Električni dijagram, prikazan na slici, pogodan je za upotrebu u zemlji i gdje je opskrba električnom energijom još uvijek nestabilna. Jednostavan uređaj sastavljen prema preporučenom krugu će osigurati automatsko uključivanje rezervno osvetljenje (ili drugo aktivno opterećenje snage do 10-12 W) u slučaju nestanka mrežnog napona 220 V.
Tranzistor VT1 serije KT825 (možete zamijeniti onaj prikazan na dijagramu sa tranzistorom KT825 sa slovnim indeksima D i E) pruža maksimalno opterećenje do 25 W. Mora se instalirati na radijator sa površinom hlađenja od najmanje 100 cm2. Ako se planira manje moćno opterećenje(do 5 W), tada je u krugu moguće koristiti upravljački tranzistor tipa KT818AM - KT818GM.
Kao rezervni izvor napajanja koristi se automobilska baterija kapaciteta 55-190 A/h. Automobilske žarulje sa žarnom niti se koriste kao rezervne svjetiljke.
Mrežno napajanje (PSU) proizvodi smanjeni ispravljeni napon od 13–14 V. PSU uključuje opadajući transformator i ispravljački most. Mreškanje ovog izvora napajanja je izglađeno elektrolitički kondenzator veliki kapacitet C1. Napon iz napajanja preko dioda VD1, VD2 i graničnog otpornika R1 slobodno teče do priključene baterije i puni je slabom strujom. Sa strujom punjenja od 80-110 mA akumulator automobila može se puniti bez štete dugo vrijeme, do desetak dana za redom. Pad napona na diodi VD2 stvara obrnutu pristranost za spoj baza-emiter tranzistora VT1. Tranzistor je u zatvorenom stanju, a opterećenje (EL1, EL2) je bez napona. Prekidač S1 se koristi za prisilno uključivanje hitni način rada. Ovo može biti neophodno da se baterija isprazni ili proveri sistem rezervnog osvetljenja (integritet lampe).
Uređaj ne zahtijeva podešavanje.
Kada se napajanje iz mreže isključi, stacionarni izvor napajanja je bez napona, a struja teče u osnovni krug tranzistora VT1 kroz otpornik R2, tranzistor se otvara i opterećenje se napaja iz baterije. Čim se napajanje mreže nastavi, tranzistor VT1 se zatvara, opterećenje se isključuje, a baterija se puni prema razmatranom krugu.
Otpornik R1 je tipa MLT-2, otpornik R2 je tipa MLT-0,5. Baterija i lampe opterećenja su povezane sa uređajem pomoću višejezgrene izolacije mrežne žice sa poprečnim presjekom od najmanje 1 mm i minimalnom dužinom (za smanjenje gubitaka energije u žicama). Kondenzator C1 marke K50-24, K50-3B ili drugi za napon od najmanje 25 V.
Najbolja opcija za opadajući transformator mrežnog napajanja je univerzalna energetski transformator CCI 127/220-50-12.
Po čemu se automobilska baterija razlikuje od UPS baterije?
Zašto ne mogu da ugradim akumulator u automobil da radi sa izvorom neprekidnog napajanja?
Budući da je automobilska baterija mnogo jeftinija od specijalizirane baterije za UPS, ova dva pitanja su glavna pri kupovini izvora neprekidno napajanje, napaja se vanjskim baterijama.
Odgovor na pitanje je već sadržan u nazivu baterija: razlikuju se po namjeni i uvjetima rada. Akumulator automobila se nalazi u dobro provetrenom prostoru - ispod haube. Dizajniran je za pokretanje motora pomoću startera i napajanja električna struja za svjećice u benzinskim motorima. Ovaj proces ne traje dugo; nakon pokretanja motora sa unutrašnjim sagorevanjem, svi sistemi se napajaju generatorom koji radi. Iako je ciklus kratak, akumulatoru je potrebna velika količina struje u kratkom vremenskom periodu za pokretanje motora. Tokom rada, baterija gubi veliki kapacitet.
Punjive baterije za UPS-ove obično se nalaze u slabo provetrenom prostoru, a besprekidno napajanje sa takvim baterijama je namenjeno za dug rad(do nekoliko dana). Izbor UPS-a i kompleta baterija određen je kapacitetom baterija i snagom punjača uređaja. UPS baterije ravnomjerno oslobađaju energiju, ali ovaj proces traje dugo. Prva značajna razlika— trajanje radnog ciklusa i ujednačenost oslobađanja električne struje postiže se zbog debljine ploča (elektroda) unutar baterije. U akumulator automobila Prosječna debljina elektrode je 1-1,2 mm, za UPS bateriju je 2-2,5 mm. Što su elektrode tanje, to se elektroni brže kreću. Ako akumulator automobila radi u dugom ciklusu s UPS-om, njegove ploče će se brzo pokvariti. Međutim, deblje elektrode specijalizirane baterije neće moći isporučiti više struje u određenoj jedinici vremena ako su ugrađene u automobil. Imaju mnogo duži vek trajanja tokom dugotrajne upotrebe.
Sekunda bitna razlika leži u napetosti jednosmerna struja na punjaču u automobilu i na izvoru autonomnog napajanja. DC napon kola automobila je približno 14-14,2 V, punjač UPS se kreće od 13,5 do 13,8 V. Automobilske i specijalizovane baterije su dizajnirane za različita značenja napon struje punjenja. Povezivanjem akumulatora automobila na sistem rezervno napajanje, otkrit ćete da je stalno nedovoljno napunjen. Ako baterija nije u potpunosti napunjena, onda vrijeme trajanje baterije bit će manje nego s napunjenom baterijom. Potpuno napunjena baterija ima visok nivo unutrašnji otpor, stoga, kada radi sa UPS-om, troši malu struju tokom punjenja. Ispražnjena baterija ima nizak unutrašnji otpor i troši više struje tokom punjenja. Jer Kada radite sa UPS-om, akumulator automobila će stalno trošiti struju i neće se uključiti napunjeno, to dovodi do ključanja elektrolita, što negativno utiče na parametre baterija.
