Зарядний з ибп. Зарядний пристрій для акумуляторів UPS. Навіщо потрібні емітерний повторювачі

Проблеми та особливості

В першу чергу, важливо користуватися амперметром, Коли будете заряджати батарею. Таким чином ви зможете контролювати даний процес: По напрузі цього зробити не вийде. Врахуйте: щоб дізнатися допустиме значення максимального струму, потрібно розділити ємність акумулятора на 10. За допомогою зібраного пристрою батарею можна буде зарядити за кілька годин, в залежності від ступеня її розрядки.

Пристрій для заряду АКБ ДБЖ

Публікую статтю мого читача Олександра, Який проживає в Алексбурге, точніше - в Ризі.

У статті докладно розглядаються принципи роботи акумуляторів, процеси заряду і розряду, і наведені способи, що дозволяють максимально використовувати ресурс акумуляторних батарей.

Таких капітальних праць зараз в інтернеті дуже мало. Побачивши статтю, зрозумів, що при належному оформленні вона тягне мінімум на магістерську дисертацію! Сам почерпнув з неї багато корисного, і рекомендую своїм читачам!

Трохи історії або з чого все почалося

На початку 2000-их років до мене в руки потрапив старенький джерело безперебійного харчування BACK-UPS 600I від бусурманську виробника APC. Дістався він мені безкоштовно, так як батареї у нього були дохлі. Звичайно ж я відразу його оттестіл, купив рекомендовані бусурманську виробником батареї і "воно у мене запрацювало"!

Про такий ДБЖ я писав у статті про використання.

Я тоді на нього не міг натішитися. Як же - світла немає, а комп з монітором працює.

Але в один непрекрасний момент мою радість обламали.

І як Ви, Читач, думаєте хто? .. гребанний торгаші. Я в перший раз замінив дві батареї 6В / 7Ач на одну 12В / 7Ач вийшло трохи дешевше. Але коли в перебігу року батарея знову здохла, я задумався! По-перше, батарею доводилося міняти раз на рік-два. По-друге, хотілося щоб девайси, підключені до ДБЖ працювали не кілька хвилин, для "коректного відключення живлення", а хоча б до часу закінчення прорахунку на лінійці Прем'єра від адоби.

Ось тут-то у мене і почали виникати пустотливі мислішкі, а не підключити мені автомобільний акумулятор на ампер 100 (щоб уже надійно) до мого ДБЖ. Тим більше торгаші стверджували, що в ДБЖ потрібно використовувати тільки гелеві акумулятори, лякаючи Великими карами того, хто спробує використовувати набагато більш дешеві акумулятори для автомобілів.

Але я людина досить грамотний і засвоїв, що матчастину знати треба! Інакше щось може піти не так з великим бодабумом! А торгашам вірити не можна. Тому взявся за вивчення матчастини! В результаті моїх досліджень народилося те, чим я задоволений і по сей день. А саме - я зробив так, що тепер можна підключати автомобільний акумулятор в ДБЖ. Тобто, подружив ІБП і акумулятор.

ЗАМІСТЬ передмови. види акумуляторів

У джерелах безперебійного живлення (ДБЖ) використовуються гелеві акумуляторні батареї (АКБ). І тому є вагомі причини. Я не буду перераховувати їх всі, але основну поясню. Уявіть собі офісну секретарку з двадцятикілограмовий акумулятором в руках. Смішне видовище, чи не так-ли? ..

Технічно грамотних фахівців, досконально знають що таке електричний струм не так і багато. А фахівців, які знають як працює імпульсний блок живлення, як інвертор перетворює постійну напругу в змінну і того менше. Простого користувача комп'ютера це не цікавить. Тому були створені гелеві акумулятори. Усередині такого акумулятора конечно не гель для волосся або гелій, як можна подумати з назви недосвідченого секретарці. Усередині та ж сама сірчана кислота і той же свинець, як і в звичайному автомобільному акумуляторі знайомому нам вже більше століття. Тільки там ще присутній дрібна сітка з дуже-дуже дрібними осередками з токонепроводящего матеріалу, яка утримує кислоту як губка в своїх порах. Також такий акумулятор не вимагає обслуговування.

Уявіть ту ж секретарку з ареометром в руках, з банкою електроліту і пляшкою дисцилированной води на столі. Виробники ДБЖ прагнуть убезпечити себе від позовів та претензій. Тому використовують в своїх пристроях найбільш безпечні акумулятори з точки зору використання недосвідченим споживачем. Але ми-то знаємо матчасть :)).

Я не буду лізти в нетрі і дуже детально стосуватися існуючих типів АКБ, питання роботи акумуляторів в різних умовах (величезний пусковий струм, довгострокова навантаження, постійний недозаряд, перезаряд, википання електроліту, глибокий розряд, температура експлуатації і т.д.), хоча дещо -що з цих понять розберу детальніше далі по тексту. Я просто гарантую і відповідально заявляю виходячи зі свого практичного досвіду, що при певних умовах використовувати в ДБЖ дешеві стартерні АКБ замість дорогих гелевих можна! Тож почнемо!

ТЕОРІЯ акумуляторів. Для вивчення обов'язкове!

Тут я буду торкатися тільки теорії по обслуговувати кислотно-свинцевим стартерних АКБ, використовуваним в автомобілях і виробленим з дотриманням всіх технологічних норм виробництва (тобто не випускаються в китайському підвалі дядечка Ляо або в двірницької колишнього будинку Іполита Матвійовича в Старгороді). Вони найдешевші але в той же час самі "наукоємні" в експлуатації.

Якщо їх правильно використовувати і обслуговувати, але найголовніше правильно заряджати, вони можуть прослужити більше 15 років, або витримати більше чотирьохсот циклів 100% розрядки-зарядки або більше ТИСЯЧІ циклів 30-40% розрядки-зарядки! Це перевірено, я гарантую!

Принцип роботи АКБ

АКБ має два крайніх робочих стану - повністю розряджена і повністю заряджена. Торкнуся більш детально цих двох станів. Будь-автомобільний АКБ складається з 6 "банок". Це сленгове поняття судини, в якому знаходяться пластини і кислота. Пластини в цих судинах з'єднані послідовно. Ось тут є перший фундаментально важливий момент. Одна "банку" теж має два крайніх робочих стану - повністю розряджена з напругою 2,00 вольт і повністю заряджена з напругою 2,40 вольт.

А що там свіжого в групі ВК СамЕлектрік.ру ?

Підписуйся, і читай статтю далі:

• Напруга повністю розрядженою АКБ - 12,00 вольт (6 х 2)
• Напруга повністю зарядженої АКБ - 14,40 вольт (6 х 2,4)

Як же так, запитаєте ви? Адже напруга на АКБ ніколи не буває більше 13 вольт. І матимете рацію. Напруга на повністю зарядженій АКБ буде в межах 12,75 - 12,80 вольт при щільності електроліту 1,26 г / куб.см і при температурі 25 градусів за Цельсієм. Але звідки 14,4 вольта? .. Під час зарядки і розрядки в АКБ відбуваються складні хімічні процеси, що тривають після відключення зарядного пристрою або навантаження якийсь час. Це можна назвати хімічної інерцією. Відповідно змінюється щільність електроліту.

Температура в АКБ теж може бути різною (від -40 до +50). Коли в АКБ відбуваються якісь процеси, змінюються всі її показники. І вони взаємопов'язані між собою. Напруга 12,75 - 12,80 вольт - це "напруга спокою" повністю зарядженої АКБ. У повністю зарядженої АКБ при підключенні навантаження напруга впаде. При відключенні навантаження напруга знову буде прагнути до тих самих 12,75 - 12,80 вольтам. Але так як було віддано якусь кількість енергії напруга (в залежності від цієї кількості) до 12,75 - 12,80 вольт вже не підніметься.

АКБ вважається розрядженою на якусь кількість відсотків. Відповідно при зарядці напруга підвищується, а коли зарядка припиняється (припиняються і процеси всередині АКБ) напруга знову прагне до напруги спокою.

А ось тут на подіумі з'являється Його Величність Електричний Струм, вимірюваний амперами. Чим більше струм навантаження на АКБ, тим більша кількість енергії за одиницю часу батарея віддасть. І відповідно розрядиться. На АКБ зазвичай пишуть її електричну ємність.

Електроємність АКБ цей твір постійного струму розряду АКБ на час розряду при номінальній напрузі (для автомобільного АКБ це 12 вольт).

