Как увеличить время работы бесперебойника от аккумулятора

Отключения электроэнергии всегда случаются в самый неподходящий момент. Критичную к перебоям электроаппаратуру, например персональные компьютеры (ПК), подключают через источники бесперебойного питания (ИБП). В основной массе ИБП рассчитаны на относительно непродолжительную работу, что позволяет сохранить рабочие данные и корректно выключить ПК.

Более сложные модели ИБП позволяют работать оборудованию продолжительное время, имеют разъём для подключения внешних аккумуляторов, воздушное охлаждение, но стоят значительно дороже. Простые линейно-интерактивные (Line-Interactive) ИБП стоят дешевле, а бывший в употреблении, да ещё и без аккумуляторной батареи, можно приобрести за совсем небольшие деньги.

В связи с покупкой 3D-принтера возникла острая необходимость в обеспечении его бесперебойного питания. Из-за пропадания сетевого напряжения можно лишиться результатов многочасовой печати. Цена хорошего ИБП вполне соизмерима с ценой 3D-принтера, поэтому возникла идея доработать имеющийся в наличии Ippon Back Power Pro 500 (рис. 1). Выходная мощность этого ИБП — 300 Вт, что соответствует максимальной мощности блока питания принтера. По аналогичной схеме собрано много моделей ИБП под различными названиями и для питания нагрузки разной мощности, поэтому предлагаемая доработка может быть рекомендована для широкого круга ИБП.

Рис. 1. Ippon Back Power Pro 500

Цели доработки ИБП Ippon Back Power Pro 500 следующие:

— сделать возможной работу ИБП при изменении мощности нагрузки от нуля до максимальной;

— увеличить продолжительность работы ИБП при пропадании сетевого напряжения и возможность работы от внешнего аккумулятора;

— облегчить температурный режим, применив воздушное охлаждение;

— обеспечить зарядку внешнего аккумулятора;

— для оперативного контроля уровня зарядки ввести на передней панели индикацию напряжения на аккумуляторах.

Внимание! ИБП Ippon и аналогичные не имеют гальванической развязки от сети. Поэтому при измерении параметров, налаживании и монтаже необходимо соблюдать меры электробезопасности, использовав развязывающий трансформатор. Соединение клемм внешнего аккумулятора производить только при отключённой сети.

Для исключения поражения электрическим током при эксплуатации прибора необходимо надёжно изолировать клеммы аккумулятора и разъёмы для подсоединения к ним.

В целях экономии энергии в этом ИБП имеется так называемая функция Green Mode (Green Power), которая при пропадании напряжения в сети и отсутствии нагрузки автоматически выключит источник через 5 мин. Поскольку 3D-принтер в течение времени потребляет энергию неравномерно, это может привести к выключению ИБП в неподходящий момент, поэтому эту функцию необходимо отключить. Для отключения режима «Green Mode» достаточно перекусить один вывод резистора R15A или выпаять (выкусить) этот резистор (рис. 2). Для похожих моделей ИБП способ отключения режима Green Mode может отличаться, но обычно на плате есть таблица, по которой можно определить, как активировать или выключить тот или иной режим.

Рис. 2. Резистора R15A

Рис. 3. Схема узла зарядки аккумулятора

Схема узла зарядки аккумулятора изображена на рис. 3. Нумерация элементов соответствует оригинальной схеме и печатной плате. Зарядка встроенной аккумуляторной батареи обеспечивается стабилизатором напряжения на микросхеме U02 и устройством ограничения тока, собранного на элементах Q09, R30-R32. Номинальный ток зарядки — около 700 мА, максимальное напряжение на аккумуляторе, поддерживаемое микросхемой U02, — 14,4 В. За вычетом 0,7 В (падение напряжения на диоде D13) получается 13,8 В. Это напряжение зависит от элементов R27, R28, R28A, R29, R29A, R62 и не всегда соответствует номинальному, что может привести как к недозарядке аккумуляторной батареи при пониженном напряжении, так и к перегреву при повышенном, что сокращает срок его службы.

Зарядного тока 0,7 А недостаточно для одновременной зарядки внешней и встроенной батареи, поэтому его необходимо увеличить до 2 А, что соответствует максимальному току зарядки внутреннего аккумулятора, если внешний аккумулятор не будет подключён. При одновременной зарядке встроенной и внешней батарей ток будет распределяться между ними. Максимальное напряжение на батареях лучше стабилизировать на уровне 13,8…14 В. Это облегчит температурный режим зарядки и хранения аккумуляторов, снизит количество выделяющихся газов из внешнего аккумулятора. Узел зарядки питается от отдельной обмотки трансформатора, диаметр провода которой выбран производителем с некоторым запасом. При напряжении сети 220 В на входе микросхемы U02 напряжение составляет 16 В. Заменив микросхему U02 (LM317) импульсным стабилизатором, можно снизить потери, увеличить КПД и тем самым обеспечить необходимый зарядный ток без перегрузки трансформатора. Также уменьшить потери можно, заменив в диодном мосту выпрямительные диоды диодами с барьером Шоттки, у которых максимальное прямое падение напряжения около 0,5 В.

В качестве стабилизатора напряжения 13,8 В отлично подойдёт модуль импульсного преобразователя напряжения на микросхеме MP1584 или аналогичной (рис. 4). Такой модуль можно приобрести в собранном виде, он имеет высокий КПД, обеспечивает ток нагрузки до 3 А при малых габаритах и имеет возможность регулировки, позволяющей точно установить напряжение на выходе, а также имеет вход выключения модуля подачей напряжения низкого логического уровня.