Treća razlika Baterije: Tokom punjenja, baterija ispušta vodonik. Kada se ugradi ispod haube automobila, prostor oko akumulatora je dobro ventiliran, a oslobođeni vodonik brzo isparava. Ako je takva baterija postavljena u zatvorenom prostoru, vodonik se može akumulirati u skučenom prostoru. Mješavina vodika i zraka stvara vrlo opasnu eksplozivnu smjesu koja može detonirati od bilo koje iskre, na primjer, kada se pali ili gasi svjetlo. Baterija za UPS je potpuno zatvorena; tokom rada ne ispušta vodonik u atmosferu, već ga recirkulaciju u prostoru za baterije.
Na akumulatoru automobila veliki značaj struja samopražnjenja. U pravilu akumulator automobila ima tečni elektrolit (razrijeđena sumporna kiselina), a u tečnom okruženju se kemijski procesi odvijaju brzo, zbog čega je vijek trajanja baterije kraći nego kod UPS baterije. Nepovezana baterija se prazni brže od specijalizirane. Baterije za uređaje rezervno napajanje napravljen pomoću AGM tehnologije: između elektroda nalazi se spužvasti materijal impregniran elektrolitom, a ne tekućim elektrolitom. Zbog toga je struja samopražnjenja mala. Kada sistem rezervnog napajanja pređe na rad iz baterija, čak i potpuno napunjene automobilske baterije radit će manje zbog velike struje samopražnjenja od specijaliziranih baterija istog kapaciteta.
Važan faktor je ekološka prihvatljivost opreme koja se koristi. Elektrolit baterije postepeno ključa, formirajući se ispod poklopca baterije. slobodan prostor, koji je napunjen eksplozivnim vodonikom. Ne preporučuje se korištenje takvih baterija u stambenim područjima, jer mogu ispuštati vodonik u atmosferu.
Automobilska baterija je jeftinija od specijalizirane baterije za UPS sličnog kapaciteta, ali uštede su vidljive samo pri kupovini. Vrlo brzo, štednja će se pretvoriti u gubitke. U prosjeku, automobilska baterija od 100 A/h košta 4.000 rubalja. (cijene na Yandex.Marketu) i traje 2 godine (sa UPS-om). Baterija za UPS, na primjer, 100 A/h košta oko 8.000 rubalja, ali traje 10 godina. Smatramo da su specijalizovane baterije više od 2 puta isplativije na duži rok.
Kada koristite automobilsku bateriju zajedno sa autonomnim napajanjem, postoji mogućnost da UPS prestane da radi ili da se uopšte neće pokrenuti. Za pouzdan i dugotrajan rad sistema rezervnog napajanja, bolje je kupiti specijalizirane baterije poznatih proizvođača, izrađene po AGM tehnologiji, kao kapacitet električne struje.
Upotreba kvalitetna baterija- ovo je ključ pouzdanosti vatrogasnog i sigurnosnog sistema vanredne situacije, na primjer kada iznenadno gašenje struje, što se nažalost dešava prilično često.
Nema mnogo kriterija pri odabiru baterije: pouzdan dobavljač, certificirani proizvod i poznavanje osnovnih karakteristika.
U skladu sa NPB-88-2001 "Instalacije za gašenje požara i alarm. Standardi i pravila projektovanja", električni prijemnici instalacija protivpožarne automatike, po stepenu obezbeđenja pouzdanosti napajanja električnom energijom, spadaju u kategoriju 1.
U praksi, u većini slučajeva, postoje izvori napajanja kategorije 3. U tom slučaju je dozvoljeno korištenje baterija ili izvora neprekidnog napajanja (UPS) kao rezervnih izvora napajanja (RPS).
IN u ovom slučaju razgovaraćemo o punjivim baterijama (AB), koje u velikoj mjeri određuju performanse RIP-a, a samim tim i instalacija protivpožarne automatike općenito.
OPS obično koristi olovno-kiselinske baterije napravljene korištenjem AGM (apsorbirane u staklenoj mat) tehnologiji, koje sadrže elektrolit apsorbiran u separatoru od fiberglasa. Njihov vijek trajanja mjeri se godinama (na primjer, Delta DTM - do 5-7 godina). Upotreba baterija proizvedenih po AGM tehnologiji je zbog činjenice da nema potrebe za njihovim održavanjem (zbog interne rekombinacije plina), baterije su potpuno zaptivene, pa je curenje elektrolita nemoguće, a omjer cijene i kvalitete najbolji . Ove baterije su optimizirane za rad i u ciklusu iu pufer modu.
Električni kapacitet baterije za RIP, mjeren u amperima/satovima (Ah), izračunava se na osnovu struje koju troši instalacija protivpožarne automatike i potrebnog vremena rada instalacije iz RIP-a.
Treba imati na umu da RIP mora osigurati potrebno vrijeme rada tijekom cijelog vijeka trajanja instalacije protivpožarne automatike, odnosno najmanje 10 godina.
Stoga je pravilan rad baterije, dijagnostika i pravovremena zamjena ključ pouzdan rad instalacije protivpožarne automatike.
U modernim RIP-ovima najčešće se koriste zatvorene olovno-kiselinske baterije. Nazivaju se i „bez održavanja“.
