Cargador de UPS. Cargador de batería UPS. ¿Por qué se necesitan seguidores emisores?

Problemas y características

Ante todo, es importante usar un amperímetro cuando carga la batería. De esta manera puedes controlar este proceso: Esto no se puede hacer por voltaje. Tenga en cuenta: para conocer la corriente máxima permitida, debe dividir la capacidad de la batería por 10. Con el dispositivo ensamblado, la batería se puede cargar en varias horas, dependiendo del grado de descarga.

Cargador de batería UPS

Estoy publicando un artículo de mi lector Alexander, que vive en Aleksburg, más precisamente, en Riga.

El artículo analiza en detalle los principios de funcionamiento de las baterías, los procesos de carga y descarga, y proporciona formas de maximizar el uso del recurso. baterías recargables.

Actualmente hay muy pocas obras de este tipo en Internet. Al ver el artículo, me di cuenta de que con el diseño adecuado, ¡se tira al menos para una tesis de maestría! Yo mismo aprendí mucho de él y se lo recomiendo a mis lectores.

UNA PEQUEÑA HISTORIA o como empezó todo

A principios de la década de 2000, llegó a mis manos una vieja fuente de alimentación ininterrumpida. fuente de alimentación BACK-UPS 600I del fabricante APC de Basurman. Lo obtuve gratis, ya que sus baterías estaban agotadas. Por supuesto, lo probé de inmediato, compré las baterías recomendadas por el fabricante de Basurman y ¡me funcionó!

Escribí sobre este tipo de UPS en un artículo sobre su uso.

Entonces no pude tener suficiente de él. Cómo: no hay luz, pero la computadora está funcionando con el monitor.

Pero en un momento desagradable, mi alegría se interrumpió.

¿Y cómo piensas, lector, quién? ... Putos traders. La primera vez que reemplacé dos baterías de 6V / 7Ah por una de 12V / 7Ah, resultó un poco más barata. Pero cuando la batería volvió a agotarse en un año, ¡pensé! Primero, la batería tenía que cambiarse una vez al año o dos. En segundo lugar, quería que los dispositivos conectados al UPS no funcionaran durante unos minutos, para "apagar la energía correctamente", sino al menos hasta el final del cálculo en la línea Premier de Adobe.

Fue entonces cuando empezaron a surgir pensamientos traviesos en mí, y no si debería conectar una batería de automóvil de 100 amperios (para que sea confiable) a mi UPS. Además, los comerciantes argumentaron que solo se deberían usar baterías de gel en el UPS, asustando con el Gran Karami a aquellos que intentarían usar baterías mucho más baratas para los automóviles.

¡Pero soy una persona bastante competente y he aprendido que necesitas conocer el material! De lo contrario, ¡algo podría salir mal con el gran bodabum! Y no puedes confiar en los vendedores ambulantes. ¡Por lo tanto, me dediqué al estudio del material! Como resultado de mi investigación, nació algo con lo que estoy satisfecho hasta el día de hoy. Es decir, lo hice para que ahora pueda conectar la batería del automóvil al UPS. Es decir, el UPS y la batería se hicieron amigos.

EN LUGAR DEL PRÓLOGO. Tipos de pilas

Los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) utilizan baterías de gel (acumuladores). Y hay buenas razones para ello. No los enumeraré todos, pero explicaré el principal. Imagínese una secretaria de oficina con una batería de 20 kg. Es una vista divertida, ¿no? ..

No hay tantos especialistas técnicamente competentes que sepan a fondo qué es una corriente eléctrica. Y especialistas que saben cómo funciona una fuente de alimentación conmutada, cómo un inversor convierte la tensión continua en tensión alterna, y mucho menos. El usuario medio de ordenadores no está interesado en esto. Por lo tanto, se crearon baterías de gel. Dentro de una batería de este tipo, por supuesto, no hay gel para el cabello ni helio, como se podría pensar por el nombre de una secretaria sin experiencia. En el interior está el mismo ácido sulfúrico y el mismo plomo que en la batería de coche habitual que nos ha sido familiar durante más de un siglo. Solo que todavía hay una malla fina con células muy, muy pequeñas hechas de material no conductor, que retiene el ácido como una esponja en sus poros. Además, dicha batería no requiere mantenimiento.

Imagínese a la misma secretaria con un hidrómetro en la mano, con una lata de electrolito y una botella de agua destilada sobre la mesa. Los fabricantes de UPS están comprometidos a protegerse de demandas y reclamos. Por lo tanto, utilizan las baterías más seguras en sus dispositivos desde el punto de vista de uso por parte de un consumidor sin experiencia. Pero conocemos el material :)).

No iré a la jungla y hablaré con gran detalle sobre los tipos de baterías existentes, el problema del funcionamiento de la batería en diferentes condiciones (gran corriente de arranque, carga a largo plazo, carga insuficiente constante, sobrecarga, ebullición de electrolitos, descarga profunda, temperatura de funcionamiento, etc.), aunque algunos, cuál de estos conceptos analizaré con más detalle más adelante en el texto. ¡Solo garantizo y declaro responsablemente en base a mi experiencia práctica que bajo ciertas condiciones es posible usar baterías de arranque baratas en lugar de costosas baterías de gel en el UPS! ¡Vamos a empezar!

TEORÍA DE BATERÍAS. ¡Requerido para estudiar!

Aquí solo tocaré la teoría de las baterías de arranque de plomo-ácido REPARADAS utilizadas en automóviles y fabricadas de acuerdo con todos los estándares tecnológicos de producción (en otras palabras, no producidas en el sótano chino del tío Liao o en la oficina del conserje de la antigua casa de Ippolit Matveyevich). en Stargorod). Son los más baratos pero al mismo tiempo los más "intensivos en ciencia" para operar.

Si se usan y mantienen correctamente, pero lo más importante, si se cargan adecuadamente, pueden durar más de 15 años, o soportar más de CUATROCIENTOS 100% de ciclos de descarga-carga o más MIL 30-40% de ciclos de descarga-carga. ¡Esto está verificado, te lo garantizo!

El principio de funcionamiento de la batería.

La batería tiene dos estados operativos extremos: completamente descargada y completamente cargada. Permítanme tocar estos dos estados con más detalle. Cualquier batería de automóvil consta de 6 "latas". Este es un término de jerga para un recipiente que contiene platos y ácido. Las placas de estos recipientes están conectadas en serie. Aquí está el primer fundamento punto importante... Un "banco" también tiene dos estados operativos extremos: completamente descargado con un voltaje de 2.00 voltios y completamente cargado con un voltaje de 2.40 voltios.

¿Y qué hay de nuevo en el grupo VK? SamElektrik.ru ?

Suscríbase y lea más el artículo:

• Voltaje de la batería completamente descargada: 12,00 voltios (6 x 2)
• Voltaje de la batería completamente cargada: 14,40 voltios (6 x 2,4)

¿Cómo es eso, preguntas? Después de todo, el voltaje de la batería nunca supera los 13 voltios. Y tendrás razón. El voltaje en una batería completamente cargada estará en el rango de 12,75 a 12,80 voltios a una densidad de electrolito de 1,26 g / cc y a una temperatura de 25 grados Celsius. Pero, ¿de dónde vienen los 14,4 voltios? .. Durante la carga y descarga se producen complejos procesos químicos en la batería, que duran después de desconectar el cargador o la carga durante algún tiempo. A esto se le puede llamar inercia química. La densidad del electrolito cambia en consecuencia.

La temperatura en la batería también puede ser diferente (de -40 a +50). Cuando tienen lugar algunos procesos en la batería, todos sus indicadores cambian. Y están interconectados. 12,75 - 12,80 voltios es el "voltaje de reposo" de una batería completamente cargada. Con una batería completamente cargada, cuando la carga está conectada, el voltaje caerá. Cuando se desconecta la carga, el voltaje tenderá de nuevo a 12,75 - 12,80 voltios. Pero dado que se ha proporcionado una cierta cantidad de energía, el voltaje (dependiendo de esta cantidad) no aumentará a 12,75 - 12,80 voltios.

La batería se considera descargada en un cierto porcentaje. En consecuencia, durante la carga, el voltaje aumenta, y cuando la carga se detiene (los procesos dentro de la batería también se detienen), el voltaje tiende nuevamente al voltaje de reposo.

Y aquí aparece en el podio Su Majestad la Corriente Eléctrica, medida en amperios. Cuanto mayor sea la corriente de carga de la batería, más energía dará la batería por unidad de tiempo. Y, en consecuencia, se descargará. La batería se suele escribir con su capacidad eléctrica.

La capacidad de la batería es un trabajo corriente continua descarga de la batería durante la duración de la descarga a la tensión nominal (para Batería de coche eso es 12 voltios).