Рис. 4. Микросхеме 4R7

Можно использовать любые похожие модули понижающих импульсных преобразователей, обеспечивающих ток не менее 2 А, возможность выключения модуля и регулировку выходного напряжения в интервале 8…14 В.

С целью облегчения температурного режима работы необходимо ввести воздушное охлаждение. Для этого удобно применить вентилятор размерами 80×80 мм и разместить его на задней крышке ИБП вместо разъёмов для подключения сети и нагрузки. Для подключения к сети следует применить гибкий кабель с вилкой на конце, подключённый через плавкую вставку к входному разъёму CN04 платы ИБП, а для подключения нагрузки — внешний блок розеток, подключённый таким же гибким кабелем к разъёму CN01 ИБП. Провода заземления этих кабелей надо соединить между собой.

Рис. 5. Готовый модуль вольтметра

В качестве индикатора напряжения на аккумуляторных батареях использован готовый модуль вольтметра (рис. 5), работающий в интервале напряжений 3…18 В. Для переделки ИБП с его платы необходимо удалить элементы LM317, R27, R28, R28A, R29, R29A, R30, R62 согласно принципиальной схеме. Удаляемые элементы на схеме (см. рис. 3) выделены красным цветом. В освободившиеся от элементов отверстия устанавливают модуль MP1584, использовав в качестве стоек одножильный медный провод с сечением 0,75 мм².

Рис. 6. Доработанная схема

Доработанная схема показана на рис. 6. Рядом с выводом коллектора транзистора Q09 сверлят отверстие диаметром 1,5 мм. Проводом МГТФ 0,07 минимальной длины, пропустив его в просверленное отверстие, соединяют коллектор транзистора Q09 с входом Fb модуля MP1584 (вывод 4 микросхемы MP1584). Затем проводом соединяют коллектор транзистора Q08 с входом En платы (вывод 2 микросхемы MP1584). Между базой и эмиттером транзистора Q09 надо установить керамический конденсатор С15 ёмкостью 100 нФ типоразмера 0805 для исключения самовозбуждения каскада. На место резистора R31 устанавливают резистор сопротивлением 0,39 Ом и мощностью 2 Вт.

Диоды D06, D13, D33, D34, D35, D36 следует заменить диодами с барьером Шоттки с допустимым прямым током не менее 3 А, например, 1N5822, MBR350 или аналогичные. Заменяемые элементы выделены на схеме на рис. 3 синим цветом. Зелёным цветом отмечены вновь вводимые элементы, их нумерация начинается сначала.

Для подключения внешнего аккумулятора необходимо использовать провод сечением 4…6 мм² минимально возможной длины, так как при работе от аккумуляторной батареи ИБП может потреблять ток до 30 А при максимальной нагрузке. Можно применить провод AWG-10, площадь поперечного сечения составляет 5,26 мм², или несколько проводов меньшей площади, свитых в жгут. В качестве клемм для подключения батареи можно использовать любые клеммы, в том числе и так называемые «ремонтные».

Для того чтобы случайное замыкание клемм внешней аккумуляторной батареи или неправильное их подключение не привело к печальным последствиям, используется развязка на диодах VD4, VD5 с барьером Шоттки. В качестве этих элементов можно использовать две включённые параллельно диодные сборки от пятивольтовых выпрямителей из компьютерных блоков питания, например, SBL3040PT, ESAD83-004 или аналогичных с барьером Шоттки и прямым током не менее 30 А. Максимальная мощность рассеивания на диодах при таком токе и напряжении 0,55 В — 16,5 Вт, поэтому эти сборки следует установить на небольшой алюминиевый теплоотвод (рис. 7).

Рис. 7. Алюминиевый теплоотвод

Для обеспечения функции зарядки использован диод VD3, он же защищает узел зарядки от напряжения при отключённой сети или работе ИБП от батареи. На задней стенке ИБП необходимо демонтировать входные и выходные разъёмы питания, а также плату защиты сетевого подключения LAN. Затем на этой стенке делают отверстие для вентилятора. Лопасти вентилятора нужно защитить металлической решёткой, взятой из блока питания от компьютера или изготовленной самостоятельно. Вентилятор подключается согласно приведённой на рис. 6 схеме. При таком подключении вентилятор будет вращаться на максимальных оборотах, когда ИБП находится в рабочем режиме, и на малых оборотах, когда ИБП подключён в сеть и находится в режиме зарядки или хранения аккумулятора. При выключении ИБП из сети вентилятор останавливается. У моего вентилятора ток при напряжении 12 В — 180 мА. Для работы на малых оборотах я выбрал ток 80 мА, что обеспечивает включение вентилятора и малый уро-вень шума. Для другого экземпляра вентилятора необходимо подобрать резистор R1. Элементы R1, VD1 и VD2 после монтажа размещены в термоусаживаемой трубке. Анод диода VD1 подключают к контакту 8 разъёма подключения передней панели CN00912, напряжение +12 В появляется там после нажатия на кнопку включения ИБП. Внешний вид доработанного ИБП со снятой крышкой показан на рис. 8.

Рис.8. Внешний вид доработанного ИБП со снятой крышкой

Вольтметр подключают к разъёму платы передней панели CN03, плюсовой контакт — к контакту 8, минусовый — к контакту 5 разъёма. В передней части корпуса вырезают квадратное отверстие по размеру индикаторов вольтметра и для повышения контрастности закрывают его светофильтром, соответствующим цвету свечения индикаторов.

