12-220 или бесперебойник в машине
Издавна многие зрители мне задают вопрос – можно ли питать бесперебойник от автомобильного аккумулятора, и какие риски или проблемы могут возникнуть.
Источник бесперебойного питания или ИБП (UPS) по своей природе ничто иное, как двухтактный преобразователь напряжения, бюджетные варианты малой и средней мощности как право делаются по схемам пуш-пул (со средней точкой), в мощных и дорогих вариантах как право используют полноценные мостовые схемы.
Любой бесперебойник имеет
1) Источник питания в лице стационарного, как право свинцового аккумулятора.
2) Блок формирования импульсов (задающий генератор)
3) Силовые транзисторы (как право N-канальные полевые ключи)
4) повышающий трансформатор
ИБП как право работают довольно надежно, поскольку предназначены в основном для кратковременной работы (те, к которым мы подключаем компы), напичканы защитами, так, что спалить их непросто. Но зато аккумулятор выходит из строя не редко, а новенький аккумулятор скажем на 9 А/ч стоит столько же, сколько б/у бесперебойник целиком.
Поэтому очень актуальный вопрос – можно ли подключать к бесперебойнику автомобильный аккумулятор. Вообще-то можно и будет работать установка гораздо дольше, чм от родного аккумулятора, но тут есть свои подводные камни.
Автомобильный аккумулятор – стартерный, предназначен для отдачи больших токов на короткое время, в момент старта, а бесперебойниках как право стоят стационарные аккумуляторы, поэтому использовать обычный автомобильмый аккумулятор в мощных бесперебойниках под нагрузкой скажем 500 и выше ватт не рекомендуется, аккумулятор может откинуть копыта за короткое время.
Другое дело, если бесперебойник пользовательского класса и мощность в среднем составляет 200-350 ватт либо подключенная к нему нагрузка имеет мощность указанную мощность или меньше.
Также стоит запомнить то, что обычные бесперебойники рассчитаны на малое время работы (не более 10-15 минут под максимальной нагрузкой). Помимо малого резерва внешнего аккумулятора есть еще одна причина – бесперебойник имеет не самое лучшее охлаждение силовой части, транзисторы имеют радиаторы малых размеров, а повышающий трансформатор нагревается до критичных температур, что может повредить лаковое покрытие проводов образуя сгорание обмотки, короткое замыкание и выход из строя силовых транзисторов, а если такое произойдет в ваше отсутствие, то последствия могут быть печальными…
Для того, чтобы избежать всего этого очень советуется
1) Увеличить площадь радиаторов силовых ключей, либо использовать кулер для их отдува
2) Использовать кулер также для отвода теплого воздуха из-под корпуса бесперебойника.
Только так можно увеличить время безопасной работы источника бесперебойного питания.
И ещё хочу отметить один момент, если вам нужно покрасить один элемент, то стоит обратиться в отличный технический центр. Профессионалы своего дела, сделают так, что вы навряд ли найдёте хоть какое отличие.
Источник
Преобразователь из UPS.
В последнее время очень часто ко мне люди обращаются с просьбой предоставить инструкцию с переделкой ИБП (юпс) в автомобильный преобразователь напряжения с 12 на 220 вольт и в этой статье постараюсь пояснить, как это можно реализовать.
На самом же деле источник бесперебойного питания UPS без каких-либо переделок можно использовать в автомобиле в качестве преобразователя напряжения, поскольку ИБП сам является инвертором, который предназначен для получения сетевых 220 Вольт от встроенного свинцового аккумулятора 12 Вольт.
В частности в ИБП задействованы свинцовые аккумуляторы с емкостью 7 или 10 Ампер часов, в некоторых мощных бесперебойниках можно встретить два и даже 4 аналогичных аккумулятора, которые подключены параллельным образом для увеличения емкости и срока работы в автономном режиме.
Для переделки бесперебойник изначально нужно разобрать и вынуть встроенный аккумулятор. Шины питания, которые подключены к аккумуляторы нужно вывести из-под корпуса. Желательно использовать провода с эффективным сечением 12кв.мм. Во многих бесперебойниках, корпуса сделаны из пластика, поэтому можно просто просверлить корпус и вывести провода. Бесперебойник желательно напрямую подключить к автомобильному аккумулятору – плюс от бесперебойника к плюсу аккумулятора, минус соответственно – к минусу.