En consecuencia, durante una hora, una batería con una capacidad eléctrica de 60 Ah puede dar 60 amperios con un voltaje de 12 voltios hasta que se descargue por completo. En la práctica, se ve así: si la batería se carga con una corriente de 60 amperios durante una hora, su voltaje caerá de 12,75 a 12,80 voltios a 12,00 voltios. Esta es la base fundamental para el funcionamiento con batería.

En la práctica, la batería tiene una característica muy desagradable. Corriente de autodescarga. Además, esta corriente aumenta si la batería está al sol y la temperatura del electrolito en ella aumenta. Pero la capacidad de la batería, en consecuencia, aumenta. Pero en invierno, la corriente de autodescarga disminuye. Pero la capacidad de la batería también disminuye en consecuencia. Por lo tanto, existen estándares para el funcionamiento, almacenamiento, conservación de baterías, teniendo en cuenta todos estos factores.

Batería nueva capacidad electrica La corriente de autodescarga de aproximadamente 60 Ah a 25 grados Celsius no suele superar los 20 miliamperios. Esto significa que, a temperatura ambiente, la batería se puede descargar a la mitad de su capacidad eléctrica en cuatro a cinco meses. Con el envejecimiento de la batería y con su funcionamiento intensivo, la corriente de autodescarga aumenta con cada ciclo de descarga-carga. Cuando la batería está cargada, se suman la corriente de autodescarga y la corriente de carga. Pero, ¿qué pasa con los 14,40 voltios, de nuevo, preguntas persistentemente? ... Aquí está el segundo punto fundamentalmente importante.

Principio de carga de la batería

Hay dos formas de cargar la batería:

• Carga DC
• Carga de voltaje constante

Es imposible decir con certeza cuál de ellos es mejor. Todo depende de lo que quieras lograr. Velocidad de carga o Carga completa... Prefiero cargar la batería de la segunda forma. Y luego fundamentaré mi posición.

Cargador la corriente continua es mucho más simple esquemáticamente y más barata de fabricar. Un cargador de voltaje constante es mucho más complicado esquemáticamente y más caro de fabricar. Aquellos que cargaron baterías con viejos cargadores soviéticos (por cierto, muy notables en términos de sus parámetros técnicos y confiabilidad de rendimiento y trabajo) conocen la teoría.

Si la batería está completamente descargada, desenroscamos los enchufes de la batería, conectamos la batería a la carga, ajustamos la corriente a una décima parte de la capacidad de la batería y cargamos durante 12 horas. Después de 12 horas, reducimos la corriente a la mitad (a una vigésima parte de la capacidad) y recargamos durante una hora o dos, hasta que el electrolito comience a “hervir”, apagamos la carga. La ebullición de un electrolito es el proceso de desprendimiento de vapor de hidrógeno a partir de él. Idealmente, el electrolito no debería hervir. Porque luego hay que tomar un hidrómetro, medir su densidad y agregar agua destilada. Por lo tanto, la corriente debe reducirse constantemente.

Si la batería ha perdido su capacidad durante un uso intenso, una descarga profunda o simplemente el envejecimiento, se puede cargar en un par de horas. Y el electrolito comenzará a hervir una hora después de que se conecte la carga.

La carga de CC significa que el voltaje aumenta durante la carga. Y tan pronto como el voltaje supere los 14,40 voltios, el electrolito hervirá de cualquier forma. ¿Qué hacer en este caso? ... La opción uno es monitorear el proceso de carga bajando constantemente la corriente, manteniendo el voltaje de carga en alrededor de 14.40 voltios. La segunda opción es utilizar un autómata que lo controle por sí mismo. Pero monitorea el voltaje, reduciendo la corriente de carga según sea necesario. Esto se carga de la segunda forma: voltaje constante.

El segundo punto fundamentalmente importante es la carga correcta de la batería al 100% de la capacidad eléctrica:

CARGUE COMPLETAMENTE LA BATERÍA (EN TODO EL 100% DE SU CAPACIDAD ELÉCTRICA) SIN ANULAR EL ELECTROLITO ES POSIBLE SOLO CON UNA TENSION DE 14,40 VOLTIOS!

Prefiero cargar la batería con un voltaje constante de 14,40 voltios. La práctica es que es bastante difícil cargar la batería al 100%. Cuando la batería ha alcanzado su capacidad en un 95%, su corriente de carga es muy pequeña y en un 99% es escasa y puede ser de solo 30 miliamperios. Notaré un detalle: todo esto está al borde de la ebullición del electrolito. Teóricamente, el electrolito comienza a hervir a una tensión de carga de 14,41 voltios, siempre que la batería esté perfectamente fabricada y no hierva a las 14,40. En la práctica, esto puede ser 14,38 voltios y 14,42. Todo depende del fabricante de la batería e individualmente para cada batería específica. Pero, espero que usted, querido lector, haya captado la esencia.

La desventaja de la carga de voltaje es el tiempo de carga. Por lo general, la batería obtiene su capacidad de carga completa (100%) durante más de un día. La corriente de carga es muy importante aquí en la etapa inicial. Se puede cargar en la etapa inicial y con una corriente de una quinta parte de la capacidad. Entonces se acortará el tiempo de carga. Así como la duración de la batería, pero insignificante. La teoría de carga no se ha cancelado. Es preferible no sobrepasar la corriente de carga de más de una décima parte de la capacidad de la batería. Depende de usted, lector.

¿Puedo usar una batería de automóvil para un UPS?

Y ahora llegamos al meollo del asunto. Cómo utilizar la batería de arranque de un automóvil en un SAI. ¡Mi BACK-UPS 600I encaja perfectamente!

Los primeros UPS de APC, la serie Back UPS, cargaron la batería exactamente de acuerdo con el principio de cargar la batería con voltaje constante. Hay un microcontrolador para controlar la carga de la batería. La capacidad estimada de la batería de mi UPS es de 7 Ah. La corriente de carga es de 350 miliamperios en la etapa inicial. Al final, la corriente cae a 10 miliamperios (de hecho, a una corriente ligeramente superior a la corriente de autodescarga). Los UPS más nuevos cobran de manera diferente. Probé más nuevo modelo Back-UPS CS 650 (incluso quería comprarlo), pero este bruto de hierro mantiene el voltaje en 13,7 voltios. Cuando la corriente de carga excede un cierto parámetro, este muck muestra el ícono Reemplazar batería en el panel frontal.

Por supuesto, también se puede usar con una batería de automóvil, pero con una batería de gran capacidad, puede haber problemas de carga insuficiente. Tendrá que usar carga externa con él (consideraré este problema a continuación, en la sección Práctica). Y el voltaje de 13,7 voltios no es suficiente para cargar la batería al 100%. Por lo tanto, no necesito un UPS de este tipo por nada. Pero con mi UPS BACK-UPS 600I, puede utilizar una batería de al menos 150 Ah. Sí, cuando la batería esté completamente descargada, la cargará con una corriente de 350 milímetros durante varios días. Pero, por otro lado, se garantiza que se cobrará al 100%. Pero incluso desde esta posición, para ahorrar tiempo, nuevamente puede salir con la ayuda de una carga externa.

PRÁCTICA de carga de la batería en el SAI. Estudiamos el material

Entonces, lector, hemos llegado al meollo del asunto. Me complace presentarles en qué se ha convertido mi Back UPS 600I en 14 años de funcionamiento. 9 de ellos los utilizo con baterías de plomo ácido para un automóvil.

Me apresuro a convencer inmediatamente a los escépticos del miedo al hidrógeno. Ambos orificios para la salida de gas a los lados de la batería se sellaron con látex de un condón (en todo caso, simplemente se inflará). Los corchos de las latas también están fuertemente retorcidos. Pero durante 9 años de funcionamiento, no hubo incidentes. Por lo tanto, ahora están cubiertos con pegamento de silicona. Yo uso dos pilas. Las baterías están conectadas con un signo menos común y un positivo conmutado. Desde el interior, se ve así:

En el panel frontal, vemos un voltímetro digital que muestra un voltaje de carga de 14,44 voltios y un amperímetro que no muestra nada. Este es mi modo de funcionamiento estándar. Por qué no muestra nada, lo averiguaremos a continuación.

Ahora de nuevo, un poco de historia. Lo que usted, el lector, ve en la foto de abajo son mis primeros dispositivos de control de UPS. Este es un voltímetro de cuadrante con una escala extendida (mide voltaje de 10 voltios a 15 voltios) y un amperímetro con una derivación casera. Necesitaba ver tanto la corriente cuando trabajaba con la batería como la corriente de carga. Si necesita forzar el voltímetro para que muestre el voltaje no desde cero, sino desde el voltaje deseado, la escala se puede estirar usando divisores de voltaje, hay circuitos en Internet.