Для регулировки напряжения зарядки необходимо подключить полностью заряженную аккумуляторную батарею, подсоединив к её выводам вольтметр, соблюдая при этом меры электробезопасности (используя развязывающий трансформатор и отвёртку с изолированной ручкой), подать сетевое напряжение и, вращая подстроечный резистор на модуле импульсного преобразователя D1, установить напряжение 13,8…14 В.

Рис. 9. Собранный ИБП с подключённым аккумулятором

После указанной доработки выходное напряжение на выходе выпрямителя ИБП увеличилось до 20 В. Максимальный ток зарядки аккумулятора — 2 А. За счёт установки вентилятора температура внутри корпуса ИБП значительно снизилась, что позволило эксплуатировать прибор более длительное время и продлить срок службы встроенного аккумулятора. Подключение внешнего аккумулятора значительно увеличивает время работы нагрузки при перебоях электроснабжения. На рис. 9 показан собранный ИБП с подключённым аккумулятором.

Автор: В. Андрюшкевич, г. Тула

Как увеличить мощность бесперебойника

В наше время для многих компьютер является источником заработка. А отключение электричества даже на секунду может стать причиной краха. Поэтому большинство имеют источник бесперебойного питания (ИБП). Я купил не только мощный бесперебойник, но и инвертор, т. к. время работы ИБП относительно небольшое.

Расскажу как увеличить мощность и время работы бесперебойника примерно в 2 раза. Конечно, многое зависит от конкретной модели.

Бюджетные бесперебойники не могут работать долго в автономном режиме не только из-за малой емкости аккумулятора, но и ввиду отсутствия охлаждения силовых частей. Переделаем мой запасной маломощный бесперебойник с реальной мощностью не более 150Вт. Разбираем его, чтобы убедится, что он годится для такой переделки. Как правило, ИБП потребительской категории имеют запас по мощности.

Находим силовые транзисторы, обычно расположенные рядом друг с другом на радиаторах. Видим, что там есть посадочные места для дополнительных транзисторов.

Полевые транзисторы раскачивают трансформатор с частотой 50Гц, это обычная схема 2-х тактного повышающего преобразователя типа push-pull.

В бесперебойниках используют n-канальные полевые транзисторы (MOSFET) с напряжением сток-исток от 40 до 60В из линейки IRF или IRFZ. В моем стоят IRF3205, по одному в каждом плече, но есть место для 2-го такого же ключа. Поэтому я впаяю вторую пару ключей.Сначала устанавливаем выводы в отверстия, затем прикручиваем к радиатору и потом припаиваем. В моем случае радиаторы для каждого плеча отдельные, поэтому не надо изолировать их корпуса. Если теплоотвод общий, изолирующая прокладка обязательна!

Что дает такая переделка? При параллельном включении транзисторов сопротивление открытого канала уменьшается вдвое, а чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев ключей. Т.о. распределив мощность между 2 транзисторами мы даем возможность работать ИБП гораздо дольше без перегрева.

Естественно, увеличив число ключей мы поднимаем и мощность бесперебойника в целом почти в 2 раза. Но мощность зависит не только от транзисторов, но и от силового трансформатора. К сожалению, в моем стоит трансформатор от силы на 200-250Вт. Понятно, что снять больше этого не получится, но мощность больше, чем до переделки.

2-ой этап – доработка для увеличения времени работы. Многие спрашивают: «Можно ли вместо штатной батареи использовать автомобильный аккумулятор?». Штатный аккумулятор тоже свинцовый, только герметичный, напряжением 12В и емкостью 7-9А*час в бюджетных устройствах. Так вот, ИБП можно питать от автоаккумуляторов при условии организации дополнительного охлаждения, отбирая нагретый воздух из корпуса.

Нагреваются силовые ключи и трансформатор, работающий на пределе возможности. Берем вентилятор от компьютерного БП, вырезаем отверстие в корпусе и устанавливаем кулер.

Надо помнить, что ИБП должен еще и заряжать аккумулятор. В бесперебойнике встроенный зарядочник рассчитан на штатную батарею и это примерно ток в 1А. Это мало для автоаккумулятора, но учитывая, что он подзаряжается почти все время, этого вполне достаточно. Конечно, при желании можно собрать отдельный зарядочник в корпусе ИБП, но это не входит в задачу данной переделки.

Чтобы подключить авто аккумулятор понадобятся зажимы «крокодил» и клеммы. Я немного не рассчитал высоту кулера и плату ИБП с металлической рамой, пришлось закрепить под небольшим углом, но это не повлияет на работу. Кулер подключен непосредственно к аккумулятору через отдельный выключатель, хотя в идеале желательно задействовать терморегулятор для автоматического вкл/выкл.

Небольшой расчет: допустим автоаккумулятор имеет емкость 60А*час, следовательно, он может питать нагрузку в 720Вт в течение часа. Обычно средний не игровой компьютер потребляет в пределах 250-300Вт, значит емкости хватит на 2,5часа работы. Здесь мы не учли КПД бесперебойника (70-75%), в лучшем случае, аккумулятора хватит на 1,5-2 часа. Но, согласитесь, и это неплохой резерв.