To nije sasvim točno, jer čak i obična prljavština na terminalima može dovesti do gubitka kontakta, zagrijavanja priključka terminala i, moguće, kvara baterije.
Ovdje je prikladnije govoriti o jednostavnosti i visokoj učestalosti održavanja.
Nesumnjive prednosti ovih baterija uključuju i mogućnost kratkotrajnog pražnjenja velikom strujom, do 3C,
gdje "C" - simbol struja pražnjenja (punjenja), izražena u numerička vrijednost kapacitet baterije u A/h kada je baterija prazna sat vremena.
To se posebno odnosi na instalacije za gašenje požara, gdje startna struja može biti desetine puta veća od struje u stanju pripravnosti.
Olovne baterije se ne boje dubokog pražnjenja i brzo obnavljaju svoj električni kapacitet.
Imaju dovoljno dugoročno skladištenje i rad.
Po dizajnu, olovno-kiselinske baterije su skup baterija zatvorenih u plastično kućište,
na kojem se nalaze pozitivni i negativni terminali i jednosmjerni ventil za održavanje viška tlaka plina u akumulatoru na određenom nivou.
Svaka baterija ima set pozitivnih i negativnih olovo-kalaj-kalcijum ploča sa aktivnom masom hemijskih jedinjenja olova.
Između ploča nalaze se separatori napravljeni od hemijski otpornih, neprovodnih staklenih vlakana.
Kao provodni medij – elektrolit koristi se otopina sumporne kiseline. Kao rezultat punjenja, energija se pohranjuje u bateriji u obliku kemijske energije putem elektrohemijske reakcije. U tom slučaju dolazi do reakcije na pozitivnim pločama s oslobađanjem kisika, koji se prenosi unutar baterije i apsorbira na površini negativnih ploča. Tokom pražnjenja dolazi do obrnute elektrohemijske reakcije.
Najrasprostranjenije baterije su baterije sa tri i šest baterija, takozvane “šest-voltne” i “dvanaest-voltne” baterije.
Električne karakteristike baterije značajno zavise od temperature okoline.
Temperaturni režim ima najveći uticaj za trajanje baterije.
Dozvoljeni raspon skladištenja u prosjeku je od -35° do +60°C (morate razumjeti da proizvođač, u pravilu, navodi maksimalne karakteristike). I dalje čuvajte
Najbolji su na temperaturama od +10° do +20°C - to su optimalni pokazatelji za skladištenje. Kada koristite bateriju, morate uzeti u obzir da se za svakih 10° porasta temperature u odnosu na normalnu (+20°C), vijek trajanja skraćuje za gotovo polovicu. To je zbog činjenice da prilikom rada u povišene temperature oslobađanje plina se povećava zbog aktivnijih elektrohemijskih procesa. Nema sav plin vremena da se rekombinuje i ispušta se kroz ventil. Kao rezultat toga, gustoća elektrolita se povećava i dolazi do sulfatiranja ploča, što dovodi do smanjenja vijeka trajanja baterije.
Međutim, u praktičnom radu, malo je vjerovatno da će itko stvoriti optimalno temperaturni režim, stoga ćemo razmotriti sve karakteristike za sobne uslove na temperaturama od 18°C do 22°C i relativnoj vlažnosti do 85%.
Za odabir ispravan način rada rada baterije, potrebno je razumjeti u kojoj su ovisnosti električne karakteristike Baterija iz raznih režima rada.
Sa istim kapacitetom pražnjenja akumulatora, pri malim strujama pražnjenja aktivni materijali u bateriji rade efikasnije, tako da konačni napon pražnjenja ostaje veći nego pri visokim strujama pražnjenja.
Ova zavisnost je prikazana na grafikonu 1 za “dvanaest voltnu” bateriju.
Jedan od najvažnijim uslovima uspješan rad olovne baterije - ispravno punjenje. Stoga morate imati na umu da je optimalna struja punjenja za baterije -0,1 C. Prilikom odabira punjača svakako obratite pažnju da li vam odgovara po struji punjenja ili ne.
Zapečaćene olovne baterije su vrlo osjetljive na prekomjerno punjenje. Radni vijek se brzo smanjuje kada se radi u režimu konstantnog punjenja i povećava napon izvora napajanja, a time i struju punjenja. A u suprotnom slučaju, sa stalnim nedostatkom punjenja, ne potpuni oporavak aktivne mase i ploče, što dovodi do povećane brzine korozije i taloženja. S vremenom, talog može dovesti do kratkog spoja ploča i, kao rezultat, baterija pokvari. Ponovljena prekomjerna pražnjenja smanjuju kapacitet pražnjenja i smanjuju vijek trajanja. Iste promjene mogu nastati kada se baterije dugo vremena čuvaju u ispražnjenom stanju.
Preporučena struja pražnjenja, pri kojoj ne dolazi do nepovratnih promjena u karakteristikama baterije, je u rasponu od 1/20C do 3C.
Kapacitet pražnjenja baterije zavisi od struje pražnjenja.
Optimalna struja pražnjenja je 1/20C i kako se ona povećava, kapacitet pražnjenja se smanjuje, kao što je prikazano na grafikonu 2 za “dvanaest voltnu” bateriju.
Prilikom skladištenja baterije javlja se fenomen samopražnjenja. Preporučuje se čuvanje baterije potpuno napunjene. Tokom skladištenja ispražnjene olovne baterije, olovni sulfat se rekristalizira na pločama. Kristali sulfata postaju veći i mogu djelomično blokirati pristup elektrolitu duboko u poroznu strukturu ploča. Ovo je početak sulfatizacije baterije, što dovodi do smanjenja vijeka trajanja i doprinosi njenom starenju.