Відповідно за годину АКБ електроємна 60 Ач може віддати 60 ампер напругою 12 вольт до її повної розрядки. Практично це виглядає так: якщо батарею навантажувати струмом 60 ампер одну годину, її напруга знизиться з 12,75 - 12,80 вольт до 12,00 вольт. Це фундаментальна основа роботи АКБ.

Практично ж у АКБ є одна дуже неприємна особливість. Струм саморазряда. Причому цей струм збільшується, якщо АКБ стоїть на сонці і температура електроліту в ній підвищується. Але і ємність АКБ, відповідно, підвищується. А ось взимку ток саморозряду зменшується. Але і ємність АКБ відповідно зменшується. Тому існують стандарти на експлуатацію, зберігання, консервацію АКБ, що враховують всі ці фактори.

У новій АКБ електричної ємністю близько 60 Ач ток саморозряду при температурі 25 градусів за Цельсієм зазвичай не перевищує 20 міліампер. Це означає, що при кімнатній температурі АКБ може розрядитися наполовину своєї електроємності за чотири-п'ять місяців. При старінні АКБ і при її інтенсивної експлуатації струм саморозряду підвищується з кожним циклом розряд-заряд. При навантаженні на АКБ струм саморозряду і струм навантаження підсумовуються. Але як же 14,40 вольт, знову наполегливо запитаєте ВИ? ... Ось тут є другий фундаментально важливий момент.

Принцип зарядки АКБ

Існує два способи зарядки АКБ:

• Зарядка постійним струмом
• Зарядка постійною напругою

Який з них краще однозначно сказати не можна. Все залежить від того, чого Ви хочете домогтися. Швидкості зарядки або повної зарядки. Я вважаю за краще заряджати АКБ другим способом. І далі я обгрунтую свою позицію.

Зарядний пристрій постійним струмом значно простіше схематично і дешевше у виготовленні. Зарядний пристрій постійною напругою значно складніше схематично і дорожче у виготовленні. Ті хто заряджав акумулятори старими радянськими зарядками (до речі дуже чудовими за своїми технічними парамеров і надійністю виконання і роботи) знають теорію.

Якщо АКБ повністю розряджена - відкручуємо пробочки на АКБ, підключаємо АКБ до зарядки, висталяем ток в одну десяту від ємності АКБ і заряджаємо 12 годин. Через 12 годин зменшуємо ток на половину (до однієї двадцятої від ємності) і дозаряджати годину-дві, поки електроліт не починати "кипіти", відключаємо зарядку. Кипіння електроліту це процес виділення з нього пари водню. В ідеалі кипіти електроліт не повинен. Тому що потім доведеться брати ареометр, міряти його щільність і додавати дісцілірованной воду. Тому потрібно постійно знижувати струм.

Якщо АКБ втратила свою ємність в процесі жорсткої експлуатації, глибокого розряду або просто старіння, вона може зарядитися за пару годин. І електроліт почне кипіти через годину після підключення зарядки.

Зарядка постійним струмом має на увазі, що при зарядці напруга підвищується. І як тільки напруга перевищить 14,40 вольт електроліт закипить по-любому. Що робити в такому випадку? .. Варіант перший - стежити за процесом зарядки постійно знижуючи струм, тримаючи напругу зарядки на позначці 14,40 вольт. Варіант другий - використовувати автомат, який стежить за цим сам. Але стежить за напругою, знижуючи струм заряду в міру потреби. Це і є зарядка другим способом - постійною напругою.

Другий фундаментально важливий момент - правильна зарядка АКБ на ВСЕ 100% електричної ємності:

Повністю зарядити АКБ (НА ВСЕ 100% ЇЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЄМНОСТІ) БЕЗ википання електроліту МОЖНА ТІЛЬКИ напругою 14,40 ВОЛЬТ!

Я вважаю за краще заряджати АКБ постійною напругою 14,40 вольт. Практика така, що зарядити акумулятор на 100% досить складно. Коли АКБ набрала свою ємність на 95% ток її заряду дуже маленький, а на 99% він просто мізерний і може бути всього 30 міліампер. Я відзначу одну деталь - це все на межі кипіння електроліту. Теоретично електроліт починає кипіти при напрузі заряду 14,41 вольт за умови, що АКБ зроблена ідеально, а при 14,40 не кипить. На практиці це може бути і 14,38 вольт і 14,42. Все залежить від виробника АКБ і індивідуально для кожної конкретної АКБ. Але суть, сподіваюся Ви, шановний читачу, вловили.

Недоліком зарядки по напрузі є час зарядки. Зазвичай АКБ набирає повну ємність заряду (100%) за час більше доби. Тут дуже важливий ток зарядки на початковому етапі. Можна заряджати на початковому етапі і струмом в одну п'яту від ємності. Тоді час зарядки скоротиться. Як і час служби АКБ, але незначно. Теорію зарядки ніхто не відміняв. Краще не виходити за рамки струму зарядки більше однієї десятої від ємності АКБ. Вибирати Вам, читачу.

Чи можна використовувати автомобільний акумулятор для ДБЖ?

А тепер ми підійшли до суті питання. Як використовувати стартерний АКБ для автомобіля в ДБЖ. Мій ДБЖ BACK-UPS 600I підходить під це ідеально!

Найперші безперервного живлення від APC серії Back UPS заряджали акумулятор якраз за принципом зарядки АКБ постійною напругою. Там стоїть мікроконтролер управління зарядкою АКБ. Розрахункова ємність АКБ для мого ДБЖ 7 Ач. Струм заряду 350 міліампер на початковому етапі. На кінцевому ток падає до 10 міліампер (фактично до струму трохи більше струму саморозряду). Більш нові ДБЖ-шки заряджають по-іншому. Я тестіл більш нову модель Back-UPS CS 650 (хотів навіть купити), але - ця залізна скотина тримає напругу на рівні 13,7 вольт. При струмі заряду понад певного параметра ця гидота висвічує на передній панелі значок Replace Battery.

Його звичайно теж можна використовувати з АКБ від автомобіля, але з АКБ великої місткості можуть бути проблеми недозаряд. З ним доведеться використовувати зовнішню зарядку (це питання я розгляну нижче, в розділі Практика). Та й напруги 13,7 вольт недостатньо, щоб зарядити АКБ на 100%. Тому мені такий UPS даром не потрібний. А ось з моїм ДБЖ BACK-UPS 600I можна використовувати АКБ хоч 150 Ач. Так, при повній розрядці батареї заряджати струмом 350 міллімпер він її буде кілька діб. Але зате гарантовано зарядить на 100%. Але і з цього положення, щоб заощадити час, знову ж можна вийти за допомогою зовнішньої зарядки.

ПРАКТИКА зарядки акумулятора в ДБЖ. вивчаємо матчастину

Отже, Читач, ми підійшли до самої суті питання. Радий представити те, у що перетворився мій Back UPS 600I за 14 років експлуатації. 9 з них я експлуатую його зі свинцево-кислотними АКБ для автомобіля.

Поспішаю відразу переконати скептиків з водородобоязнью. Обидва отвори для газовідводу з боків АКБ у мене були заклеєні латексом від презерватива (якщо що, він просто надуется). Пробки на банках теж закручені наглухо. Але за 9 років експлуатації казусів не було. Тому зараз вони залиті силіконовим клеєм. Використовую дві АКБ. Акумулятори підключені до загального мінусом і комутованих плюсом. Зсередини це виглядає так:

На передній панелі ми бачимо цифровий вольтметр, який показує напругу заряду 14,44 вольта і амперметр, який нічого не показує. Це мій стандартний робочий режим. Чому він нічого не показує дізнаємося нижче.

Тепер знову зовсім трохи історії. Те що Ви, Читач, бачите на фото нижче - мої найперші прилади для контролю ІБП. Це стрілочний вольтметр з розтягнутою шкалою (вимірює напругу від 10 вольт до 15 вольт) і амперметр з саморобним шунтом. Мені потрібно було бачити як струм при роботі від АКБ, так і струм заряду. Якщо потрібно змусити вольтметр показувати напругу не від нуля, а з бажаного напруги - шкалу можна розтягнути за допомогою дільників напруги, схеми в інтернеті є.

Зроблені вони були багато років тому і служили вірою і правдою до того як Аліекспрес став символом епохи. Потім у мене з'явилися чудові і головне дуже точні прилади (амперметр + шунт до нього і вольтметр) за недорогими цінами. Так виглядає ДБЖ з включеним амперметром:

Він показує струм зарядки. Як бачите струм не великий - всього 50 міліампер. Це працює контролер зарядки АКБ UPS-а. Варто відзначити одну деталь. Тільки після того, як я поставив цифровий вольтметр такої точності стало видно, як працює контролер заряду. Стрілочний вольтметр цього зафіксувати не міг.