Источник

Увеличиваем время работы ИБП. Выбор аккумуляторов

Близится осень и приближаются проблемы с электроэнергией. Вполне типичная ситуация, когда отопление еще не включили, а все соседи начинают обогреваться электрокаминами и различными обогревателями, просаживая и без того нагруженную сеть. Бури ломают провода, провода рвутся, оборудование оказывается без питания. Выручает спасительный бесперебойник или ИБП. Но что делать, когда авария на линии продолжается больше часа, а бесперебойник вырабатывает весь ресурс за десятки минут? Наращивать емкость встроенных батарей. Как это сделать правильно и безопасно, а также как подобрать необходимую батарею я сегодня расскажу на реальном примере.

Буквально на днях возникла довольно тривиальная, но интересная задача. Уже давно существующая серверная стойка с небольшим количеством оборудования и примерным потреблением 250-400 Вт оснащена ИБП IPPON Smart Winner Pro 2000. Время его автономной работы составляет порядка часа, а в случае более продолжительного отсутствия электропитания вручную заводился бензогенератор, установленный на улице. Задача: с минимальными затратами обеспечить время автономной работы стойки не менее 6 часов.

Сразу напрашивается вывод оснастить генератор какой-нибудь системой автоматического пуска, типа этой. Плюс в том, что стоимость такой переделки составляет порядка 13 тысяч рублей, а минус в том, что требуется регулярное обслуживание и заправка генератора. Добавляется человеческий фактор, а значит, снижается общая надежность системы.

Вторым способом, который был избран за простоту и надежность, является наращивание емкости аккумуляторов. В этом случае достаточно просто нарастить емкость аккумуляторов, благо в данном экземпляре блок батарей выносной и подключается отдельным проводом. Так как стандартные аккумуляторы имеют емкость в 9 Ач и собраны в батарею на 48 В, то достаточно заменить их на аналогичные гелевые батареи, емкостью 40-50 Ач. Так как блок зарядки оснащен принудительной системой охлаждения, подобная нагрузка не будет критичной и повлияет только на время зарядки батарей.

А что делать тем, у кого и потребление гораздо выше и требования к времени автономной работы заметно отличаются. К примеру, стойка в 1-1.5 кВт и требуется до 24 часов автономии. В этом случае проще всего поставить бесперебойники на 10 минут работы и мощные генераторы с системой автоматического пуска, которые будут заводиться через 5 минут после отключения питания. Вся эта система стоит заметных денег, но иногда стабильность работы это окупает.

Я хочу рассмотреть промежуточный вариант для небольшого офиса или частного дома, когда требуется резерв для переменной нагрузки, с пиком в 6 кВт и средним потреблением до 1 кВт в течение длительного времени без внешней подпитки. Возможно дополнение генератором, тогда система становится полностью автономной.

В качестве бесперебойника для себя я выбрал стоечный вариант ИБП от компании МикроАРТ. Благо такой экземпляр отработал достаточно времени и продемонстрировал безотказную работу. Кроме того, он обладает широким диапазоном настроек, позволяя беречь ресурс аккумуляторов и правильно их эксплуатировать.

Пояснение: Во всех офисных ИБП используются гелевые аккумуляторы, которые имеют массу преимуществ: они поставляются заряженными, не требуют обслуживания и электролит находится в загущенном состоянии, а значит, никогда не выльется. Но все бесперебойники поддерживают на аккумуляторах повышенное напряжение, что позволяет использовать 100% емкости и заряжать их максимально быстро. Вот как раз два последних пункта заметно снижают срок службы аккумуляторов, приводя их к цифре 2-3 года до отказа.

Мне же хотелось 5-7 лет, а лучше все 10 без замены аккумуляторов. И тут мы приходим к выбору типа аккумуляторов.

Типы аккумуляторов
AGM

Технология AGM использует пропитанный жидким электролитом пористый заполнитель отсеков корпуса из стекловолокна. Микропоры этого материала заполнены электролитом не полностью. Свободный объем используется для рекомбинации газов.
Герметичные, необслуживаемые, не требуют вентилируемого помещения для установки. Батареи AGM отлично работают в режиме подзарядки (буферном режиме) со сроком службы до 10-12 лет. Если же их использовать в циклическом режиме (т.е. постоянно заряжать-разряжать на хотя бы 60%-80% от емкости), то их срок службы сокращается чуть ли не в два-три раза. Срок службы при полной автономии до 3-х лет. Рекомендуются для резервного бесперебойного электропитания.

В жидкий электролит добавляют вещество на основе двуокиси кремния (SiO2), в результате чего образуется густая масса, напоминающая по консистенции желе. Этой массой и заполнено пространство между электродами внутри аккумулятора. В процессе химических реакций в толще электролита возникают многочисленные газовые пузыри. В этих порах и раковинах происходит встреча молекул водорода и кислорода, т.е. газовая рекомбинация. Почти все испарения, таким образом, возвращаются обратно в аккумулятор и это называется рекомбинацией газа. Сепаратор в гелевых аккумуляторах тоже необычный — микропористый дюропластик, за счёт присадок из алюминия он обладает высокой стойкостью в агрессивной среде, обладает высокой температурной стабильностью и механической прочностью; последнее обеспечивает высокую вибростойкость и ударопрочность конструкции. При производстве гелевых аккумуляторов используют высокочистый свинец — это увеличивает эксплуатационные характеристики АКБ в несколько раз. Срок службы при автономии до 4-х лет, при резервном питании до 12 лет. Рекомендуются для резервного бесперебойного электропитания.