Tokom 12 mjeseci skladištenja, zbog samopražnjenja, kapacitet pražnjenja baterije pada na 50% originalnog, pa se preporučuje punjenje baterije istom frekvencijom. 
Mora se imati na umu da se s vremenom karakteristike baterije nepovratno pogoršavaju, čak i ako se baterija ne koristi već je pohranjena. Preostali kapacitet baterije može se grubo procijeniti mjerenjem napona na terminalima baterije sa isključenim opterećenjem. Ova zavisnost je prikazana na grafikonu 3 za “dvanaest voltnu” bateriju. Ne preporučuje se pražnjenje baterije do napona ispod 1,75 V po bateriji.
Ove karakteristike i zavisnosti važe za proizvedene baterije poznate kompanije gde se koriste kvalitetnih materijala i striktno poštovani tehnološki proces. Jeftini analozi ovih baterija mogu imati karakteristike koje se značajno razlikuju na gore.
Postoje dva glavna načina upotrebe olovnih baterija.
1. Baterija je glavni izvor napajanja, radi u cikličnom načinu punjenja i pražnjenja.
Ovaj način rada, zbog svojih karakteristika, praktički nije našao primjenu u sistemima automatskog upravljanja vatrom.
2. Buffer mod, kada baterija napaja opterećenje samo kada je glavni izvor isključen naizmjenična struja. Ovaj način rada je najrašireniji.
Ovisno o načinu korištenja baterije, postoji nekoliko načina za punjenje baterije.
U cikličnom načinu rada se koriste sledećim metodama naplatiti:
- održavanje DC napon naplatiti. Ovo je najpoželjnija metoda, jer omogućava da baterija dosegne maksimalni povrat. U ovom slučaju, napon od 2,45 V po bateriji se dovodi do baterije tokom čitavog vremena punjenja i završava kada struja punjenja ima konstantnu minimalnu vrijednost za 3 sata. Ovom metodom potrebno je precizno kontrolirati napon i vrijeme punjenja, jer prekomjerno punjenje može negativno utjecati na performanse baterije. U pravilu, vrijeme punjenja ovom metodom je unutar 6-12 sati.
— održavanje konstantnog napona punjenja uz ograničavanje početne struje punjenja. U ovom slučaju, napon punjenja se dovodi do baterije brzinom od 2,45V po bateriji, a početna struja je ograničena na 0,4C. Ako je baterija dovoljno duboko ispražnjena, onda početna faza Malo je vjerovatno da će punjenje osigurati potreban napon punjenja, ali naknadno se veličina ovog napona i vrijeme punjenja moraju strogo kontrolisati. Ovo je nježniji način punjenja baterije, međutim, potrebno je malo više vremena.
- Za brzo punjenje može se koristiti metoda sa dvije vrijednosti konstantnog napona. U početnoj fazi punjenja, baterija se isporučuje napon punjenja baziran na 2,45V po bateriji i struji punjenja do 0,8C. Kada se struja punjenja smanji na 0,15-0,2C, potrebno je smanjiti napon punjenja na 2,3V po bateriji i kontrolisati konstantnost minimalne vrijednosti struje punjenja na isti način kao u tački “a”. Ovom metodom vrijeme punjenja se smanjuje za otprilike 1,5 puta. Ovu metodu se ne preporučuje često koristiti.
Kada baterija radi u bafer mod potrebno joj je kompenzacijsko punjenje. Naravno, ako je izvor dugo vrijeme je radio na bateriju i bila je prazna, morate koristiti jedan od gore navedenih načina punjenja. Baterija se može spojiti na izvor napajanja na dva načina:
— Baterija je isključena iz opterećenja i puni se iz izvora sa malom strujom samo da bi se kompenziralo samopražnjenje. Baterija se automatski spaja na opterećenje samo kada se nestane glavno napajanje.
— Baterija i opterećenje su stalno povezani paralelno sa izlazom ispravljača. U ovom slučaju, struja iz izlaza ispravljača se distribuira između opterećenja i baterije.
S obzirom da se struja opterećenja konstantno mijenja u toku rada instalacije protivpožarne automatike, u režimu konstantnog punjenja treba pratiti napon i struju punjenja. Standardni napon punjenja se izračunava na 2,3V po bateriji, a struja nije veća od 0,15C. Međutim, u brojnim RIP-ovima, kako bi se smanjio njihov trošak, takvi se upravljački krugovi ne koriste, što zauzvrat može dovesti do prekomjernog punjenja baterije i smanjenja njenog vijeka trajanja.
Vodeće kompanije proizvode baterije razne vrste za upotrebu u različiti načini rada. To se obično odražava u označavanju modela.
Na osnovu navedenog možemo formulisati nekoliko praktične preporuke o izboru i radu olovnih akumulatora:
— Prije kupovine baterije morate odlučiti u kojem načinu će se koristiti. Na osnovu toga izaberite specifičan model Baterija Odredite njegove parametre punjenja i pražnjenja.
— Prilikom kupovine izvora napajanja dajte prednost onom u kojem postoje krugovi punjenja i pražnjenja prikladni za odabrani model baterije.
— Ne preporučuje se kupovina baterija koje su proizvedene prije više od godinu dana.
— Prije ugradnje u izvor napajanja, potpuno napunite bateriju.
— Prilikom izračunavanja potrebnog električnog kapaciteta baterije potrebno je uzeti u obzir da standardna baterija u 4. godini, čak i uz pravilan rad, nepovratno gubi od 10% do 40% električnog kapaciteta, tako da se osigura potrebno vrijeme rada protivpožarne automatske instalacije iz rezervnog izvora napajanja 4 -5 godina njenog rada, ovi gubici moraju biti uključeni u proračun.
