Schema elettrico, presentato in figura, è conveniente da utilizzare in campagna e dove la fornitura di energia elettrica è ancora instabile. Fornirà un semplice dispositivo assemblato secondo il circuito consigliato accensione automatica illuminazione di riserva (o altro carico attivo potenza fino a 10–12 W) in caso di mancanza della tensione di rete 220 V.
Il transistor VT1 della serie KT825 (è possibile sostituire quello indicato nello schema con il transistor KT825 con gli indici delle lettere D ed E) fornisce un carico massimo fino a 25 W. Deve essere installato su un radiatore con una superficie di raffreddamento di almeno 100 cm2. Se è previsto meno carico potente(fino a 5 W), è possibile utilizzare nel circuito un transistor di controllo del tipo KT818AM - KT818GM.
Come fonte di alimentazione di riserva viene utilizzata una batteria per auto con una capacità di 55-190 A/h. Le lampade a incandescenza delle automobili vengono utilizzate come lampade di illuminazione di riserva.
L'alimentatore di rete (PSU) produce una tensione raddrizzata ridotta di 13–14 V. L'alimentatore include un trasformatore step-down e un ponte raddrizzatore. Le increspature di questa fonte di energia vengono attenuate condensatore elettrolitico grande capacità C1. La tensione dall'alimentatore attraverso i diodi VD1, VD2 e il resistore limitatore R1 scorre liberamente verso la batteria collegata e la carica con una corrente debole. Con una corrente di carica di 80-110 mA batteria dell'auto può essere addebitato senza danni a lungo, fino a circa dieci giorni consecutivi. La caduta di tensione sul diodo VD2 crea una polarizzazione inversa per la giunzione base-emettitore del transistor VT1. Il transistor è nello stato chiuso e il carico (EL1, EL2) è diseccitato. L'interruttore S1 viene utilizzato per inclusione forzata modalità di emergenza. Ciò potrebbe essere necessario per scaricare la batteria o controllare il sistema di illuminazione di riserva (integrità della lampada).
Il dispositivo non necessita di regolazione.
Quando l'alimentazione di rete viene disattivata, la fonte di alimentazione fissa viene diseccitata e la corrente scorre nel circuito di base del transistor VT1 attraverso il resistore R2, il transistor si apre e il carico viene alimentato dalla batteria. Non appena viene ripresa la fornitura di energia alla rete, il transistor VT1 si chiude, il carico viene spento e la batteria viene caricata secondo lo schema discusso.
Il resistore R1 è di tipo MLT-2, il resistore R2 è di tipo MLT-0,5. La batteria e le lampade di carico sono collegate al dispositivo tramite isolamento multipolare fili di rete con sezione di almeno 1 mm e lunghezza minima (per ridurre le perdite di energia nei cavi). Condensatore C1 marca K50-24, K50-3B o altro per una tensione di almeno 25 V.
L'opzione migliore per un trasformatore step-down di un alimentatore di rete è universale trasformatore di potenza CCI 127/220-50-12.
In cosa differisce una batteria per auto da una batteria UPS?
Perché non posso installare una batteria per auto affinché funzioni con un gruppo di continuità?
Poiché una batteria per auto è molto più economica di una batteria specializzata per un UPS, queste due domande sono le principali quando si acquista una fonte gruppo di continuità, alimentato da batterie esterne.
La risposta alla domanda è già contenuta nel nome delle batterie: differiscono per scopo e condizioni operative. La batteria dell'auto si trova in uno spazio ben ventilato, sotto il cofano. È progettato per avviare il motore utilizzando un motorino di avviamento e un'alimentazione corrente elettrica per candele nei motori a benzina. Questo processo non dura a lungo; dopo aver avviato il motore a combustione interna, tutti i sistemi sono alimentati da un generatore in funzione. Anche se il ciclo è breve, la batteria richiede una quantità elevata di corrente in un breve periodo di tempo per avviare il motore. Durante il funzionamento la batteria perde molta capacità.
Le batterie ricaricabili per gli UPS si trovano solitamente in un'area poco ventilata e i gruppi di continuità con tali batterie sono destinati a lungo lavoro(fino a diversi giorni). La scelta dell’UPS e del kit batterie è determinata dalla capacità delle batterie e dalla potenza del caricabatterie del dispositivo. Le batterie dell'UPS rilasciano energia in modo uniforme, ma questo processo richiede molto tempo. Prima differenza significativa— la durata del ciclo di funzionamento e l'uniformità del rilascio della corrente elettrica sono ottenute grazie allo spessore delle piastre (elettrodi) all'interno della batteria. U batteria dell'auto Lo spessore medio dell'elettrodo è 1-1,2 mm, per una batteria UPS è 2-2,5 mm. Più sottili sono gli elettrodi, più velocemente si muovono gli elettroni. Se la batteria di un'auto funziona a ciclo lungo con un UPS, le sue piastre si deterioreranno rapidamente. Tuttavia, gli elettrodi più spessi di una batteria specializzata non saranno in grado di fornire più corrente in una determinata unità di tempo se installati in un'auto. Hanno una durata molto più lunga durante l'uso a lungo termine.
Secondo differenza importante giace in tensione corrente continua al caricabatterie dell'auto e alla fonte di alimentazione autonoma. La tensione del circuito CC dell'auto è di circa 14-14,2 V, caricabatterie UPS varia da 13,5 a 13,8 V. Sono progettate batterie automobilistiche e specializzate significati diversi tensione della corrente di carica. Collegando la batteria dell'auto al sistema alimentazione di riserva, scoprirai che è costantemente sottocaricato. Se la batteria non è completamente carica, l'ora durata della batteria sarà inferiore rispetto a una batteria carica. Una batteria completamente carica ha un livello elevato resistenza interna, pertanto, quando si lavora con un UPS, consuma una piccola corrente durante la ricarica. Una batteria scarica ha una bassa resistenza interna e consuma più corrente durante la ricarica. Perché Quando si lavora con un UPS, la batteria dell'auto consumerà costantemente corrente e non si accenderà completamente carico, questo porta all'ebollizione dell'elettrolita, che influisce negativamente sui parametri batteria.