Аккумуляторы типа GEL и AGM практически неотличимы внешне и имеют довольно близкие характеристики. Дальше интереснее.

Панцирные

Основой панцирной пластины является чехол (панцирь), изготовленный из нетканого микропористого пластика в виде ряда параллельных трубок. Внутри трубок заключена активная масса. Токоотводящей деталью пластины служит запрессованная в активную массу стержневая рамка, отлитая из свинцово-сурьмянистого сплава. Стержневая рамка отливается под давлением, что исключает образование в токоотводящих стержнях раковин и других литейных дефектов, значительно увеличивая срок службы. Микропористый панцирь надежно защищает положительную активную массу от осыпания и оползания на протяжении всего периода эксплуатации аккумулятор. Рекомендуются для полной автономии и/или резервных систем. Срок службы панцирных АКБ в условиях автономии не менее 10 лет при правильной эксплуатации (или 1500 циклов 80% разрядов), или 15 — 17 лет при резервном питании. Поставляются в сухозаряженном виде.

Изготовленные по литий-железо фосфатной технологии герметичные АКБ. Рекомендуются для полной автономии и/или резервных систем. Срок службы литий-железофосфатных АКБ в условиях автономии до 20 лет при правильной эксплуатации (или 5000 циклов 70%-ных разрядах), или 25 — 30 лет при резервном питании. Поставляются в комплекте с BMS. Данные АКБ имеют ряд важнейших преимуществ и являются самыми перспективными АКБ в мире.

Выбор
Все говорит в пользу Литий-железо-фосфатных батарей(LiFePo4), но первоначальные вложения довольно-таки велики, хотя преимущества неоспоримы: никакой кислоты, герметичные, не требуют обслуживания и самая низкая стоимость цикла заряд-разряд. С учетом всех плюсов и минусов, я решил остановиться на сухозаряженных панцирных аккумуляторах.

Подготовка и сборка аккумуляторной батареи

Так как панцирные аккумуляторы, которые я выбрал, поставляются банками по 2В, а мне необходимо было получить 24В, то потребовалось самостоятельно собирать батарею из 12 штук. Первым этапом стала заправка электролитом. Процедура связана с риском для здоровья, поэтому требуется использовать защитные средства: очки или маска для глаз, респиратор, резиновые перчатки, резиновые сапоги. Еще я добавил дождевик, на случай расплескивания электролита, в котором содержится кислота. Также аккумуляторы лучше всего заливать на резиновом или пластиковом коврике, чтобы в случае проливания электролита на полу не осталось следов.

Для заливания электролита я воспользовался вот таким ручным насосом, устойчивым к кислоте.

Сама заправка аккумулятора достаточно проста, но с учетом 12 банок отнимает немало времени. Сода в кадре не просто так. Из курса химии известно, что кислоту гораздо эффективнее не смывать водой, а нейтрализовать содой, поэтому по технике безопасности лучше держать открытую пачку соды поблизости.

После заправки аккумуляторов электролитом требуется поставить батарею на дозарядку не позднее, чем через 3 часа. Сама процедура зарядки должна осуществляться соответствующим зарядником с током, составляющим 10% (0,1С) от емкости аккумуляторной батареи. К примеру, если емкость составляет 210 Ач, то максимальный зарядный ток должен быть не более 21 А. Толстые перемычки используются для того, чтобы они не стали бутылочным горлышком при протекании больших стартовых токов. Кроме того, при протекании тока по тонким проводам, они заметно разогреваются, что может привести к преждевременному износу аккумуляторов или пожару. Ведь нагрев аккумулятора с +25 до +35 градусов вдвое снижает срок службы батареи.

Следующим этапом, позволяющим из обслуживаемых аккумуляторов сделать малообслуживаемые или совсем необслуживаемые, стала установка пробок рекуперации. Выделяемый при зарядке водород, поднимаясь в такую пробку, объединяется с кислородом и стекает назад в аккумулятор. Прежде чем установить такие пробки, требуется полностью зарядить батарею и дать ей отстояться несколько дней, так как первое время возможно повышенное газообразование, на которое такие рекуператоры не рассчитаны. Если же пренебречь этой ситуацией, то возможен печальный итог: перегрев рекуператора.

В итоге батарея приобрела вот такой вид и потребует лишь профилактической проверки разницы напряжений между аккумуляторными банками раз в год, и проверки уровня электролита раз в 6 лет. Если напряжение у разных АКБ начнёт «разбегаться», то необходимо провести уравнивающий заряд (заряд повышенным напряжением). Если уровень электролита окажется ниже – достаточно долить дистиллированной воды.

Здесь стоит преимущество подобного решения: у герметизированных АКБ (GEL и AGM), водород, несмотря на внутреннюю рекуперацию, тоже всё же потихоньку испаряется, но вот долить воды уже невозможно и такие герметизированные АКБ приходится выкидывать намного раньше.

Запасенная энергия конкретно этой сборки составляет 5040 Вт*ч, а без особых потерь для здоровья батареи можно потратить половину. То есть два-три ноутбука в нормальном режиме работы смогут просуществовать сутки и еще останется запас энергии. Если добавить к этому внешний генератор или солнечные батареи, то система становится полностью автономной и позволит работать не один год.

