Полезная информация

В большинстве случаев аккумуляторные батареи, применяемые совместно с ИБП, являются герметизированными, свинцово-кислотными (VRLA). Они снабжены регулируемым клапаном и почти не требуют обслуживания. Отсутствие необходимости периодически добавлять электролит в эти батареи является их главным преимуществом Аккумуляторная батарея является наиболее важным компонентом в системе, поскольку при отказе источника сети ИБП будет функционировать за счет энергии батарей. Для полной уверенности в том, что батареи смогут поддерживать работу ИБП в течение расчетного времени, их состояние и эксплуатационные параметры должны проверяться.

1. Факторы влияющие на срок службы батареи для ИБП.

1.1 Температура - это главный фактор, влияющий на срок годности батареи. Если батарея используется при температуре более 20°C, это уменьшит срок ее жизни. Также важно, чтобы напряжение заряда не выходило за определенные границы. Нередки случаи, когда из-за неправильных условий эксплуатации батареи с расчетным 5-летним сроком службы начинают отказывать через три года. Именно поэтому необходимо регулярно их проверять.

1.2 Напряжение заряда.Номинальное напряжение заряда обычно выбирается равным напряжению в 2,275 Вольта (на ячейку), умноженным на число последовательно включенных ячеек. Заряд напряжением ниже 2,2 Вольта на ячейку будет вести к недозаряду и сульфатации. Заряд напряжением в 2,3 Вольта на ячейку и выше вызовет перезаряд и ускоренную коррозию положительной пластины. Коррозия положительной пластины, как известно, является главным фактором, ограничивающей жизнь всех батарей, следовательно, при оптимальных условиях, напряжение на зажимах элемента батареи должно быть в пределах от 2,25 до 2,3 Вольта на ячейку. Например, если ИБП имеет в своем составе одну линейку из 32 шт.12-вольтовых батарей, то его выпрямитель отрегулирован так, чтобы обеспечивать напряжение заряда, равное 437 Вольт постоянного тока.

1.3 Емкость аккумуляторной батареи. Термин "Емкость аккумуляторной батареи" используется для определения длительности "жизни" батареи. Например, если батарея не может обеспечивать 80% своей емкости, то считается, что наступил конец ее срока годности. Для некоторых случаев применения батарей это может быть уменьшено до 50% емкости. Емкость вновь изготовленной аккумуляторной батареи обычно немного увеличивается после 2 или 3 циклов разряд / заряд, и в дальнейшем будет увеличиваться при более высокой температуре или уменьшаться при более низкой. Емкость аккумуляторной батареи через 12 месяцев эксплуатации будет понижаться со скоростью, определяемой рабочей температурой и напряжением заряда. Отклонение этих параметров от нормы будут как раз теми факторами, которые вызывают ускоренную эрозию сетки положительной пластины, уменьшая эффективную емкость батареи в целом. Таким образом, длительность жизни батареи будет зависеть от требований системы: если нагрузочная способность ИБП была спроектирована с запасом, то реально будет использоваться только 50% от нормальной емкости батарей. В большинстве схем батарея по существу находится на непрерывном подзаряде плавающим напряжением и редко задействуется при отказе входного электропитания настолько надолго, что может полностью разрядиться. Следовательно, батарея, находящаяся в недостаточном хорошем состоянии, может продолжать поддерживать нагрузку при кратковременных провалах, но откажет, если входное напряжение будет отсутствовать достаточно долго. Таким образом, рекомендуется, чтобы тест проверки автономной работы ИБП от батарей был задействован как часть регулярной программы обслуживания системы.

1.4 Напряжения разомкнутой цепи. Измерение напряжения разомкнутой цепи батарей не является надежным показателем полезной емкости батареи. Такие замеры можно провести на батареях, хранящихся на полке, но не на батареях, которые подвергались заряду в течение 72 часов до момента измерения. Напряжение на зажимах батарей, которые находились на подзаряде, составляет величину, равную фактическому напряжению на зажимах элемента, плюс напряжение поляризации. Напряжение поляризации исчезнет только под нагрузкой (т.е. при разряде), но может вносить погрешность при замерах напряжения на зажимах. Чтобы использовать напряжение разомкнутой цепи батарей как показатель их емкости, эта цепь должна быть разъединена, по крайней мере, 72 часа. Такое измерение без учета влияния нагрузки может использоваться только в качестве дополнительной информации, т.к. не позволит выявить батарею с высоким внутренним сопротивлением.

