Статья · резервное питание

Внешний аккумулятор к ИБП

Штатная батарейка бесперебойника держит нагрузку минуты. Чтобы получить часы, к ИБП подключают внешнюю батарею. Разберём по шагам: какое напряжение брать, как посчитать ампер-часы, какой нужен кабель и почему встроенное зарядное не доводит литий до конца.

Что такое внешний аккумулятор к ИБП

В корпусе бытового бесперебойника стоит маленькая батарея — обычно свинцовая на 7–9 А·ч. Её задача скромная: продержать нагрузку минуты, чтобы компьютер успел выключиться. Когда от ИБП хотят часы, а не минуты, к нему подключают внешнюю батарею большой ёмкости вместо штатной.

Сам ИБП при этом не меняется. Меняется только источник: тот же инвертор внутри, те же 220 В на выходе, но запас энергии вырос в десять–двадцать раз. Поэтому вопрос «какой ИБП купить» и вопрос «какую батарею к нему поставить» — разные, и решать их надо в этом порядке.

Напряжение задаёт ИБП, а не вы

Первое, что нужно узнать, — на сколько вольт рассчитан вход батареи. Посмотрите на штатный аккумулятор: если внутри одна банка 12 В, у ИБП вход 12 В; если две последовательно — 24 В; в мощных моделях бывает 48 В и выше.

Это число менять нельзя. Литиевая сборка берётся на то же напряжение: 12,8 В вместо 12 В, 25,6 В вместо 24 В, 51,2 В вместо 48 В. Поставите выше — ИБП уйдёт в ошибку или выйдет из строя входной каскад, ниже — не запустится и будет считать батарею разряженной.

Сколько ёмкости брать: формула

Считается в три действия. Берём мощность нагрузки в ваттах, умножаем на нужные часы, делим на напряжение батареи, на глубину разряда и на КПД самого ИБП:

А·ч = мощность × часы ÷ (напряжение × глубина разряда × КПД ИБП)

Для LiFePO4 глубина разряда — 0,9, то есть полезны 90 % ёмкости. КПД бытового ИБП — около 88 %: часть энергии он тратит на себя и на преобразование в 220 В.

Пример. Газовый котёл с циркуляционным насосом — 150 Вт, нужно 8 часов. 150 × 8 = 1 200 Вт·ч уходит в нагрузку. Знаменатель: 12,8 × 0,9 × 0,88 = 10,14. Делим — получается 118,4 А·ч, берём ближайшую большую ёмкость: 120 А·ч.

Свинцовой батарее на ту же задачу нужно вдвое больше ампер-часов: у неё без потери ресурса полезны 50 % ёмкости против 90 % у лития.

Сколько часов получится

Батарея 12,8 В, расход самого ИБП в цифрах учтён. Мощность своей нагрузки смотрите на шильдике прибора, а не на корпусе ИБП: надпись «1 кВт» на бесперебойнике — это предел мгновенной мощности, а не запас времени.

Последняя строка объясняет частое разочарование. ИБП на киловатт, загруженный на киловатт, от батареи 12,8 В 100 А·ч живёт меньше часа. Часы получаются только на маленькой нагрузке, которая висит непрерывно, — котёл, насос, роутер, камеры.

Кабель и предохранитель

Ток от батареи считается как мощность, делённая на КПД и на напряжение батареи. Тот же киловатт нагрузки — это около 89 А от батареи 12,8 В, около 44 А от 25,6 В и около 22 А от 51,2 В. Отсюда два вывода: чем выше напряжение, тем тоньше кабель, и штатные провода от батарейки на 7 А·ч для внешней сборки не годятся.

Падение и потери посчитаны на петлю длиной один метр — плюс и минус вместе, медь. Кабель к батарее делают коротким: на 12,8 В каждые лишние полвольта падения — это проценты ёмкости, которые ИБП не увидит, и он отключится раньше времени.

На плюсовой провод вплотную к батарее ставится предохранитель или автомат. Он защищает не ИБП, а кабель: при замыкании литиевая сборка отдаёт сотни ампер, и плавится именно провод. Плата защиты внутри батареи предохранитель не заменяет — она стоит после ячеек и не прикрывает участок от клеммы до ИБП.

Почему ИБП не дозаряжает литий

Зарядное устройство внутри бесперебойника рассчитано на свинец. Отсюда две особенности, которые выглядят как неисправность батареи.

• Недозаряд. Свинцовый профиль держит на 12-вольтовой линии около 13,6–13,8 В, а LiFePO4 для полного заряда нужно до 14,6 В. Батарея будет стоять заряженной процентов на девяносто и никогда не дойдёт до верха — а значит, плата защиты не сможет выровнять ячейки.
• Малый ток заряда. Встроенное зарядное часто даёт 2–5 А. После долгого отключения сборка на 200 А·ч будет восстанавливаться больше суток, и следующее отключение застанет её полупустой.

Лечится это внешним зарядным с профилем LiFePO4, которым батарею время от времени доводят до конца. Подробный разбор режимов — на странице аккумуляторов для ИБП, само зарядное — в разделе зарядных устройств для LiFePO4.

Пять ошибок, которые стоят денег

• Взять батарею не на то напряжение. Самая дорогая ошибка: бесперебойник либо не запускается, либо выходит из строя.
• Оставить штатный тонкий провод. Он греется, падение напряжения растёт, ИБП отключается «по разряду» на половине ёмкости.
• Не поставить предохранитель. Один случайный контакт ключом между клеммой и корпусом — и кабель горит по всей длине.
• Соединить литиевую сборку параллельно со старой свинцовой. Напряжения у них расходятся на всём диапазоне, и батареи будут перекачивать заряд друг в друга.
• Поставить сборку в неотапливаемый тамбур. Заряжать LiFePO4 можно при температуре ячеек 0…+45 °C, разряжать — −20…+60 °C. Для холодного помещения в сборку закладывают подогрев.

Если речь про газовый котёл

Это самый частый случай: свет отключают зимой, встаёт циркуляционный насос, дом остывает. Там к расчёту добавляются требования самого котла — чистый синус на выходе ИБП, правильная фазировка и заземление, иначе котёл уходит в ошибку по ионизации пламени, а виноватой выглядит новая батарея. Готовые часы по мощности насоса и разбор этих трёх требований — на странице аккумулятора для газового котла.