Systemy kontroli akumulatorów w zasilaczach UPS

W zasilaczach UPS są obecnie wykorzystywane kwasowo-ołowiowe akumulatory typu bezobsługowego tzw. VRLA (Valve Regulated Lead Acid). Określenie ''bezobsługowe'' jest związane z brakiem konieczności uzupełniania wodą poziomu elektrolitu, jak w starszych wersjach tych urządzeń.

W zasilaczach UPS są obecnie wykorzystywane kwasowo-ołowiowe akumulatory typu bezobsługowego tzw. VRLA (Valve Regulated Lead Acid). Określenie "bezobsługowe" jest związane z brakiem konieczności uzupełniania wodą poziomu elektrolitu, jak w starszych wersjach tych urządzeń. Niemniej stan akumulatorów i czas ich pracy w dużym stopniu zależy od warunków eksploatacji. Ponadto podlegają one procesowi fizycznego starzenia i zmiany parametrów. Typowe procesy powodujące pogorszenie własności akumulatorów to zasiarczenie (występuje podczas zbyt długich okresów rozładowania), utrata masy aktywnej (głównie w akumulatorach pracujących cyklicznie) i korozja elektrody dodatniej (jest ona przyspieszana przez wzrost napięcia i temperatury). Nawet w warunkach prawidłowej eksploatacji, po kilku latach pojemność akumulatora znacznie spada. Jeśli zmniejszy się do poziomu 50%, to czas podtrzymania zapewniany przez UPS również spadnie 2-krotnie.

Dlatego ważnym elementem w konstrukcji współczesnych zasilaczy są systemy do kontroli i sterowania pracą akumulatorów. Dokonują one pomiarów napięcia, natężenia, temperatury otoczenia i informują o sytuacjach awaryjnych. Niestety, pomiar podstawowych parametrów nie daje pełnych informacji o stanie akumulatora, a przede wszystkim jego pojemności. Dopiero wykonanie cyklu jego rozładowania i naładowania pozwala na dokładniejsze zbadanie stanu.

Przeciętny czas pracy akumulatora instalowanego w UPS jest określany na 3-15 lat w zależności od jakości. Tanie akumulatory w zasilaczach do PC pracują 3-5 lat, a ich udział w wartości urządzenia wynosi nie więcej niż kilkanaście procent. W zasilaczach średniej i dużej mocy wykorzystywane są akumulatory, których trwałość sięga 10-15 lat, ale ich koszt jest duży i stanowi 50% lub więcej ceny urządzeń.

Podstawowe czynniki skracające trwałość akumulatorów to: zbyt długi okres pozostawienia w stanie nie naładowanym (nie powinien on przekraczać 72 godz.), nadmierne rozładowanie (spadek napięcia poniżej 1 V na elektrodę) lub eksploatacja w wysokiej temperaturze. Dodatkowy, poważny wpływ ma sposób ładowania/doładowywania urządzenia.

W zaawansowanych UPS-ach producenci stosują systemy chłodzenia lub klimatyzacji oraz mikroprocesory, które nie tylko kontrolują stan zasilacza, ale też sterują procesami ładowania i okresowo testują akumulatory. W produktach Powerware zastosowano system ABM (Advanced Batery Management), który m.in. stosuje specjalny algorytm ładowania okresowego - cykl pracy baterii akumulatorów składa się z 2-dniowego okresu ładowania (w dwóch fazach - najpierw ładowanie forsujące przy podwyższonym napięciu, później powolne doładowanie) a następnie 3-tygodniowego okres odpoczynku (akumulatory są odłączone od ładowarki). Według producenta wydłuża to żywotność akumulatorów o ok. 50%.

W zasilaczach APC Matrix-UPS co 14 dni jest przeprowadzany krótki test rozładowania akumulatora, a w urządzeniach wysokiej mocy APC Silcon można realizować zestaw testów, m.in. polegających na całkowitym rozładowaniu i ponownym naładowaniu przy jednoczesnym pomiarze wszystkich parametrów. Akumulator jest uznawany za wadliwy, gdy jego pojemność spadnie poniżej 50% wartości nominalnej.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200