Aumentamos o tempo de operação do no-break. Escolha da bateria

O outono está chegando e os problemas de eletricidade estão se aproximando. É uma situação típica quando o aquecimento ainda não foi ligado, e todos os vizinhos começam a ser aquecidos por lareiras elétricas e vários aquecedores, desperdiçando uma rede já carregada. Tempestades quebram fios, fios quebram, o equipamento está sem energia. Resgate a fonte de alimentação ininterrupta ou o UPS ajuda. Mas o que fazer quando o acidente na linha dura mais de uma hora e a bateria ininterrupta produz todo o recurso em dezenas de minutos? Aumente a capacidade das baterias embutidas. Como fazer isso de maneira correta e segura, bem como escolher a bateria necessária, vou lhe contar hoje com um exemplo real.




Outro dia, surgiu uma tarefa bastante trivial, mas interessante. Por um longo tempo, o rack do servidor com uma pequena quantidade de equipamento e um consumo aproximado de 250-400 W é equipado com um no-break IPPON Smart Winner Pro 2000 . A duração da bateria é de cerca de uma hora e, em caso de falta de energia, um gerador de gás instalado na rua foi iniciado manualmente. Objetivo: fornecer pelo menos 6 horas de duração da bateria com custo mínimo.

Surge imediatamente a conclusão de equipar o gerador com algum tipo de sistema de partida automática, como este. A vantagem é que o custo dessa alteração é de cerca de 13 mil rublos, e o menos é a necessidade de manutenção e reabastecimento regulares do gerador. O fator humano é adicionado, o que significa que a confiabilidade geral do sistema é reduzida.

O segundo método, escolhido por simplicidade e confiabilidade, é aumentar a capacidade da bateria. Nesse caso, basta aumentar a capacidade das baterias, pois nesse caso a bateria é remota e conectada por um fio separado. Como as baterias padrão têm capacidade de 9 Ah e são montadas em uma bateria de 48 V, basta substituí-las por baterias de gel semelhantes com capacidade de 40 a 50 Ah. Como a unidade de carregamento está equipada com um sistema de refrigeração forçada, essa carga não será crítica e afetará apenas o tempo de carregamento da bateria.

E o que fazer para aqueles cujo consumo é muito maior e os requisitos para a duração da bateria diferem significativamente. Por exemplo, o rack é de 1 a 1,5 kW e requer até 24 horas de autonomia. Nesse caso, é mais fácil instalar fontes de alimentação ininterruptas por 10 minutos de operação e geradores potentes com um sistema de partida automática, que iniciará 5 minutos depois que a energia for desligada. Todo esse sistema custa muito dinheiro, mas às vezes paga pela estabilidade.

Quero considerar uma opção intermediária para um pequeno escritório ou uma casa particular quando for necessária uma reserva para uma carga variável, com um pico de 6 kW e um consumo médio de até 1 kW por um longo tempo sem recarga externa. Talvez a adição de um gerador, o sistema se torne completamente autônomo.

Como ininterrupta para mim, escolhi a opção de montagem em rackUPS da empresa MicroART. Felizmente, essa instância trabalhou tempo suficiente e demonstrou uma operação sem problemas. Além disso, possui uma ampla variedade de configurações, permitindo economizar a bateria e operá-las corretamente.

Explicação: Todos os UPSs de escritório usam baterias de gel, que têm muitas vantagens: são fornecidas carregadas, não precisam de manutenção e o eletrólito está em um estado espessado, o que significa que nunca será derramado. Mas todas as fontes de alimentação ininterruptas suportam maior voltagem nas baterias, o que permite que você use 100% da capacidade e carregue-as o mais rápido possível. Aqui estão apenas os dois últimos pontos que reduzem significativamente a vida útil da bateria, levando-os a um número de 2 a 3 anos para falha.

Eu queria de 5 a 7 anos, mas é melhor todos os 10 sem substituir as baterias. E então chegamos à escolha do tipo de bateria.