Напруга заряду періодично змінюється в межах від 14,37 вольт до 14,47 вольт і може півгодини, а може 30 секунд бути на одному рівні. Струм зарядки залежить від підключеної АКБ. Якщо підключена АКБ ємністю 17 Ач, ток зарядки знаходиться в межах десяти міліампер. Але тут вже точно сказати не можна. Це на межі похибки приладу. Може 14 міліампер, може 6 міліампер. Одне можу сказати точно - він різний для АКБ різної ємності.

А ось амперметр не такий простий, як здається. Його краса в тому, що він може показувати електричний струм в двох напрямках. Він покаже струм зарядки і ток розрядки але зі знаком "мінус". А тепер я підключу навантаження близько 180 ват, щоб забрати з АКБ 20 ампер. Відразу видно, як просіло напруга і як амперметр почав показувати розрядку АКБ з від'ємним значенням:

ДБЖ я налаштовував під себе виходячи з того, що забирати від АКБ я буду струм не більше 20 ампер. Навантаження 90 ват від 220 вольт навантажує АКБ в межах 10-11 ампер. Але фактично на ДБЖ у мене зараз два сервера, рутер і свитч. Все це господарство споживає близько 30-ти ват від 220 вольт, а від АКБ в межах 4-5 ампер. Акумулятор 58 Аг.

Гарантовано це все може працювати без електрики близько 7-8 годин (в залежності від навантаження на сервера). Як тільки пропадає електрика мені приходить СМС-ка і я віддалено можу відключити серваки. Але цього думаю не потрібно. За сім годин я з'явлюся і перемкну на другу АКБ :)), кнопочкой вручну. І поки це все працює, зніму АКБ з машини і підключу замість першої. Це ще 7-8 годин. Ну а за добу подачу електрики відновлять точно. Поки таких форс-мажорів не було. :)) Ну а якщо будуть, розорюся на 100 приміщення повинна бути захищена АКБ. Правда в машину його не поставиш. Це до речі одна з причин, чому я не використовую АКБ більшої ємності, ніж може "проковтнути" моя машина. Хоча, як Ви бачите, Читач, система дозволяє використовувати АКБ ємністю хоч 1000 Ач.

Ну і показання через пару хвилин після того, як живлення ДБЖ знову перемкнулася на 220 вольт. Як бачите напруга 13,08 вольт а струм зарядки 140 міліампер:

Заряд після невеликого розряду

Схема підключення дозволяє НЕЗАЛЕЖНО заряджати одну з батарей під час експлуатації інший. Раз на півроку я переключаюсь між батареями, щоб якось зрівняти процес старіння обох АКБ. Провід 6 кв.мм.

Варто відзначити, що при довжині проводів більше метра потрібно використовувати перетин більшої площі. Для себе я розрахував, що при робочому струмі від АКБ в 12-15 ампер і довжині дроти в 40 сантиметрів напруга падає на 0,008-0,015 вольта. Це близько зайвих 3-6 хвилин роботи від АКБ. На 7 годин це незначно. Відповідно чим дроти від АКБ до ДБЖ коротше і товще тим краще, особливо при великих токах навантаження.

Чудова клавіша перемикача вибору АКБ дозволяє підключити зовнішню зарядку. Також ця клавіша, при певній вправності дозволяє переключити акумулятори під час роботи ДБЖ від АКБ. Це теж перевірено. сучасні імпульсні блоки харчування для комп'ютерів тримають навантаження, якщо напруга в мережі пропало на 0,8 - 1,2 секунди. А цього якраз вистачає, щоб при падінні напруги на АКБ до критичного швидко "перещёлкнуть" клавішу на іншу АКБ.

Амперметр і вольтметр споживають дуже маленький струм. Якщо відключити сведодіод підсвічування дисплея, прилади споживають близько одного міліампера (я навіть поміряв спеціально, скільки споживає вольтметр, викликавши на дисплеї одиниці - це менша кількість сегментів РКІ), прилад споживав 900 з хвостиком мікроампер при напрузі живлення 11,11 вольт. З палаючим світлодіодом (коли дисплей світиться) близько 3-ох міліампер. А це важливо. Адже він підключений до акумулятора безпосередньо. Амперметр я взагалі зробив відключається, тому що його харчування підключено до виходу 220 Вольт ДБЖ. Тут хочу пояснити. Харчування амперметра повинно бути гальванічно розв'язане від схеми, в якій він знімає показання. Його напруга живлення від 6,5 вольт до 15вольт. Я не знайшов для нього відповідний блок живлення. Як виявилося блок живлення з параметрами 6-12 вольт, розрахований на навантаження в 10 міліампер знайти не так-то просто. А робити самому не було терпіння. Вже дуже хотілося швидше підключити його замість стрілочного, який був до цього. Тому я взяв зарядку від телефону на 400 міліампер і 7,5 вольт і підключив його до виходу ДБЖ 220 вольт і зробив його повністю відключається. Це щоб знизити навантаження на вихід 220 Вольт ДБЖ коли він працює від акумулятора. Клавіша контролю по вольтажу і Ампераж відключає амперметр зовсім, а у вольтметра відключає підсвічування мінімізуючи споживання енергії акумулятора. Ну ось в загальному то і все пояснення по клавішах управління ДБЖ.

Зарядка зовнішнім зарядним пристроєм

Тепер я хочу окремо торкнутися правильної зарядки акумулятора мого ДБЖ. Як я згадував вище, я розповім чому я вважаю за краще зарядку АКБ постійною напругою. Торкнуся цього питання на прикладі своєї зарядки. Виглядає вона так:

Схему її можна знайти в журналі Радіо. Величезна подяка моєму татові, який знайшов її а потім спаяв і автору цієї розробки - М.Шумілову за грамотний і дуже корисний прилад виготовлений з комп'ютерного блоку харчування. Зарядка досить складна у виготовленні і в налаштуванні. Але після цього процесу вона буде радувати своєю точністю і простотою зарядки АКБ на гарантованих 100% ємності. Індикатор показує крім струму, напруги та потужності зарядки витрачені на зарядку ваттчаси. Так вона у мене виглядає зсередини:

Напруга заряду 14,40 вольт (Юстіруется при налаштуванні). Саме щоб було не 14,39 і не 14,41! Це важливо. Струм зарядки обмежується на той діапазон АКБ, який ви плануєте заряджати. У мене струм обмежений до 6,5 ампер. Для моїх потреб це оптимальний струм.

Такий зарядкою можна заряджати АКБ ємністю від 20 Ач до 80 Ач. Звичайно можна заряджати та АКБ в 150 Ач. Але час зарядки буде близько двох діб. При підключеному акумуляторі напруга падає, струм зарядки максимальний. Тут слід звернути увагу на те, що якщо не обмежити струм зарядки, він може бути перші кілька секунд таким, яка ємність АКБ. У міру зарядки АКБ напруга прагне до 14,40 вольтам а струм зарядки поступово падає. Як тільки напруга піднялося до 14,40 вольт - ми зможемо побачити один з головних параметрів АКБ, який не так просто дізнатися - ТОК Саморозряд. По ньому можна дізнатися, на скільки АКБ зношена і чого від неї очікувати взимку.

Також плюс такого методу зарядки в тому, що Ви ніколи не перезарядіть АКБ. Вона може стояти на зарядці хоч 3 місяці. Електроліт ніколи не закипить і вона буде заряджена на 100%. На жаль промислові зарядки такого типу коштують дуже дорого, та й вбудований амперметр з вольтметром - прямий доказ того, що зарядка справді не халтурно. На відміну від говнохреней Bosh і інших Vart, де індикація контролю здійснюється світлодіодами, які спалахують по якомусь там нагоди метеоризму виробника. Тепер я точно і без непорозумінь пояснив цифру в 14,40 вольт.

Після процесу зарядки потрібно почекати близько 2-6 годин (в залежності від ємності АКБ) поки батарея прийде в стан спокою. Напруга буде близько 13 вольт. І протягом доби-двох (коли всі хімічні процеси всередині припиняться повністю) напруга батареї опуститься до напруги в 12,8 вольт. Розпочнеться процес її саморозряду. Тепер, сподіваюся, стало зрозуміло, чому я заткнув отвори в АКБ і не парюся з приводу шкідливих випарів під час зарядки. Періодично, раніше раз на півроку, зараз раз в пару років, я тестую і обслуговую АКБ. Перевіряю ареометром щільність електроліту в банках і його рівень. Ну і відповідно дозаряджати резервну АКБ зовнішньої зарядкою.

