Aumentamos el tiempo de funcionamiento del UPS. Elección de batería

Se acerca el otoño y se acercan los problemas de electricidad. Es una situación típica cuando la calefacción aún no se ha encendido, y todos los vecinos comienzan a calentarse con chimeneas eléctricas y varios calentadores, desperdiciando una red ya cargada. Las tormentas rompen los cables, los cables se rompen, el equipo no tiene energía. Rescate la fuente de alimentación ininterrumpida o UPS ayuda. Pero, ¿qué hacer cuando el accidente en la línea dura más de una hora y la batería ininterrumpida produce todo el recurso en decenas de minutos? Desarrolle la capacidad de las baterías incorporadas. Cómo hacer esto de manera correcta y segura, así como cómo elegir la batería necesaria, hoy te lo diré con un ejemplo real.




Justo el otro día surgió una tarea bastante trivial pero interesante. Durante mucho tiempo, el bastidor del servidor con una pequeña cantidad de equipo y un consumo aproximado de 250-400 W está equipado con un UPS IPPON Smart Winner Pro 2000 . La duración de la batería es de aproximadamente una hora, y en caso de una falta de energía más prolongada, se inició manualmente un generador de gas instalado en la calle. Objetivo: proporcionar al menos 6 horas de duración de la batería con un costo mínimo.

La conclusión surge inmediatamente para equipar el generador con algún tipo de sistema de arranque automático, como este. La ventaja es que el costo de dicha alteración es de aproximadamente 13 mil rublos, y la desventaja es que se requiere un mantenimiento y reabastecimiento de combustible regulares del generador. Se agrega el factor humano, lo que significa que se reduce la confiabilidad general del sistema.

El segundo método, que se eligió por simplicidad y confiabilidad, es aumentar la capacidad de la batería. En este caso, es suficiente simplemente aumentar la capacidad de las baterías, ya que en este caso el paquete de baterías es remoto y está conectado por un cable separado. Dado que las baterías estándar tienen una capacidad de 9 Ah y se ensamblan en una batería de 48 V, es suficiente reemplazarlas con baterías de gel similares con una capacidad de 40-50 Ah. Dado que la unidad de carga está equipada con un sistema de enfriamiento forzado, dicha carga no será crítica y solo afectará el tiempo de carga de la batería.

Y qué hacer para aquellos cuyo consumo es mucho mayor y los requisitos de duración de la batería difieren notablemente. Por ejemplo, el bastidor es de 1-1.5 kW y requiere hasta 24 horas de autonomía. En este caso, es más fácil instalar fuentes de alimentación ininterrumpida durante 10 minutos de funcionamiento y generadores potentes con un sistema de arranque automático, que comenzará 5 minutos después de que se apague la alimentación. Todo este sistema cuesta mucho dinero, pero a veces paga por la estabilidad.

Quiero considerar una opción intermedia para una oficina pequeña o una casa privada cuando se requiere una reserva para una carga variable, con un pico de 6 kW y un consumo promedio de hasta 1 kW durante mucho tiempo sin recarga externa. Tal vez la adición de un generador, entonces el sistema se vuelve completamente autónomo.

Como ininterrumpible para mí, elegí la opción de montaje en bastidorUPS de la empresa MicroART. Afortunadamente, tal instancia funcionó el tiempo suficiente y demostró una operación sin problemas. Además, tiene una amplia gama de configuraciones, lo que le permite ahorrar batería y operarlas correctamente.

Explicación: Todos los UPS de oficina usan baterías de gel, que tienen muchas ventajas: se suministran cargadas, no requieren mantenimiento y el electrolito está en estado espesado, lo que significa que nunca se derramará. Pero todas las unidades de suministro de energía ininterrumpible admiten un mayor voltaje en las baterías, lo que le permite utilizar el 100% de la capacidad y cargarlas lo más rápido posible. Estos son solo los dos últimos puntos que reducen significativamente la vida útil de la batería, lo que los lleva a una cifra de 2-3 años al fracaso.

