterią.

BMS zazwyczaj monitoruje:

• napięcie ogniwa;

• temperaturę akumulatora;

• prądu ładowania;

• stan ładowania;

• zaburzenia równowagi komórkowej;

• nad napięciem;

• Nadgrzewka.

W przypadku systemu baterii litowego UPS ważne są następujące pytania:

• Czy ładowarka UPS jest kompatybilna z baterią?

• Czy komunikacja między UPS a BMS działa prawidłowo?

• Czy napięcie i prąd ładowania są w granicach określonych przez producenta akumulatora?

Parametry ładowania nie powinny być ręcznie zwiększane powyżej limitów określonych przez producenta akumulatora lub BMS.

Pływanie vs wyrównanie vs szybkie ładowanie

Przed zmianą ustawień ładowania baterii UPS

Przed zmianą parametrów pływania, podwyższenia lub ładowania należy sprawdzić:

• dokładny model i technologia baterii;

• określonego przez producenta napięcia pływającego;

• dopuszczalne napięcie wzmacniające lub wyrównujące;

• maksymalny prąd ładowania;

• wymóg kompensacji temperatury;

• pojemność ładowarki UPS;

• pojemność akumulatora Ah;

• oczekiwana częstotliwość przerw;

• dostępny czas ładowania;

• temperaturę akumulatora;

• poszczególne napięcia akumulatorów.

Nie dostosowuj jednego parametru w pojedynkę.

Wyższe napięcie ładowania może skrócić czas ładowania, ale może również zwiększyć napięcie akumulatora.

Większy akumulator może zapewniać dłuższy czas, ale może również wymagać znacznie dłuższego ładowania.

Strategia ładowania musi być zgodna z baterią, ładowarką UPS i rzeczywistymi warunkami w miejscu.

Trzy praktyczne zasady

Użyj karty danych baterii dla napięcia pływającego.

Nie zwiększaj napięcia pływającego tylko dlatego, że większe ustawienie zapewnia pełniejsze ładowanie akumulatora.

Nie należy automatycznie planować wyrównania, chyba że zaleca to producent baterii.

Funkcja wyrównania w menu UPS nie oznacza, że każda bateria VRLA wymaga okresowej wyrównania.

Jeśli czas naładowania jest ważny, sprawdź ładowarkę tak dokładnie, jak pojemność baterii.

Duży akumulator podłączony do niewielkiej ładowarki może zapewnić doskonały czas zapasowy po pełnym ładowaniu, ale słaby powrót do zdolności między przerwami.

Akumulatory UPS spędzają większość swojego okresu eksploatacji podłączone do ładowarki, zamiast dostarczać ładunku.

W ten sposób napięcie ładowania, kompensacja temperatury, prąd ładowania i czas ładowania stają się częścią żywotności baterii, a nie tylko ustawień uruchamiania.

Wybór odpowiedniej baterii to tylko pierwszy krok.

Równie ważne jest prawidłowe ładowanie.

Uwaga techniczna

Napięcie ładowania, prąd ładowania, kompensacja temperatury, ustawienia wyrównania lub zwiększania i limity ładowania różnią się w zależności od konstrukcji baterii i konfiguracji ładowarki UPS.

Zawsze należy stosować się do najnowszej dokumentacji technicznej dostarczonej przez producenta baterii i producenta UPS.Wartości omówione w tym artykule są ogólnymi odniesieniami technicznymi i nie powinny zastępować instrukcji ładowania specyficznych dla danego modelu.

Międzynarodowe normy i odniesienia techniczne

Następujące normy międzynarodowe mają znaczenie dla stacjonarnych systemów baterii UPS:

• IEC 60896 serii∆ Baterie ołowiano-kwasowe o stacjonarnym układzie regulacyjnym.

• IEC 62485-2Wymogi bezpieczeństwa dla stacjonarnych akumulatorów wtórnych i instalacji akumulatorów.

• IEEE 1188— Maintenance, testing and replacement of stationary VRLA batteries.

• IEC 62619Wymogi bezpieczeństwa dla przemysłowych wtórnych ogniw i baterii litowych.

Te normy stanowią ogólne wytyczne techniczne i bezpieczeństwa. Rzeczywiste parametry ładowania powinny być zawsze potwierdzane w oparciu o aktualną dokumentację producenta baterii i UPS.

Potrzebujesz pomocy z wymiarem systemu baterii UPS?

Pojemność akumulatora Ah jest tylko jedną częścią konstrukcji akumulatora UPS.

W przypadku projektów wymagających długiego czasu zapasowego, częstych cykli rozładowywania lub szybkiego odzyskiwania po awariach należy ocenić pojemność ładowarki i czas ładowania wraz z akumulatorem.

TAFENG może pomóc w konfigurowaniu systemów UPS i baterii dla sprzętu medycznego, obciążeń przemysłowych, centrów danych i obiektów o niestabilnej mocy.

Odkryj naszeNiskiej częstotliwości UPSa takżeUPS o wysokiej częstotliwościzakresów dla systemów z konfiguracją baterii zewnętrznej i wymagań dotyczących zapasowych urządzeń specyficznych dla danego projektu.