Se hicieron hace muchos años y se sirvieron fielmente antes de que Aliexpress se convirtiera en un símbolo de la era. Luego obtuve instrumentos maravillosos y, lo más importante, muy precisos (amperímetro + derivación y un voltímetro) a precios económicos. Así es como se ve el UPS con el amperímetro encendido:

Muestra la corriente de carga. Como puede ver, la corriente no es grande, solo 50 miliamperios. Este es el controlador de carga de la batería del UPS. Vale la pena señalar un detalle. Solo después de que puse un voltímetro digital de tal precisión, quedó claro cómo funciona el controlador de carga. El voltímetro de puntero no pudo registrar esto.

El voltaje de carga cambia periódicamente de 14,37 voltios a 14,47 voltios y puede estar al mismo nivel durante media hora, o tal vez 30 segundos. La corriente de carga depende de la batería conectada. Si se conecta una batería de 17 Ah, la corriente de carga está dentro de los diez miliamperios. Pero aquí no puedes decirlo con certeza. Esto está al borde de un error de dispositivo. Quizás 14 miliamperios, quizás 6 miliamperios. Una cosa puedo decir con certeza: es diferente para baterías de diferentes capacidades.

Pero el amperímetro no es tan simple como parece. Su belleza es que puede mostrar corriente eléctrica en dos direcciones. Mostrará la corriente de carga y la corriente de descarga pero con un signo menos. Y ahora conectaré una carga de unos 180 vatios para sacar 20 amperios de la batería. Puede ver de inmediato cómo se hundió el voltaje y cómo el amperímetro comenzó a mostrar la descarga de la batería con un valor negativo:

Configuré el UPS por mí mismo sobre la base de que no tomaré más de 20 amperios de la batería. Una carga de 90 vatios de 220 voltios carga la batería entre 10-11 amperios. Pero de hecho, en el UPS, ahora tengo dos servidores, un enrutador y un conmutador. Toda esta economía consume alrededor de 30 vatios de 220 voltios y de la batería dentro de 4-5 amperios. Batería 58 Ah.

Está garantizado que todo esto puede funcionar sin electricidad durante unas 7-8 horas (dependiendo de la carga en los servidores). En cuanto se corta la luz, me llega un SMS y puedo apagar los servidores de forma remota. Pero creo que esto no será necesario. En siete horas apareceré y cambiaré a la segunda batería :)), manualmente con un botón. Y mientras todo esto funciona, quitaré la batería del automóvil y la conectaré en lugar de la primera. Son otras 7-8 horas. Bueno, en un día, seguro que se reanudará el suministro de electricidad. Hasta ahora, no ha habido tales eventos de fuerza mayor. :)) Bueno, si lo hacen, me arruinaré por una batería de 100 amperios. Es cierto que no se puede poner en un automóvil. Por cierto, esta es una de las razones por las que no uso una batería con una capacidad mayor de la que mi coche puede "tragar". Aunque, como puedes ver en Reader, el sistema te permite utilizar una batería con una capacidad de al menos 1000 Ah.

Bueno, las lecturas un par de minutos después Fuente de alimentación UPS volvió a cambiar a 220 voltios. Como puede ver, el voltaje es de 13,08 voltios y la corriente de carga es de 140 miliamperios:

Cargar después de una pequeña descarga

El diagrama de cableado le permite cargar INDEPENDIENTEMENTE una de las baterías mientras la otra está en uso. Cada seis meses cambio entre baterías para igualar de alguna manera el proceso de envejecimiento de ambas baterías. Alambres de 6 mm cuadrados.

Vale la pena señalar que si la longitud de los cables es más de un metro, debe usar una sección transversal de un área más grande. Por mi parte, calculé que con una corriente de trabajo de una batería de 12-15 amperios y una longitud de cable de 40 centímetros, el voltaje cae en 0.008-0.015 voltios. Se trata de unos 3-6 minutos adicionales de duración de la batería. A las 7 en punto esto es insignificante. Por consiguiente, cuanto más cortos y gruesos sean los cables de la batería al SAI, mejor, especialmente con corrientes de carga elevadas.

Una maravillosa tecla de selección de batería le permite conectar un cargador externo. Además, esta tecla, con cierta habilidad, le permite cambiar las baterías mientras el UPS está funcionando con la batería. Esto también se verifica. Moderno bloques de pulso Las fuentes de alimentación para computadoras mantienen la carga si la tensión de la red se pierde durante 0,8 - 1,2 segundos. Y esto es suficiente para que cuando el voltaje de la batería caiga a un nivel crítico, rápidamente "gire" el botón a otra batería.

El amperímetro y el voltímetro consumen muy poca corriente. Si apaga el LED de retroiluminación de la pantalla, los dispositivos consumen aproximadamente un miliamperio (incluso medí específicamente cuánto consume el voltímetro llamando a las unidades en la pantalla; esta es una cantidad menor de segmentos LCD), el dispositivo consumió 900 microamperios con una cola. a una tensión de alimentación de 11,11 voltios. Con el LED encendido (cuando la pantalla está encendida) alrededor de 3 miliamperios. Y es importante. Después de todo, está directamente conectado a la batería. Generalmente hice que el amperímetro fuera desconectable, porque su energía está conectada a la salida de 220 voltios del UPS. Aquí quiero aclarar. La fuente de alimentación del amperímetro debe estar aislada galvánicamente del circuito en el que está tomando lecturas. Su voltaje de suministro es de 6,5 voltios a 15 voltios. No he encontrado una fuente de alimentación adecuada para ello. Al final resultó que, una fuente de alimentación con parámetros de 6-12 voltios, diseñada para una carga de 10 miliamperios, no es tan fácil de encontrar. Y no tuve paciencia para hacerlo yo mismo. Tenía muchas ganas de conectarlo rápidamente en lugar del interruptor, que era antes. Así que tomé un cargador de teléfono de 400 miliamperios y 7.5 voltios y lo conecté a la salida del UPS de 220 voltios y lo hice completamente desconectable. Esto es para reducir la carga en la salida de 220 voltios del UPS cuando está funcionando con energía de la batería. La tecla de control de voltaje y amperaje apaga el amperímetro por completo, y para el voltímetro apaga la luz de fondo, minimizando el consumo de energía de la batería. Bueno, en general, a continuación, todas las explicaciones de las teclas de control del SAI.

CARGANDO con un cargador externo

Ahora quiero tocar por separado cómo cargar correctamente la batería de mi UPS. Como mencioné anteriormente, te diré por qué prefiero cargar la batería con voltaje constante. Tocaré este tema usando el ejemplo de mi carga. Se parece a esto:

Su esquema se puede encontrar en la revista Radio. Muchas gracias a mi papá, quien lo encontró y luego lo soldó y al autor de este desarrollo - M. Shumilov para un dispositivo competente y muy útil hecho de unidad de computadora nutrición. La carga es bastante difícil de fabricar y configurar. Pero después de este proceso, lo deleitará con su precisión y facilidad para cargar la batería a una capacidad garantizada del 100%. El indicador muestra, además de la corriente, el voltaje y la potencia de carga, los vatios-hora dedicados a la carga. Así es como se ve desde adentro para mí:

Voltaje de carga 14,40 voltios(ajustado durante la instalación). ¡Precisamente para que no fueran las 14.39 y las 14.41! Es importante. La corriente de carga está limitada al rango de la batería que planea cargar. Mi corriente está limitada a 6,5 ​​amperios. Esta es la corriente óptima para mis necesidades.

Esta carga se puede utilizar para cargar baterías con una capacidad de 20 Ah a 80 Ah. Por supuesto, también puede cargar una batería de 150 Ah. Pero el tiempo de carga será de unos dos días. Cuando la batería está conectada, el voltaje cae, la corriente de carga es máxima. Aquí debe prestar atención al hecho de que si no limita la corriente de carga, puede ser durante los primeros segundos la misma que la capacidad de la batería. A medida que la batería se carga, el voltaje tiende a 14,40 voltios y la corriente de carga cae gradualmente. Tan pronto como el voltaje haya subido a 14,40 voltios, podremos ver uno de los principales parámetros de la batería, que no es tan fácil de averiguar: CORRIENTE DE AUTO DESCARGA. A partir de él, puede averiguar cuánto está gastada la batería y qué esperar de ella en invierno.

Además, la ventaja de este método de carga es que nunca recarga la batería. Se puede cargar durante al menos 3 meses. El electrolito nunca hervirá y estará cargado al 100%. Desafortunadamente, los cargadores industriales de este tipo son muy caros, y el amperímetro incorporado con un voltímetro es una prueba directa de que cargar realmente no es un truco. A diferencia de Bosh de mierda y otros Vart, donde la indicación de control se realiza mediante leds que se iluminan para algún tipo de caso de flatulencia del fabricante. Ahora expliqué con precisión y sin confusión la cifra de 14,40 voltios.