Про ТАБЛИЦІ заряду і не тільки

Тепер, мабуть варто дати пояснення до таблиці, яка характеризує ступінь заряду і розряду АКБ. З зарядкою все пояснив вище. Тепер пояснення до розрядки.

Як бачите у мене зазначено, що АКБ розряджена в нуль, коли напруга на ній падає до восьми вольт. Це досить тонкий і теж важливе питання. Відразу поясню термін "глибокий розряд" використовуваний мною далі по тексту. АКБ переходить в стан глибокого розряду коли напруга спокою у неї нижче 11,35-11,40 вольт. Це верхня межа глибокого розряду. Як я говорив вище, після відключення навантаження, напруга на АКБ починає підвищуватися. Дуже важливо, щоб після 2-6 годин, в залежності від ємності АКБ, це напруга піднялося до 12,00 вольт. Це означає АКБ не зникла в "глибокий розряд". Хоча з мого досвіду навіть якщо АКБ короткочасно розрядиться до 11,90 - 11,85 вольт нічого страшного не буде, якщо її відразу поставити на зарядку. І виробники часто пишуть короткочасний пусковий струм поруч з ємністю. Такий струм миттєво веде АКБ в глибокий розряд, але, як бачите, АКБ це витримує і служить в автомобілі 5-6 років. Під час запуску стартера в автомобілі АКБ навантажується струмами до 200 ампер і напруга просідає до 9 вольт. Важливо, скільки часу АКБ в глибокому розряді знаходиться ПІД НАВАНТАЖЕННЯМ.

Нижній поріг відключення виробник ДБЖ виставляє при повному навантаженні на АКБ. Тому в моєму випадку він близько 7,55 вольт при навантаженні близько 30-35 ампер. Я перевіряв на дохлому АКБ, коли тестіл всю систему. При 7,55 вольт ДБЖ відключається від АКБ повністю і "гасне". І 8 вольт у мене в таблиці вказано на повне навантаження. Це "пам'ятка для себе". Я не став опиратися на 7,55 вольт щоб залишити якийсь подстраховочний буфер. Взагалі, краще не доводити розрядку АКБ до падіння напруги на такий низький рівень. АКБ "просідає" по напрузі більше під повним навантаженням, ніж під навантаженням в 50% або 30%. Як тільки навантаження припадають повністю, напруга на АКБ стрибком піднімається і потім продовжує підніматися все повільніше до напруги фактичного розряду.

Коли я тестіл ІБП-шку, при 20-ти амперной навантаженні на АКБ, коли вольтаж просів до 8 вольт, я зменшив навантаження до 9 ампер, напруга миттєво піднялося до 10,6 вольт, продовжуючи при цьому повільно знижуватися. Обчислюється це дослідним шляхом. Якщо розряджати акумулятор навантаженням в 10 ампер, відповідно і нижнє значення буде не 8 вольт, як у мене, а більше (воно може бути 8,4 вольт, наприклад, або 9,0 вольт) - повторюся, це обчислюється досвідченим шляхом. Якщо навантаження на АКБ від ДБЖ 10-20% від розрахункової, відповідно напруга "просідає" менше але на АКБ виходить навантаження довготривалі. І відповідно АКБ знаходиться в глибокому розряді під навантаженням довше. А ось це вже "убивчо" для АКБ. Тому потрібно намагатися не доводити АКБ до глибокого розряду і по можливості, якщо до цього дійшло - відразу поставити на зарядку. І коли при зникненні електрики ми намагаємося відключити від ДБЖ якісь додаткові прилади, збільшуючи час роботи ДБЖ від АКБ, тим самим ми змушуємо довше працювати АКБ в глибокому розряді. Тому це питання потрібно вирішувати кардинально, заходячи з іншого боку - підключати 150-ти амперную АКБ :)) і не давати їй розряджатися нижче розрахованого під певний ампераж вольтажа.

Коли я описував час роботи своїх споживачів (рутер, сервери і свитч) 7-8 годин, це фактично 2-3 години АКБ буде працювати в глибокому розряді. І відповідно час її життя скоротиться досить істотно, але не на стільки, щоб не працювати далі. Але купити АКБ для автомобіля ємністю 58 Ач (час роботи 2-3 години) за 32-34 євро набагато приємніше, ніж АКБ ємністю 7 Ач (час роботи 5-10 хвилин) за 18-20 євро. Відчуйте і посмакуйте різницю;)) ... І АКБ для авто НАБАГАТО винослівей, серйозніше і аргументованіше гелевою "батарейки", яка йде "в комплекті" з ДБЖ. Прямий доказ - термін служби АКБ у мене :). Та й гелева "батарейка" пропрацювавши 20-30 хвилин в глибокому розряді фактично вмирає відразу - починають руйнуватися пластини всередині неї і її електроємність падає в рази на відміну від АКБ для авто, де втрата електроємності від роботи при глибокому розряді 2-3 години вимірюється відсотками .

Ще хочеться звернути увагу Читача на один момент в експлуатації саме цього ДБЖ. Комфортна робота з BACK-UPS 600I буде з навантаженням до 200 Ватт від мережі змінного струму 220 вольт. Відповідно від АКБ буде забиратися близько 25 Ампер. При більшому струмі починає сильно грітися керамічний резистор. Якщо ви хочете забезпечити автономним живленням електроприлади до 500 ват, вам потрібен ДБЖ розрахований на велику потужність. І хочу також звернути увагу, що інвертор ДБЖ-шек понад 800 вольт-ампер працює від ДВОХ АКБ з'єднаних послідовно (12 + 12 \u003d 24 вольта) в силу конструктивних особливостей. Я не зустрічав кіловатні ДБЖ живляться від однієї АКБ 12 вольт.

МОЖЛИВО, торгаші герметичні необслуговувані акумулятори для ДБЖ, прочитав усе НАПИСАНЕ ВИЩЕ, БУДУТЬ НЕ ЗАДОВОЛЕНІ. У МЕНЕ ЗА ВСЕ ОДИН АРГУМЕНТ, ЗАТЕ ЗАЛІЗОБЕТОННИЙ - ЦЕ ВСЕ СТАБІЛЬНО ПРАЦЮЄ ВЖЕ БАГАТО РОКІВ. АКБ ДЛЯ ДБЖ ВОСТАННЄ Я купую СІМ РОКІВ ТОМУ (ДВІ ШТУКИ), ОДНА ПРАЦЮЄ ДОСІ, ДРУГА зараз працює в АВТОМОБІЛІ ПІСЛЯ ТОГО, ЯК П'ЯТЬ РОКІВ служив у ІБП.

Від адміністратора блогу СамЕлектрік.ру

Стаття братиме участь в конкурсі статей, який буде проводитися в кінці 2016 року. Нагадую, що умови конкурсу, всі статті та підсумки -.

завантажити

• Теорія і практика застосування акумуляторів. Види акумуляторів. Найкраще, що можна почитати по темі - завантажити.

Приклад переробки ДБЖ на авто АКБ

читач BoB4uk скористався порадами, викладеними в статті, і зібрав подібний пристрій. Детальніше - в коментарях близько 17 березня 2019.

Панель ДБЖ при різних режимах

Як завжди, навіть в такій простій справі є тонкощі:
- раніше мене все запевняли, що джерело може видавати 7А по зарядним клем. Ще тоді мене брали сумніви: зарядний струм, 10% від ємності рідної батареї 7А · ч, - 0.7А. Так і виявилося: ДБЖ не в змозі видати більше 1.52А тривалий час;
- клеми ДБЖ під напругою навіть у вимкненому стані, заряд АКБ йде завжди. Напруга холостого ходу складає 13.5В;
- пластик корпусу легко відкушується кусачками 120мм, прожигается, випилюється, висвердлюється;
- паралельно включати батареї не можна через струмів обміну, що виникають між ними (немає обмежень, струм від повністю зарядженої батареї ДБЖ до розрядженого зовнішньої батареї може досягати 20А і більше). Плюс опір двох батарей паралельних в 2 рази менше опору окремо стоїть. У підсумку вся ідея ЗУ з ДБЖ зводиться до висновку клем ДБЖ назовні через бічну стінку і вимикача на 50-100А (в ДБЖ 1500ВА можуть бути струми більше 100А при роботі від АКБ);
- при ціні вимикача маси в 150-800 рублів сама затія втратила практичний сенс. ЗУ 14.4В / 0.6А без проблем справляється з зарядом АКБ ДБЖ (дісталося від ехолота) - при його вартості в 200-300 рублів і малих габаритах. А так як напруга в ДБЖ 13.5В - є 100% -во безпечний діапазон напруги при покупці ЗУ: В.

