Аккумуляторы и батареи промышленных источников питания — какой ресурс закладывать
Батарея определяет автономию шкафа и первой вырабатывает ресурс. Разбираем типы батарей, расчёт времени работы по разрядной кривой, факторы, сокращающие срок службы, и признаки, по которым определяется момент замены.
Аккумуляторная батарея промышленного источника питания — расходный узел с ограниченным сроком службы. Она определяет, сколько времени шкаф управления продержится без сети, и она же первой выходит из строя: при нормальной эксплуатации батарея меняется два-три раза за срок службы самого источника. Поэтому выбор ведётся не только по напряжению и ёмкости, но и по заявленному ресурсу и условиям, в которых он достигается.
Разберём типы батарей, расчёт автономии, что сокращает ресурс и по каким признакам определяется момент замены. Батареи и аккумуляторы лежат в разделе аккумуляторов и батарей.
Типы батарей в промышленных источниках питания
В шкафах и стойках применяются три типа, и различие между ними определяет и цену, и требования к помещению.
- Свинцово-кислотные герметизированные с абсорбированным электролитом. Основной тип для источников питания и резервных модулей на рейке. Не требуют долива, допускают монтаж в любом положении кроме перевёрнутого, выделяют водород только при перезаряде. Заявленный срок службы указывается по стандартной классификации — от трёх до пяти лет или от десяти до двенадцати лет.
- Свинцово-кислотные с гелевым электролитом. Переносят глубокие разряды лучше предыдущих и дольше живут при повышенной температуре, но хуже отдают большой ток за короткое время. Применяются там, где разряд длительный и неглубокий.
- Литий-железо-фосфатные. Ресурс по числу циклов на порядок выше, масса и объём меньше при той же энергии, рабочий диапазон температур шире. Обязателен модуль контроля заряда и балансировки; стоимость входа выше, и она окупается там, где циклов много.
Расчёт автономии
Время работы от батареи считается не по ёмкости в ампер-часах, а по разрядному току и допустимому конечному напряжению. Ёмкость в паспорте указана для длительного разряда, и при коротком мощном разряде фактическая отдача заметно меньше паспортной.
- Считается фактическая нагрузка. Суммируется потребление контроллера, панели оператора, модулей ввода-вывода, реле и сетевого оборудования шкафа. Берётся потребление в рабочем режиме, а не паспортный максимум блока питания.
- Определяется требуемое время. Для корректного завершения процесса и передачи аварии обычно достаточно единиц минут; для удержания контура управления до запуска генератора — десятков минут.
- Выбирается точка на разрядной кривой. По таблице разряда батареи находится ток, который она отдаёт в течение нужного времени до конечного напряжения. Пересчёт «ёмкость поделить на ток» даёт завышенный результат и не применяется.
- Закладывается старение. Батарея считается выработавшей ресурс при падении отдаваемой ёмкости до 80 % от номинала. Расчёт на конец срока службы ведётся от этой величины, иначе к третьему году автономии не хватит.
- Добавляется запас на температуру. При понижении температуры отдаваемая ёмкость падает; в неотапливаемом шкафу это учитывается отдельным коэффициентом.
Что сокращает ресурс
| Фактор | Как действует | Что делать |
|---|---|---|
| Повышенная температура | Каждые лишние 10 °C сверх расчётных 20–25 °C примерно вдвое сокращают срок службы | Разносить батарею и греющиеся узлы, считать вентиляцию шкафа — раздел охлаждения и вентиляции |
| Глубокий разряд | Разряд ниже конечного напряжения вызывает необратимую сульфатацию пластин | Включать отключение по нижнему порогу напряжения в источнике |
| Частые короткие отключения | Каждый цикл расходует ресурс, а между ними батарея не успевает зарядиться | Учитывать число циклов в год при выборе типа батареи |
| Перезаряд | Ускоряет выкипание электролита и выделение газа | Проверять соответствие напряжения заряда типу батареи и температурную компенсацию |
| Длительное хранение без подзаряда | Саморазряд приводит к потере ёмкости ещё до ввода в работу | Подзаряжать складской запас по регламенту изготовителя |
| Смешивание батарей разного возраста | Старая батарея в цепочке ограничивает всю сборку и перегружается | Менять комплект целиком, а не по одному элементу |
Где батарея стоит в схеме шкафа
Резервирование цепей управления строится в двух вариантах, и от выбора зависит и номенклатура, и стоимость.
- Модуль резервирования на рейке. К промышленному блоку питания добавляется буферный модуль с батареей: при пропадании сети нагрузка постоянного тока продолжает питаться без переключения. Решение компактное, подходит для контура управления.
- Источник бесперебойного питания переменного тока. Ставится, когда резервировать надо не только цепи управления, но и оборудование с сетевым питанием — рабочие станции, сетевые узлы, измерительные приборы. Источники лежат в разделе источников бесперебойного питания.
Батарейный блок размещается в нижней части шкафа на отдельной полке, с отступом от силовых аппаратов и с доступом для замены без демонтажа соседних узлов. Соединительные перемычки берутся штатные: самодельные сборки из провода меньшего сечения греются в месте контакта.
Когда менять
- По наработке: отсчёт от даты ввода в работу, а не от даты покупки, с поправкой на фактическую температуру в шкафу.
- По результату разрядного теста: если при контрольном разряде батарея отдаёт менее 80 % номинальной ёмкости, она считается выработавшей ресурс.
- По внешним признакам: вздутие корпуса, следы электролита, нагрев отдельного элемента сборки — основание для немедленной замены.
- По росту внутреннего сопротивления, если источник его измеряет: это самый ранний признак, он появляется задолго до отказа.
Частые вопросы
Можно ли поставить батарею большей ёмкости, чем предусмотрел изготовитель источника? Только если зарядное устройство рассчитано на такой ток заряда. Иначе батарея будет хронически недозаряжаться и потеряет ресурс быстрее штатной.
Обязателен ли отдельный автомат на батарейную цепь? Да. Батарейная сборка способна отдать ток короткого замыкания в сотни ампер, и защита ставится как можно ближе к выводам сборки.
Что взять для неотапливаемого шкафа? Литий-железо-фосфатную сборку с подогревом либо свинцово-кислотную с заведомо избыточной ёмкостью: при отрицательных температурах отдача свинцовой батареи падает существенно, и расчёт по паспорту даст завышенную автономию.
Сколько батарей держать в запасе? Из практики поставок — по одному комплекту на каждый критичный шкаф, с подзарядом по регламенту. Срок поставки батарей на конкретный типоразмер бывает длиннее, чем допустимое время простоя линии.
Что мы делаем
Считаем автономию по фактической нагрузке и требуемому времени, подбираем тип и типоразмер батареи с учётом температуры в шкафу и числа циклов, комплектуем буферные модули и блоки питания на рейку, подбираем источники бесперебойного питания и средства охлаждения шкафа. Выполняем сборку шкафов управления, подбор аналогов снятых с производства позиций и поставку под заказ, формируем комплект ЗИП для линии.
Пришлите перечень нагрузок шкафа, требуемое время автономии и условия в помещении на prom@tkasiatorg.ru — посчитаем ёмкость с учётом старения и температуры, подберём батарею и схему резервирования и дадим спецификацию с ценами и сроками поставки.