Что же можно подключить к бесперебойнику ?
В первую очередь обратите внимание на мощность бесперебойника. Дешевые китайские бесперебойники с ценой не более 2000 руб обеспечивают относительно небольшую выходную мощность. В моей практике ремонтировал беперебойники от 300 до 1100 ватт, но в идеале ве они не обеспечивали заявленную мощность. К примеру – китайский бесперебойник на 650 ватт не потянул на реальную нагрузку 300 ватт. Тестировать мощность бесперебойника нужно именно на пассивную нагрузку – обогреватели, лампы накаливания и т.п.
Еще один недостаток – форма выходного напряжения, которая отличается от сетевого синуса. Почти у всех бесперебойников на выходе модифицированная синусоида. Такая форма напряжения не лучший вариант, но питать двигатели и иные нагрузки можно, хотя не рекомендую долго подключать к ИБП сетевые трансформаторы и асинхронные двигатели.
Большие размеры и вес – тоже можно считать недостатком, с учетом того , что современные автомобильные преобразователи напряжения по импульсным схемам имеют вес и размеры гораздо меньше, чем бесперебойники.
Но тем не менее, если нужен довольно неплохой, дешевый инвертор для использования в полевых условиях – ИБП можно считать оптимальным вариантом и плюс ко всему источники бесперебойного питания имеют защиту от перегруза и коротких замыканий на выходе.
Источник
Источник бесперебойного питания в автомобиле…
Источники бесперебойного питания (UPS) являются высококачественными DC-AC преобразователями напряжения, которые предназначены для электрификации сетевых устройств в случае аварий и сбоев в сети. Они позволяют получить сетевое напряжение практически везде. Выходное напряжение бесперебойника имеет номинал 220 Вольт (плюс, минус 10-12 Вольт), частота ровняется 50 Герцам (именно такая же частота и в сети). Разница только в форме выходного сигнала – в случае сетевого напряжения – синус, в случае бесперебойника модифицированный синус, в редчайших случаях – прямоугольный.
Основной секрет бесперебойников заключается в том, что на самом деле они рассчитаны на гораздо большую мощность, чем написано на этикетке. Разобрав старый бесперебойник вы можете увидеть саму плату преобразователя, аккумулятор и сетевой трансформатор-зарядное устройство.
Для начала нужно снять аккумулятор, а к клеммам аккумулятора припаять толстые многожильные провода. Обратите внимание на силовые транзисторы, которые укреплены на теплоотвод. В бесперебойных источниках питаниячасто применяются полевые транзисторы IRFZ44/46, а в более мощных – IRF3205. Если внимательно смотреть, то на плате можно увидеть дополнительные монтажные отверстия для полевых ключей, если запаять дополнительные транзисторы, то мощность бесперебойника можно увеличить в два раза.
Очень часто можно наблюдать монтажные отверстия не для одной, а для целых двух пар полевых ключей. Все, что нужно – припаять ключи на на соответствующее место и получим бесперебойник 2-3 раза мощнее.
Сами трансформаторы рассчитаны с огромным запасом, так, что вся схема будет работать безотказно.
Достоинство бесперебойников можно перечислить часами, но давайте посмотрим на основные плюсы источников бесперебойного питания.
1) Имеют защиту от КЗ
2) Имеют защиту от перегруза
3) Защита от перегрева
4) Автоматическое переключение на режим преобразователь, когда пропадает напряжение в сети
5) Автоматическое переключение на режим зарядного устройства при наличии напряжения в сети
6) Работают бесшумно, тепловыделения на ключах практически нулевое.
В корпусе делаем отверстие для выхода клемм к аккумулятору. Можно приспособить штекер от прикуривателя и питать преобразователь от него, можно и напрямую к автомобильному аккумулятору – разницы нет.
Если собираетесь использовать такой преобразователь только в машине, то можно убрать сетевой шнур.
Источник
froged55
froged55 froged55
Часто в кулацком хозяйстве валяется без дела исправный источник бесперебойного питания (ИБП, UPS) с почившей аккумуляторной батареей. Предлагаю сделать из него источник напряжения 220 вольт в автомобиль. Конструкция ИБП может быть различной, но принцип одинаков.