Якщо ж ДБЖ не використовується за прямим призначенням (відсутні споживачі) - тоді з нього ЗУ робиться елементарно:
- свердлити 2 дірки в боковій стінці або по фронту;
- в клеми ДБЖ вставляються клеми РПІ-П 1.5-7-0.8, дроти виводяться назовні і закінчуються клемами РПІ-М 1.5-7-0.8 (але краще РППІ-М 1.5-7-0.8).

Важливо! Всі статті по електроніці на цьому сайті виконані з практичними дослідами - і це визначає філософію електроніки та електротехніки: не поставив практичний експеримент (гола теорія) - сиди і мовчи в ганчірочку, бо теорія ніколи не збігається з виконаної практикою - і ці нестиковки часом критичні . Це я до питання псевдоелектріков, порадників на форумах загального плану, на зразок відповідей-ру. Радять таке, що волосся дибки стає; при цьому посилаються часто на закон Ома, який самі не розуміють. Тільки практика призводить до правильному розумінню законів Ома і Кірхгофа, це реально таке вправлення мозку виходить.

Он, навіть зі звичайним ДБЖ скільки тонкощів спливло. А з автомобільними запобіжниками - так взагалі атас ...

(Додано 05.03.2016): є деякі дрібниці, помічені під час розбирання ДБЖ фірми APC. Корпус всередині має гострі частини, потрібно деякі місця підточувати напилком: задирки протикають шкіру тільки так. Сам ДБЖ на 500ВА, але трансформатор всередині - на 430Вт. Плата містить силові клеми, РПІ-П 1.5-7-0.8 навіть поруч не стояли.

Якщо у ІБП зламалася плата саме в функції заряду АКБ, можна використовувати даний ДБЖ як мережевий фільтр на 4 "розетки": з запобіжником на 7А і зручною кнопкою включення. А всередину відсіку АКБ можна ховати гроші: злодії не тягають дешеві важкі предмети, як правило.

Для зарядки акумулятора обов'язковий надійне джерело живлення. Досить надійні зарядні пристрої на складових транзисторах. Простий, але потужний джерело живлення, зібраний на потужних складових транзисторах КТ947, КТ827 годиться не тільки для зарядки
автомобільних акумуляторів, а також для живлення електроприладів. Встановивши конденсатори, позначені на схемі пунктиром, можна використовувати зарядний пристрій як блок живлення.

Конструктивно діоди і транзистори можна розмістити на великому загальному радіаторі без ізолюючих прокладок, адже катоди діодів і колектори транзисторів електрично з'єднані між собою.

Виникла проблема з відсутністю трансформатора із середнім відводом між двома обмотками на 16В, тоді можна реалізувати схему з випрямним мостом.

У цій схемі резистор R1 в 1Ом потрібен для захисту складеного транзистора КТ837, КТ814 від короткого замикання на виході. Намотується цей резистор дротом з ніхрому.

Застосування амперметра при заряджанні батарей дуже важливо, так як тільки по току можна правильно контролювати зарядку акумуляторів. Слід пам'ятати, що допустимий максимальний струм зарядки дорівнює ємності акумулятора поділеній на 10.

Зібрані за запропонованими схемами зарядні пристрої забезпечать регулювання напруги на виході від 0 до 15В, і максимальний струм зарядки до 10 А.

Вибір перетворювача напруги.

Інверторний перетворювач напруги розумніше буде придбати заводського виробництва.

Найкраще купити автомобільний перетворювач, такі пристрої потужні і при цьому дуже компактні і портативні. Автомобільні інвертори має захист від перевантаження і індикатор або звуковий сигнал, Що спрацьовує при низькому заряді батареї.

Автомобільний перетворювач напруги в нагоді вам не тільки для саморобного бесперебойніка. З ним ви зможете в машині включити комп'ютер, і не тільки комп'ютер!

Багато автомобільні перетворювачі конвертують постійна напруга 12В в змінну 220В, 50Гц. Залишається тільки визначитися з потужністю перетворювача.

Звичайно ж, всі «нутрощі» комп'ютера не працюють одночасно, і в середньому споживання комп'ютером не перевищує 100 Вт. Навіть якщо врахувати, що трапляються піки споживання, то все одно блок живлення комп'ютера, не навантажується на повну потужність. Тому, щоб безпечно завершити роботу комп'ютера буде достатньо потужності бесперебойніка в 200 Вт.

Ціна на автомобільні перетворювачі в 200 Вт становить в середньому 1100 руб., На 300 Вт - 1400 руб., На 500 Вт - 1700 руб.

Саморобний бесперебойник для комп'ютера Схема побудови UPS з подвійним перетворенням (Online) СИП для повітряних ліній

самою головною функцією, Виконуваної джерелом безперебійного живлення, є функція забезпечення електроенергією підключеної до нього навантаження в момент зникнення мережевої напруги живлення. Як відомо, для цих цілей до складу будь-якого UPS входить акумуляторна батарея та інвертор, що забезпечує перетворення постійного струму акумулятора в змінний струм, що потребується для живлення навантаження. Ці компоненти, безумовно, є найважливішими в складі будь-якого UPS, але і ще без одного елемента неможливо уявити собі жоден джерело безперебійного живлення. Це - зарядний пристрій, на яке, до речі сказати, доводиться досить високий відсоток від усіх відмов UPS.

Основною функцією зарядного пристрою, що входить до складу UPS, є забезпечення зарядки акумуляторної батареї і подальше підтримання цього заряду на відповідному рівні. Функціонування зарядного пристрою, тобто підзарядка акумулятора здійснюється в ті періоди часу, коли на вході UPS є мережеве напругу живлення. Звичайно ж, схемотехніка і основні характеристики зарядного пристрою визначається цілою низкою параметрів:

- типом (класом, топологією) джерела безперебійного живлення (інтерактивний, резервний, ферорезонансний, On-Line і т.п.);

- вихідною потужністю UPS;

- кількістю акумуляторних батарей в складі UPS;

- типом використовуваних акумуляторних батарей;

- ціною UPS;

- уподобаннями розробників.

Саме різноманіття факторів, що впливають на вибір топології зарядного пристрою, призвело до того, що в сучасних джерелах безперебійного живлення ми зустрінемо кілька, абсолютно різних, варіантів схемотехніки зарядних пристроїв.

Спроба класифікувати зарядні пристрої привела до того, що ми пропонуємо виділити наступні базові варіанти схемотехніки зарядних пристроїв:

- лінійні регулятори напруги та струму;

- імпульсні DC-DC-перетворювачі напруги;

- імпульсні однотактний джерела напруги;

- двухтактная бруківка випрямна схема, поєднана з інвертором.

Ми не претендуємо на повноту запропонованої класифікації, але подальший наш огляд покликаний показати на реальних прикладах, що виділені нами варіанти схемотехніки використовуються в переважній більшості сучасних джерел безперебійного живлення.

Перш ніж переходити до огляду схемотехнических особливостей різних варіантів зарядних пристроїв, скажімо про те, що величина зарядного напруги акумуляторних батарей, тобто величина вихідної напруги зарядного пристрою може залежати, в першу чергу, від кількості акумуляторів в складі UPS. Ця залежність відображена в табл.1.

Таблиця 1. Залежність величини зарядної напруги від кількості батарей

Працездатність зарядного пристрою і правильність формування їм напруги, що заряджає акумулятори, можна перевірити в такий спосіб:

1. Підключити UPS до мережі змінного струму з номінальним значенням напруги (230В).

2. Відкрити кришку, що закриває акумуляторні батареї і забезпечити вільний доступ до клем на батареях, до яких підключені дроти (червоний провід і чорний провід) від основної плати. Подібну процедуру дуже легко виконати в пристроях APC Smart-UPS. В інших моделях APC і в UPS інших виробників доведеться подумати, як забезпечити доступ до клем акумуляторної батареї.

3. Включити UPS і дочекатися закінчення процедури самотестування UPS, яка може зайняти 8-15 секунд. Після закінчення самотестування, UPS переходить в режим роботи від мережі (On-Line) про що зазвичай повідомляє відповідний індикатор (найчастіше, зеленого кольору).

4. Завершити з'єднання від акумуляторних батарей чорний провід потім червоний провід.

5. Виміряти напругу постійного струму між чорним і червоним проводом.