Quería 5-7 años, pero es mejor los 10 sin reemplazar las baterías. Y luego llegamos a la elección del tipo de baterías.

Tipos de baterías
AGM La


tecnología AGM utiliza un relleno poroso impregnado de electrolitos líquidos en los compartimentos de la carcasa de fibra de vidrio. Los microporos de este material no están completamente llenos de electrolito. El volumen libre se usa para recombinar gases.
Apretado, sin mantenimiento, no requiere una habitación ventilada para la instalación. Las baterías AGM funcionan bien en modo de recarga (modo buffer) con una vida útil de hasta 10-12 años. Si se usan en un modo cíclico (es decir, carga-descarga constantemente al menos 60% -80% de la capacidad), su vida útil se reduce en casi dos o tres veces. Vida útil con total autonomía hasta 3 años. Recomendado para la fuente de alimentación ininterrumpida de respaldo.

GEL

Una sustancia basada en dióxido de silicio (SiO2) se agrega al electrolito líquido, como resultado de lo cual se forma una masa densa que se asemeja a la gelatina en consistencia. Esta masa llenó el espacio entre los electrodos dentro de la batería. En el proceso de las reacciones químicas, surgen numerosas burbujas de gas en el grosor del electrolito. En estos poros y capas, las moléculas de hidrógeno y oxígeno se encuentran, es decir, recombinación de gases Casi todo el vapor regresa al acumulador y esto se llama recombinación de gas. El separador en las baterías de gel también es inusual: duroplástico microporoso, debido a los aditivos de aluminio, tiene una alta resistencia en un entorno agresivo, tiene estabilidad a altas temperaturas y resistencia mecánica; este último proporciona alta resistencia a la vibración y resistencia al impacto de la estructura.En la producción de baterías de gel, se utiliza plomo de alta pureza, lo que aumenta el rendimiento de la batería varias veces. Vida útil con autonomía de hasta 4 años, con potencia de respaldo de hasta 12 años. Recomendado para la fuente de alimentación ininterrumpida de respaldo.

Las baterías como GEL y AGM son casi indistinguibles externamente y tienen características bastante similares. Más interesante.

Blindado


La base de la placa de la carcasa es una cubierta (carcasa) hecha de plástico microporoso no tejido en forma de una serie de tubos paralelos. Una masa activa está encerrada dentro de los tubos. La parte portadora de corriente de la placa es un marco central presionado en la masa activa y fundido a partir de una aleación de plomo-antimonio. El marco del núcleo está moldeado bajo presión, lo que elimina la formación de sumideros y otros defectos de fundición en las barras aguas abajo, lo que aumenta significativamente la vida útil. El caparazón microporoso protege de manera confiable la masa activa positiva de la caída y el arrastre durante todo el período de funcionamiento de la batería. Recomendado para autonomía total y / o sistemas de respaldo. La vida útil de las baterías tipo carcasa en condiciones autónomas es de al menos 10 años con un funcionamiento adecuado (o 1500 ciclos del 80% de las descargas), o 15-17 años con energía de respaldo.Entregado en carga seca.

Fosfato de litio y hierro (LiFePo4):



baterías selladas fabricadas con tecnología de fosfato de hierro y litio. Recomendado para autonomía total y / o sistemas de respaldo. La vida útil de las baterías de fosfato de litio y hierro en autonomía es de hasta 20 años con un funcionamiento adecuado (o 5000 ciclos de descargas del 70%), o 25-30 años con energía de respaldo. Viene completo con BMS. Estas baterías tienen una serie de ventajas importantes y son las baterías más prometedoras del mundo.

La elección de
Everything habla a favor de las baterías de litio-hierro-fosfato (LiFePo4), pero la inversión inicial es bastante grande, aunque las ventajas son innegables: sin ácido, sellado, sin mantenimiento y el menor costo del ciclo de carga y descarga. Dado todos los pros y los contras, decidí quedarme con baterías blindadas cargadas en seco.