— Tokom rada potrebno je:
- pridržavati se temperaturnog režima,
- pravilno birajte i koristite punjač,
- izbjegavajte duboke ili brza pražnjenja baterije, kao i prekomjerno punjenje, jer ovi kritični načini, kada se ponavljaju mnogo puta, skraćuju vijek trajanja baterije.
— Tokom rada potrebno je pratiti preostali kapacitet baterije i, ako se smanji ispod kritičnog, odnosno za više od 50%, zamijeniti bateriju.
— Ako je potrebno osigurati veliki električni kapacitet, preporučuje se korištenje jedne baterije velikog kapaciteta umjesto paralelnog povezivanja nekoliko baterija manjeg kapaciteta.
— Čuvajte kućište baterije i terminale čistim, spriječite da padne ili da dođe u kontakt kućišta s agresivnim tekućinama ili sunčevom svjetlošću. Ne preporučuje se korišćenje baterije na temperaturama vazduha ispod -15°C ili iznad +60°C, kao i pri visokoj vlažnosti vazduha. Odlaganje baterija mora se obaviti u specijalizovanim organizacijama.
BORBA KOROZIJE
Drugi razlog koji skraćuje vijek trajanja je prerana degradacija pozitivnih ploča kada rade u pufer modu. To podrazumijeva koroziju rešetki i promjenu aktivne mase ploča. Korozija rešetki dovodi do prekida kontakta sa aktivnom masom i povećanja unutrašnjeg otpora. Zbog povećanja specifičnog volumena tvari, velika unutrašnja naprezanja, deformacije ploča i kućišta. Kao rezultat toga, vjerovatnoća se povećava kratki spoj, aktivna masa pluta i pada. Ovaj efekat se češće javlja kada se baterije nakon pražnjenja pune na niskim temperaturama i pri visokim strujama opterećenja.
OBNOVA KAPACITETA
Kada se dubina pražnjenja promijeni od 20 do 100%, vijek trajanja zatvorenih olovnih baterija smanjuje se pet puta ili više. Ako je nakon dugotrajnog skladištenja uređaj izgubio manje od 40% svog kapaciteta, tada se može djelomično ili potpuno vratiti. Da biste to učinili, baterija se puni i prazni nekoliko puta malim strujama od oko 10% kapaciteta (na primjer, Delta DTM 1207, kapaciteta 7 Ah - struja od 0,7 A). Optimalno je izvršiti 3 ciklusa punjenja-pražnjenja. Ako je baterija izgubila više od polovine svog kapaciteta, njena potpuna obnova je obično nemoguća.
SPREČAVANJE DEFEKATA
Potrebno je povremeno provjeravati kapacitet testerom olovnih baterija. To će pomoći da se pravovremeno isprave nedostaci koji su nastali ili da se spriječe. I završni savjet: kupujte baterije samo od provjerenih dobavljača, zatražite certifikate i izjave o usklađenosti. To će vam pomoći da izbjegnete kupovinu falsifikata i da ih napravite sami sigurnosni i protivpožarni alarm pouzdan.
Sve navedeno važi ne samo za rezervna napajanja za instalacije protivpožarne automatike, već i za sve ostale sigurnosne sisteme.
Da bi se osigurao pouzdan rad mnogih stacionarnih uređaja, potrebno je koristiti rezervno napajanje. Najčešće se u ove svrhe ugrađuje baterija, ali se mora nadzirati, ne dopuštajući jako pražnjenje, i na vrijeme puniti. Pogodnije je ovu odgovornost povjeriti automatizaciji.
Za punjenje baterije potreban vam je odgovarajući uređaj (interni ili eksterni). Punjač se može napraviti kao dio sistema za neprekidno napajanje i potpuno automatizirati proces, odnosno može se uključiti kada napon baterije padne ispod graničnog nivoa, ili koristiti „plutajuće“ punjenje. Pod plivajućim punjenjem podrazumijevamo paralelno povezivanje baterije sa opterećenjem (slika 2.18), kada izvor napajanja služi samo za kompenzaciju struja samopražnjenja u baterijama. U ovom slučaju, shema se ispostavlja najjednostavnijom.
U ovim krugovima, ulazni napon iz transformatora je odabran tako da struja punjenja koja prolazi kroz bateriju kompenzira struju prirodnog samopražnjenja. Potreban napon nakon ispravljača može se eksperimentalno odabrati ugradnjom dodatnih dioda ili korištenjem slavina iz sekundarnog namota transformatora (za neke unificirani transformatori, na primjer iz serije TH, TPP itd., moguće je lagano promijeniti napon u sekundarnom kolu prebacivanjem slavina u primarnom namotu). Istovremeno pratimo struju u krugu baterije pomoću ampermetra. Tipično, vrijednost plivajuće struje punjenja ne bi trebala prelaziti 0,005...0,01 nominalne vrijednosti baterije. Smanjenje struje punjenja samo dovodi do povećanja trajanja procesa (in ovu aplikaciju Vrijeme punjenja nije bitno - uvijek će biti dovoljno).
Takve šeme se mogu koristiti ako je vaša mreža dovoljno stabilna i napon napajanja je u granicama tolerancije
Rice. 2.18. Krugovi koji pružaju plutajuće punjenje rezervne baterije
(u velikim gradovima to prate). Inače, između transformatora i baterije se ugrađuju stabilizator napona i dioda, koji sprečavaju da struja baterije prođe u stabilizator kada transformator nije uključen (slika 2.19). KP142EH12 čip se može zamijeniti sličnim uvezenim LM317.