6. Обмірюване напруга і є зарядним напругою акумуляторної батареї, який формується зарядним пристроєм. Значення цієї напруги залежить про модель UPS і від кількості акумуляторних батарей, які використовуються в цій моделі. Типові значення цієї напруги представлені в табл.1. Але тут потрібно мати на увазі, що деякі дешеві і примітивні моделі джерел безперебійного живлення можуть виключатися при від'єднанні акумуляторної батареї.

7. Якщо виміряна напруга не перебуває у заданому діапазоні, то це говорить про несправності основної плати UPS, і зокрема - про несправності схеми заряду акумуляторів.

Крім кількості акумуляторів, на величину зарядного напруги і зарядного струму можуть впливати ще й такі фактори, як:

- навколишня температура;

- метод заряду акумулятора.

Напруга на елементі свинцево-кислотної батареї становить 2.2 У . Серед усіх типів акумуляторів, свинцево-кислотні відрізняються найменшою енергетичною щільністю. У них відсутня «ефект пам'яті». Їх тривалий заряд не стане причиною виходу батареї з ладу.

Для алгоритму заряду свинцево-кислотних батарей більш критичним є обмеження напруги, ніж обмеження струму заряду. Час заряду герметичних свинцево-кислотних батарей становить 12 - 16 годин. Якщо збільшити струм і застосувати методи багатоступеневого заряду, його можна скоротити до 10 ч і менш. Але в більшості моделей UPS на такі ускладнення не йдуть, вважаючи за краще використовувати більш прості схеми заряду акумуляторів.

За своїм призначенням, свинцево-кислотні батареї, як, втім, і інші типи акумуляторів (наприклад, нікель-кадмієві), можна розділити на дві великі групи:

1) Батареї циклічного застосування, тобто батареї, які використовуються як основне джерело харчування і для яких характерні повторювані цикли заряд / розряд.

2) Батареї, що працюють в буферному режимі, використовувані в резервних джерелах живлення.

Відповідно до цього поділу розрізняються і можливі методи заряду акумуляторів. Для батарей циклічного застосування використовуються методи заряду при постійній напрузі заряду і при постійних значеннях напруги і струму заряду. Для буферних батарей використовується метод двоступінчастого заряду:

- по-перше, метод заряду при постійній напрузі заряду;

- по-друге, метод компенсуючого заряду (струменевий або крапельна підзарядка).

Для заряду буферних батарей можливе використання в якості самостійних, методів, що входять до складу двухступечатого заряду, тобто вони можуть заряджатися, як постійною напругою, так і методом компенсуючого заряду.

Для кращого розуміння схем зарядних пристроїв, розберемо основні методи заряду свинцево-кислотних батарей, які використовуються в джерелах безперебійного живлення.

Метод заряду при постійній напрузі заряду

При такому методі заряду до висновків батареї прикладається постійна напруга з розрахунку 2.45 В на елемент при температурі повітря 20 - 25 ° С , Тобто до батареї з 6-ю елементами (12-вольт акумулятори) в цьому випадку має прикладатися напруга 14.7В . Але це в теорії, на практиці ж все трохи інакше. Величина цієї напруги може незначно відрізнятися для різних типів батарей від різних виробників. У технічній документації на акумуляторні батареї чітко вказують значення напруги заряду і інформацію по його поправкам для тих випадків, коли температура довкілля відрізняється від нормальної ( 25 ° С). Необхідно відзначити, що в реальних пристроях це напруга теж може незначно відрізнятися, в залежності від того, який режим заряду батареї вирішив використовувати виробник UPS. У сервісній документації на UPS повинна бути представлена \u200b\u200bінформація про величину зарядного напруги для кожної конкретної моделі джерела безперебійного живлення. Подібні дані для UPS такого виробника, як APC представлені в табл.2. А ось що ж повинно бути в джерелах інших моделей і інших брендів, на жаль, можна з'ясувати лише досвідченим шляхом, працюючи з абсолютно справними пристроями.

Таблиця 2. Величина зарядного напруги деяких моделей ДБЖ компанії APC

Заряд вважається завершеним, якщо струм заряду залишається незмінним протягом трьох годин. Якщо не здійснювати контроль за сталістю напруги на батареї, може наступити її перезаряд. В результаті електролізу, через те, що негативні пластини перестають активно поглинати кисень, вода електроліту починає розкладатися на кисень і водень, випаровуючись з батареї. Рівень електроліту в батареї знижується, що призводить до погіршення перебігу в ній хімічних реакцій, і її ємність буде зменшуватися, а термін служби - скорочуватися. Тому заряд таким методом має протікати при обов'язковому контролі напруги і часу заряду, що дозволить збільшити термін служби батареї.

На цей метод заряду слід звернути увагу, як на найпростіший. Раніше у вітчизняній літературі при заряді негерметичних свинцево-кислотних батарей вважалося нормою виробляти їх заряд початковим струмом, рівним 0.1С протягом 8 – 12 годин при напрузі заряду з розрахунку 2.4 У на елемент батареї.

На рис.1 в якості прикладу показані характеристики заряду 12-вольтів свинцево-кислотних батарей, виряджених на 50% і 100%. Ступінь розряду визначається напругою кінця розряду на батареї.

Рис.1 Характеристики заряду 12-вольтів свинцево-кислотних батарей

При заряді постійною напругою, зарядний пристрій повинен мати таймер для відключення батареї після закінчення заряду або інший пристрій, що забезпечує контроль часу або ступеня заряду батареї і видає сигнал відключення пристрою, що управляє. Цю функцію в сучасних джерелах безперебійного живлення виконує мікропроцесор, який здійснює контроль заряду батареї. Обмеження часу заряду дозволяє уникнути як її недостатнього заряду, так і перезарядження. Слід пам'ятати, що переривання заряду скорочує термін служби акумуляторної батареї.

Не можна заряджати повністю заряджену батарею - перезаряд може привести до її псування. При циклічній експлуатації батареї час заряду не повинно перевищувати 24 годин.

Метод двоступеневого заряду при постійній напрузі заряду

Метод двоступеневого заряду при постійній напрузі заряду, як і випливає з його назви, відбувається в два етапи:

- спочатку заряд при більш високій напрузі заряду;

- а потім заряд при більш низькій напрузі заряду (струменевий або компенсуючий заряд).

Роботу зарядного пристрою пояснює графік характеристики заряду (рис.2). Заряд починається з подачі на батарею підвищеної напруги заряду. При цьому струм початку заряду вибирають, як правило, рівним 0.15 С, а час першого етапу заряду - близько 10 год. У міру заряду батареї струм заряду зменшується, і, коли його значення досягне певної величини, зарядний пристрій перейде в режим струменевого підзарядки малим струмом (зазвичай 0.05С).

Рис.2 Метод двоступеневого заряду при постійній напрузі заряду

При двухступенчатом заряді початковий струм першого етапу не повинен перевищувати значення 0.4С, а струм струменевого підзарядки - 0.15С. Типові значення напруг заряду при різних температурах навколишнього середовища для 12-вольта наведені в табл.3.

важливою перевагою даного методу є скорочений час заряду батареї при переході з робочого режиму в черговий, до стану струменевого (компенсаційної) підзарядки при малій величині струму заряду.

Метод компенсуючого заряду

Метод компенсуючого заряду, який називають також методом струменевого підзарядки, зазвичай застосовують на заключній стадії процесу заряду. Однак застосовують його і як самостійний метод заряду при заряді свинцево-кислотних акумуляторних батарей, що працюють в черговому режимі, тобто в якості резервного джерела живлення. В такому джерелі в разі збою основного джерела в роботу вступає акумуляторна батарея. Якщо її розряд був нетривалим, і ємність знизилася незначно, то для заряду буде достатній компенсуючий заряд батареї, який забезпечить поступове відновлення її робочої ємності. Однак при глибокому розряді буде потрібно застосування іншого зарядного пристрою, здатного забезпечити досить високий струм заряду. У разі глибокого розряду і подальшої за ним струменевого підзарядці може статися сульфатация пластин батареї з усіма витікаючими наслідками. Вихід з ситуації може полягати в недопущенні глибокого розряду, що забезпечується мікропроцесором UPS, що стежить за рівнем розряду батареї.

При компенсує заряд слід також враховувати, що тривалий заряд при незначних коливаннях напруги заряду істотно знижує термін служби батареї. Тому повинна бути передбачена його стабілізація. Бажано, щоб відхилення напруги заряду від норми не перевищувало ± 1%. Крім того, оскільки зарядні характеристики в значній мірі залежать від температури навколишнього середовища, зарядний пристрій повинен мати схему термокомпенсации.