Después del proceso de carga, debe esperar entre 2 y 6 horas (dependiendo de la capacidad de la batería) hasta que se detenga. El voltaje será de aproximadamente 13 voltios. Y dentro de uno o dos días (cuando todos los procesos químicos internos se detengan por completo) el voltaje de la batería caerá a un voltaje de 12,8 voltios. Comenzará el proceso de su autodescarga. Ahora, espero, quedó claro por qué tapé los orificios de la batería y no me preocupo por los vapores dañinos durante la carga. De vez en cuando, antes cada seis meses, ahora cada dos años, pruebo y mantengo la batería. Verifico la densidad del electrolito en los bancos y su nivel con un hidrómetro. Bueno, y en consecuencia recargo la batería de respaldo con carga externa.

ACERCA DE LA TABLA DE CARGOS y más

Ahora bien, quizás valga la pena dar explicaciones a la tabla que caracteriza el grado de carga y descarga de la batería. Con la carga, expliqué todo lo anterior. Ahora para una explicación de la distensión.

Como puede ver, noté que la batería se descarga a cero cuando el voltaje a través de ella cae a ocho voltios. Esta es una pregunta bastante sutil y también importante. Explicaré inmediatamente el término "descarga profunda" que utilizo más adelante en el texto. La batería entra en un estado de descarga profunda cuando su voltaje de reposo está por debajo de 11,35-11,40 voltios. Este es el límite superior de descarga profunda. Como dije anteriormente, después de desconectar la carga, el voltaje de la batería comienza a subir. Es muy importante que después de 2-6 horas, dependiendo de la capacidad de la batería, este voltaje suba a 12,00 voltios. Esto significa que la batería no sufrió una "descarga profunda". Aunque, en mi experiencia, incluso si la batería se descarga por un corto tiempo a 11,90 - 11,85 voltios, no habrá nada terrible si la carga inmediatamente. Y los fabricantes suelen escribir la corriente de arranque a corto plazo junto a la capacitancia. Tal corriente hace que la batería se descargue instantáneamente, pero, como puede ver, la batería resiste esto y funciona en el automóvil durante 5-6 años. Cuando se enciende el motor de arranque en el automóvil, la batería se carga con corrientes de hasta 200 amperios y el voltaje cae a 9 voltios. Es importante cuánto tiempo la batería está bajo CARGA en descarga profunda.

El fabricante del SAI establece el umbral de apagado más bajo a plena carga de la batería. Por tanto, en mi caso, se trata de unos 7,55 voltios con una carga de unos 30-35 amperios. Verifiqué si la batería estaba muerta cuando probé todo el sistema. A 7,55 voltios, el SAI se desconecta completamente de la batería y se "apaga". Y 8 voltios en mi tabla están indicados para carga completa. Este es un "memo para mí". No confié en 7.55 voltios para dejar algún tipo de búfer de seguridad. En general, es mejor no llevar la descarga de la batería a un nivel tan bajo. La batería se “hunde” en voltaje más bajo carga completa que bajo una carga del 50% o 30%. Tan pronto como la carga desaparece por completo, el voltaje de la batería aumenta abruptamente y luego continúa aumentando cada vez más lentamente hasta el voltaje de la descarga real.

Cuando probé el UPS-shku, con una carga de 20 amperios en la batería, cuando el voltaje cayó a 8 voltios, reduje la carga a 9 amperios, el voltaje subió instantáneamente a 10,6 voltios, mientras continuaba disminuyendo lentamente. Esto se calcula empíricamente. Si descarga la batería con una carga de 10 amperios, respectivamente, el valor más bajo no será de 8 voltios, como el mío, sino más (puede ser de 8,4 voltios, por ejemplo, o 9,0 voltios); nuevamente, esto se calcula empíricamente. Si la carga de la batería del SAI es del 10-20% de la calculada, el voltaje se “hunde” menos, pero la carga de la batería es más larga. Y en consecuencia, la batería está en descarga profunda bajo carga durante más tiempo. Pero esto ya es "mortal" para la batería. Por lo tanto, debe intentar no llevar la batería a una descarga profunda y, si es posible, si se trata de esto, cárguela inmediatamente. Y cuando, en el caso de una pérdida de electricidad, intentamos desconectar algunos dispositivos adicionales del SAI, aumentando el tiempo de funcionamiento del SAI de la batería, de esta manera hacemos que la batería funcione más tiempo en una descarga profunda. Por lo tanto, este problema debe resolverse cardinalmente, viniendo del otro lado: conecte una batería de 150 amperios :)) y no deje que se descargue por debajo del voltaje calculado para un cierto amperaje.

Cuando describí el tiempo de funcionamiento de mis consumidores (enrutador, servidores y conmutador) de 7 a 8 horas, en realidad es de 2 a 3 horas La batería funcionará en una descarga profunda. Y en consecuencia, el tiempo de su vida se reducirá lo suficientemente significativamente, pero no tanto como para no trabajar más. Pero comprar una batería para un automóvil con una capacidad de 58 Ah (tiempo de funcionamiento 2-3 horas) por 32-34 euros es mucho más agradable que comprar una batería con una capacidad de 7 Ah (tiempo de funcionamiento 5-10 minutos) por 18 -20 euros. Siente y saborea la diferencia;)) ... Y la batería de un automóvil es MUCHO más resistente, más seria y más discutida que la “batería” de gel que viene “en el kit” con el UPS. La prueba directa es la duración de la batería que tengo :). Y la "batería" de gel después de trabajar durante 20-30 minutos en una descarga profunda en realidad muere inmediatamente: las placas en su interior comienzan a colapsar y su capacidad eléctrica cae varias veces, a diferencia de la batería de un automóvil, donde la pérdida de capacidad eléctrica de trabajar con una descarga profunda durante 2-3 horas se mide en porcentaje ...

También me gustaría llamar la atención del lector sobre un punto en el funcionamiento de este SAI en particular. El trabajo cómodo con el BACK-UPS 600I será con una carga de hasta 200 vatios de la red corriente alterna 220 voltios. En consecuencia, se tomarán aproximadamente 25 amperios de la batería. Con una corriente más alta, la resistencia cerámica comienza a calentarse fuertemente. Si quieres proporcionar autoalimentado Aparatos eléctricos de hasta 500 vatios, necesita un SAI de alta potencia. Y también quiero llamar su atención sobre el hecho de que el inversor UPS-shek de más de 800 voltios y amperios funciona con DOS baterías conectadas en serie (12 + 12 = 24 voltios) debido a características de diseño. No he visto un UPS de kilovatios alimentado por una sola batería de 12 voltios.

TAL VEZ EL COMERCIANTE DE BATERÍAS DEL UPS SELLADO NO REPARABLE NO SE SATISFAGA AL LEER TODAS LAS BATERÍAS ANTERIORES. SÓLO TENGO UN ARGUMENTO, PERO REFORZADO: TODO ES ESTABLE FUNCIONANDO DURANTE MUCHOS AÑOS. LA BATERÍA DEL UPS LA ÚLTIMA VEZ QUE COMPRÉ HACE SIETE AÑOS (DOS PIEZAS), UNA ESTÁ FUNCIONANDO HASTA QUE LA SEGUNDA ESTÁ FUNCIONANDO EN EL COCHE DESPUÉS DE HABER SIDO SERVIDA EN EL UPS DURANTE CINCO AÑOS.

Del administrador del blog SamElektrik.ru

El artículo participará en el concurso de artículos, que se celebrará a finales de 2016. Les recuerdo que las condiciones de la competencia, todos los artículos y resultados -.

Descargar

• Teoría y práctica del uso de pilas. Tipos de acumuladores. Lo mejor para leer sobre el tema es descargar.

Un ejemplo de conversión de un SAI en una batería de automóvil

Lector BoB4uk siguió los consejos del artículo y montó un dispositivo similar. Más detalles en los comentarios alrededor del 17 de marzo de 2019.