Rice. 2.19. Krug punjača sa stabilizatorom napona
Napredniji krug punjača prikazan je na Sl. 2.20. Ne samo da održava stabilan napon uključen
baterija, ali ima i podesivu strujnu zaštitu, koja sprečava oštećenje ćelija u slučaju kratkog spoja na izlazu (ili kvara baterije). Ograničenje struje je također korisno u slučajevima kada je povezano nova baterija(još nije napunjen ili prethodno jako ispražnjen). U ovom slučaju, trenutno ograničenje je pravi nivo sprečava preopterećenje transformatora napojne mreže (može biti male snage - 14...30 W, jer u načinu rada "Alarm" potrebnu struju može lako osigurati sama baterija). Osim toga, unutar čipa postoji temperaturna zaštita koja isključuje njegov izlaz kada se pregrije, što eliminira oštećenje komponenti.
Za sastavljanje uređaja možete koristiti jednostrano štampana ploča od fiberglasa prikazanog na sl. 2.21, ona izgled prikazano na sl. 2.22.
Prilikom ugradnje korišteni su dijelovi C1 - bilo koji oksid, C2-C4 - iz serije K10. Trimer otpornik R4 - višestruki SP5-2V. Možete koristiti bilo koju od serija K142EH3 ili K142EH4 kao mikro krug - oni imaju planarne pinove. Za ugradnju mikrokola sa strane tiskanih vodiča, na ploči se izrađuju prozor dimenzija 15 x 10 mm i rupe za njegovo pričvršćivanje. Dielektrične podloške postavljene su između ploče hladnjaka mikrokola i ploče tako da provodnici leže direktno na provodnim stazama. To će omogućiti da se ploča za rasipanje topline pričvrsti na cijelu ravninu mikrokola.
Rice. 2.21. Topologija štampana ploča i raspored elemenata
Rice. 2.22. Izgled montažnih elemenata na ploči
Transformator (T1) se može zamijeniti sa TP115-K9 - ima 2 namota od 12 V svaki dozvoljena struja do 0,8 A. U praznom hodu, napon na namotu će biti 16 V, a nakon ispravljanja i zaglađivanja kondenzatorom - 19 V, što je sasvim dovoljno za rad stabilizatora (većinu vremena krug će raditi u režim slobodnog rada).
Drugo kolo koje radi na sličan način prikazano je na Sl. 2.2,3- Zasnovan je na mikro krugu L200 (nema domaćih analoga), koji ima pinove (2 i 5) za praćenje struje u opterećenju. Tipično je normalno uključivanje mikrokola: maksimalna struja u strujnom krugu ovisi o vrijednosti otpornika B2 (Lax = 0,45/R2), a potreban napon postavljen otpornikom R3. Stabilizator može dati izlaznu struju od 0,1 do 2 A i ima unutrašnja zaštita od pregrijavanja.
Rice. 2.23. Druga verzija kruga punjača sa ograničenjem struje
Za ugradnju elemenata drugog kola punjača možete koristiti tiskanu ploču prikazanu na sl. 2.24.
O postavljanju svih krugova sa stabilizacijom. Trebat će vam miliampermetar, voltmetar (po mogućnosti digitalni) i snažan otpornik koji simulira opterećenje. Sve je to povezano prema krugu prikazanom na sl. 2.25.
Prvo, s isključenom baterijom, pomoću odgovarajućeg trim-otpornika postavite napon na izlazu stabilizatora na 13 V. Nakon toga pomoću prekidača S1 uključite otpornik RH i provjerite graničnu struju. Može ga instalirati bilo tko odabirom strujnog otpornika povratne informacije- R3 na dijagramu na sl. 2,20 (na primjer, za struju od 220 mA - R3 = 3,9 Ohm; za 300 mA - R3 = 3,3 Ohm) ili R2 u kolu na sl. 2.23.
Rice. 2.24. Topologija PCB-a i izgled instalacije
Rice. 2.25. Stalak za postavljanje i testiranje punjača
Sada, umjesto otpornika RH, spajamo bateriju GB1. Postavljamo potrebnu struju u krugu punjenja (za energetski kapacitet određene baterije) podešavanjem izlaznog napona. Konačnu instalaciju treba obaviti nakon što se baterija potpuno napuni - ova struja bi trebala kompenzirati samopražnjenje1.
dodatnu literaturu
1. Kadino E. Elektronski sistemi sigurnost Per. sa francuskog - M.: DMK Press, 2001, str. jedanaest.
2. Shelestov I. P. Radio amateri: korisni dijagrami. Knjiga 1. - M.: SOLON-Press, 2003, str. 84.
3. Shelestov I.P. Radio amateri: korisni dijagrami. Knjiga 3. - M.: SOLON-Press, 2003, str. 133.
4. Web stranica kompanije: http://www.dart.ru/index5.shtml?/cataloguenew/acoustics/oscillator.shtml
5. KhrustalevD. A. Baterije. - M.: Izumrud, 2003.
Pozadina
U trenutku kada sam prvi put pokušao zamijeniti UPS stara baterija sa kapacitetom od 7Ah na starom automobilskom akumulatoru nominalnog kapaciteta 65Ah, još nisam znao zašto se to ne bi radilo i kako bi to moglo štetiti zdravlju baterije, samog UPS-a i ljudi koji žive u istoj prostoriji sa tim.Finalizacija neprekinutog sistema nije oduzela mnogo vremena, ali je zarada odmah bila primjetna. Opterećenje od sto vati u obliku kućnog "servera" bez njega je trajalo dvadesetak sati eksterno napajanje, iako je ranije 10 minuta bilo ograničenje, što je bilo dovoljno samo da se rad ispravno zatvori. Duži prekidi nisu primećeni tokom rada ove modifikacije, a internet konekcija pomoću GPON tehnologije omogućila je serveru da ostane onlajn čak i tokom velikih nestanka struje.