Terza differenza Batterie: durante la ricarica la batteria rilascia idrogeno. Quando è installata sotto il cofano dell'auto, lo spazio attorno alla batteria è ben ventilato e l'idrogeno rilasciato evapora rapidamente. Se una batteria di questo tipo viene installata all'interno, l'idrogeno può accumularsi in uno spazio ristretto. Una miscela di idrogeno e aria forma una miscela esplosiva molto pericolosa che può esplodere da qualsiasi scintilla, ad esempio quando si accende o si spegne una luce. La batteria dell'UPS è completamente sigillata; durante il funzionamento non rilascia idrogeno nell'atmosfera, ma lo ricircola nel vano batteria.
Alla batteria di un'auto Grande importanza corrente di autoscarica. Di norma, la batteria di un'auto ha un elettrolita liquido (acido solforico diluito) e in un ambiente liquido i processi chimici procedono rapidamente, per cui la durata della batteria è inferiore rispetto a quella di una batteria UPS. Una batteria non collegata si scarica più velocemente di una specializzata. Batterie per dispositivi alimentazione di riserva realizzato con tecnologia AGM: tra gli elettrodi è presente un materiale spugnoso impregnato di elettrolita, anziché un elettrolita liquido. Per questo motivo, la corrente di autoscarica è ridotta. Quando il sistema di alimentazione di riserva passa al funzionamento a batterie, anche le batterie per auto completamente cariche funzioneranno meno a causa dell'elevata corrente di autoscarica rispetto alle batterie specializzate della stessa capacità.
Un fattore importante è la compatibilità ambientale delle apparecchiature utilizzate. L'elettrolito della batteria evapora gradualmente formandosi sotto il coperchio della batteria. spazio libero, che è pieno di idrogeno esplosivo. Si sconsiglia di utilizzare tali batterie in aree residenziali poiché possono rilasciare idrogeno nell'atmosfera.
Una batteria per auto è più economica di una batteria specializzata per un UPS di capacità simile, ma il risparmio si nota solo al momento dell'acquisto. Molto rapidamente, i risparmi si trasformeranno in perdite. In media, una batteria per auto da 100 A/h costa 4.000 rubli. (prezzi su Yandex.Market) e dura 2 anni (con UPS). Una batteria per un UPS, ad esempio, da 100 A/h costa circa 8.000 rubli, ma dura 10 anni. Riteniamo che le batterie specializzate siano più di 2 volte più redditizie nel lungo termine.
Quando si utilizza la batteria dell'auto insieme a un alimentatore autonomo, esiste la possibilità che l'UPS smetta di funzionare o non si avvii affatto. Per un funzionamento affidabile ea lungo termine del sistema di alimentazione di riserva, è meglio acquistare batterie specializzate di noti produttori, realizzate utilizzando la tecnologia AGM, come capacità di corrente elettrica.
Utilizzo batteria di qualità- questa è la chiave per l'affidabilità del sistema antincendio e di sicurezza situazioni di emergenza, ad esempio quando spegnimento improvviso elettricità, cosa che purtroppo accade abbastanza spesso.
Non ci sono molti criteri nella scelta di una batteria: un fornitore affidabile, un prodotto certificato e la conoscenza delle caratteristiche fondamentali.
In conformità con NPB-88-2001 "Impianti di estinzione e allarme. Norme e regole di progettazione", i ricevitori elettrici degli impianti automatici antincendio, in termini di grado di garanzia dell'affidabilità dell'alimentazione elettrica, appartengono alla categoria 1.
In pratica, nella maggior parte dei casi, si tratta di alimentatori di categoria 3. In questo caso è consentito utilizzare batterie o gruppi di continuità (UPS) come fonti di alimentazione di backup (RPS).
IN in questo caso parleremo sulle batterie ricaricabili (AB), che determinano in gran parte le prestazioni del RIP e, di conseguenza, sugli impianti di automazione antincendio in generale.
OPS utilizza tipicamente batterie al piombo realizzate con la tecnologia AGM (Absorbed in Glass Mat), che contengono un elettrolita assorbito in un separatore in fibra di vetro. La loro durata è misurata in anni (ad esempio, Delta DTM - fino a 5-7 anni). L'utilizzo di batterie prodotte con tecnologia AGM è dovuto al fatto che non è necessaria la loro manutenzione (per ricombinazione interna dei gas), le batterie sono completamente sigillate, quindi è impossibile la fuoriuscita di elettroliti, ed il rapporto qualità/prezzo è ottimale. . Queste batterie sono ottimizzate per funzionare sia in modalità ciclica che buffer.
La capacità elettrica della batteria per il RIP, misurata in ampere/ora (Ah), viene calcolata in base alla corrente consumata dall'impianto antincendio automatico e al tempo di funzionamento richiesto dell'impianto dal RIP.
Va ricordato che il RIP deve fornire il tempo di funzionamento richiesto durante l'intera vita utile dell'impianto di automazione antincendio, ovvero almeno 10 anni.
Pertanto, la chiave è il corretto funzionamento della batteria, la diagnostica e la sostituzione tempestiva funzionamento affidabile impianti automatici antincendio.
Nei moderni RIP, le batterie al piombo sigillate sono le più utilizzate. Sono anche detti “esenti da manutenzione”.