Tipos de baterias
AGM A


tecnologia AGM usa um enchimento poroso impregnado de eletrólito líquido em um compartimento da caixa de fibra de vidro. Os microporos deste material não são completamente preenchidos com eletrólito. O volume livre é usado para recombinar gases.
Apertado, sem manutenção, não requer uma sala ventilada para instalação. As baterias AGM funcionam bem no modo de recarga (modo buffer) com uma vida útil de até 10 a 12 anos. Se eles são usados ​​em um modo cíclico (ou seja, descarregam constantemente a carga de pelo menos 60% a 80% da capacidade), sua vida útil é reduzida em quase duas a três vezes. Vida útil com total autonomia até 3 anos. Recomendado para fonte de alimentação ininterrupta de backup.

GEL

Uma substância à base de dióxido de silício (SiO2) é adicionada ao eletrólito líquido, como resultado da formação de uma massa densa que se assemelha à geléia em consistência. Essa massa preencheu o espaço entre os eletrodos dentro da bateria. No processo de reações químicas, numerosas bolhas de gás surgem na espessura do eletrólito. Nestes poros e conchas, as moléculas de hidrogênio e oxigênio se encontram, isto é, recombinação de gás. Assim, quase todo o vapor retorna ao acumulador e isso é chamado de recombinação de gás. O separador em baterias de gel também é incomum - duroplástico microporoso, devido aos aditivos de alumínio, possui alta resistência em um ambiente agressivo, alta estabilidade de temperatura e resistência mecânica; o último fornece alta resistência à vibração e resistência ao impacto da estrutura.Na produção de baterias de gel, o chumbo de alta pureza é usado - isso aumenta o desempenho da bateria em várias vezes. Vida útil com autonomia de até 4 anos, com energia de backup de até 12 anos. Recomendado para fonte de alimentação ininterrupta de backup.

Baterias como GEL e AGM são quase indistinguíveis externamente e têm características bastante semelhantes. Mais interessante.

Blindado


A base da placa do invólucro é uma cobertura (invólucro) feita de plástico microporoso não tecido na forma de uma série de tubos paralelos. Uma massa ativa é encerrada dentro dos tubos. A parte que carrega corrente da placa é uma estrutura de núcleo pressionada na massa ativa e fundida a partir de uma liga de chumbo-antimônio. A estrutura do núcleo é moldada sob pressão, o que elimina a formação de pias e outros defeitos de fundição nas hastes a jusante, aumentando significativamente a vida útil. A carapaça microporosa protege de maneira confiável a massa ativa positiva contra derramamento e rastejamento durante todo o período de operação da bateria. Recomendado para autonomia total e / ou sistemas de backup. A vida útil das baterias do tipo shell em condições autônomas é de pelo menos 10 anos com operação adequada (ou 1.500 ciclos de 80% das descargas) ou de 15 a 17 anos com energia de reserva.Entregue em carga seca.

Fosfato de ferro e lítio (LiFePo4):



Baterias seladas fabricadas usando a tecnologia de fosfato de ferro e lítio. Recomendado para autonomia total e / ou sistemas de backup. A vida útil das baterias de fosfato de lítio-ferro em autonomia é de até 20 anos com operação adequada (ou 5000 ciclos de descargas de 70%) ou de 25 a 30 anos com energia de reserva. Vem completo com o BMS. Essas baterias têm várias vantagens importantes e são as baterias mais promissoras do mundo.

A escolha de
Everything fala a favor das baterias de lítio-ferro-fosfato (LiFePo4), mas o investimento inicial é bastante grande, embora as vantagens sejam inegáveis: sem ácido, vedado, livre de manutenção e o menor custo do ciclo de descarga de carga. Dados todos os prós e contras, decidi ficar com baterias blindadas carregadas a seco.