1. Разбираем ИБП, выкидываем дохлый аккумулятор, откусываем клеммы от него, зачищаем концы.
2. Находим разъем, через который ИБП подключался к сети 220 в. В моем варианте правый нижний. Мы его используем для подключения к бортовой системе питания 12 в.
В моем варианте он подключается к плате через разъем, откусываем его. Если разъема нет, просто откусываем провода от платы, зачищаем концы.
3. Соединяем провода, шедшие к аккумулятору, с проводами от разъема на задней панели. Провода толстые, понадобится мощный паяльник. Не изолируем пока места пайки для последующего прозвона.
4. Находим гнездо прикуривателя и обычный компьютерный шнур (в моем варианте он уже без вилки). Если не предполагается использование инвертора на ходу в салоне авто — настоятельно рекомендую вместо гнезда прикуривателя использовать зажимы «крокодил» и подсоединять девайс прямо с аккумулятору.
Припаиваем гнездо прикуривателя (зажимы), соблюдая полярность ( красный «плюс», черный — «минус»), изолируем места пайки.
5. Важный момент — что бы устройство не вопило, как ограбленный еврей, необходимо исключить внутренний динамик.
Снимать ради этого плату и отпаивать мне стало лениво — просто оторвал динамик плоскогубцами)))
В моем варианте пришлось закрепить трансформатор в направляющих, для этого идеально подошла дисконтная карта сети Астор, безвременно погибшей в пучине рынка)))
6. Собираем корпус устройства. Осталось только приделать стандартные розетки. Есть ИБП, у которых они предусмотрены конструкцией. Мне не повезло, пришлось портить переноску и шнур для подключения к ИБП.
7. Конструкция в сборе.
Настоятельно не рекомендую использовать устройство для питания мощных потребителей на заглушенном авто, высосет аккумулятор — глазом не успеете моргнуть!)))
Источник
Автомобильный аккумулятор — в ИБП!
Представляем вашему вниманию статью Александра Ткачева из Риги, который в соавторстве с Александром Ярошенко (SamElectric.ru) расскажет о том, как можно использовать обычный автомобильный аккумулятор для резервного питания важного оборудования.
Источник бесперебойного питания (ИБП) является не просто защитником электропотребителей от скачков и перепадов питающего напряжения, но и полноценным источником накопленной энергии.
С постоянным совершенствованием электронных компонентов снижается и их стоимость. Если 10–15 лет назад ИБП мощностью 1000 ВА был достаточно дорогим прибором, то сейчас такой ИБП можно приобрести по доступной цене. В современных ИБП используются дорогие необслуживаемые свинцовые аккумуляторные батареи, произведенные по технологии AGM (Absorbent Glass Mat). Суть технологии — использование вместо жидкого электролита токонепроводящего пористого материала с жидким электролитом в порах. Такой аккумулятор безопасен с точки зрения использования (может использоваться в положении «на боку» или «вниз головой») и не требует обслуживания, но имеет один существенный минус: высокая цена.
Обычная автомобильная стартерная аккумуляторная батарея (АКБ) имеет жидкий электролит и стоит в 2–3 раза дешевле при такой же емкости, но накладывает на использование в ИБП некоторые ограничения. Поэтому производители ИБП предпочитают ставить в свои изделия именно AGM батареи.
Применение обычных АКБ существенно снизит стоимость, увеличит емкость накопленной энергии и продолжительность работы ИБП
Далее мы рассмотрим обслуживаемые кислотно-свинцовые АКБ, используемые в автомобилях, и покажем, как «обмануть систему» и применить АКБ в обычных ИБП.
Теоретическая часть
АКБ имеет два крайних рабочих состояния — полностью разряжена и полностью заряжена:
Внимательный читатель, а особенно автоэлектрик возразит: «Напряжение на заряженной АКБ не будет выше 13 вольт!» И будет прав! Напряжение на полностью заряженной АКБ будет в пределах 12,75–12,80 вольт при плотности электролита 1,26 г/см3 и при температуре 25°С. И называется оно напряжение покоя АКБ.