Ciò non è del tutto corretto, poiché anche la normale sporcizia sui terminali può portare alla perdita di contatto, al surriscaldamento della connessione terminale e, possibilmente, al guasto della batteria.
Qui è più appropriato parlare di semplicità e alta frequenza di manutenzione.
Gli indubbi vantaggi di queste batterie includono anche la possibilità di scarica a breve termine con corrente elevata, fino a 3C,
dove "C" - simbolo corrente di scarica (carica), espressa in valore numerico capacità della batteria in A/h con la batteria scarica per un'ora.
Ciò è particolarmente vero per gli impianti antincendio, dove corrente di avviamento può essere decine di volte superiore alla corrente di standby.
Le batterie al piombo non temono la scarica profonda e ripristinano rapidamente la loro capacità elettrica.
Ne hanno abbastanza lungo termine conservazione e funzionamento.
In base alla progettazione, le batterie al piombo sono un insieme di batterie racchiuse in una custodia di plastica,
su cui sono presenti terminali positivo e negativo e una valvola unidirezionale per mantenere la pressione del gas in eccesso nella batteria a un certo livello.
Ogni batteria ha una serie di piastre positive e negative di piombo-stagno-calcio con una massa attiva di composti chimici di piombo.
Tra le piastre sono presenti separatori in fibra di vetro chimicamente resistente e non conduttiva.
Una soluzione di acido solforico viene utilizzata come mezzo conduttore – elettrolita. Durante la ricarica l'energia viene immagazzinata nella batteria sotto forma di energia chimica attraverso una reazione elettrochimica. In questo caso avviene una reazione sulle piastre positive con rilascio di ossigeno, che viene trasferito all'interno della batteria e assorbito dalla superficie delle piastre negative. Durante la scarica avviene una reazione elettrochimica inversa.
Le batterie più utilizzate sono le batterie da tre e sei batterie, le cosiddette batterie da “sei volt” e “dodici volt”.
Le caratteristiche elettriche della batteria dipendono in modo significativo dalla temperatura ambiente.
Il regime di temperatura ha maggiore influenza per la durata della batteria.
L'intervallo di conservazione consentito in media va da -35° a +60°C (è necessario comprendere che il produttore, di norma, indica le caratteristiche massime). E continua a mantenerlo
Sono ottimali a temperature comprese tra +10° e +20°C: questi sono indicatori ottimali per la conservazione. Quando si utilizza la batteria è necessario tenere presente che per ogni aumento di 10° della temperatura rispetto al normale (+20°C), la durata si riduce di quasi la metà. Ciò è dovuto al fatto che quando si lavora in Temperature elevate il rilascio di gas aumenta a causa di processi elettrochimici più attivi. Non tutto il gas ha il tempo di ricombinarsi e viene rilasciato attraverso la valvola. Di conseguenza, la densità dell'elettrolita aumenta e si verifica la solfatazione delle piastre, il che porta ad una diminuzione della durata della batteria.
Tuttavia, nel funzionamento pratico, è improbabile che qualcuno crei un livello ottimale regime di temperatura, pertanto, prenderemo in considerazione tutte le caratteristiche per condizioni ambientali con temperature comprese tra 18°C e 22°C e umidità relativa fino all'85%.
Per la selezione modalità corretta funzionamento della batteria, è necessario capire in che dipendenza sono caratteristiche elettriche Batteria da varie modalità operative.
Con la stessa capacità di scarica della batteria, a basse correnti di scarica materiali attivi nella batteria funzionano in modo più efficiente, quindi la tensione di scarica finale rimane più elevata rispetto a correnti di scarica elevate.
Questa dipendenza è mostrata nel grafico 1 per una batteria da “dodici volt”.
Uno di le condizioni più importanti lavoro di successo batterie al piombo: carica corretta. Pertanto, è necessario ricordare che la corrente di carica ottimale per le batterie è -0,1 C. Quando scegli un caricabatterie, assicurati di prestare attenzione se è adatto a te in termini di corrente di carica o meno.
Le batterie al piombo sigillate sono molto sensibili al sovraccarico. La durata diminuisce rapidamente quando si opera in modalità di carica costante e si aumenta la tensione della fonte di alimentazione e quindi la corrente di carica. E nel caso opposto, con costante sottocarica, no pieno recupero masse e piastre attive, che portano ad un aumento della velocità di corrosione e sedimentazione. Nel tempo, i sedimenti possono cortocircuitare le piastre e, di conseguenza, la batteria si guasta. Scariche eccessive ripetute riducono la capacità di scarico e riducono la durata. Gli stessi cambiamenti possono verificarsi quando le batterie vengono conservate scariche per un lungo periodo.
La corrente di scarica consigliata, alla quale non si verificano cambiamenti irreversibili nelle caratteristiche della batteria, è compresa tra 1/20C e 3C.
La capacità di scarica della batteria dipende dalla corrente di scarica.
La corrente di scarica ottimale è 1/20C e man mano che aumenta diminuisce la capacità di scarica, come mostrato nel grafico 2 per una batteria da “dodici volt”.
Quando si conserva una batteria, si verifica il fenomeno dell'autoscarica. Si consiglia di conservare la batteria completamente carica. Durante lo stoccaggio di una batteria al piombo scarica, il solfato di piombo si ricristallizza sulle piastre. I cristalli di solfato diventano più grandi e possono bloccare parzialmente l'accesso dell'elettrolita in profondità nella struttura porosa delle piastre. Questo è l'inizio della solfatazione della batteria, che porta a una diminuzione della durata e contribuisce al suo invecchiamento.
Durante 12 mesi di stoccaggio, a causa dell'autoscarica, la capacità di scarica della batteria scende al 50% di quella originale, pertanto si consiglia di ricaricare la batteria con la stessa frequenza. 