Panel UPS en diferentes modos

Como siempre, incluso en un asunto tan simple hay sutilezas:
- antes, todos me aseguraron que el UPS puede entregar 7A a través de los terminales de carga. Incluso entonces, las dudas me llevaron: la corriente de carga, el 10% de la capacidad de la batería nativa de 7 Ah, era de 0,7 A. Y así resultó: el UPS no puede entregar más de 1.52A durante mucho tiempo;
- los terminales del UPS están energizados incluso en el estado apagado, la batería siempre está cargada. El voltaje sin carga es de 13,5 V;
- el plástico de la caja se muerde fácilmente con pinzas de 120 mm, se quema, se corta y se perfora;
- es imposible conectar las baterías en paralelo debido a las corrientes de intercambio que surgen entre ellas (no hay restricciones, la corriente de una batería UPS completamente cargada a una descargada batería externa puede alcanzar 20A y más). Además, la resistencia de dos baterías en paralelo es 2 veces menor que la resistencia de una independiente. Como resultado, toda la idea de un cargador de un SAI se reduce a la salida de los terminales del SAI al exterior a través de la pared lateral y un interruptor de 50-100A (en un SAI de 1500VA puede haber corrientes de más de 100A cuando funciona con una batería);
- con el precio de un cambio masivo de 150 a 800 rublos, la idea en sí ha perdido su significado práctico. ZU 14.4V / 0.6A hace frente sin problemas a la carga de la batería del UPS (heredado de la ecosonda), a su costo de 200-300 rublos y pequeñas dimensiones. Y dado que el voltaje en el UPS es de 13,5 V, existe un rango de voltaje 100% seguro al comprar un cargador: V.

Si el SAI no se utiliza para el fin previsto (no hay consumidores), la memoria se crea a partir de él de forma elemental:
- Se perforan 2 orificios en la pared lateral o en el frente;
- Los terminales RPI-P 1.5-7-0.8 se insertan en los terminales del UPS, los cables se sacan y terminan con terminales RPI-M 1.5-7-0.8 (pero mejor que RPI-M 1.5-7-0.8).

¡Importante! Todos los artículos sobre electrónica en este sitio están hechos con experiencias prácticas, y esto define la filosofía de la electrónica y la ingeniería eléctrica: no configuré un experimento práctico (teoría desnuda), siéntese y guarde silencio en un trapo, porque la teoría nunca coincide con la práctica realizada, y estas inconsistencias a veces son críticas ... Este soy yo para la pregunta de pseudo-electricistas, asesores en foros generales, como respuestas-ru. Se aconseja que el cabello se erice; al mismo tiempo, a menudo se refieren a la ley de Ohm, que ellos mismos no comprenden. Sólo la práctica conduce a comprensión correcta Las leyes de Ohm y Kirchhoff, esto es realmente una reducción del cerebro.

Mire, incluso con un UPS convencional, cuántas sutilezas surgieron. Y con los fusibles de los automóviles, generalmente atas ...

(añadido el 05/03/2016): hay algunas pequeñas cosas que se notan al desmontar un SAI de APC. El cuerpo tiene partes afiladas en el interior, debe afilar algunos lugares con una lima: las rebabas perforan la piel solo de esta manera. El SAI en sí es de 500 VA, pero el transformador interior es de 430 W. La placa contiene terminales de alimentación, RPI-P 1.5-7-0.8 ni siquiera estaban cerca.

Si el SAI tiene una placa rota específicamente en la función de cargar la batería, puede utilizar este SAI como protector de sobretensión para 4 "enchufes": con un fusible de 7A y un práctico botón de encendido. Y dentro del compartimento de la batería puede esconder dinero: por regla general, los ladrones no llevan objetos pesados ​​baratos.

Se requiere una fuente de energía confiable para cargar la batería. Los cargadores de transistores compuestos son bastante fiables. Una fuente de energía simple pero poderosa ensamblada en poderosos transistores compuestos KT947, KT827 es adecuada no solo para cargar
baterías de automóvil, así como para alimentar electrodomésticos. Al instalar los condensadores indicados en el diagrama con una línea de puntos, puede utilizar el cargador como fuente de alimentación.

Estructuralmente, los diodos y transistores se pueden colocar en un radiador común grande sin juntas aislantes, porque los cátodos de los diodos y los colectores de los transistores están conectados eléctricamente entre sí.

Hubo un problema con la ausencia de un transformador con una toma central entre los dos devanados a 16V, luego se puede implementar un circuito con un puente rectificador.

En este circuito, se necesita una resistencia R1 de 1 ohmio para proteger el transistor compuesto KT837, KT814 de un cortocircuito en la salida. Esta resistencia está enrollada con alambre de nicromo.

El uso de un amperímetro en la carga de baterías es muy importante, ya que solo con corriente se puede controlar correctamente la carga de baterías. Recuerde que la corriente de carga máxima permitida es igual a la capacidad de la batería dividida por 10.

Los cargadores ensamblados de acuerdo con los esquemas propuestos proporcionarán un ajuste del voltaje de salida de 0 a 15 V y una corriente de carga máxima de hasta 10 A.

Elección del convertidor de voltaje.

Un convertidor de voltaje inversor sería más prudente para comprar la producción de fábrica.

Lo mejor es comprar un convertidor de automóvil, estos dispositivos son potentes y, al mismo tiempo, muy compactos y portátiles. Los inversores de coche tienen protección contra sobrecargas y un indicador o señal de sonido batería baja.

Un convertidor de voltaje de automóvil es útil para usted no solo para un UPS hecho en casa. Con él, puede encender la computadora en el automóvil, ¡y no solo la computadora!

Muchos convertidores automotrices convierten DC 12V a AC 220V, 50Hz. Solo queda decidir sobre la potencia del convertidor.

Por supuesto, todos los "interiores" de la computadora no funcionan al mismo tiempo, y el consumo promedio de la computadora no supera los 100 vatios. Incluso si tenemos en cuenta que hay picos de consumo, de todos modos, la fuente de alimentación de la computadora no está cargada a plena capacidad. Por lo tanto, para apagar la computadora de manera segura, será suficiente una fuente de alimentación ininterrumpida de 200 W.

El precio de los convertidores de automóviles de 200 W promedia 1100 rublos, por 300 W - 1400 rublos, por 500 W - 1700 rublos.

Fuente de alimentación ininterrumpida casera para una computadora Diagrama de un SAI de doble conversión (en línea) SIP para líneas aéreas

Lo mas función principal, realizada por el sistema de alimentación ininterrumpida, es la función de proporcionar electricidad a la carga conectada a ella en el momento de la pérdida de la tensión de alimentación de la red. Como saben, para estos fines, cualquier SAI incluye una batería recargable y un inversor que convierte la corriente continua de la batería en corriente alterna necesaria para alimentar la carga. Estos componentes, por supuesto, son los más importantes en cualquier SAI, pero sin un elemento más es imposible imaginar un sistema de alimentación ininterrumpida. Este es un cargador que, por cierto, representa un porcentaje bastante alto de todas las fallas de UPS.

La función principal del cargador incluido en el UPS es asegurar que la batería esté cargada y mantener esta carga en un nivel apropiado. Funcionamiento del cargador, es decir La batería se recarga durante los períodos de tiempo en los que la tensión de red está disponible en la entrada del SAI. Por supuesto, los circuitos y las características principales del cargador están determinados por una serie de parámetros:

- el tipo (clase, topología) del sistema de alimentación ininterrumpida (interactivo, de respaldo, ferroresonante, en línea, etc.);

- Potencia de salida del UPS;

- el número de baterías de almacenamiento en el SAI;

- el tipo de pilas utilizadas;

- el precio de UPS;

- preferencias de los desarrolladores.

Es la variedad de factores que influyen en la elección de la topología del cargador lo que ha llevado al hecho de que en los sistemas de alimentación ininterrumpida modernos encontraremos varias opciones, completamente diferentes, para los circuitos de los cargadores.

Un intento de clasificar los cargadores llevó al hecho de que proponemos distinguir las siguientes opciones básicas para los circuitos de los cargadores:

- reguladores lineales de tensión y corriente;

- convertidores de voltaje DC-DC de pulsos;

- fuentes de voltaje de pulso de un solo extremo;

- un circuito rectificador de puente push-pull combinado con un inversor.

No afirmamos que la clasificación propuesta esté completa, pero nuestra revisión adicional pretende mostrar con ejemplos reales que las opciones de circuitos que hemos identificado se utilizan en la inmensa mayoría de las fuentes de alimentación ininterrumpidas modernas.

Antes de pasar a una descripción general de las características de los circuitos de varias opciones para cargadores, digamos que el valor del voltaje de carga de las baterías recargables, es decir, el valor de la tensión de salida del cargador depende, en primer lugar, del número de baterías del SAI. Esta dependencia se refleja en Tabla 1.

Tabla 1. Dependencia del valor de la tensión de carga del número de baterías

El rendimiento del cargador y la corrección de su formación del voltaje que carga las baterías se puede verificar de la siguiente manera:

1. Conecte el SAI a una red de CA con un voltaje nominal (230 V).

2. Abra la tapa que cubre las baterías y proporcione acceso libre a los terminales de las baterías a las que están conectados los cables (cable rojo y cable negro) de la placa principal. Este procedimiento es muy fácil de realizar con APC Smart-UPS. Con otros modelos de APC y UPS de otros fabricantes, tendrá que pensar en cómo proporcionar acceso a los terminales de la batería.