Заключение
Инвертор с внешним блоком батарей оказался габаритнее стандартного компактного ИБП со встроенными аккумуляторами, но практически бесконечная емкость внешних батарей позволяет заметно увеличить время автономной работы. И если время аварийного питания от ИБП составляет минуты или десятки минут, то при использовании инвертора с внешними аккумуляторами время автономной работы считается в часах или днях.

Если будет интересно, то могу сравнить в лоб два устройства: ИБП Powercom Smart King SMK-2000A-RM-LCD и инвертор МАП SIN Энергия Pro HYBRID с внешним блоком батарей.

Источник

Как увеличить мощность ИБП

Для многих из нас персональный компьютер – способ заработать свой хлеб. Люди, у которых бизнес тесно связан с компьютером, нуждаются в бесперебойном энергоснабжении. Иначе даже секундное отключение электроэнергии может стать причиной серьезного краха. Очень некомфортно, когда вдруг вырубают свет. Чтобы избежать таких неприятных сюрпризов, мастер приобрел не только мощный бесперебойник, но и отдельный инвертор, так как время работы ИБП относительно небольшое. Инвертор купить можно этом китайском магазине (в поиске укажите New Car Charger 1500W WATT DC 12V to AC 220v)В своем видеоролике мастер поможет разобраться в этом вопросе тем, у кого эта проблема часто возникает и расскажет, как увеличить мощность ИБП.

Смотрите видео с канала блогера Ака Касьяна.

Бюджетные источники бесперебойного питания не могут работать в автономном режиме не только из за малой емкости аккумулятора, но и по причине отсутствия нормального охлаждения силовых частей. Мы сегодня научим работать ИБП работать часами напролёт в автономном режиме. За счет небольшой доработки будет также возможность увеличить мощность ИБП почти в 2 раза. Но все зависит от конкретной марки бесперебойника. После переделок ИБП сможет работать в автономном режиме около 1,5-2 часов. Также увеличится его мощность.

Начнем с того, что переделка будет производиться на запасном бесперебойнике. Его реальная мощность не более 150 Ватт.

В самом начале нужно разобрать устройство, чтобы убедиться в том, что он годится для переделки. Как правило, эти устройства пользовательской категории имеют запас по мощности. Если внимательно смотреть на силовые транзисторы, которые легко найти на схеме, то можно увидеть посадочные места для дополнительной пары транзисторов. Полевые транзисторы раскачивает трансформатор с частотой 50 Герц. Обычная схема двухтактного повышающего преобразователя. Как правило в ИБП используют n канальные полевые транзисторы с напряжением от 40 до 60 Вольт из линейки IRF или IRFZ.

Как ранее было сказано, рядом с каждым ключом есть место для второго такого же ключа. Поэтому первым делом освободим плату и запаяем вторую пару ключей, которые приобретены заранее.

Вначале устанавливается транзистор, затем прикручивается к радиатору. Лишь после этого припаиваются выводы к плате. платье. Ту же операцию проводим и со вторым транзистором. Нужно заметить то, что в данном случае радиаторы раздельные. Транзисторы от теплоотвода в данном примере нет нужды изолировать. В случае общего теплоотвода обязательно нужно изолировать корпуса транзисторов от радиаторов.

Что нам дает такая переделка с увеличением силы? Параллельно подключая резистор, сопротивление открытого канала уменьшается в 2 раза. Чем меньше сопротивление, тем меньше нагрев ключей. То есть мы равномерно распределили мощности между двумя ключами и снизили их нагрев, что позволит работать долгое время ИБП без перегрева.

Естественно, увеличивая количество ключей, мы поднимаем мощность бесперебойника в целом, почти в два раза. Но мощность зависит далеко не от транзисторов. Как дела выше сказано, у имеющегося ИБП есть небольшая проблема и связана она с силовым трансформатором, который имеет мощность 200-250 ватт. Поэтому снять большую мощность не получится. Но разумеется, мощность теперь однозначно чуть больше, чем было до переделки.

Увеличение времени работы ИБП

Второй этап переделки – увеличение времени работы ИБП. Можно ли подключить к нему автомобильный аккумулятор вместо родного? Родной аккумулятор тоже свинцовый, но герметичного типа. Напряжение 12 вольт при емкости 7-9 ампер. Речь о бюджетных устройствах с одним аккумулятором. Бесперебойник можно без проблем питать от автомобильного АКБ но в том случае, если организовать дополнительное охлаждение и отдувать отработанный воздух из под корпуса. Дело в том, что в ИБП нагреваются не только силовые транзисторы, но и трансформатор, который буквально работает на пределе возможностей. Поэтому очень желательно взять кулер от компьютерного блока питания, в корпусе сделать соответствующие окошко и приспособить кулер. Последний будет обдувать теплый отработанный воздух из под корпуса.

Не нужно также забывать, что источник бесперебойного питания должен еще и заряжать автомобильный аккумулятор. В них имеются для этих целей отдельный узел зарядки с током около 1 Ампера. Этого мало для зарядки автомобильного аккумулятора, но с учетом того, что акб будет почти всегда подзаряжаться, то указанного тока сполна хватит. При желании можно в корпусе бесперебойника сделать отдельное зарядное устройство.

Источник

Как увеличить мощность бесперебойника?

Источник бесперебойного питания является весьма полезным устройством, которое позволяет защитить электрооборудование как от резких скачков напряжения в сети, так и от ее полного обесточивания. Происходит это за счет резервной цепи, на которую вовремя перебрасывается потребитель и питается до тех пор, пока электроснабжение не восстановится или уровень заряда аккумуляторов не иссякнет.

