Режим заряда ИБП: плавающий, выравнивающий и быстрая подзарядка. Когда использовать каждый режим

Аккумуляторная батарея ИБП недавно была признана подлежащей замене после всего трех лет эксплуатации.

Первым подозрением было качество батареи. Но история заряда показала другую возможную причину: ИБП был настроен на частый выравнивающий заряд при повышенном напряжении.

Для батарей VRLA, используемых в основном для резервного питания, повторный заряд высоким напряжением может увеличить газовыделение, потерю воды и температуру батареи, если он превышает рекомендованный производителем профиль заряда.

Срок службы батареи зависит не только от самой батареи. Настройки зарядного устройства, температура и время, доступное для подзарядки, имеют значение.

Плавающий заряд, выравнивающий или ускоренный заряд и быстрая подзарядка служат разным целям. Их не следует рассматривать как взаимозаменяемые режимы заряда.

Ключевые выводы

• Плавающий заряд является нормальным резервным режимом для большинства систем аккумуляторных батарей VRLA ИБП.

• Выравнивающий или ускоренный заряд следует использовать только тогда, когда это разрешено производителем батареи.

• Определяется профилем заряда батареи ограничена как допустимым зарядным током батареи, так и мощностью зарядного устройства ИБП.

• Емкость батареи, ток зарядного устройства и доступное время подзарядки следует оценивать совместно.

• Параметры заряда всегда должны основываться на технических данных конкретной модели батареи.

Плавающий заряд — нормальный режим ожидания ИБП

Для большинства аккумуляторных батарей VRLA, подключенных к онлайн-ИБП, плавающий заряд является нормальным рабочим состоянием.

При наличии сетевого питания зарядное устройство ИБП поддерживает батарею при контролируемом постоянном напряжении. По мере приближения батареи к полной зарядке зарядный ток падает до низкого уровня, и батарея остается готовой к следующему отключению питания.

Для многих стационарных батарей VRLA рекомендуемое напряжение плавающего заряда при температуре около 25°C составляет примерно:

2,25–2,30 В на элемент

Для 12-вольтовой батареи с шестью элементами это примерно соответствует:

13,5–13,8 В на батарею

Это типичный диапазон, а не настройка, которую следует применять ко всем батареям.

Конструкции AGM, GEL, TPPL и другие VRLA могут иметь различные требования к заряду. Правильное напряжение плавающего заряда всегда должно быть указано в технической документации на конкретную модель батареи.

Небольшая ошибка напряжения плавающего заряда со временем становится важной

Аккумуляторы ИБП могут находиться в режиме плавающего заряда годами, поэтому даже небольшая ошибка заряда может иметь долгосрочные последствия.

Если напряжение плавающего заряда слишком низкое, батарея может оставаться частично заряженной. Длительная недостаточная зарядка может способствовать сульфатации и снижению доступной емкости.

Если напряжение плавающего заряда слишком высокое, батарея остается под постоянным перезарядом. Это может увеличить газовыделение, потерю воды, коррозию пластин и рабочую температуру.

ИБП может не выдавать немедленного сигнала тревоги, пока срок службы батареи постепенно сокращается.

Для длительного резервного обслуживания точное напряжение плавающего заряда важнее агрессивного заряда.

Следует проверить температурную компенсацию

Напряжение заряда свинцово-кислотных батарей изменяется с температурой.

При повышении температуры батареи рекомендуемое напряжение заряда обычно снижается. При более низких температурах может потребоваться немного более высокое напряжение.

Многие стационарные батареи VRLA используют отрицательное значение температурной компенсации в несколько милливольт на градус Цельсия на элемент, но точный коэффициент зависит от конструкции батареи.

Если ИБП поддерживает температурно-компенсированный заряд, проверьте, что:

• датчик температуры батареи установлен правильно;

• температурная компенсация включена там, где это требуется;

• температура ссылки соответствует инструкциям производителя батареи.

Аккумуляторная батарея, работающая непрерывно при 30°C, не должна автоматически использовать точно такое же напряжение заряда, как батарея, работающая при 20°C или 25°C.

Выравнивающий заряд — это не плановое обслуживание для каждой батареи VRLA

Выравнивание часто ассоциируется со свинцово-кислотными батареями, но этот термин может вводить в заблуждение в приложениях ИБП.

Традиционные вентилируемые свинцово-кислотные батареи могут использовать периодическое выравнивание для уменьшения различий в состоянии заряда между элементами.