È necessario ricordare che con il tempo le caratteristiche della batteria si deteriorano in modo irreversibile, anche se la batteria non viene utilizzata ma immagazzinata. La capacità residua della batteria può essere stimata approssimativamente misurando la tensione ai terminali della batteria a carico spento. Questa dipendenza è mostrata nel grafico 3 per una batteria da “dodici volt”. Non è consigliabile scaricare la batteria a una tensione inferiore a 1,75 V per batteria.
Queste caratteristiche e dipendenze sono valide per le batterie prodotte aziende rinomate dove vengono utilizzati materiali di qualità e rigorosamente osservati processo tecnologico. Gli analoghi economici di queste batterie possono avere caratteristiche che differiscono significativamente in peggio.
Esistono due principali modalità di utilizzo delle batterie al piombo-acido.
1. La batteria è la fonte di alimentazione principale e funziona in modalità di carica e scarica ciclica.
Questa modalità, per le sue caratteristiche, non ha praticamente trovato applicazione nei sistemi di controllo automatico antincendio.
2. Modalità buffer, quando la batteria alimenta il carico solo quando la fonte principale è spenta corrente alternata. Questa modalità è la più diffusa.
A seconda della modalità di utilizzo della batteria, esistono diversi modi per caricare la batteria.
In modalità ciclica vengono utilizzati seguenti metodi carica:
- manutenzione Tensione CC carica. Questo è il metodo preferito, poiché consente alla batteria di raggiungere rendimento massimo. In questo caso durante l'intero tempo di ricarica viene fornita alla batteria una tensione di 2,45 V per batteria e termina quando corrente di carica ha un valore minimo costante per 3 ore. Con questo metodo è necessario controllare accuratamente la tensione e il tempo di ricarica, poiché il sovraccarico può influire negativamente sulle prestazioni della batteria. Di norma, il tempo di ricarica con questo metodo è compreso tra 6 e 12 ore.
— mantenere una tensione di carica costante limitando la corrente di carica iniziale. In questo caso, alla batteria viene fornita una tensione di carica pari a 2,45 V per batteria e la corrente iniziale è limitata a 0,4 C. Se la batteria è sufficientemente scarica, allora stato inizialeÈ improbabile che la ricarica fornisca la tensione di carica richiesta, ma successivamente l'entità di questa tensione e il tempo di ricarica devono essere rigorosamente controllati. Questo è un modo più delicato per caricare la batteria, tuttavia richiede un po' più di tempo.
- Per carica veloce può essere utilizzato un metodo con due valori di tensione costanti. Nella fase iniziale della ricarica, la batteria viene fornita tensione di carica basato su 2,45 V per batteria e corrente di carica fino a 0,8 C. Quando la corrente di carica scende a 0,15-0,2C, è necessario ridurre la tensione di carica a 2,3 V per batteria e controllare la costanza del valore minimo della corrente di carica analogamente al punto “a”. Con questo metodo il tempo di ricarica si riduce di circa 1,5 volte. Si sconsiglia di utilizzare frequentemente questo metodo.
Quando la batteria è in funzione modalità tampone ha bisogno di una ricarica compensativa. Naturalmente, se la fonte a lungo stava funzionando con una batteria ed era scarica, è necessario utilizzare uno dei metodi di ricarica sopra indicati. La batteria può essere collegata alla fonte di alimentazione in due modi:
— La batteria viene scollegata dal carico e viene caricata da una fonte a bassa corrente solo per compensare l'autoscarica. La batteria si collega automaticamente al carico solo quando viene a mancare l'alimentazione principale.
— La batteria e il carico sono collegati permanentemente in parallelo all'uscita del raddrizzatore. In questo caso, la corrente proveniente dall'uscita del raddrizzatore viene distribuita tra il carico e la batteria.
Poiché la corrente di carico cambia costantemente durante il funzionamento dell'impianto antincendio automatico, nella modalità di ricarica costante è necessario monitorare la tensione e la corrente di ricarica. La tensione di carica standard è calcolata a 2,3 V per batteria e la corrente non è superiore a 0,15 C. Tuttavia, in numerosi RIP, per ridurne i costi, tali circuiti di controllo non vengono utilizzati, il che a sua volta può portare al sovraccarico della batteria e alla riduzione della sua durata.
Le aziende leader producono batterie vari tipi per l'uso in varie modalità. Questo di solito si riflette nell'etichettatura del modello.
Sulla base di quanto sopra, possiamo formularne diversi raccomandazioni pratiche sulla scelta e il funzionamento delle batterie al piombo:
— Prima di acquistare una batteria, è necessario decidere in quale modalità verrà utilizzata. In base a questo, scegli modello specifico Batteria Determinarne i parametri di carica e scarica.
— Quando si acquista una fonte di alimentazione, dare la preferenza a quella in cui sono presenti circuiti di carica e scarica adatti al modello di batteria selezionato.
— Non è consigliabile acquistare batterie prodotte più di un anno fa.
— Prima di installarlo in una fonte di alimentazione, caricare completamente la batteria.
— Nel calcolare la capacità elettrica richiesta della batteria è necessario tenere conto che una batteria standard al 4° anno, anche con un corretto funzionamento, perde irreversibilmente dal 10% al 40% della capacità elettrica, quindi per garantire la tempo di funzionamento richiesto dell'impianto automatico antincendio da una fonte di alimentazione di riserva di 4 -5 anni di funzionamento, queste perdite devono essere incluse nei calcoli.
— Durante il funzionamento è necessario:
- osservare il regime di temperatura,
- scegliere e utilizzare correttamente il caricabatterie,
- evitare profondi o scariche veloci batteria, nonché il sovraccarico, poiché queste modalità critiche, se ripetute molte volte, riducono la durata della batteria.