Иногда случается так, что пользователю попадается бесхозный ИБП (списанный эксплуатирующей организацией), и тот хочет его куда-либо пристроить, например установить для бесперебойной работы компьютера. Только вот мощности не хватает. Как увеличить мощность бесперебойника и какие ИБП для этого подходят?

Разновидности ИБП

Сперва кратко пробежимся по типам бесперебойников, чтобы определиться, какие из них можно попытаться сделать мощнее.

Также в профессиональных сферах деятельности можно встретить ИБП off-line, которые также успешно применяются и в быту. С точки зрения функциональной схемы такие бесперебойники являются наиболее простыми, представляя собой инвертор с зарядным устройством. Как только электрический сигнал перестает удовлетворять определенным требованиям, потребитель переключается на резервную цепь. После восстановления стабильного электроснабжения происходит обратный процесс и встроенное зарядное устройство пополняет заряд АКБ.

Кроме off-line, потребительские ИБП могут быть линейно-интерактивными. Это примерно то же самое, что off-line, только в основной цепи имеется стабилизатор напряжения. Обычно это самый простой стабилизатор, выдающий точность 10% во всем своем рабочем диапазоне стабилизации.

Увеличение мощности и автономности ИБП

Выше мы рассмотрели основные разновидности ИБП по функциональной схеме и типу инвертора. Сразу стоит отметить, что увеличить мощность получится далеко не для каждого бесперебойника. Теоретически модифицировать можно устройство любого типа при наличии соответствующих навыков и компонентов, однако на деле это, как правило, делается только для потребительских источников бесперебойного питания. Почему потребительских? Потому что там установлены инверторы с довольно простой схемой для получения аппроксимации синусоиды. Инверторы, выдающие чистую синусоиду, работают на парах IGBT транзисторов и гораздо сложнее поддаются доработке. Поэтому если хочется увеличить мощность ИБП, то это должно быть потребительское устройство с аппроксимацией синусоиды.

А что по увеличению автономной работы? Фактически, Вы можете заменить встроенный АКБ емкостью в 7-9 ампер-часов на внешний аккумулятор. Желательно, чтобы это была тяговая гелевая свинцово-кислотная батарея, никак не автомобильная. Даже при своей базовой мощности встроенное зарядное устройство сможет зарядить такую АКБ. Все-таки практически все время бесперебойник будет работать в режиме подзарядки, лишь изредка переключаясь в автономный режим во время аварийной ситуации в сети. Поэтому даже если ток ЗУ составляет пару процентов от емкости, это не является проблемой.

А вот что может стать проблемой, так это перегрев силовых элементов из-за увеличенной автономности. Если изначально ИБП предусматривал 10-15 минут автономной работы от встроенных аккумуляторов, то после установки, скажем, 100-амперного источника питания длительность автономной работы многократно возрастает. В таком случае лучше предусмотреть дополнительные вентиляционные отверстия и, возможно, вентилятор охлаждения.

Таким образом, модификация потребительского источника бесперебойного питания более чем возможна. Только делать это должен человек с соответствующей квалификацией. При наличии даже мельчайших сомнений и дыр в знании матчасти Вы рискуете попасть в ситуацию, когда выйдет из строя не только “модифицированный” ИБП, но и потребитель. Поэтому в идеале используйте ИБП на своей номинальной мощности с аккумуляторами предусмотренной емкости. Любые другие манипуляции производятся только на свой собственный страх и риск и, как правило, из спортивного интереса, а не практической пользы.

Источник

Надоела фигня, что при выключении света в доме интернет пропадает — решил Я тут на досуге замодить себе UPS чтоб не пропадал.

Какие вообще проблемы есть в современных UPS из магазина:

1) Они убивают аккумуляторы! Вообще свинцово кислотная АКБ в буферном режиме должна служить где то от 10 до 20 лет… Современный UPS приканчивает АКБ года за два, редко за 3 — при этом чистых циклов заряд разряд обычно там не наберется и 10-ка.

2) Режим Green power — если нагрузкой будет только один роутер, UPS через 5 минут вырубается, потому, что видите ли нагрузка менее 20% от номинала — а номинала UPS менее чем 350 ватт в магазинах не продают вообще! 70 ватт роутер не сожрет, даже если очень захочет. Так же UPS из магазина не годится для других маломощных девайсов — например компрессоров для аквариумов.

3) Емкость аккумулятора смехотворная — нужно увеличение в 3-4 раза (и вплоть до применения АКБ от автомобиля)…

Быстрый анализ методов работы АКБ в буферном режиме показал, что обычно в теории на свинцово-кислотный АКБ рекомендуется подавать постоянное напряжение заряда в диапазоне 12.9-13.6в, при этом газовыделение между этими цифрами (следовательно ресурс по тому же уходу воды), различается на порядок. Кроме того рекомендуется понижение напряжения на 0.1вольт на каждые 10 градусов нагрева АКБ выше нормальных условий. Или повышения если АКБ используется при низких температурах. Зачастую UPS подают на аккумулятор 13.7-13.8 вольт, мало того, поскольку аккумулятор зачастую закрыт в коробке с трансформатором — они одновременно жарят его до 50-60 градусов. Естественно в таких условиях сложно работать более 2-х лет. Т.е. как мне видится решение первой проблемы заключается в возможности дать пользователю отрегулировать напряжения заряда и исключения возможности самому UPS это напряжение каким либо образом повысить.