3. Encienda el SAI y espere a que finalice la autocomprobación del SAI, que puede tardar entre 8 y 15 segundos. Una vez finalizada la autocomprobación, el SAI entra en funcionamiento desde la red (On-Line), que suele estar indicado por el indicador correspondiente (la mayoría de las veces, verde).

4. Desconecte el cable negro de las baterías, luego el cable rojo.

5. Mida el voltaje de CC entre los cables negro y rojo.

6. El voltaje medido es el voltaje de carga de la batería generado por el cargador. El valor de este voltaje depende del modelo de UPS y la cantidad de baterías utilizadas en ese modelo. Los valores típicos de este voltaje se presentan en la Tabla 1. Pero aquí debe tener en cuenta que algunos modelos baratos y primitivos de fuentes de alimentación ininterrumpida pueden apagarse cuando se desconecta la batería.

7. Si el voltaje medido no está en el rango especificado, esto indica un mal funcionamiento de la placa principal del SAI y, en particular, un mal funcionamiento del circuito de carga de la batería.

Además de la cantidad de baterías, factores como:

- temperatura ambiente;

- método de carga de la batería.

El voltaje a través de una celda de batería de plomo-ácido es 2,2 pulg... Entre todos los tipos de baterías, el plomo-ácido tiene la densidad de energía más baja. No hay "efecto memoria" en ellos. La carga a largo plazo no dañará la batería.

Para un algoritmo de carga de baterías de plomo-ácido, la limitación de voltaje es más crítica que la limitación de corriente de carga. El tiempo de carga de las baterías de plomo ácido selladas es 12-16 horas... Si se aumenta la corriente y se aplican métodos de carga de varias etapas, se puede reducir a 10 h y menos. Pero en la mayoría de los modelos de UPS, tales complicaciones no desaparecen, prefiriendo usar más esquemas simples bateria cargada.

Según su finalidad, las baterías de plomo-ácido, al igual que otros tipos de baterías (por ejemplo, níquel-cadmio), se pueden dividir en dos grandes grupos:

1) Baterías para uso cíclico, p. Ej. baterías utilizadas como fuente principal de energía y que tienen ciclos repetitivos de carga / descarga.

2) Baterías en modo de espera utilizadas en fuentes de alimentación redundantes.

Según esta división, los posibles métodos de carga de baterías también difieren. Para baterías de uso cíclico, los métodos de carga se utilizan a voltaje de carga constante y a valores constantes de voltaje y corriente de carga. Para las baterías de respaldo, se utiliza un método de carga de dos etapas:

- en primer lugar, el método de carga a un voltaje de carga constante;

- en segundo lugar, el método de carga de compensación (carga por chorro o por goteo).

Para cargar las baterías de reserva, es posible utilizar como métodos independientes que forman parte de una carga de dos etapas, es decir se pueden cargar tanto con voltaje constante como con el método de carga de compensación.

Para comprender mejor los circuitos del cargador, analizaremos los principales métodos de carga de las baterías de plomo-ácido utilizadas en sistemas de alimentación ininterrumpida.

Método de carga de voltaje constante

Con este método de carga, se aplica un voltaje constante a los terminales de la batería a la velocidad 2,45 V por elemento a temperatura del aire 20 - 25 ° C, es decir. Luego, se debe energizar una batería de 6 celdas (baterías de 12 voltios) 14,7 V... Pero esto es en teoría, en la práctica, las cosas son un poco diferentes. La magnitud de este voltaje puede diferir ligeramente para diferentes tipos baterías de diferentes fabricantes. La documentación técnica de las baterías indica claramente el valor de la tensión de carga e información sobre sus correcciones para aquellos casos en los que la temperatura el entorno difiere de lo normal 25 ° C). Cabe señalar que en dispositivos reales este voltaje también puede diferir ligeramente, dependiendo del modo de carga de la batería que el fabricante del UPS decidió usar. La documentación de servicio del SAI debe proporcionar información sobre la magnitud del voltaje de carga para cada modelo específico fuente de poder ininterrumpible. Se presentan datos similares para un fabricante de UPS como APC en Tabla 2... Pero lo que debería estar en las fuentes de otros modelos y otras marcas, desafortunadamente, solo se puede descubrir empíricamente, trabajando con dispositivos absolutamente útiles.

Tabla 2. Valores de voltaje de carga para modelos seleccionados de UPS de APC

La carga se considera completa si la corriente de carga permanece sin cambios durante tres horas. Si no supervisa la constancia del voltaje en la batería, puede sobrecargarse. Como resultado de la electrólisis, debido al hecho de que las placas negativas dejan de absorber activamente oxígeno, el agua del electrolito comienza a descomponerse en oxígeno e hidrógeno, evaporándose de la batería. El nivel de electrolito en la batería disminuye, lo que conduce a un deterioro en el curso de las reacciones químicas en ella, y su capacidad disminuirá y su vida útil se reducirá. Por lo tanto, la carga por este método debe proceder con el control obligatorio del voltaje y el tiempo de carga, lo que aumentará la vida útil de la batería.

Este método de carga debe considerarse el más simple. Anteriormente en la literatura nacional, al cargar baterías de plomo-ácido sin sellar, se consideraba la norma cargarlas con una corriente inicial igual a 0.1C durante 8 – 12 horas a voltaje de carga basado en 2,4 V por celda de batería.

La Figura 1 muestra las características de carga de baterías de plomo-ácido de 12 voltios descargadas al 50% y al 100% como ejemplo. La tasa de descarga está determinada por el voltaje de fin de descarga en la batería.

Fig.1 Características de carga de las baterías de plomo-ácido de 12 voltios

Al cargar con voltaje constante, el cargador debe tener un temporizador para apagar la batería al final de la carga, u otro dispositivo que monitoree el tiempo o el estado de carga de la batería y emita una señal de apagado al dispositivo de control. Esta función en las fuentes de alimentación ininterrumpidas modernas la realiza un microprocesador que supervisa la carga de la batería. Limitar el tiempo de carga evita tanto la sobrecarga como la sobrecarga. Recuerde que interrumpir la carga acortará la vida útil de la batería.

No cargue una batería completamente cargada; la sobrecarga puede dañarla. Durante el funcionamiento cíclico de la batería, el tiempo de carga no debe exceder las 24 horas.

Método de carga de voltaje constante de dos etapas

El método de carga de voltaje constante de dos etapas, como su nombre lo indica, se lleva a cabo en dos etapas:

- primera carga a más Alto voltaje cargar;

- y luego cargue a un voltaje de carga más bajo (chorro o carga de compensación).

El funcionamiento del cargador se explica mediante el gráfico de las características de carga (Fig. 2). La carga comienza aplicando un mayor voltaje de carga a la batería. En este caso, la corriente del comienzo de la carga se elige, como regla, igual a 0,15 C, y el tiempo de la primera etapa de carga es de aproximadamente 10 horas. A medida que se carga la batería, la corriente de carga disminuye y cuando su valor alcanza un cierto valor, el cargador cambiará al modo de carga lenta con baja corriente (generalmente 0.05C).

Fig.2 Método de carga de voltaje constante de dos etapas

Con la carga en dos etapas, la corriente inicial de la primera etapa no debe exceder los 0.4 ° C y la corriente de carga lenta no debe exceder los 0.15 ° C. Los voltajes de carga típicos a varias temperaturas ambiente para una batería de 12 voltios se dan en Tabla 3.

Una ventaja importante este método es el tiempo de carga de la batería acortado cuando se cambia del modo de funcionamiento al modo de espera, al estado de recarga de chorro (compensación) con una corriente de carga baja.

Método de carga compensatoria

El método de carga de equilibrio, también conocido como carga lenta, se aplica generalmente en la etapa final del proceso de carga. Sin embargo, también se utiliza como método de carga independiente cuando se cargan baterías de almacenamiento de plomo-ácido que funcionan en modo de espera, es decir, como fuente de alimentación de respaldo. En tal fuente, en caso de falla de la fuente principal, la batería entra en funcionamiento. Si su descarga fue corta y la capacidad disminuyó ligeramente, entonces la carga compensadora de la batería será suficiente para cargar, lo que garantizará la restauración gradual de su capacidad de trabajo. Sin embargo, una descarga profunda requerirá el uso de otro cargador capaz de proporcionar una corriente de carga suficientemente alta. En el caso de una descarga profunda y la posterior carga lenta, puede producirse la sulfatación de las placas de la batería con todas las consecuencias consiguientes. La forma de salir de la situación puede ser evitar una descarga profunda, que es proporcionada por el microprocesador del UPS, que monitorea el nivel de descarga de la batería.