Напряжение покоя измеряется только после отключения АКБ от потребителей или зарядных устройств через как минимум 24 часа. Во время зарядки и разрядки в АКБ происходят сложные химические процессы, длящиеся после отключения зарядного устройства или нагрузки какое-то время. Это можно назвать химической инерцией.
Если АКБ отключить от нагрузки, ее напряжение начнет подниматься. А при зарядке, если отключить АКБ от зарядного устройства, напряжение будет снижаться
Во время зарядки АКБ набирает электрическую емкость. Это один из самых главных показателей АКБ. Электроемкость АКБ — это произведение постоянного тока разряда АКБ на время разряда при номинальном напряжении (для автомобильного АКБ это 12 вольт).
За час АКБ электроемкостью 60 А·ч может отдать 60 ампер напряжением 12 вольт до ее полной разрядки. Практически это выглядит так: если АКБ нагружать током 60 ампер один час, ее напряжение снизится с 12,75–12,80 вольт до 12,00 вольт.
Но откуда же 14,4 вольта? Далее мы детально рассмотрим процесс заряда АКБ и откуда берется это напряжение.
Принцип заряда АКБ
Существует два способа зарядки АКБ:
- Зарядка постоянным током используется чаще всего. В начале заряда АКБ заряжается током, равным 1/10 от емкости АКБ, и напряжением, близким к номинальному напряжению заряда или чуть выше (обычно 14,50–14,80 вольт) до начала кипения электролита. Потом ток понижается до 1/20 от емкости АКБ и опять заряжается до начала кипения электролита. После этого процесс зарядки прекращается. Кипение электролита — это процесс выделения из него под воздействием электролиза паров водорода.
Зарядить АКБ до значения, близкого к 100% ее емкости, зарядкой постоянным током можно только постоянно понижая ток заряда. Сначала до 1/40, довести до кипения, потом до 1/80 довести до кипения, потом до 1/160 и так до 1/2000. Причем нужно следить, чтобы процесс кипения электролита не начинался, а только подходил к нему. Это достаточно кропотливая и нудная задача — нужно постоянно следить за процессом зарядки.
- Зарядка постоянным напряжением подразумевает зарядку АКБ точным номинальным напряжением заряда (с точностью до сотых долей вольта) и плавным понижением тока зарядки без кипения электролита. Такие зарядные устройства достаточно сложны и дороги, но позволяют использовать ресурс АКБ по максимуму.
Рассмотрим второй способ заряда АКБ (постоянным напряжением), так как он обычно используется в ИБП при заряде АКБ. Такой способ не допускает кипения электролита и заряжает АКБ до реальных 100% емкости. Процесс зарядки АКБ логарифмичен (нелинеен), поэтому зарядить АКБ полностью на 100% — задача достаточно сложная. Если на начальных этапах зарядки для типичной АКБ емкостью 70 А·ч ток заряда 1/1 0 от емкости (7 А), то на конечных этапах зарядки (90–98%) ток равен 1/400 от емкости (175 миллиампер). И на этапах зарядки (от 98–100%) ток заряда должен быть чуть больше тока саморазряда АКБ. А это менее 1/2000 от емкости АКБ (менее 35 миллиампер).
Номинальное напряжение заряда для каждой АКБ индивидуально (производитель, материалы, технологии и даже смена, в которую АКБ изготавливался на заводе) и может колебаться в пределах от 14,35 до 14,45 вольт.
При выкипании водорода из электролита происходит увеличение его плотности. Поэтому в элек-тролит в таком случае нужно добавлять дистиллированную воду для компенсации его плотности до 1,26 г/ см3. На практике технологии производства стартерных АКБ за более чем 100-летний период производства отточены до совершенства и выпускаются с учетом номинального напряжения заря-да, близкого к 14,40 вольтам.
Полностью зарядить АКБ (на все 100% ее электрической емкости) без выкипания электролита можно только напряжением 14,40 вольт!
Теперь рассмотрим практическую часть зарядки постоянным напряжением на конкретных примерах. Так как АКБ набирает емкость заряда нелинейно, при подключении АКБ к зарядному устройству без ограничения тока заряда АКБ в течение первых секунд может потреблять ток заряда, равный своей емкости. Например, для АКБ емкостью 70 А·ч первые секунды ток заряда будет 70 А. Потом ток заряда плавно понижается с повышением внутреннего сопротивления АКБ.