— Durante il funzionamento è necessario monitorare la capacità residua della batteria e, se scende al di sotto del livello critico, cioè di oltre il 50%, sostituire la batteria.
— Se è necessario fornire una grande capacità elettrica, si consiglia di utilizzare una batteria ad alta capacità anziché collegare in parallelo diverse batterie di capacità inferiore.
— Mantenere puliti l'alloggiamento della batteria e i terminali, evitare che cadano o entrino in contatto con liquidi aggressivi o luce solare. Si sconsiglia di utilizzare la batteria a temperature dell'aria inferiori a -15°C o superiori a +60°C, nonché con elevata umidità dell'aria. Lo smaltimento delle batterie deve essere effettuato presso organizzazioni specializzate.
COMBATTERE LA CORROSIONE
Un altro motivo che riduce la durata è il deterioramento prematuro delle piastre positive quando si opera in modalità buffer. Ciò comporta la corrosione dei reticoli e la variazione della massa attiva delle piastre. La corrosione dei reticoli porta all'interruzione del contatto con la massa attiva e ad un aumento della resistenza interna. A causa dell'aumento del volume specifico della sostanza, grande tensioni interne, deformazione delle piastre e dell'alloggiamento. Di conseguenza, la probabilità aumenta corto circuito, la massa attiva galleggia e cade. Questo effetto si verifica più spesso quando le batterie vengono caricate dopo la scarica a basse temperature e con correnti di carico elevate.
RIPRISTINO DELLA CAPACITÀ
Quando la profondità di scarica cambia dal 20 al 100%, la durata delle batterie al piombo sigillate diminuisce di cinque volte o più. Se dopo un lungo periodo di conservazione il dispositivo ha perso meno del 40% della sua capacità, può essere ripristinato parzialmente o completamente. Per fare ciò, la batteria viene caricata e scaricata più volte con piccole correnti pari a circa il 10% della capacità (ad esempio, Delta DTM 1207, con una capacità di 7 Ah - una corrente di 0,7 A). È ottimale effettuare 3 cicli di carica-scarica. Se la batteria ha perso più della metà della sua capacità, il suo ripristino completo è solitamente impossibile.
PREVENZIONE DEI DIFETTI
È necessario controllare periodicamente la capacità con un tester per batterie al piombo. Ciò aiuterà a correggere i difetti che si sono verificati in modo tempestivo o a prevenirli. E ultimo consiglio: acquistate le batterie solo da fornitori fidati, richiedete certificati e dichiarazioni di conformità. Ciò ti aiuterà a evitare l'acquisto di prodotti contraffatti e quindi a crearne uno tuo sicurezza e allarme antincendio affidabile.
Tutto quanto sopra vale non solo per gli alimentatori di riserva per gli impianti antincendio automatici, ma anche per tutti gli altri sistemi di sicurezza.
Per garantire un funzionamento affidabile di molti dispositivi fissi, è necessario utilizzare l'alimentazione di riserva. Molto spesso, la batteria viene installata per questi scopi, ma deve essere monitorata, non consentendo una scarica forte e ricaricata in modo tempestivo. È più conveniente affidare questa responsabilità all’automazione.
Per ricaricare la batteria è necessario un apposito dispositivo (interno o esterno). Il caricabatterie può essere realizzato come parte di un sistema di alimentazione ininterrotta e automatizzare completamente il processo, ovvero può accendersi quando la tensione della batteria scende al di sotto di un livello di soglia o utilizzare una carica “fluttuante”. Per carica flottante intendiamo il collegamento della batteria in parallelo al carico (Fig. 2.18), quando la fonte di alimentazione serve solo a compensare le correnti di autoscarica nelle batterie. In questo caso, lo schema risulta essere il più semplice.
In questi circuiti, la tensione in ingresso dal trasformatore viene selezionata in modo tale che la corrente di carica che passa attraverso la batteria compensi la naturale corrente di autoscarica. La tensione richiesta dopo il raddrizzatore può essere selezionata sperimentalmente installando diodi aggiuntivi o utilizzando prese dall'avvolgimento secondario del trasformatore (per alcuni trasformatori unificati, ad esempio dalla serie TH, TPP, ecc., è possibile modificare leggermente la tensione nel circuito secondario commutando le prese nell'avvolgimento primario). Allo stesso tempo, monitoriamo la corrente nel circuito della batteria utilizzando un amperometro. Tipicamente, il valore della corrente di carica fluttuante non deve superare 0,005...0,01 del valore nominale della batteria. La riduzione della corrente di carica porta solo ad un aumento della durata del processo (in questa applicazione Il tempo di ricarica non ha importanza: sarà sempre sufficiente).
Tali schemi possono essere utilizzati se la rete è sufficientemente stabile e la tensione di alimentazione rientra nei limiti di tolleranza
Riso. 2.18. Circuiti che forniscono la carica flottante della batteria di riserva
(nelle grandi città lo monitorano). Altrimenti, tra il trasformatore e la batteria vengono installati uno stabilizzatore di tensione e un diodo, che impedisce alla corrente della batteria di passare nello stabilizzatore quando il trasformatore non è acceso (Fig. 2.19). Il chip KP142EH12 può essere sostituito con un simile LM317 importato.