Preparação e montagem da bateria



Como as baterias shell que eu escolhi são fornecidas em latas de 2V e eu precisava obter 24V, eu precisava montar uma bateria de 12 peças. O primeiro passo foi o reabastecimento de eletrólitos. O procedimento está associado a um risco à saúde, por isso é necessário o uso de equipamentos de proteção: óculos ou máscara para os olhos, respirador, luvas de borracha, botas de borracha. Também adicionei uma capa de chuva em caso de respingos do eletrólito, que contém ácido. Além disso, é melhor despejar as baterias em um tapete de borracha ou plástico, para que, no caso de derramamento de eletrólitos, não sejam deixados vestígios no chão.

Para encher o eletrólito, usei esta bomba manual resistente a ácidos.



O carregamento da bateria é bastante simples, mas levando em conta 12 latas, leva muito tempo. Refrigerante no quadro não é apenas. Sabe-se de um curso de química que é muito mais eficiente não enxaguar o ácido com água, mas neutralizar o refrigerante; portanto, por razões de segurança, é melhor manter um pacote aberto de refrigerante por perto.



Depois de encher as baterias com eletrólito, é necessário recarregar a bateria o mais tardar após 3 horas. O procedimento de carregamento em si deve ser realizado por um carregador apropriado com uma corrente de 10% (0,1C) da capacidade da bateria. Por exemplo, se a capacidade for 210 Ah, a corrente máxima de carga não deve ser maior que 21 A. Jumpers grossos são usados ​​para que não se tornem um gargalo quando grandes correntes de partida fluem. Além disso, quando a corrente flui através de fios finos, eles esquentam notavelmente, o que pode levar ao desgaste prematuro da bateria ou ao incêndio. Afinal, o aquecimento da bateria de +25 a +35 graus reduz pela metade a vida útil da bateria.



O próximo passo, que nos permite fabricar baterias de baixa manutenção ou completamente isentas de manutenção a partir de baterias reparadas, foi a instalação de plugues de recuperação. O hidrogênio liberado durante o carregamento, subindo em um plugue, combina-se com o oxigênio e flui de volta para a bateria. Antes de instalar esses plugues, é necessário carregar completamente a bateria e deixá-la em repouso por vários dias, pois a primeira vez pode haver aumento na geração de gás, para a qual esses recuperadores não foram projetados. Se essa situação for negligenciada, um resultado triste é possível: o trocador de calor superaquece.



Como resultado, a bateria adquiriu esse formulário e exigirá apenas uma verificação preventiva da diferença de tensão entre os bancos de baterias uma vez por ano e o nível de eletrólitos a cada 6 anos. Se a tensão de baterias diferentes começar a "subir", é necessário realizar uma carga de equalização (carga com tensão aumentada). Se o nível de eletrólito for menor - basta adicionar água destilada.

Aqui está a vantagem de uma solução: para baterias seladas (GEL e AGM), apesar da recuperação interna, o hidrogênio também evapora lentamente, mas não é mais possível adicionar água e é necessário jogar essas baterias seladas muito antes.



A energia armazenada desse conjunto em particular é de 5040 Wh * h, e sem muita perda para a saúde da bateria, você pode gastar metade. Ou seja, dois ou três laptops em operação normal podem sobreviver por um dia e ainda haverá suprimento de energia. Se você adicionar um gerador externo ou painéis solares a isso, o sistema se tornará completamente autônomo e permitirá que você trabalhe por mais de um ano.

Conclusão Um
inversor com uma bateria externa acabou sendo maior que um no-break compacto padrão com baterias embutidas, mas a capacidade quase infinita de baterias externas pode aumentar significativamente a vida útil da bateria. E se o tempo de fornecimento de energia de emergência do no-break for minutos ou dezenas de minutos, ao usar um inversor com baterias externas, a vida útil da bateria será considerada em horas ou dias.

Se for interessante, posso comparar dois dispositivos na testa: o no - break Powercom Smart King SMK-2000A-RM-LCD e o inversor SIN Energy Pro HYBRID MAP com uma bateria externa.

Source: https://habr.com/ru/post/pt382955/