En el caso de la carga de compensación, también debe tenerse en cuenta que la carga a largo plazo con ligeras fluctuaciones en el voltaje de carga reducirá significativamente la vida útil de la batería. Por lo tanto, debe proporcionarse su estabilización. Es deseable que la desviación del voltaje de carga de la norma no exceda ± 1%... Además, dado que el rendimiento de la carga depende en gran medida de la temperatura ambiente, el cargador debe tener un circuito de compensación de temperatura.

No se puede argumentar que la carga compensadora sea tan útil para las baterías de plomo-ácido, porque este método se suele utilizar en dos casos: cuando están ligeramente descargadas y para recargar baterías cargadas para compensar su autodescarga.

Para baterías de plomo ácido una carga insuficiente es inaceptable, ya que esto conduce a la sulfatación de las placas negativas. Pero igualmente, la sobrecarga, que provoca la corrosión de las placas positivas, es inaceptable. Con una carga compensadora, si dura demasiado, la batería empezará a recargarse y, además, el electrolito hervirá.

Entonces, de todo lo anterior, podemos concluir que las fuentes de alimentación ininterrumpida más comunes utilizan los métodos de carga más simples: el método de carga de voltaje constante y el método de carga de compensación.

También debe tenerse en cuenta que al elegir el valor del voltaje de carga, es necesario tener en cuenta la temperatura ambiente: en sus valores altos, el voltaje debe reducirse ligeramente y en valores bajos, debe aumentarse. Es por eso que los buenos cargadores destinados a su uso en amplia gama temperatura, hay un circuito especial que controla la temperatura ambiente y asegura que el voltaje de la carga de compensación se establezca de acuerdo con su valor.

En principio, podemos hablar de todas las características de las baterías recargables y sus cargadores durante mucho tiempo, pero aún así volvamos al tema de nuestra publicación y empecemos a conocer las opciones prácticas de los cargadores. Pero toda la información proporcionada aquí, esperamos, ayude a nuestros lectores a comprender mejor todo lo que se presentará a continuación.

Cargadores basados ​​en reguladores de voltaje lineal

En la actualidad, APC rara vez utiliza cargadores con regulador de voltaje lineal en sus sistemas de alimentación ininterrumpida. Los reguladores lineales se utilizaron ampliamente en modelos de 1ª (1G) y 2ª generación (2G), y su uso fue más común en modelos con baja potencia de salida.

En cuanto a otros fabricantes, siguen utilizando reguladores lineales como cargadores, porque Nombra que esta topología es la más simple tanto en diseño como en implementación práctica.

En la figura 3 se muestra un diagrama de bloques de un cargador basado en un regulador de voltaje lineal, que demuestra la simplicidad del circuito. Un elemento indispensable del circuito es un transformador de baja frecuencia descendente. En cuya capacidad, por cierto, se puede utilizar el transformador de potencia principal de una fuente de alimentación ininterrumpida. En este caso, hay un devanado reductor adicional en el transformador. Esta solución evita la necesidad de un transformador separado, lo que reduce tanto el costo como el peso del UPS.

Fig.3 Arquitectura del cargador de UPS (regulador lineal)

La conversión de tensión alterna a tensión continua, tradicionalmente, se realiza mediante un rectificador basado en puente de diodos, desde donde se alimenta la tensión rectificada al circuito regulador-estabilizador.

El modo de funcionamiento del regulador de voltaje se puede determinar mediante dos esquemas:

- circuito limitador de corriente del estabilizador;

- circuito de regulación térmica.

Ambos esquemas son opcionales y su presencia es típica para cargadores de más clase alta... En los cargadores más simples que funcionan en modo de carga de voltaje constante, la mayoría de las veces están ausentes.

El encendido y apagado del regulador de voltaje se realiza mediante un microprocesador (u otro controlador que realiza la función del microcircuito de control principal del SAI) mediante una señal ENCENDIDO APAGADO... El cargador se enciende y apaga mediante un microprocesador, que analiza el estado de la señal de nivel de carga de la batería y la señal AC-OK(señal de presencia de tensión de red AC en la entrada del SAI).

La gran mayoría de los desarrolladores de UPS utilizan un microcircuito LM317 como base de un regulador de voltaje de carga lineal. Este es un chip regulador de voltaje positivo de tres pines versátil que le permite diseñar reguladores con un voltaje de salida de 1,2 V antes de 37B y carga corriente hasta 1,5 A... No ampliaremos el LM317 ahora, porque cualquiera que lo desee encontrará lo más información detallada tanto a través de Internet como en libros de referencia nacionales sobre la base de elementos extranjeros. Lo único en lo que me gustaría insistir es en las características de encendido del estabilizador y los métodos de programación del nivel de voltaje de salida.

El estabilizador LM317 es conveniente porque solo requiere dos resistencias externas para configurar el nivel de voltaje de salida. Además, el LM317 tiene una inestabilidad de voltaje y corriente de carga mucho mejor que los reguladores de voltaje fijo. El LM317 tiene un circuito de protección de sobrecarga incorporado, un circuito de limitación de corriente, un circuito de protección contra sobrecalentamiento, protección contra el incumplimiento del área de operación segura.

La configuración de las resistencias externas y la dirección de las corrientes que fluyen a través de los pines del LM317 se muestran en la Figura 4. El estabilizador proporciona referencia de voltaje Vref = 1,25 V(voltaje entre salida y terminales de control). Este voltaje de referencia se aplica a la resistencia de excitación actual. R1... El valor de la tensión de salida está determinado por la fórmula (1):

Vout = Vref (1 + R2 / R1) + I ADJ R2 (1)

Fig.4 Estabilizador LM317

La corriente a través de la salida de control no supera los 100 μA y en esta fórmula se incluye en el término que determina el error. Por lo tanto, al desarrollar un estabilizador, la corriente YO AJUSTE esfuércese por reducir tanto como sea posible, y así reducir tanto como sea posible, los cambios en el voltaje de salida y la corriente de carga. Para ello, todo el consumo de corriente fluye a través del terminal de salida del microcircuito, determinando la corriente de carga mínima requerida. Si la carga en la salida no es suficiente, el voltaje de salida aumentará. Para evitar este fenómeno, se introduce un circuito de seguimiento en los cargadores que, con un aumento de la tensión de salida (y esto puede suceder a medida que se cargan las baterías), ajusta el divisor resistivo y, en particular, la resistencia equivalente del resistor R2. Un ejemplo de una conexión de seguimiento de este tipo se presenta en figura 5. En el circuito presentado, el sensor de voltaje de salida es un divisor resistivo R4 / R5... Un aumento en el voltaje de salida hace que el transistor se encienda Q1 y conectando la resistencia R3 paralelo a la resistencia R2... Como resultado, la resistencia equivalente de la resistencia R2 disminuye, lo que conduce a una disminución en el valor de la tensión de salida. Del mismo modo, el voltaje de carga se puede compensar cuando cambia la temperatura ambiente. Para hacer esto, en lugar de una resistencia. R5 simplemente instale un termistor.

Fig.5 El circuito de seguimiento evita cambios en el voltaje de salida y la corriente de carga

Ninguno de los pines del microcircuito debe conectarse a tierra sin falta. La conexión a tierra se realiza a través de un divisor adecuado. por lo tanto este estabilizador se dice que tiene potenciales de plomo "flotando" en relación con "tierra". Como resultado de esto, con la ayuda del LM317 se pueden estabilizar voltajes de varios cientos de voltios, siempre que el límite permitido diferencia de voltaje entre entrada y salida (el valor máximo de la diferencia no debe exceder 40V ).

Cabe señalar que el microcircuito LM317 es conveniente para crear no solo estabilizadores lineales con un voltaje de salida programable, sino también para crear estabilizadores de conmutación ajustables simples, aunque esta solución prácticamente no se encuentra en las fuentes de alimentación ininterrumpida.

Conectar el pin de control ADJ (pin 2) a tierra conduce al hecho de que el voltaje de salida del estabilizador se establece en el nivel 1,2 pulg, en el que la mayoría de las cargas comienzan a consumir una corriente escasa, es decir, de hecho, la carga se apaga. De acuerdo con este principio, el cargador se enciende / apaga. Para hacer esto, se introduce un transistor en el circuito, conectado entre la "tierra" y el contacto. ADJ... El transistor está controlado por una señal TTL generada por el microcontrolador en la Figura 6.