Preparación y montaje de la batería



Dado que las baterías de carcasa que elegí se suministran en latas de 2V, y necesitaba obtener 24V, necesitaba ensamblar una batería de 12 piezas yo mismo. El primer paso fue el repostaje de electrolitos. El procedimiento está asociado con un riesgo para la salud, por lo que es necesario usar equipo de protección: anteojos o una máscara para los ojos, un respirador, guantes de goma, botas de goma. También agregué un impermeable en caso de salpicaduras del electrolito, que contiene ácido. Además, las baterías se vierten mejor sobre una alfombra de goma o plástico, de modo que en caso de derrame de electrolitos, no queden rastros en el piso.

Para llenar el electrolito, utilicé esta bomba manual resistente a los ácidos.



La carga de la batería en sí misma es bastante simple, pero teniendo en cuenta 12 latas, lleva mucho tiempo. Los refrescos en el marco no son justos. De un curso de química se sabe que es mucho más eficiente no enjuagar el ácido con agua, sino neutralizar los refrescos, por lo que por razones de seguridad es mejor mantener un paquete abierto de refrescos cerca.



Después de llenar las baterías con electrolito, es necesario volver a cargar la batería a más tardar después de 3 horas. El procedimiento de carga en sí debe llevarse a cabo con un cargador apropiado con una corriente del 10% (0.1C) de la capacidad de la batería. Por ejemplo, si la capacidad es de 210 Ah, la corriente de carga máxima no debe ser superior a 21 A. Se utilizan puentes gruesos para que no se conviertan en un cuello de botella cuando fluyen grandes corrientes de arranque. Además, cuando la corriente fluye a través de cables delgados, se calientan notablemente, lo que puede provocar un desgaste prematuro de la batería o un incendio. Después de todo, calentar la batería de +25 a +35 grados reduce a la mitad la duración de la batería.



El siguiente paso, que nos permite fabricar baterías de bajo mantenimiento o completamente libres de mantenimiento a partir de baterías con servicio, fue la instalación de tapones de recuperación. El hidrógeno liberado durante la carga, que se eleva a dicho enchufe, se combina con el oxígeno y fluye de regreso a la batería. Antes de instalar tales enchufes, es necesario cargar completamente la batería y dejarla reposar durante varios días, ya que la primera vez puede haber una mayor generación de gas, para lo cual dichos recuperadores no están diseñados. Si se descuida esta situación, es posible un resultado triste: el intercambiador de calor se sobrecalienta.



Como resultado, la batería ha adquirido esta forma y solo requerirá una verificación preventiva de la diferencia de voltaje entre los bancos de baterías una vez al año, y verifique el nivel de electrolitos cada 6 años. Si el voltaje de diferentes baterías comienza a "funcionar", entonces es necesario llevar a cabo una carga de compensación (carga con mayor voltaje). Si el nivel de electrolitos es más bajo, simplemente agregue agua destilada.

Aquí está la ventaja de tal solución: para las baterías selladas (GEL y AGM), el hidrógeno, a pesar de la recuperación interna, también se evapora lentamente, pero ya no es posible agregar agua y es necesario tirar esas baterías selladas mucho antes.



La energía almacenada de este conjunto particular es de 5040 Wh * h, y sin mucha pérdida para la salud de la batería, puede gastar la mitad. Es decir, dos o tres computadoras portátiles en funcionamiento normal pueden sobrevivir por un día y todavía habrá un suministro de energía. Si agrega un generador externo o paneles solares a esto, el sistema se vuelve completamente autónomo y le permitirá trabajar durante más de un año.

Conclusión Un
inversor con una batería externa resultó ser más grande que un UPS compacto estándar con baterías incorporadas, pero la capacidad casi infinita de las baterías externas puede aumentar significativamente la vida útil de la batería. Y si el tiempo de suministro de energía de emergencia del UPS es de minutos o decenas de minutos, cuando se usa un inversor con baterías externas, la vida útil de la batería se considera en horas o días.

Si es interesante, puedo comparar dos dispositivos en la frente: UPS Powercom Smart King SMK-2000A-RM-LCD y el inversor SIN Energy Pro HYBRID MAP con una batería externa.

Source: https://habr.com/ru/post/es382955/