Батареи VRLA требуют большей осторожности.

В зависимости от производителя временная стадия заряда более высоким напряжением может описываться как:

• выравнивающий заряд;

• ускоренный заряд;

• восстановительный заряд;

• пусковой заряд.

Эти термины не всегда взаимозаменяемы.

Некоторые производители VRLA предоставляют специальную процедуру выравнивания. Другие ограничивают ее использование или указывают другой метод ускоренного заряда.

Наличие опции "Выравнивающий заряд" в меню ИБП не означает, что ее следует запускать автоматически каждый месяц.Руководство по эксплуатации батареи должно решать этот вопрос.Когда повышенное напряжение подзарядки может быть уместным?

Одна из ситуаций — после значительного разряда.

Разряженную батарею следует зарядить как можно скорее. Некоторые производители батарей допускают временно более высокое напряжение или ток заряда для сокращения времени восстановления.

Важно то, что это временно.

После достижения требуемого состояния подзарядки зарядное устройство должно вернуться к нормальному уровню заряда ожидания, указанному производителем батареи.

Другая ситуация — повторяющаяся неполная подзарядка.

Это часто встречается на объектах с нестабильным сетевым питанием.

Рабочий цикл может выглядеть так:

Отключение питания → разряд батареи → восстановление сети → частичная подзарядка → следующее отключение питания

Если следующее отключение питания происходит до того, как батарея восстановилась, доступное время резервирования будет меньше.

Когда это происходит повторно, аккумуляторная батарея может проводить большую часть своей жизни ниже полного состояния заряда.

Прежде чем увеличивать напряжение заряда, сначала проверьте конструкцию системы.

Емкость батареи сама по себе не определяет время подзарядки

Это один из самых упускаемых моментов при расчете емкости аккумуляторных батарей ИБП.

Большая аккумуляторная батарея обеспечивает больше запасенной энергии, но ей также требуется больше времени или больше зарядного тока для восстановления после разряда.

Три фактора необходимо учитывать совместно:

Емкость батареи + мощность зарядного устройства + доступное окно подзарядки

Рассмотрим простой пример.

Если батарея емкостью 100 Ач допускает максимальный ток подзарядки 0,2C, соответствующий ток будет:

100 Ач × 0,2 = 20 А

Но если зарядное устройство ИБП может выдавать только 10 А, аккумуляторная батарея не будет заряжаться током 20 А.

Зарядное устройство становится ограничивающим фактором.

Это особенно важно при добавлении большой внешней аккумуляторной батареи для увеличения времени резервирования ИБП.

Добавление большего количества батарей увеличивает время работы, но не автоматически увеличивает мощность зарядки.

Таким образом, система, разработанная для нескольких часов резервирования, может потребовать зарядного устройства большей мощности или дополнительных зарядных модулей, если требуется быстрая подзарядка.

Для расчета емкости аккумуляторной батареи перед проверкой времени подзарядки см. наше руководство "Руководство по расчету времени работы аккумуляторных батарей ИБП".

Частые отключения делают время подзарядки частью конструкции ИБП

На объектах с нестабильной сетью возможность подзарядки следует учитывать при выборе ИБП, а не после установки.Предположим, аккумуляторная батарея рассчитана на длительное время резервирования, но на объекте происходит несколько отключений в день.Для системы литиевых аккумуляторных батарей ИБП важными вопросами являются:

Если зарядное устройство не может восстановить достаточную емкость за этот период, каждое последующее отключение начинается с меньшим запасом энергии.

Таким образом, аккумуляторная батарея может быть правильно рассчитана по времени работы, но плохо соответствовать фактической рабочей среде.

Для объектов с частыми отключениями проверьте:

ожидаемая глубина разряда;

количество отключений в день;

емкость батареи;

ток зарядного устройства ИБП;

• доступное время подзарядки;

• график работы генератора, если применимо.

• Это часто бывает полезнее, чем простое увеличение емкости батареи в Ач.

• Для получения дополнительной информации о мощности ИБП, времени работы и конфигурации батарей см. наше "Руководство по выбору ИБП".

• Когда время подзарядки имеет значение, проверьте зарядное устройство так же тщательно, как и емкость батареи.

• Если одна батарея в последовательной цепи показывает аномальное напряжение, применение более высокого напряжения заряда ко всей цепи не должно быть первой реакцией.

Сначала проверьте состояние батареи.