Riso. 2.19. Circuito caricabatterie con stabilizzatore di tensione
Un circuito di ricarica più avanzato è mostrato in Fig. 2.20. Non solo mantiene la tensione stabile
batteria, ma dispone anche di una protezione di corrente regolabile, che previene danni alle celle in caso di cortocircuito in uscita (o guasto della batteria). La limitazione di corrente è utile anche nei casi in cui è collegata nuova batteria(non ancora carico o molto scarico in precedenza). In questo caso, la limitazione attuale è il giusto livello previene il sovraccarico del trasformatore della rete di alimentazione (può essere a bassa potenza - 14...30 W, poiché nella modalità “Allarme” la corrente richiesta può essere facilmente fornita dalla batteria stessa). Inoltre, all'interno del chip è presente una protezione termica che ne disattiva l'uscita in caso di surriscaldamento, eliminando così eventuali danni ai componenti.
Per assemblare il dispositivo, è possibile utilizzare un lato scheda a circuito stampato in fibra di vetro mostrato in Fig. 2.21, lei aspetto mostrato in Fig. 2.22.
Durante l'installazione sono state utilizzate le parti C1 - qualsiasi ossido, C2-C4 - della serie K10. Resistenza trimmer R4 - multigiro SP5-2V. Puoi utilizzare qualsiasi serie K142EH3 o K142EH4 come microcircuito: hanno pin planari. Per installare il microcircuito dal lato dei conduttori stampati, nella scheda vengono realizzati una finestra di 15 x 10 mm e fori per il suo fissaggio. Le rondelle dielettriche sono posizionate tra la piastra del dissipatore di calore del microcircuito e la scheda in modo che i conduttori si trovino direttamente sulle piste conduttrici. Ciò consentirà di fissare una piastra dissipatrice di calore sull'intero piano del microcircuito.
Riso. 2.21. Topologia scheda a circuito stampato e disposizione degli elementi
Riso. 2.22. Aspetto degli elementi di montaggio sulla scheda
Il trasformatore (T1) può essere sostituito con TP115-K9 - ha 2 avvolgimenti da 12 V ciascuno corrente consentita fino a 0,8 A. Al minimo, la tensione sull'avvolgimento sarà di 16 V, e dopo la rettifica e il livellamento con un condensatore - 19 V, che è abbastanza per il funzionamento dello stabilizzatore (la maggior parte delle volte il circuito funzionerà in modalità di esecuzione libera).
Un altro circuito che funziona in modo simile è mostrato in Fig. 2.2,3- Si basa sul microcircuito L200 (non esistono analoghi domestici), che dispone di pin (2 e 5) per il monitoraggio della corrente nel carico. Tipica è la normale accensione del microcircuito: la corrente massima nel circuito di carico dipende dal valore del resistore B2 (Lax = 0,45/R2), e tensione richiesta impostato dal resistore R3. Lo stabilizzatore può fornire corrente di uscita da 0,1 a 2 A e ha protezione interna dal surriscaldamento.
Riso. 2.23. La seconda versione del circuito di ricarica con limitazione di corrente
Per installare gli elementi del secondo circuito del caricabatterie, è possibile utilizzare il circuito stampato mostrato in Fig. 2.24.
Informazioni sull'impostazione di tutti i circuiti con stabilizzazione. Avrai bisogno di un milliamperometro, un voltmetro (preferibilmente digitale) e un potente resistore che simula il carico. Il tutto è collegato secondo il circuito mostrato in Fig. 2.25.
Innanzitutto, con la batteria scollegata, utilizzare l'apposito resistore di regolazione per impostare la tensione sull'uscita dello stabilizzatore su 13 V. Successivamente, utilizzare l'interruttore S1 per accendere il resistore RH e controllare la corrente limite. Può essere installato da chiunque selezionando una resistenza di corrente feedback- R3 nello schema di Fig. 2,20 (ad esempio, per una corrente di 220 mA - R3 = 3,9 Ohm; per 300 mA - R3 = 3,3 Ohm) o R2 nel circuito di Fig. 2.23.
Riso. 2.24. Topologia PCB e aspetto dell'installazione
Riso. 2.25. Supporto per l'installazione e il test del caricabatterie
Ora, invece del resistore RH, colleghiamo la batteria GB1. Impostiamo la corrente richiesta nel circuito di carica (per la capacità energetica di una batteria specifica) regolando la tensione di uscita. L'installazione finale dovrebbe essere eseguita dopo che la batteria è completamente carica: questa corrente dovrebbe compensare l'autoscarica1.
letteratura aggiuntiva
1. Kadino E. Sistemi elettronici sicurezza Per. dal francese - M.: DMK Press, 2001, p. undici.
2. Shelestov I. P. Radioamatori: diagrammi utili. Libro 1. - M.: SOLON-Press, 2003, p. 84.
3. Shelestov I.P. Radioamatori: diagrammi utili. Libro 3. - M.: SOLON-Press, 2003, p. 133.
4. Sito web dell'azienda: http://www.dart.ru/index5.shtml?/cataloguenew/acoustics/oscillator.shtml
5. KhrustalevD. A.Batterie. - M.: Izumrud, 2003.
Sfondo
Nel momento in cui ho provato per la prima volta a sostituire l'UPS vecchia batteria con una capacità di 7 Ah su una vecchia batteria per auto con una capacità nominale di 65 Ah, non sapevo ancora perché ciò non dovesse essere fatto e come ciò potesse danneggiare la salute della batteria, dell'UPS stesso e delle persone che vivono nella stessa stanza con esso.La finalizzazione del sistema di continuità non ha richiesto molto tempo, ma il profitto è stato immediatamente evidente. Un carico da cento watt sotto forma di "server" domestico è durato circa venti ore senza Alimentazione esterna, anche se prima il limite era di 10 minuti, sufficienti solo per chiudere correttamente il lavoro. Non sono state osservate interruzioni più lunghe durante l'operazione di questa modifica e la connessione Internet tramite la tecnologia GPON ha consentito al server di rimanere online anche durante interruzioni di corrente su larga scala.