Уменьшение напряжения возможно приведет к тому, что не вся емкость АКБ будет использоваться, кроме того время заряда возрастет значительно — но обычно в UPS в таком применении ни то ни другое никаких проблем не представляет — ведь емкость АКБ будет увеличена четырехкратно…

Для решения поставленных задач был выбран UPS Ippon back verso 400 предыдущего поколения (хотя думаю на современном verso из магазина тоже все так же можно проделать, так же как и на любом другом с шасси с надписью «Office III»). У этого UPS много достоинств:

1) Двойное преобразование (т.е. повышение до 220 вольт идет на высокой частоте, затем стоит мостовой инвертор — это конструкция с более высоким КПД и меньшим нагревом в рабочем режиме, обычно в UPS стоит НЧ трансформатор на 50гц и преобразование сразу идет на этой частоте).
2) Частотная зарядка (т.е. опять же больший КПД и меньший нагрев в дежурном режиме — обычно стоит тот же НЧ трансформатор, мост и линейный стабилизатор LM317T).

Недостатки растут из достоинств:
1) Невозможность организации режима AVR (стабилизации напряжения) из за отсутствия коммутируемого реле НЧ трансформатора.
2) Green power не отключить просто так…
3) Очень много помех от его частотника (ну это нас как то не особо волнует — если в доме нет света то эти помехи не кому, да и не на чем будет услышать)…

Начнем мы с конца — был присоединен аккумулятор 12в 17АЧ — для этого внутри аккумуляторного отсека UPS выломаны все пластиковые перегородки и лишнее вырезано ножом и напильником. Кримпером переобжаты новые клеммы под болт. Таким образом UPS теперь одевается сверху на аккумулятор по типу шапки.

Но без отключения green power занятие это бестолковое поэтому давайте разбираться как его отключить… Вообще в UPS IPPON в теории green power отключается выкусыванием некоего резистора с платы и на плате зачастую даже написано какого — но это только в теории! Решение с тем резистором не универсальное и у половины пользователей не срабатывает. У меня не сработало так же. Метод описанный ниже универсален для ЛЮБОГО современного UPS IPPON.

Для начала нам надо найти на плате диодный мост подключенный к трансформатору тока. Это маленький трансформатор на плате (всего трансформаторов три) включенный последовательно с выходом 220в у которого первичная (токовая) обмотка имеет 2-3 витка. К вторичной обмотке подключен диодный мост — далее см схему.

Суть в том что нам надо с помощью резистора объяснить UPS-у что нагрузка в его цепи выхода примерно так 33% от его максимума. Универсальная схема подбора сопротивления состоит в следующем. Припаиваем параллельно диоду между +5v и входом load процессора подстроечный резистор на 200ком (красный на схеме). Выводим его в максимум сопротивления и включаем UPS в режиме работы от батарей на малой нагрузке 10-15 ватт (я использую паяльник). Не трогайте элементы на плате руками — они под высоким напряжением! Цепляем тестер в режиме измерения напряжения диапазон 20в в точку Load и на землю АКБ и медленно начинаем уменьшать сопротивление резистора до тех пор, пока на передней панели UPS не загорится красная лампочка «перегрузка». Полученное при этом значение напряжения умножаем на 0.33 (33%) и крутим резистор в другую сторону до момента пока такое напряжение не будет достигнуто. Все. Теперь можно заменить подстроечный резистор постоянным такого же номинала, что получился в результате…

Это как бы сложный метод для произвольного UPS — для этого я просто припаял 100ком параллельно диоду, резистор обозначенный на плате для отключения Green power (R175) тоже на всякий случай выкусил, вроде и через 5 минут не вырубается и в перегруз по току не уходит…

Разобравшись с green выпаиваем пищалку — она нам больше не нужна а ночью если свет вырубают ее писк только достает.

Теперь давайте разбираться с регулировкой напряжения. Для начала для последующего контроля я поместил на корпус UPS цифровую измерительную головку «вольтметр» — такие в большом количестве на любой вкус и кошелек продаются в Митино на цокольном этаже.

Подключается она как на картинке выше. Черный — минус АКБ. Желтый — + АКБ красный — отключаемое +12в внутри UPS.

Теперь надо добавить в схему кусок позволяющий нам регулировать напряжение на аккумуляторе.

Тут у нас кусок схемы заряда. Плясать тут надо от 2-го вывода UC3843 к нему подключено несколько резисторов… Номиналы боковых резисторов будут зависеть от центрального который у вас есть в наличии.

Суть контроля — есть некий делитель из 100500 резисторов на плате который делит напряжение АКБ таким образом, что на 2й ноге микросхемы (feedback) оказывается 2.5 вольта. Если оно меньше микросхема увеличивает период заполнения импульсов ШИМ на транзистор зарядки повышая напряжение выхода. Если больше — уменьшает. Мы подкидываем туда своих резисторов, чтоб иметь возможность смещать напряжение. Переменный резистор в этом случае выводим на корпус и проверив диапазоны регулировки уже собираем все окончательно. (диапазон нужен 12.9-13.6v)

Напряжение выбираем по вкусу:
12.9 дает больший ресурс АКБ меньший коэффициент использования емкости и долгую зарядку.
13.6 соответственно все наоборот…
(что у вас при этом написано на аккумуляторе не имеет никакого значения — это маркетинг!)

На тестовом прогоне UPS питал роутер 2 часа — потом просто мне ждать надоело.