Полезные измерения включают:напряжение отдельной батареи;Для системы литиевых аккумуляторных батарей ИБП важными вопросами являются:

сопротивление соединения;

температура батареи;

емкость разряда;

видимое вздутие, утечка или коррозия.

• Батарея со значительной потерей емкости, внутренним повреждением, чрезмерным высыханием или аномальным нагревом обычно не может быть восстановлена простым увеличением напряжения заряда.

• Выравнивание — это процедура заряда, а не метод ремонта.

• Для получения дополнительной информации о проводке и мониторинге аккумуляторных цепей см. "Центральная точка аккумуляторной батареи ИБП: что это, когда она нужна и как ее подключить".

• Большая аккумуляторная батарея, подключенная к недостаточно мощному зарядному устройству, может обеспечить отличное время резервирования после полной зарядки, но плохую подзарядку между отключениями.

• Батареи VRLA предназначены для рекомбинации большей части газа, выделяющегося во время нормального заряда.

• Эта способность к рекомбинации имеет пределы.

Чрезмерное напряжение заряда, зарядный ток или температура могут увеличить газовыделение быстрее, чем батарея может его рекомбинировать.

Затем повышается внутреннее давление, и может сработать предохранительный клапан.

Как только влага теряется из герметичной батареи VRLA, ее обычно нельзя восстановить так же, как можно обслуживать электролит в обычной вентилируемой батарее.Повторный перезаряд может поэтому ускорить высыхание и необратимую потерю емкости.Для системы литиевых аккумуляторных батарей ИБП важными вопросами являются:

вздутие корпуса;

необычная температура;

утечка или коррозия;

пятна вокруг клапана;

постоянное аномальное напряжение;

выясните причину перед изменением настроек заряда.

Быстрая подзарядка — это в основном вопрос доступного зарядного тока

Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей ИБП "быстрая подзарядка" обычно является более полезным термином, чем "быстрый заряд".

• Время подзарядки в основном зависит от:

• мощности зарядного устройства ИБП;

• максимального зарядного тока, разрешенного батареей;

• глубины предыдущего разряда;

• температуры батареи;

профиля заряда, указанного производителем.

Не существует единой максимальной скорости C, применимой ко всем батареям VRLA.

Некоторые модели батарей допускают относительно высокий начальный ток подзарядки, в то время как другие используют более низкие пределы.Вот почему утверждения, такие как:Все аккумуляторные батареи ИБП должны заряжаться током 0,1C.

или:

1. Не увеличивайте напряжение плавающего заряда только потому, что более высокая настройка, по-видимому, заряжает батарею более полно.

2. слишком широки.

3. Используйте техническое описание для точной модели батареи.

4. Большая аккумуляторная батарея, подключенная к недостаточно мощному зарядному устройству, может обеспечить отличное время резервирования после полной зарядки, но плохую подзарядку между отключениями.

5. Этот момент особенно важен при подключении стандартного ИБП к гораздо большей внешней аккумуляторной батарее.

Расчет батареи может показать, что требуемое время резервирования достижимо, но остается другой вопрос:

Сколько времени потребуется ИБП для подзарядки батарей после разряда?

Если ответ — 10, 15 или даже 20 часов, это может быть приемлемо на объекте со стабильным сетевым питанием.

Это может быть неприемлемо на объекте, где другое отключение питания вероятно в течение нескольких часов.

Поэтому для проектов ИБП с длительным временем работы следует проверять мощность зарядного устройства наряду с:

Номинальная мощность ИБП в кВА/кВт;

Напряжение батареи постоянного тока;

Емкость батареи в Ач;

Требуемое время резервирования;

Следует также проверить длину кабеля батареи и сечение проводника, особенно при установке внешних аккумуляторных шкафов на расстоянии нескольких метров от ИБП.

Для длины кабеля, падения напряжения и размещения аккумуляторного шкафа см. "Как далеко должен находиться ИБП от аккумуляторного шкафа?".

Литиевые батареи используют другую стратегию заряда

Системы литиевых батарей не должны просто наследовать терминологию свинцово-кислотных батарей, такую как плавающий и выравнивающий заряд.

Промышленные литиевые батареи обычно следуют профилю заряда, определенному производителем батареи и контролируемому системой управления батареями (BMS).