Не можна стверджувати, що компенсуючий заряд настільки корисний для свинцево-кислотних батарей, тому що цей метод зазвичай використовують в двох випадках: при їх незначній розряді і для підзарядки заряджених батарей з метою компенсації їх саморазряда.

для свинцево-кислотних акумуляторів неприпустимий недостатній заряд, т. к. це призводить до сульфатации негативних пластин. Але в рівній мірі, неприпустимий і перезаряд, що викликає корозію позитивних пластин. При компенсує заряді, якщо він триватиме надто довго, почнеться перезаряд батареї і, крім того, буде відбуватися закипання електроліту.

Отже, з усього вищесказаного, можна зробити висновок про те, що в найбільш масових джерелах безперебійного живлення використовуються найпростіші методи заряду - метод заряду постійною напругою і метод компенсуючого заряду.

Ще необхідно відзначити, що при виборі значення напруги заряду необхідно враховувати температуру навколишнього середовища: при її високих значеннях потрібна напруга трохи зменшити, а при низьких - збільшити. Саме тому в хороших зарядний пристрій, призначених для експлуатації в широкому діапазоні температур, є спеціальна схема, яка контролює температуру навколишнього середовища і забезпечує установку напруги компенсуючого заряду відповідно до її значенням.

В принципі, говорити про всі особливості акумуляторних батарей і їх зарядних пристроїв, можна ще досить довго, але все-таки повернемося до теми нашої публікації і почнемо знайомство з практичними варіантами зарядних пристроїв. Але вся наведена тут інформація, сподіваємося, допоможе нашим читачам краще зрозуміти все те, що буде представлено далі.

Зарядні пристрої на базі лінійних регуляторів напруги

Зарядні пристрої у вигляді лінійних регуляторів напруги на сьогоднішній день дуже рідко використовуються компанією APC в своїх джерелах безперебійного живлення. Лінійні регулятори широко використовувалися в моделях першого (1G) і другого (2G) поколінь, і їх використання найчастіше було характерно для моделей з невеликою вихідною потужністю.

Що ж стосується інших виробників, то вони до сих пір продовжують використовувати лінійні регулятори як зарядних пристроїв, тому що імена ця топологія є найбільш простий як в проектуванні, так і в практичній реалізації.

Блок-схема зарядного пристрою на базі лінійного регулятора напруги представлена \u200b\u200bна рис.3, який і демонструє всю простоту схеми. Обов'язковим елементом схеми є понижуючий низькочастотний трансформатор. Ним виступають, до речі, може використовуватися основний силовий трансформатор джерела безперебійного живлення. В цьому випадку в трансформаторі є додаткова знижує обмотка. Таке рішення дозволяє уникнути застосування окремого трансформатора, що дозволяє знизити і вартість, і масу UPS.

Рис.3 Архітектура зарядного пристрою ІБП (лінійний регулятор)

Перетворення змінної напруги в постійне, традиційно, здійснюється випрямлячем на базі діодного моста, З якого випрямлена напруга надходить на схему регулятора-стабілізатора.

Режим роботи регулятора напруги може визначатися двома схемами:

- схемою обмеження струму стабілізатора;

- схемою термічної регулювання.

Обидві ці схеми є опціональними і їх наявність характерно для зарядних пристроїв більш високого класу. У найпростіших зарядних пристроях, що працюють в режимі заряду постійною напругою, вони найчастіше відсутні.

Включення і вимикання регулятора напруги здійснюється мікропроцесором (або іншим контролером, який виконує функцію головної керуючої мікросхеми UPS) за допомогою сигналу ON / OFF. Включення і вимикання зарядного пристрою здійснюється мікропроцесором, який аналізує стан сигналу рівня заряду акумулятора і сигналу AC-OK (Сигналу наявності на вході UPS змінного напруги).

Переважною більшістю розробників UPS використовується мікросхема LM317 в якості основи лінійного регулятора зарядного напруги. Ця універсальна мікросхема трехвиводного стабілізатора позитивного напруги, що дозволяє проектувати стабілізатори з вихідною напругою від 1.2В до 37В і струмом навантаження до 1.5А . Ми не будемо зараз розповсюджуватися з приводу LM317, адже будь-який бажаючий знайде про неї саму детальну інформацію як через Internet, так і у вітчизняних довідниках із зарубіжної елементній базі. Єдине, на чому хотілося б зупинитися, так це на особливостях включення стабілізатора і методах програмування рівня вихідної напруги.

Стабілізатор LM317 зручний тим, що вимагають всього двох зовнішніх резисторів для завдання рівня вихідної напруги. Крім того, показники нестабільності по струму навантаження і напрузі у LM317 набагато краще, ніж у стабілізаторів з фіксованою вихідною напругою. LM317 має вбудовану схему захисту від перевантаження, схему обмеження струму, схему захисту від перегріву, схему захисту від недотримання області безпечної роботи.

Конфігурація зовнішніх резисторів і напрямок струмів, що протікають через висновки LM317, показані на рис.4. Стабілізатор забезпечує опорна напруга Vref \u003d 1.25 В (Напруга між вихідним і керуючим висновками). Це опорна напруга прикладається до задающему ток резистору R1 . Значення ж вихідної напруги визначається за формулою (1):

Vout \u003d Vref (1 + R2 / R1) + I ADJ R2 (1)

Рис.4 Стабілізатор LM317

Струм через керуючий висновок не перевищує значення 100мкА і в цій формулі входить в доданок, що визначає похибку. Тому при розробці стабілізатора ток I ADJ прагнуть гранично знизити, і, таким чином, зменшити, наскільки це можливо, зміни вихідної напруги і струму навантаження. Для цієї мети, весь струм споживання протікає через вихідний висновок мікросхеми, визначаючи мінімально необхідний струм навантаження. Якщо навантаження на виході не достатня, то вихідна напруга буде зростати. Для запобігання цьому явищу в зарядний пристрій вводиться стежить ланцюг, яка при збільшенні вихідної напруги (а це може відбуватися в міру заряду акумуляторів) коригує номінали резистивного дільник, і, зокрема, еквівалентний опір резистора R2. Приклад такої стежить зв'язку представлений на рис.5. У представленій схемі датчиком вихідної напруги є резистивний дільник R4 / R5. Збільшення вихідної напруги призводить до відкривання транзистора Q1 і підключенню резистора R3 паралельно резистору R2. В результаті, еквівалентний опір резистора R2 зменшується, що призводить до зниження величини вихідної напруги. Аналогічним чином можна компенсувати і величину зарядного напруги при зміні навколишньої температури. Для цього замість резистора R5досить встановити терморезистор.

Рис.5 Стежить ланцюг дозволяє запобігати зміна вихідної напруги і струму навантаження

Жоден з висновків мікросхеми не повинен бути підключений до "землі" в обов'язковому порядку. Підключення до "землі" здійснюється через відповідний дільник. Тому даний стабілізатор, Як кажуть, має "плаваючі" щодо "землі" потенціали висновків. Як результат цього, за допомогою LM317 можуть стабілізуватися напруги в кілька сотень вольт, за умови, що не буде перевищено допустиму межу різниці напруг між входом і виходом (максимальне значення різниці не повинно перевищувати 40В ).

Необхідно відзначити, що мікросхема LM317 зручна для створення не тільки лінійних стабілізаторів з програмованим вихідним напругою, але і для створення простих регульованих імпульсних стабілізаторів, хоча саме таке рішення в джерелах безперебійного живлення, практично, не зустрічається.

Підключення керуючого виведення ADJ (конт.2) до «землі» призводить до того, що вихідна напруга стабілізатора задається на рівні 1.2 У , При якому більшість навантажень починає споживати мізерний струм, тобто, фактично, навантаження вимикається. Саме за таким принципом здійснюється включення / вимикання зарядного пристрою. Для цього в схему вводиться транзистор, що включається між «землею» і контактом ADJ . Транзистор управляється TTL-сигналом, який формується мікро контролером рис.6.

Рис.6 Включення / вимикання стабілізатора LM317

Відкривання транзистора призводить до шунтування на землю виведення ADJ і вимикання зарядного пристрою. Замикання ж транзистора дозволяє включити зарядний пристрій і сформувати на виході LM317 напруга, величина якого задана зовнішнім резистивним дільником. Шунтування керуючого виведення може здійснюватися не безпосередньо на «землю», а через резистор ( рис.7). У цьому випадку на виході зарядного пристрою формується вже не 1.2В, а кілька більшу напругу, проте, все одно, з досить низьким потенціалом, що, фактично, відповідає припинення роботи зарядного пристрою.