20–30% своей емкости АКБ может набрать за 15–20 минут зарядки током 1/10 от своей емкости (в нашем примере 7 А).
Автомобилисты знают, что «прикуривать» от соседского автомобиля подсевшую АКБ достаточно минут 5–10, чтобы крутануть стартер, а если АКБ села «в ноль», времени понадобится немного больше — здесь мы и наблюдаем логарифмичность процесса зарядки.
Чтобы зарядить АКБ на 50% емкости, понадобится уже пару часов, а никак не 30–40 минут, так как ток заряда все время уменьшается. А вот чтобы зарядить АКБ на 80%, понадобится как минимум 6–7 часов. 80–85% емкости АКБ достигается, когда напряжение заряда поднялось до 13,60–13,80 вольт. Ток заряда на этом этапе будет меньше одного ампера, и продолжит понижаться. А при 14,20 вольтах АКБ заряжена до 90–95%. Фактически на этапе зарядки около 97–99% происходит прецизионная зарядка. При превышении напряжения зарядки даже на 0,01 вольт или тока зарядки на 10 миллиампер мы получим начало закипания электролита.
Практическая часть
Производители (в меньшей мере) и продавцы (в большей мере) ИБП очень часто критически относятся к использованию дешевых стартерных АКБ в ИБП. Потому что с AGM аккумуляторами меньше хлопот с пользователями, которые не представляют, как работает ИБП и как устроена АКБ. Хотя использовать стартерные АКБ в ИБП в большинстве случаев можно. А если использовать внешнюю схему зарядки АКБ — это отличное дешевое решение для любого ИБП. Поясним некоторые нюансы по-своему 15-летнему опыту использования АКБ с ИБП от APC Back UPS 600I.
Три наиболее частые ошибки при подключении внешних АКБ к ИБП заключаются в следующем:
- малая площадь сечения проводов, которыми подключается АКБ к ИБП;
- длина проводов от АКБ к ИБП;
- нагрузка, которую хотят получить от ИБП при подключении внешней АКБ.
Разберем первый и второй пункт более подробно. Падение напряжения на проводах при передаче постоянного электрического тока в 12 вольт очень сильно зависит как от длины, так и от площади сечения этих проводов, а также от силы тока, протекающего по этим проводам. Наш ИБП при питании от АКБ на полной нагрузке в 600 ВА забирает с нее ток около 35 ампер. Если суммарная длина проводов (плюсового и минусового) от АКБ к ИБП не превышает 50–60 см, достаточно площади сечения под ток в 35 ампер около 16 мм2. А вот если АКБ находится на удалении 5 метров от ИБП (это общая длина проводов 10 метров), падение напряжения будет очень большим — 0,3 вольта. Электроника ИБП будет считать, что АКБ разряжена на половину.
При падении напряжения на АКБ по мере ее разрядки сила тока по закону Ома будет возрастать. При напряжении 9 вольт сила тока будет более 50 ампер. Соответственно будет возрастать и падение напряжения в проводах — до 0,5 вольта. ИБП будет отключаться гораздо раньше, чем если бы АКБ стояла в корпусе ИБП. Стандартные провода в ИБП, которыми штатная батарея подключена в схему, имеют сечение около 8 мм2 и длину около 30 см. Если подключить АКБ проводом такого же сечения, но длиной 10 метров, электроника ИБП будет считать, что АКБ разряжена полностью. Поэтому подключать АКБ к ИБП нужно как можно более толстыми и как можно более короткими проводами.
Теперь третий пункт. В обычные офисные ИБП ставятся АКБ емкостью 7–9 А·ч. При полной нагрузке на ИБП он проработает 1–3 минуты (зависит от производителя и модели). При подключении стартерной АКБ время работы возрастет в разы и может достигнуть одного часа. Но при этом внутренние силовые компоненты схемы могут выйти из строя от перегрева, поскольку они не рассчитаны на долговременную работу.
Поэтому, если использовать АКБ, ИБП должен работать не более чем на 50–60% его полной расчетной мощности. Либо потребуется принудительное охлаждение компонентов.