Ali to je bilo davno. Prije godinu dana slučajno sam naišao na oglas za prodaju nekoliko polovnih APC 3000 UPS-a za smiješne pare, po 4.000 rubalja, bez baterija, ali rade. Nakon malo razmišljanja, odlučio sam da moram uzeti dva odjednom, iako je do kupovine cijena porasla na 5.000 rubalja po komadu, ali to me nije spriječilo, jer su u trgovini za isti novac nudili samo Opcije od 1 kW, pa čak i od svih vrsta noname kompanija sa ne baš laskavim recenzijama i modifikovanim sinusom.
Bez UPS baterije odbio da se uključi, sudeći po informacijama sa interneta, bilo je potrebno osam baterija od 12 volti, tj. baterija je bila 96 volti, ali su kondenzatori na ulazu baterije bili ocijenjeni na 63 volta. Ispostavilo se da kertridž sadrži dva paralelno povezana lanca od četiri baterije, svaka od 5 Ah. Ukupno je baterija od 48 volti i 10 Ah. I tu je zabava počela.
Izbor baterije
Vrijeme je za kupovinu baterija. Razlika u cijeni između specijaliziranih UPS baterija i običnih akumulatora za automobile bila je otprilike dva puta s uporedivim kapacitetom. Zašto plaćati više? Odlučio sam da proguglam i pronašao nekoliko stranica koje prodaju baterije za UPS-ove, što je, gotovo kao kopija, dalo nekoliko razloga zašto se isplati platiti više. Općenito zvuči uvjerljivo, ali pogledajmo ih detaljnije.Dakle, prva značajna razlika je različit DC napon u automobilu i na izvoru autonomnog napajanja. Za automobilsku bateriju, jednosmerni napon je približno 14-14,2 V, a za bateriju za neprekidno napajanje je 13,5-13,8 V. Napon punjenja za obične automobilske i posebne UPS-ove je projektovan za različite vrednosti. Nakon što povežete akumulator automobila na sistem rezervnog napajanja, rezultat će se vidjeti kako slijedi - baterija će uvijek biti nedovoljno napunjena. Maksimalno napunjena baterija ima veliki unutrašnji otpor, jer se pri radu sa UPS-om troši mala struja. Sa ispražnjenim baterijama situacija je upravo suprotna. Konačno, spajanje akumulatora automobila može dovesti do ključanja elektrolita, jer će se struja stalno trošiti i baterija neće biti potpuno napunjena.
Gledamo članak na Wikipediji o olovnim baterijama i vidimo da je EMF napunjene baterije 2,11-2,17V, a za 6 limenki ispada 12,66-13,02V. Gledamo bateriju za UPS i vidimo natpise o preporučenim vrijednostima napona: u režimu stalnog punjenja 13,5-13,8V, u cikličnom režimu 14,4-15,0V. Gledamo potpuno napunjen akumulator automobila, vidimo 12,7V, pokrećemo motor, napon raste na 14,2. Ispostavilo se da 14,2V nije napon akumulatora automobila, već napon koji ga puni auto generator. Ali da li automobil ima bilo kakav krug za punjenje baterije? Generalno, ovaj argument mi se činio neodrživim.
Druga razlika je vremenska faza rada i ujednačeno oslobađanje električne struje zbog ploča koje su ugrađene unutar baterije. Prosječna debljina elektrode (ploče) za automobilski akumulator je otprilike 1-1,2 mm, a za one specijalizirane za UPS-ove 2-2,5 mm. Kretanje elektrona događa se na manje debeloj površini. Ako automobilsku bateriju spojite na neprekidno napajanje, ploče unutar će se brzo srušiti zbog dugotrajnog rada ciklusa.
Da auto nema alarm i radio, onda bi se vjerovatno vjerovalo da automobilski akumulator nije sposoban dugo vremena da isporučuje male ili srednje struje, već se napajaju iz istog akumulatora. I to da ne spominjemo činjenicu da se automobil, u principu, može kretati neko vrijeme bez generatora, samo na punjenje baterije, a nakon toga će biti dovoljno jednostavno napuniti bateriju i nastavit će raditi. Teško je bilo šta reći o debljini ploča, osim što neki ljudi naiđu na nanotehnološke staklene umetke u UPS baterijama. Staklo dodaje debljinu pločama i težinu bateriji, iako ne učestvuje u hemijskim reakcijama.
I treća važna razlika je u tome što se vodonik oslobađa tokom procesa punjenja baterije. Kada se baterija ugradi ispod haube automobila, vodonik brzo isparava i ne predstavlja nikakvu opasnost. Budući da se neprekidno napajanje obično instalira u skučenom prostoru, plin će se početi akumulirati, a mješavina vodonika i kisika formira eksplozivnu smjesu koja može detonirati od bilo koje iskre (čak i od paljenja svjetla). Baterija za UPS je potpuno zatvorena; tokom rada ne ispušta vodonik u atmosferu, već ga recirkulaciju u prostoru za baterije.
Ovaj argument mi se odmah učinio sumnjivim, jer nikada nisam vidio zatvorene baterije u UPS-u. Ako pogledate akumulator, vide se male rupice za odzračivanje plinova, za razliku od automobilskih akumulatora, oni su zatvoreni gumenim poklopcima i zazidani plastičnim čepovima, ali nimalo hermetički zatvoreni. Ako uklonite plastične čepove i napunite bateriju, neki od gumenih čepova će veselo odletjeti u nepoznatom pravcu. To znači da se voda i dalje raspada na kisik i vodonik, a obična gumena kapica ih neće natjerati da se ponovo pretvore u vodu, a nakon određenog pritiska plinovi će i dalje izlaziti. Ali dobro, ako ništa nije eksplodiralo u zatvorenom ormariću za nekoliko godina rada akumulatora, onda u ventiliranom podrumu i na balkonu vjerovatno neće biti problema sa akumulacijom vodonika.