рис.7

Крім керуючого транзистора, в схемі зарядного пристрою часто є ще і обмежувач струму, який відключає стабілізатор LM317 в разі перевищення струму навантаження (в даному випадку струму заряду акумуляторів) понад установлений значення. Варіант зарядного пристрою з обмежувачем струму представлений на рис.8. Саме так і виглядають зарядні пристрої переважної більшості джерел безперебійного живлення компанії PowerCom модельного ряду KING (сімейство KIN) І модельного ряду Black Knight (сімейство BNT). В даній схемі величина струму, при якому відбувається обмеження, задається, в першу чергу, номіналом резистора R3. Падіння напруги на резисторі R3 управляє транзистором Q1. резистор R3 з опором 1 Ом встановлює граничне значення струму 0.6А. А в принципі, величина вихідного струму, при якому здійснюється обмеження, тобто величина струму короткого замикання (КЗ) обчислюється за формулою (2):

Iкз \u003d 600 mV / R3 (2)

Рис.8 Зарядний пристрій ИБП PowerCom сімейств KIN / BNT

На цьому розгляд особливостей мікросхеми LM317 ми закінчуємо і переходимо до огляду практичних схем зарядних пристроїв різних джерел безперебійного живлення.

Єдине, на що ще можна звернути увагу, так це на те, що у мікросхеми LM317 є і вітчизняний аналог - це стабілізатор 142ЕН12, Який нічим від неї не відрізняється (ні характеристиками, ні типом корпусу, ні внутрішньою схемою, ні схемами застосування).

Рис.9 Зарядний пристрій ДБЖ APC Back-UPS 600 (шасі 640-0208E)

На рис.9 представлений перший приклад використання LM317 для побудови зарядного пристрою. У цьому прикладі на вхід стабілізатора подається випрямлена, але не згладжені напруга, що отримується на виході діодного моста з зниженого мережевого змінної напруги. В результаті, на виході стабілізатора, також формується не постійна напруга, а «параболи зі зрізаними верхівками». Обмеження параболи здійснюється на рівні напруги стабілізації, який, в першу чергу, задається резисторами R9 і R11. Більш точна підстроювання цієї напруги здійснюється дільником R10 / VR1. Таким чином, змінний резистор VR1 дозволяє відрегулювати величину вихідної напруги зарядного пристрою. Згладжування вихідної напруги зарядного пристрою здійснюється електролітичним конденсатором C3.

Рис.10 Зарядний пристрій ДБЖ PowerCom KIN 800 / 1500AP

На рис.10 наводиться схема зарядного пристрою, що використовується в багатьох моделях сімейств KIN і BNT фірми PowerCom. Це зарядний пристрій будується за класичною схемою з обмеженням по струму. Величина вихідної напруги зарядного пристрою задається резистивним дільником R7 / R38. Струмовим датчиком, що задає поріг токового обмеження, є резистор R51. Токовий датчик управляє транзистором Q8, За допомогою якого здійснюється блокування стабілізатора в момент перевищення струмом порогового значення. Включення / вимикання зарядного пристрою здійснюється транзистором Q10, Який управляється сигналом ON / OFF від мікропроцесора.

Рис.11 Зарядний пристрій ДБЖ PowerCom KIN 425 / 625AP

На рис.11 представлена \u200b\u200bще одна схема зарядного пристрою для UPS компанії PowerCom. Ця схема також побудована на основі класичної схемотехніки зарядного пристрою з струмовим обмеженням, однак в ній передбачено зміну режимів роботи зарядного пристрою. Зміна режимів роботи, тобто програмування зарядного пристрою, здійснюється сигналом VOLT_SELECT , Який є дискретним сигналом і генерується мікропроцесором. Цим сигналом змінюються параметри резистивного дільника, що задає вихідна напруга стабілізатора, і зокрема змінюється опір «нижнього» резистора ( R2 на рис.4). установка сигналу VOLT_SELECT в високий рівень призводить до відкривання транзистора Q12 і замикання Q7. В результаті «нижнім» резистором подільника стає резистор R15. Установка ж сигналу VOLT_SELECT в низький рівень призводить до відкривання транзистора Q7 і закривання Q12, В результаті чого «нижнім» резистором подільника стає R17 c іншим номіналом опору, що, в підсумку, призводить до зміни вихідного напруги зарядного пристрою.

Включення і вимикання зарядного пристрою здійснюється сигналом ON / OFF і транзистором Q18, При відкриванні якого керуючий висновок стабілізатора LM317 ( конт.1) Шунтируется на «землю». Обмеження струму, як зазвичай, здійснюється транзистором Q19, Який, в свою чергу, управляється струмовим датчиком - резистором R35.

На схемі, зображеної на рис.11 можна бачити ще й наявність датчика роботи зарядного пристрою, що складається з R53, R45 і C19. Цим датчиком генерується сигнал CHRG_ON відразу ж, як тільки на вході UPS з'являється напруга живлення первинної мережі. Цей сигнал своїм високим рівнем повідомляє мікропроцесору про наявність напруги і можливості початку процесу заряду акумуляторів. Саме по цьому сигналу мікропроцесор встановлює сигнал ON / OFF в низький рівень, що і призводить до запуску зарядного пристрою. В принципі, цей датчик можна було б назвати датчиком наявності напруги.

Рис.12 Зарядний пристрій ДБЖ Back-UPS 900/1250 (шасі 640-0209)

Зарядний пристрій на рис.12 призначене для формування потужного струму заряду акумуляторів. Але так як LM317 дозволяє формувати струм величиною всього лише до 1.5А , То для збільшення потужності встановлюють паралельно два стабілізатора ( IC12 і IC13), В результаті чого струм навантаження ділиться між двома цими мікросхемами приблизно навпіл, тобто даний зарядний пристрій забезпечує зарядний струм, величиною до 3А . Величина зарядного напруги задається резисторами R141, R142, R143 і VR6. Як і в одному з уже розглянутих прикладів, змінний резистор VR6 дозволяє забезпечити точне підстроювання напруги зарядного пристрою. Ця операція виконується на заводі-виробнику, а також може здійснюватися сервісними інженерами при тестуванні UPS.

В даній схемі передбачено плавний запуск зарядного пристрою, тобто вихідна напруга наростає поступово - по експоненціальному закону. Плавний запуск забезпечується схемою, що складається з транзистора Q45 і інтегруючого ланцюга R166 / C48. У момент появи змінної напруги на виході понижуючого трансформатора T2, конденсатор C48 розряджений, в результаті чого транзистор Q45 виявляється закритим. закритий Q45 «Відсікає» від «землі» резистивний дільник (і, зокрема, резистор R142), За допомогою якого задається величина вихідної напруги зарядного пристрою. Однак у міру заряду конденсатора C48, транзистор Q45починає відкриватися, і задає дільник підключається до «землі». Напруга на конденсаторі зростає за експоненціальним законом, в результаті чого за таким же законом змінюється вихідна напруга і струм.

транзистор Q19 є керуючим транзистором, за допомогою якого здійснюється включення і виключення зарядного пристрою. Управляється транзистор сигналом ACFAIL , Який встановлюється в високий рівень в момент зникнення мережевої напруги. активізація сигналу ACFAIL призводить до відкривання транзистора Q19 і виключення зарядного пристрою.

Крім того, в даній схемі передбачена і термічна компенсація зарядної напруги, і термічний захист. Для цих цілей призначений терморезистор R161і керований ним транзистор Q18, Який, в свою чергу, управляє транзистором Q19.

Крім LM317 в зарядний пристрій можуть застосовуватися і інтегральні трехвиводние стабілізатори на фіксований напруга. Ці стабілізатори мають три висновки: вхідна напруга, вихідна напруга і «земля». Саме відносного «землі» ці стабілізатори і обмежують своє вихідна напруга. З усього різноманіття таких мікросхем, найбільш підходящими для побудови зарядних пристроїв акумуляторів є стабілізатори на 15 Вольт . Однак напруга 15В є надмірною. Тому для зниження величини діючого вихідної напруги ці стабілізатори змушують працювати в умовно-імпульсному режимі. Такий режим має на увазі, що на вхід стабілізатора подається незгладжені випрямлена напруга. В результаті, на виході стабілізатора формуються «зрізані» на рівні 15 Вольтпараболи, при згладжуванні яких далі отримують напругу близько 14 Вольт . Приклад такого зарядного пристрою представлений на рис.13.