BMS обычно контролирует:

• напряжение ячейки;

• температуру батареи;

• ток заряда;

• состояние заряда;

баланс ячеек;

перенапряжение;перегрев.Для системы литиевых аккумуляторных батарей ИБП важными вопросами являются:

Совместимо ли зарядное устройство ИБП с батареей?

Работает ли связь между ИБП и BMS должным образом?

Находятся ли напряжение и ток заряда в пределах допустимых значений производителя батареи?

Параметры заряда не следует вручную увеличивать сверх пределов, установленных производителем батареи или BMS.

• Плавающий заряд против выравнивающего против быстрой подзарядки

• Большая аккумуляторная батарея, подключенная к недостаточно мощному зарядному устройству, может обеспечить отличное время резервирования после полной зарядки, но плохую подзарядку между отключениями.

• Плавающий заряд

• Выравнивающий / ускоренный заряд

• Быстрая подзарядка

• Основная цель

• Поддержание готовности к резервированию

Контролируемая подзарядка при заданных условиях

• Сокращение времени восстановления

• Продолжительность

• Непрерывно

Ограничено

Во время подзарядки

напряжения отдельных батарей.

Не корректируйте один параметр изолированно.

• Более высокое напряжение заряда может сократить время подзарядки, но также может увеличить нагрузку на батарею.

• Большая аккумуляторная батарея может обеспечить более длительное резервирование, но может также потребовать гораздо больше времени для подзарядки.

• Стратегия заряда должна соответствовать батарее, зарядному устройству ИБП и фактическим условиям на объекте.

• Три практических правила

• Используйте техническое описание батареи для определения напряжения плавающего заряда.

• Не увеличивайте напряжение плавающего заряда только потому, что более высокая настройка, по-видимому, заряжает батарею более полно.

• Не планируйте выравнивание автоматически, если производитель батареи этого не рекомендует.

• Функция выравнивания в меню ИБП не означает, что каждая батарея VRLA требует периодического выравнивания.

• Когда время подзарядки имеет значение, проверьте зарядное устройство так же тщательно, как и емкость батареи.

• Большая аккумуляторная батарея, подключенная к недостаточно мощному зарядному устройству, может обеспечить отличное время резервирования после полной зарядки, но плохую подзарядку между отключениями.

• Аккумуляторные батареи ИБП проводят большую часть срока службы, подключенные к зарядному устройству, а не к нагрузке.

Это делает напряжение заряда, температурную компенсацию, зарядный ток и время подзарядки частью срока службы батареи, а не просто настройками при вводе в эксплуатацию.

Выбор правильной батареи — это только первый шаг.

Правильный заряд так же важен.

Техническая заметка

Напряжение заряда, зарядный ток, температурная компенсация, настройки выравнивания или ускоренного заряда и пределы подзарядки варьируются в зависимости от конструкции батареи и конфигурации зарядного устройства ИБП.

Всегда следуйте последней технической документации, предоставленной производителем батареи и производителем ИБП. Значения, обсуждаемые в этой статье, являются общими инженерными справочными материалами и не должны заменять инструкции по зарядке для конкретных моделей.

Международные стандарты и технические справочники

Следующие международные стандарты применимы к стационарным системам аккумуляторных батарей ИБП:

Серия IEC 60896

— Стационарные свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием.

IEC 62485-2

— Требования безопасности для стационарных вторичных батарей и аккумуляторных установок.

IEEE 1188

— Техническое обслуживание, тестирование и замена стационарных батарей VRLA.

IEC 62619

— Требования безопасности для промышленных вторичных литиевых ячеек и батарей.

Эти стандарты предоставляют общие технические рекомендации и рекомендации по безопасности. Фактические параметры заряда всегда должны быть подтверждены в соответствии с действующей документацией производителя батареи и ИБП.

Нужна помощь в подборе системы аккумуляторных батарей ИБП?

Емкость батареи в Ач — лишь одна часть проектирования аккумуляторной батареи ИБП.

Для проектов, требующих длительного времени резервирования, частых циклов разряда или быстрой подзарядки после отключений, мощность зарядного устройства и время подзарядки следует оценивать совместно с аккумуляторной батареей.

• TAFENG может помочь в настройке систем ИБП и аккумуляторных батарей для медицинского оборудования, промышленных нагрузок, центров обработки данных и объектов с нестабильным сетевым питанием.Изучите наши диапазоны

• ИБП низкой частоты и

• ИБП высокой частоты для систем с внешними конфигурациями аккумуляторных батарей и проектными требованиями к резервированию.