Akumulatori automobila imaju razrijeđeni elektrolit, a budući da se svi procesi odvijaju brzo u tečnom okruženju, vijek trajanja ovih baterija je mnogo kraći od onih specijaliziranih za UPS. Unutar baterije za besprekidno napajanje nalazi se spužvasti materijal koji je impregniran elektrolitom. Zbog toga je struja samopunjenja mala. A kada sistem pređe na rad na baterije, baterije za UPS će trajati duže.
Doista, u automobilskom akumulatoru elektrolit je u tekućem stanju, ali u specijaliziranim baterijama za kućne UPS-ove porozni materijal je impregniran njime, a ako ga okrenete s otvorenim utikačima, ništa se neće izliti iz njega, to vam omogućava da ga postavite unutar UPS-a u bilo kojem položaju, čak i nogama prema gore (iako se ne preporučuje). Ne znam kako je to povezano sa strujom samopražnjenja, kompletnim elektrolitom i brzinom hemijskih reakcija, ali najvjerovatnije nema veze s tim.
I ne zaboravite da automobilski akumulator radi u teškim uvjetima; od njega su potrebne velike struje nekoliko puta dnevno; nekoliko mjeseci u godini to je popraćeno vrlo niske temperature, a već nekoliko mjeseci je visoka, osim toga, doživljava vibracije i udarna opterećenja dok se automobil kreće, a generator ga puni bez ikakve kontrole, a dobro je ako vlasnik prati njegovo stanje.
Takođe, neki sumnjaju da UPS može napuniti automobilsku bateriju, jer ima mnogo veći kapacitet. Ali povećanjem kapaciteta dobijamo produžetak trajanja baterije; čudno je očekivati da će se naknadno punjenje obaviti u istom vremenu.
Nakon što sam pročitao još nekoliko članaka o opasnostima korištenja akumulatora u svakodnevnom životu, postalo je jasno da ništa nije jasno. No, uzimajući u obzir prethodno pozitivno iskustvo, odlučeno je odabrati opciju većeg kapaciteta, tj. akumulatori za automobile. Za jedan UPS, najviše jeftine baterije iz Tyumen Beara za 75Ah, za drugu bateriju iz BRAVO-a za 90Ah za otprilike isti trošak. I sada, nakon skoro godinu dana rada, odlučio sam pokušati izmjeriti kapacitet baterije kako bih shvatio koliko je loš.
Rezultati mjerenja
| Parametar | Baterija br. 1 | Baterija br. 2 |
|---|---|---|
| Model | BRAVO 6CT-90VL | Tjumenski Batbear 75 |
| Kapacitet, max. struja | 90 Ah, 760 A | 75Ah, 610A |
| Cijena u trenutku kupovine | 2200 rub. | 2400 rub. |
| datum instalacije | 9. novembra 2014 | 11. novembar 2014 |
| UPS | APC Smart-UPS 3000VA, 2700W, 230V, čisti sinus 50Hz +-3 Hz | pumpa za plinski kotao, grijana podna pumpa, pumpa za bunar, zamrzivač, frižider, rasveta |
rasveta, frižider |
| Ciklusi punjenja-pražnjenja | 330+ | 10 |
| Kalibracija je u toku | br | Da |
| Datum testiranja mjerenja | 31. avgusta 2015 | 1. septembra 2015 |
| Kontrolna cifra | 4 sata 20 minuta, 37.22 Ah | 9 sati, 55.7 Ah |
| Napon nakon pražnjenja | 45.0V pod opterećenjem, 48.7V bez opterećenja | 44,6V pod opterećenjem, 46,3V bez opterećenja |
| Kontrolno punjenje | 9 sati, 37.32 Ah | 14 sati, 52.28 Ah |
| Napon nakon punjenja | 55,4V, plus ili minus 0,02V na svakoj bateriji | |
| Nivo elektrolita | Vizuelno nepromijenjen, nivo je viši od ploča s marginom | |
Iako nisam siguran da sam dobro izmjerio, ali bolji način Nisam mogao da shvatim kako da povežem digitalni merač vata u razmak između baterije i UPS-a. Sumnjao sam u ispravnost mjerenja zbog činjenice da je UPS, iako je opterećenje stalno uključeno, trošilo struju u periodima (3-5 sekundi potrošnja se povećava na nominalnu i pada na nulu, 1-2 sekunde nema potrošnje ), možda je to zbog činjenice da je na ulazu baterije instaliran par kapacitetnih kondenzatora, koji izglađuju opterećenje baterije. Punjenje se vrši otprilike na isti način (struja se napaja neko vrijeme, pa pauza na par sekundi). Nakon potpunog punjenja, UPS nastavlja periodično da snabdeva bateriju strujom u području od 1A.
Unatoč činjenici da je jedno neprekidno napajanje svakodnevno nemilosrdno zloupotrebljavalo baterije, gotovo ih potpuno ispraznivši, a zatim ih ponovo punilo, a drugo je proradilo u normalan način rada i ispraznili baterije samo za vrijeme nestanka struje, godinu dana kasnije i dalje rade i drže opterećenje. Specijalizovane baterije u UPS-ovima, bilo fabričke ili kupljene u toku rada, nisu izdržale ni ovoliko, jednostavno su se isušile i prestale da imaju deklarisani kapacitet. Općenito, nisam mogao sebi odgovoriti na pitanje zašto automobilske baterije nisu prikladne za korištenje u UPS-u, ali ću za godinu dana pokušati ponoviti mjerenja i uporediti rezultate.
Dodaj oznake