Ma è stato molto tempo fa. Un anno fa, mi sono imbattuto per caso in una pubblicità per la vendita di diversi UPS APC 3000 usati per soldi ridicoli, 4.000 rubli ciascuno, senza batterie, ma funzionanti. Dopo averci pensato un po', ho deciso che dovevo prenderne due contemporaneamente, anche se al momento dell'acquisto il prezzo era salito a 5.000 rubli l'uno, ma questo non mi ha fermato, perché nel negozio per gli stessi soldi offrivano solo Opzioni da 1 kW, e anche allora da tutti i tipi di aziende anonime con recensioni poco lusinghiere e un seno modificato.
Senza Batterie dell'UPS si è rifiutato di accendersi, a giudicare dalle informazioni provenienti da Internet, erano necessarie otto batterie da 12 volt, ad es. la batteria era da 96 volt, ma i condensatori all'ingresso della batteria avevano una potenza nominale di 63 volt. Si è scoperto che la cartuccia contiene due catene di quattro batterie collegate in parallelo, ciascuna da 5 Ah. Il totale è una batteria da 48 volt e 10 Ah. Ed è qui che è iniziato il divertimento.
Selezione della batteria
È ora di comprare le batterie. La differenza di prezzo tra le batterie UPS specializzate e le normali batterie per auto era circa due volte con capacità comparabili. Perché pagare di più? Ho deciso di cercarlo su Google e ho trovato diversi siti che vendono batterie per UPS che, quasi come una copia carbone, fornivano diversi motivi per cui valeva la pena pagare di più. In generale sembra plausibile, ma vediamoli più in dettaglio.Quindi, la prima differenza significativa è la diversa tensione CC nell'auto e nella fonte di alimentazione autonoma. Per la batteria di un'auto, la tensione CC è di circa 14-14,2 V e per una batteria per un gruppo di continuità è di 13,5-13,8 V. La tensione di carica per auto normali e UPS speciali è progettata per valori diversi. Dopo aver collegato la batteria dell'auto al sistema di alimentazione di riserva, il risultato sarà il seguente: la batteria sarà sempre sottocarica. Una batteria carica al massimo ha un'elevata resistenza interna, poiché quando si utilizza un UPS viene consumata una piccola corrente. Con le batterie scariche la situazione è esattamente l'opposto. In definitiva, il collegamento della batteria dell'auto può portare all'ebollizione dell'elettrolito, poiché la corrente verrà costantemente consumata e la batteria non sarà completamente carica.
Guardiamo l'articolo di Wikipedia sulle batterie al piombo e vediamo che l'EMF di una batteria carica è 2,11-2,17 V, per 6 lattine risulta essere 12,66-13,02 V. Osserviamo la batteria dell'UPS e vediamo le iscrizioni sui valori di tensione consigliati: in modalità di ricarica costante 13,5-13,8 V, in modalità ciclica 14,4-15,0 V. Guardiamo la batteria dell'auto completamente carica, vediamo 12,7 V, avviamo il motore, la tensione sale a 14,2. Si scopre che 14,2 V non è la tensione della batteria dell'auto, ma la tensione che la carica generatore per auto. Ma l'auto ha qualche tipo di circuito per caricare la batteria? In generale, questo argomento mi sembrava insostenibile.
La seconda differenza è la fase temporale di funzionamento e il rilascio uniforme di corrente elettrica grazie alle piastre integrate nella batteria. Lo spessore medio dell'elettrodo (piastra) per una batteria per auto è di circa 1-1,2 mm, e per quelle specializzate per UPS è di 2-2,5 mm. Il movimento degli elettroni avviene su una superficie meno spessa. Se colleghi la batteria dell'auto a un gruppo di continuità, le piastre all'interno collasseranno rapidamente a causa del funzionamento a lungo termine del ciclo.
Se l'auto non avesse un allarme e una radio, probabilmente si crederebbe che la batteria dell'auto non sia in grado di fornire correnti basse o medie per un lungo periodo, ma è alimentata dalla stessa batteria. E questo per non parlare del fatto che l'auto, in linea di principio, può muoversi per un po 'senza generatore, solo con la carica della batteria, dopodiché basterà semplicemente caricare la batteria e continuerà a funzionare. È difficile dire qualcosa sullo spessore delle piastre, tranne che alcune persone riscontrano inserti di vetro nanotecnologico nelle batterie degli UPS. Il vetro aggiunge spessore alle piastre e peso alla batteria, sebbene non partecipi alle reazioni chimiche.
E la terza differenza importante è che durante il processo di ricarica della batteria viene rilasciato idrogeno. Quando la batteria è installata sotto il cofano di un'auto, l'idrogeno evapora rapidamente e non presenta alcun pericolo. Poiché il gruppo di continuità è solitamente installato in uno spazio ristretto, il gas inizierà ad accumularsi e la miscela di idrogeno e ossigeno formerà una miscela esplosiva che può esplodere da qualsiasi scintilla (anche dall'accensione della luce). La batteria dell'UPS è completamente sigillata; durante il funzionamento non rilascia idrogeno nell'atmosfera, ma lo ricircola nel vano batteria.
Questo argomento mi è sembrato subito sospetto, dato che non avevo mai visto batterie sigillate in un UPS. Se guardi la batteria, puoi vedere piccoli fori per lo scarico dei gas, a differenza delle batterie delle auto, sono chiusi con tappi di gomma e murati sotto tappi di plastica, ma per niente sigillati ermeticamente. Se rimuovi i cappucci di plastica e carichi la batteria, alcuni cappucci di gomma voleranno via allegramente in una direzione sconosciuta. Ciò significa che l'acqua si decompone ancora in ossigeno e idrogeno, e un semplice tappo di gomma non li farà ritrasformare in acqua, e dopo una certa pressione i gas continueranno a fuoriuscire. Ma va bene, se per diversi anni di funzionamento della batteria dell'auto non è esploso nulla in un armadio chiuso, allora in un seminterrato ventilato e sul balcone probabilmente non ci saranno problemi con l'accumulo di idrogeno.