1.5 "Плавающее" напряжение. "Плавающее" напряжение заряда на зажимах каждой батареи, соединенных последовательно в цепочку, определено ее импедансом относительно других батарей. Напряжение, измеряемое на каждой батарее, в то время как она находится на подзаряде, может быть показателем ее пригодности. Батарея во время заряда, потребляющая ток больший, чем минимальный ток "плавающего" напряжения, будет иметь отличающееся распределение напряжения по сравнению с полностью заряженной батареей. Следовательно, это измерение может служить индикатором заряда батареи. Однако правильные показания измеренного напряжения могут быть получены только в том случае, если батарея заряжалась "плавающим" напряжением, по крайней мере, 48 часов. В процессе обслуживания системы идеальным будет проверить плавающее" напряжение на каждой батарее перед выключением ИБП. Если же измерение будет проведено после отключения, то показания не будут действительными до тех пор, пока ток "плавающего" напряжения не будет вновь нормализован до первоначального уровня, т.е. равному тому, что был до отключения ИБП.
Проведение проверки "плавающего" напряжения заряда в системе рекомендуется в том случае, если предполагается проблема с батареями. Обычно дефектная батарея будет давать аварийное (резко отличающееся от остальных) напряжение на своих зажимах.

2. Тестирование Батареи
"Плавающее" напряжение. "Плавающее" напряжение заряда на зажимах каждой батареи, соединенных последовательно в цепочку, определено ее импедансом относительно других батарей. Напряжение, измеряемое на каждой батарее, в то время как она находится на подзаряде, может быть показателем ее пригодности. Батарея во время заряда, потребляющая ток больший, чем минимальный ток "плавающего" напряжения, будет иметь отличающееся распределение напряжения по сравнению с полностью заряженной батареей. Следовательно, это измерение может служить индикатором заряда батареи. Однако правильные показания измеренного напряжения могут быть получены только в том случае, если батарея заряжалась "плавающим" напряжением, по крайней мере, 48 часов. В процессе обслуживания системы идеальным будет проверить плавающее" напряжение на каждой батарее перед выключением ИБП. Если же измерение будет проведено после отключения, то показания не будут действительными до тех пор, пока ток "плавающего" напряжения не будет вновь нормализован до первоначального уровня, т.е. равному тому, что был до отключения ИБП.
Проведение проверки "плавающего" напряжения заряда в системе рекомендуется в том случае, если предполагается проблема с батареями. Обычно дефектная батарея будет давать аварийное (резко отличающееся от остальных) напряжение на своих зажимах.

2.1. Тестирование на месте установки
Обычно не представляется возможным проверить "плавающее" напряжение последовательной цепочки батарей до выключения ИБП, но проверка этого напряжения может потребоваться впоследствии.

2.2. Проверка "плавающего" напряжения заряда
Батареи с "плавающим" напряжением ниже 13,0 Вольт на 12-вольтовый блок будут, в конечном счете, подвержены сульфатации. Батареи, дающие показания при измерении выше 13,8 Вольт, будут иметь короткий срок службы. Кроме того, это указывает на ухудшающееся состояние ячеек. Исследуйте эксплуатационную надежность батарей с "плавающим" напряжением ниже 13,4 Вольта и выше 13,98 Вольта. Если среднее значение "плавающего" напряжения (в пределах одной цепочки) - на правильном уровне, то следует проверить и заменить в случае необходимости любые батареи, которые имеют параметры, выходящие за пределы допустимых.

2.3. Визуальный осмотр
После того, как система бесперебойного питания полностью выключена, следует провести обследование всех блоков батарей, обращая внимание на следующие внешние признаки:

Выделения белого цвета вокруг уплотнений терминала, которые указывают на дефект уплотнения. Замените любые найденные батареи с таким дефектом.
Качество изоляции и крепления контактов терминалов (зажимов). Необходимо выявить признаки коррозии или перегрева.
Признаки деформации, трещин или выпучивания. Батареи, близкие к концу срока их годности, проявят себя распуханием благодаря увеличивающемуся давлению со стороны положительных пластин, поскольку они растут в размере. Так же может быть замечена серьезная деформация, вызванная более высоким сопротивлением корродированных пластин, которые вырабатывают тепло во время заряда и разряда. В свою очередь, пластмасса оболочки будет смещаться, и отказ одиночной ячейки заставит вздуваться оболочку со стороны этой ячейки. Состояние полного окончания срока службы обычно заставляет все ячейки вздуваться или деформироваться.

2.4. Тестирование емкости аккумуляторной батареи. Вообще имеются два способа, которыми может быть проверена емкость батареи: измерение полного сопротивления или разряд на тестовую нагрузку.