Fig.6 Encendido / apagado del estabilizador LM317

La apertura del transistor derivará el pin ADJ a tierra y apagará el cargador. Bloquear el transistor le permite encender el cargador y formar un voltaje en la salida del LM317, cuyo valor lo establece un divisor resistivo externo. La salida de control se puede desviar no directamente a tierra, sino a través de una resistencia ( figura 7). En este caso, no se forman 1,2 V en la salida del cargador, pero sí un voltaje ligeramente más alto, sin embargo, con un potencial suficientemente bajo, que, de hecho, corresponde a la terminación del funcionamiento del cargador.

Figura 7

Además del transistor de control, a menudo hay un limitador de corriente en el circuito del cargador, que apaga el estabilizador LM317 si la corriente de carga (en este caso, la corriente de carga de la batería) excede el valor establecido. En la figura 8 se muestra una variante de un cargador con limitador de corriente. Así es exactamente como se ven los cargadores para la gran mayoría de los sistemas de alimentación ininterrumpida PowerCom. póngase en fila REY(familia FAMILIARES) y alineación Caballero negro(familia BNT). En este circuito, el valor de la corriente a la que se produce la limitación se establece, en primer lugar, por el valor nominal de la resistencia. R3... Caída de voltaje a través de la resistencia R3 impulsa el transistor Q1... Resistor R3 con resistencia 1 ohmio establece el límite de corriente 0,6 A... Y, en principio, el valor de la corriente de salida al que se lleva a cabo la limitación, es decir el valor de la corriente de cortocircuito (SC) se calcula mediante la fórmula (2):

Isc = 600 mV / R3 (2)

Fig.8 Cargador de batería para SAI KIN / BNT PowerCom

Esto concluye la consideración de las características del microcircuito LM317 y procede a la revisión. esquemas prácticos cargadores para diversas fuentes de alimentación ininterrumpida.

Lo único a lo que puede prestar atención es que el microcircuito LM317 también tiene un análogo doméstico: este es un estabilizador 142EN12, que no se diferencia de él (ni en características, ni en el tipo de caja, ni en la circuitería interna, ni en los esquemas de aplicación).

Figura 9 Cargador APC Back-UPS 600 (chasis 640-0208E)

La Figura 9 muestra el primer ejemplo de uso del LM317 para construir un cargador. En este ejemplo, se suministra una tensión rectificada pero no suavizada a la entrada del estabilizador, obtenida en la salida del puente de diodos a partir de la tensión CA de red reducida. Como resultado, a la salida del estabilizador, tampoco se forma un voltaje constante, sino "parábolas con puntas cortadas". La limitación de la parábola se lleva a cabo en el nivel de voltaje de estabilización, que, en primer lugar, se establece mediante resistencias R9 y R11... Un divisor realiza un ajuste más preciso de este voltaje. R10 / VR1... Entonces la resistencia variable VR1 le permite ajustar el valor del voltaje de salida del cargador. El suavizado de la tensión de salida del cargador se realiza mediante un condensador electrolítico. C3.

Fig.10 Cargador de UPS PowerCom KIN 800 / 1500AP

La figura 10 muestra un diagrama del cargador utilizado en muchos modelos de las familias. FAMILIARES y BNT por PowerCom. Este cargador está construido de acuerdo con el circuito clásico de corriente limitada. El voltaje de salida del cargador se establece mediante un divisor resistivo R7 / R38. El sensor de corriente que establece el umbral de limitación de corriente es una resistencia R51... El sensor de corriente impulsa el transistor Q8, con la ayuda de la cual se bloquea el estabilizador al momento de exceder la corriente valor umbral... El encendido / apagado del cargador se realiza mediante un transistor Q10 que es impulsado por la señal ENCENDIDO APAGADO desde el microprocesador.

Fig.11 Cargador de UPS PowerCom KIN 425 / 625AP

La Figura 11 muestra otro diagrama de un cargador de UPS PowerCom. Este circuito también se basa en el circuito clásico de un cargador de corriente limitada, sin embargo, proporciona un cambio en los modos de funcionamiento del cargador. Cambio de modos de funcionamiento, es decir programación del cargador, realizada por una señal VOLT_SELECT , que es una señal discreta y es generada por un microprocesador. Esta señal cambia los parámetros del divisor resistivo que establece el voltaje de salida del estabilizador y, en particular, cambia la resistencia de la resistencia "inferior" ( R2 en la Figura 4). Ajuste de señal VOLT_SELECT a un nivel alto conduce a la apertura del transistor Q12 y bloqueo Q7... Como resultado, la resistencia "inferior" del divisor se convierte en una resistencia R15... Establecer la misma señal VOLT_SELECT a un nivel bajo conduce a la apertura del transistor Q7 y cerrando Q12, como resultado de lo cual la resistencia "inferior" del divisor se convierte en R17 con una clasificación de resistencia diferente, que finalmente conduce a un cambio en el voltaje de salida del cargador.

El cargador se enciende y apaga mediante una señal ENCENDIDO APAGADO y transistor Q18, cuando se abre, la salida de control del estabilizador LM317 ( pin 1) se deriva a tierra. La limitación de corriente, como de costumbre, se realiza mediante un transistor P19, que, a su vez, está controlado por un sensor de corriente: una resistencia R35.

En el diagrama que se muestra en la Fig.11, también puede ver la presencia de un sensor de funcionamiento del cargador, que consta de R53, R45 y C19... Este sensor genera una señal CHRG_ON tan pronto como aparezca la tensión de red en la entrada del SAI. Esta señal, con su alto nivel, informa al microprocesador sobre la presencia de tensión de red y la posibilidad de iniciar el proceso de carga de las baterías. Es en esta señal que el microprocesador establece la señal ENCENDIDO APAGADO a un nivel bajo, lo que conduce al inicio del cargador. En principio, este sensor podría denominarse sensor de presencia de tensión de línea.

Figura 12 Cargador Back-UPS 900/1250 (chasis 640-0209)

El cargador de la Fig. 12 está diseñado para generar una corriente potente para cargar baterías. Pero dado que LM317 le permite generar una corriente de solo hasta 1,5 A, luego para aumentar la potencia, se instalan dos estabilizadores en paralelo ( IC12 y IC13), como resultado de lo cual la corriente de carga se divide aproximadamente a la mitad entre estos dos microcircuitos, es decir este cargador proporciona una corriente de carga de hasta 3A... El valor de la tensión de carga se establece mediante resistencias. R141, R142, R143 y VR6... Como en uno de los ejemplos ya considerados, la resistencia variable VR6 le permite ajustar con precisión el voltaje del cargador. Esta operación se realiza en la fábrica y también la pueden realizar los ingenieros de servicio al probar el SAI.

Este esquema proporciona un arranque suave del cargador, es decir el voltaje de salida aumenta gradualmente, de acuerdo con una ley exponencial. Un circuito que consta de un transistor proporciona un arranque suave Q45 y circuito integrador R166 / C48... En el momento en que aparece la tensión alterna en la salida del transformador reductor T2, condensador C48 descargado, provocando que el transistor Q45 resulta estar cerrado. Cerrado Q45"Corta" el divisor resistivo (y, en particular, el resistor R142), con el que se fija el valor de la tensión de salida del cargador. Sin embargo, a medida que el condensador se carga C48, transistor Q45 comienza a abrirse ligeramente y el divisor maestro está conectado a "tierra". El voltaje a través del capacitor crece exponencialmente, como resultado de lo cual el voltaje de salida y la corriente cambian de acuerdo con la misma ley.

Transistor P19 es un transistor de control con la ayuda del cual el cargador se enciende y apaga. Controlado por una señal de transistor ACFAIL , que se establece en un nivel alto en el momento de un corte de energía. Activación de señal ACFAIL conduce a la apertura del transistor P19 y apague el cargador.

Además, este circuito proporciona compensación térmica del voltaje de carga y protección térmica. Un termistor está diseñado para estos fines. R161 y el transistor controlado por él Q18, que a su vez impulsa el transistor Q19.

Además del LM317, en los cargadores se pueden utilizar estabilizadores integrados de tres salidas para un voltaje fijo. Estos reguladores tienen tres pines: voltaje de entrada, voltaje de salida y tierra. Es el "terreno" relativo que estos estabilizadores limitan su voltaje de salida. De toda la variedad de tales microcircuitos, los más adecuados para construir cargadores de batería son los estabilizadores en 15 voltios... Sin embargo, la tensin 15V es redundante. Por lo tanto, para reducir la magnitud del voltaje de salida efectivo, estos estabilizadores se ven obligados a trabajar en un modo de pulso condicional. Este modo implica que se suministra un voltaje rectificado sin filtrar a la entrada del estabilizador. Como resultado, a la salida del estabilizador, se forman "cortes" en el nivel 15 voltios parábolas, cuando se suavizan, obtienen un voltaje de aproximadamente 14 voltios... En la Fig.13 se muestra un ejemplo de un cargador de este tipo.