Le batterie per auto hanno un elettrolita diluito e poiché tutti i processi avvengono rapidamente in un ambiente liquido, la durata di queste batterie è molto più breve di quelle specializzate per UPS. All'interno della batteria per gruppi di continuità è presente un materiale spugnoso impregnato di elettrolita. E quindi la corrente di autocarica è piccola. E quando il sistema passa al funzionamento a batteria, le batterie dell'UPS dureranno più a lungo.
Infatti nella batteria di un'auto l'elettrolita è allo stato liquido, ma nelle batterie specializzate per UPS domestici il materiale poroso ne è impregnato, e se la capovolgi con le spine aperte non ne fuoriesce nulla, questo ti permette posizionarlo all'interno dell'UPS in qualsiasi posizione, anche con i piedini verso l'alto (anche se sconsigliato). Non so come ciò sia correlato alla corrente di autoscarica, all'elettrolita completo e alla velocità delle reazioni chimiche, ma molto probabilmente non ha nulla a che fare con questo.
E non dimenticare che la batteria di un'auto funziona in condizioni difficili; da essa sono necessarie grandi correnti più volte al giorno; per diversi mesi all'anno questo è accompagnato da molto basse temperature, e per diversi mesi è elevato, inoltre, subisce vibrazioni e carichi d'urto mentre l'auto è in movimento, e il generatore la carica senza alcun controllo, ed è bene che il proprietario ne monitori le condizioni.
Inoltre, alcune persone dubitano che un UPS sia in grado di caricare la batteria di un'auto, perché ha una capacità molto maggiore. Ma aumentando la capacità otteniamo un aumento della durata della batteria; è strano aspettarsi che la ricarica successiva venga effettuata nello stesso lasso di tempo.
Dopo aver letto numerosi altri articoli sui pericoli derivanti dall'utilizzo di una batteria per auto nella vita di tutti i giorni, è diventato chiaro che nulla era chiaro. Ma, tenendo conto delle precedenti esperienze positive, si è deciso di scegliere un'opzione con una capacità maggiore, ad es. batterie per auto. Per un UPS, il massimo batterie economiche da Tyumen Bear per 75 Ah, per la seconda batteria da BRAVO per 90 Ah allo stesso costo. E ora, dopo quasi un anno di funzionamento, ho deciso di provare a misurare la capacità della batteria per capire quanto sia scarsa.
Risultati della misurazione
| Parametro | Batteria n. 1 | Batteria n. 2 |
|---|---|---|
| Modello | BRAVO 6CT-90VL | Batbear di Tjumen'75 |
| Capacità, max. attuale | 90Ah, 760A | 75Ah, 610A |
| Costo al momento dell'acquisto | 2200 rubli. | 2400 rubli. |
| data di installazione | 9 novembre 2014 | 11 novembre 2014 |
| UPS | APC Smart-UPS 3000VA, 2700W, 230V, sinusoidale pura 50Hz +-3 Hz | pompa della caldaia a gas, pompa del pavimento riscaldato, pompa del pozzo d'acqua, congelatore, frigorifero, illuminazione |
illuminazione, frigorifero |
| Cicli di carica-scarica | 330+ | 10 |
| Calibrazione in corso | NO | SÌ |
| Data di misurazione del test | 31 agosto 2015 | 1 settembre 2015 |
| Controlla la cifra | 4 ore e 20 minuti, 37,22 Ah | 9 ore, 55,7 Ah |
| Tensione dopo la scarica | 45,0 V sotto carico, 48,7 V senza carico | 44,6 V sotto carico, 46,3 V senza carico |
| Carica di controllo | 9 ore, 37,32 Ah | 14 ore, 52,28 Ah |
| Tensione dopo la carica | 55,4 V, più o meno 0,02 V su ciascuna batteria | |
| Livello dell'elettrolito | Visivamente invariato, il livello è più alto delle tavole con un margine | |
Anche se non sono sicuro di aver misurato correttamente, ma modo migliore Non sono riuscito a capire come collegare un wattmetro digitale nello spazio tra la batteria e l'UPS. Avevo dubbi sulla correttezza delle misurazioni dovute al fatto che, nonostante il carico fosse costantemente acceso, l'UPS consumava corrente a periodi (3-5 secondi il consumo sale al nominale e scende a zero, 1-2 secondi non c'è consumo ), forse ciò è dovuto al fatto che all'ingresso della batteria è installata una coppia di condensatori capienti, che livellano il carico della batteria. La ricarica viene eseguita più o meno nello stesso modo (la corrente viene fornita per un po', quindi una pausa per un paio di secondi). Dopo la ricarica completa, l'UPS continua a fornire periodicamente corrente alla batteria nell'ordine di 1 A.
Nonostante il fatto che un gruppo di continuità abbia abusato senza pietà delle batterie ogni giorno, scaricandole quasi completamente e poi ricaricandole di nuovo, e il secondo ha funzionato in modalità normale e hanno scaricato le batterie solo durante le interruzioni di corrente, un anno dopo stanno ancora funzionando e sostenendo il carico. Le batterie specializzate negli UPS, sia quelle di fabbrica che quelle acquistate durante il funzionamento, non sono durate nemmeno così a lungo, si sono semplicemente seccate e hanno smesso di mantenere la capacità dichiarata. In generale, non potrei rispondere da solo alla domanda perché le batterie per auto non sono adatte per l'uso in un UPS, ma tra un anno proverò a ripetere le misurazioni e confrontare i risultati.
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