2.4.1 Измерение полного сопротивления.
Измерение импеданса батареи по переменному току требует специального испытательного оборудования, но дает значение изменения полного сопротивления батареи относительно того, который имела новая. Любая батарея, которая была на непрерывном "плавающем" подзаряде до теста, не должна иметь сопротивление более чем в два раза превышающее значение сопротивления новой батареи. Повышенное значение этого параметра указывает на то, что батарея приближается к концу своего срока годности. В то время как батареи, имеющие замеренное сопротивление в 4 и более раз превышающее этот показатель для новой батареи, требуют немедленной замены. Этот тест проверяет состояние только на уровне блока батареи, но не на уровне отдельной ячейки, следовательно, ячейка с сопротивлением выше нормального, по сравнению с другими не будет выявлена.

2.4.2 Тест Разряда
Более общий метод определения емкости и пригодности батарей состоит в проведении тестового разряда. Подходящий по параметрам резистор, способный длительно проводить ток, равный номиналу батареи в ампер-часах, размещается между полюсов аккумуляторной батареи. Одновременно контролируется напряжение на полюсах. Например, батарея YUASA NP11-12 имеет номинальные емкость в 11 Ампер/час и напряжение - 12 Вольт. Для ее проверки достаточно использовать 5-омный резистор большой мощности, способный длительно проводить ток в 11 Ампер. Резистор подсоединяется между полюсов батареи. После 10-минутного разряда напряжение на полюсах аккумуляторной батареи не должно падать ниже 11,2 Вольта, что соответствует 50% уровня емкости. Если батарея имеет высокое внутреннее сопротивление и уменьшенную емкость, то напряжение на зажимах будет падать быстро. Батареи с пониженной емкостью, но большей 50%, можно продолжать использовать, но это уменьшит время автономной работы системы бесперебойного питания. Рекомендуется их замена, однако батареи с емкостью ниже 50% должны заменяться всегда. Обратите внимание: разрядный резистор с более высоким значением сопротивления может использоваться, чтобы разрядить батарею. Измеряемое напряжение на зажимах при этом даст показания пригодности батареи, но не будет точной мерой емкости аккумуляторной батареи

3. Замена батареи
При принятии решения о замене батареи следует учитывать нижеследующие замечания. Кроме того, необходимо определиться, смешивать ли старые и новые батареи в последовательной их цепочке (линейке). Добавление новых батарей к линейке, которая была в использовании более 18 месяцев, может привнести дополнительные проблемы вследствие различия в емкости. Новая недозаряженная батарея, помещенная в полностью заряженную старую линейку, может оказаться не в состоянии достичь уровня полного заряда. Поскольку старые батареи могут требовать зарядный ток только в несколько миллиампер, т.е. другие батареи в линейке могут ограничивать ток заряда, что в результате может вызывать сульфатацию новой батареи. Если новая батарея полностью заряжена перед включением в состав линейки, то такая проблема не должна возникнуть, однако срок годности новой батареи ограничен сроком старых. Новая батарея может также иметь более высокое "плавающее" напряжением на ее зажимах. Замена более чем одной батареи может вызвать перераспределение "плавающих" напряжений, вызывая недо- и перезаряд. Попытки выравнивать напряжения блоков батарей в линейке, используя повышенное зарядное напряжение в 2,4 Вольта на ячейку, может вызывать временный перегрев, и такой тест должен быть, проведен только под непрерывным контролем специалиста. Применение повышенного напряжения заряда (т.е. "выравнивание") на батарею неизвестного качества может привести к быстрому перегреву и возможному выделению (выпуску) кислотных паров. "Выравнивание" на длинной последовательной цепочке не особенно эффективно вследствие способности батарей поглотить излишки напряжения большим количеством ячеек. Однако "выравнивание" одиночной батареи до ее установки в линейку является эффективным. Так как посещения сервисным инженером места установки системы только для того, чтобы заменить одну батарею - это дорогостоящая процедура, будет более эффективно (по стоимости) заменить всю батарею (весь комплект). Намного больше времени и средств придется потратить на то, чтобы правильно оценить состояние батарей и многократно проводить одиночные или множественные замены.

4. Расширенное обслуживание
Рекомендуются периодические проверки ВСЕХ подводящих силовых кабелей, соединительных перемычек и их креплений. Поскольку это требует полного отключения ИБП, то такой периодический осмотр должен быть проведен по мере возможности, но не реже, чем один раз в 2 года.

5. Хранение
Если ИБП должен быть перевезен или храниться в выключенном состоянии в течение любого отрезка времени, его комплект батарей может разрядиться до уровня ниже минимального допустимого. Чтобы этого не случилось, отключите батарею от ИБП.
Если длительность перерыва в работе системы будет более 12 недель, батареи превысят допустимый срок их хранения без подзаряда. Это может быть предотвращено путем включения ИБП и подзарядкой батарей в течение 24 часов.

Эти соображения должны быть приняты во внимание при принятии решения о пригодности батареи к использованию.