Пример переделки ИБП под стартерную АКБ
На основе АКБ и Back UPS 600I была собрана и более 10 лет эксплуатируется ИБП собственной конструкции:
На передней панели мы видим цифровой вольтметр, который показывает напряжение заряда или разряда, и амперметр, который показывает электрический ток в двух направлениях — заряд и разряд.
ИБП — всегда стационарные устройства и, как правило, в месте их установки имеется достаточно пространства, чтобы установить АКБ
При подключении нагрузки видно, как проседает напряжение и как амперметр показывает разрядку АКБ с отрицательным значением тока.
ИБП настраивался исходя из того, что забираемый от АКБ ток будет не более 20 ампер. Фактически данный ИБП питает два сервера, рутер и свитч. Гарантированно это все может работать без электричества около 7–8 часов (в зависимости от нагрузки на сервера). Схема подключения позволяет использовать две АКБ и независимо заряжать одну из батарей во время эксплуатации другой. Раз в полгода можно переключаться между батареями, чтобы сравнять процесс старения обоих АКБ.
О таблице
На передней панели ИБП приведена таблица, которая характеризует степень заряда и разряда АКБ. Как видно, АКБ разряжена в ноль, когда напряжение на ней падает до восьми вольт. Поясним термин «глубокий разряд», используемый далее по тексту. АКБ переходит в состояние глубокого разряда, когда напряжение покоя у нее ниже 11,35–11,40 вольт. Это верхний предел глубокого разряда. Как говорилось выше, после отключения нагрузки напряжение на АКБ начинает повышаться. Если в течение 2–6 часов, в зависимости от емкости АКБ, это напряжение поднялось до 11,90–12,00 вольт, АКБ не ушла в глубокий разряд. Но как следует из опыта, даже если АКБ кратковременно разрядится до 11,90–11,8 вольт, ничего страшного не будет, если ее сразу поставить на зарядку.
Производители АКБ указывают кратковременный пусковой ток рядом с емкостью. Такой ток возникает при запуске стартера, уводя АКБ в глубокий разряд с просадкой напряжения на АКБ до 9 вольт, но АКБ это выдерживает и служит в автомобиле 5–6 лет.
Нижний порог отключения производитель ИБП выставляет при полной нагрузке на АКБ. В нашем случае он около 7,55 вольт при нагрузке около 30–35 ампер. 8 вольт в таблице указано на полную нагрузку. Это «памятка для себя». Но лучше не доводить разрядку АКБ до падения напряжения на такой низкий уровень. АКБ «проседает» по напряжению больше под полной нагрузкой, чем под нагрузкой в 50% или 30%. Как только нагрузка пропадает полностью, напряжение на АКБ скачком поднимается и потом продолжает подниматься все медленней до напряжения фак-тического разряда (напряжения покоя).
Например, опытным путем установлено, что при 20-амперной нагрузке на АКБ, когда напряжение проседает до 8 вольт, можно уменьшить ток до 9 ампер, и напряжение мгновенно поднимется до 10,6 вольт, продолжая при этом медленно понижаться.
Если разряжать аккумулятор нагрузкой в 10 ампер, соответственно и нижнее значение будет не 8 вольт, как приведено в таблице на передней панели, а больше (оно может быть 8,4 вольт, к примеру, или 9,0 вольт).
Если нагрузка на АКБ от ИБП 10–20% от расчетной, соответственно напряжение «проседает» меньше, но на АКБ получается нагрузка долговременней. И соответственно АКБ находится в глубоком разряде под нагрузкой дольше. А вот это уже «убийственно» для АКБ. Поэтому нужно стараться не доводить АКБ до глубокого разряда и по возможности, если до этого дошло — сразу поставить на зарядку.
Штатная AGM батарея, проработав 20–30 минут в глубоком разряде, фактически умирает сразу — начинают разрушаться пластины внутри нее, и электроемкость падает в разы в отличие от стартерной АКБ, где потеря электроемкости от работы при глубоком разряде 2–3 часа измеряется процентами.
Стартерная АКБ гораздо выносливей «батареи в комплекте» с ИБП
Если их правильно использовать и обслуживать, но, самое главное, правильно заряжать, они могут прослужить более 15 лет либо выдержать более четырехсот циклов 100% разрядки-зарядки или более тысячи циклов 30–40% разрядки-зарядки! Это проверено на практике!
Источник