Вы находитесь в разделе Типовых решений систем безопасности

Аккумуляторы для резервных источников питания

В соответствии с НПБ-88-2001 Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования электроприемники установок пожарной автоматики по степени обеспечения надежности электроснабжения относятся к 1 категории. На практике, в большинстве случаев, имеются источники электропитания 3 категории. В этом случае в качестве резервных источников питания (РИП) разрешается использовать аккумуляторные батареи или блоки бесперебойного питания (ББП). В данном случае речь пойдет об аккумуляторных батареях (АКБ), которые во многом определяют работоспособность РИП, а следовательно и установок пожарной автоматики в целом.

Электрическая емкость АКБ для РИП, измеряемая в ампер/часах (А/ч), рассчитывается исходя из потребляемого тока установкой пожарной автоматики и необходимого времени работы установки от РИП. При этом надо помнить, что РИП должен обеспечить требуемое время работы в течении всего срока эксплуатации установки пожарной автоматики, то есть не менее 10 лет. Поэтому правильная эксплуатация АКБ, диагностика и своевременная их замена является залогом надежной работы установки пожарной автоматики.

В современных РИП самое широкое применение нашли герметичные свинцово-кислотные АКБ. Еще их называют необслуживаемые. Это не совсем правильно, так как даже обычная грязь на клеммах может привести к потере контакта, нагреву клеммного соединения и, возможно, выходу АКБ из строя. Здесь уместнее говорить о простоте и большой периодичности обслуживания. К несомненным достоинствам данных АКБ также относиться возможность кратковременного разряда большим током, до 3С, где С - условное обозначение тока разряда (заряда), выраженное в числовом значении емкости АКБ в А/ч при часовом разряде батареи. Это особенно актуально для установок пожаротушения, где пусковой ток может быть в десятки раз больше тока дежурного режима. Свинцово-кислотные АКБ не боятся глубокого разряда и быстро восстанавливают свою электрическую емкость. Они имеют достаточно длительный срок хранения и эксплуатации.

По конструкции свинцово-кислотные батареи представляют собой набор аккумуляторов, заключенных в пластиковый корпус, на котором имеются положительный и отрицательный выводы и односторонний клапан для поддержания на определенном уровне избыточного давления газа в АКБ. Каждый аккумулятор имеет набор положительных и отрицательных свинцово-олово-кальциевых пластин с активной массой из химических соединений свинца. Между пластинами расположены сепараторы из химически устойчивого, не электропроводящего стекловолокна. В качестве проводящей среды – электролита используется раствор серной кислоты. В результате заряда в процессе электрохимической реакции в аккумуляторе накапливается энергия в форме химической энергии. При этом на положительных пластинах происходит реакция с выделением кислорода, который переносится внутри аккумулятора и поглощается поверхностью отрицательных пластин. При разряде происходит обратная электрохимическая реакция.

Наибольшее распространение получили АКБ из трех и шести аккумуляторов, так называемые шестивольтовые и двенадцативольтовые АКБ.

Электрические характеристики АКБ существенно зависят от температуры окружающей среды. Однако в практической эксплуатации вряд ли кто-то будет создавать для АКБ оптимальный температурный режим, поэтому все характеристики будем рассматривать для комнатных условий при температуре от 18°С до 22°С и относительной влажности воздуха до 85%.

Для выбора правильного режима эксплуатации АКБ необходимо представлять в какой зависимости находятся электрические характеристики АКБ от различных режимов эксплуатации.

При одинаковой разрядной емкости АКБ, при малых токах разряда активные материалы в аккумуляторе работают эффективнее, поэтому конечное напряжение разряда остается выше, чем при больших токах разряда. Эта зависимость приведена на графике 1 для двенадцативольтовой АКБ.



Рекомендуемый ток разряда, при котором не происходит необратимых изменений в характеристиках АКБ, лежит в пределах от 1/20С до 3С. Величина разрядной емкости АКБ зависит от тока разряда. Оптимальный ток разряда составляет 1/20С и при его увеличении разрядная емкость уменьшается, как показано на графике 2 для двенадцативольтовой АКБ.



При хранении АКБ происходит явление саморазряда. Рекомендуется ставить АКБ на хранение полностью заряженной. В течении 12 месяцев хранения, за счет саморазряда, разрядная емкость АКБ падает до 50% от первоначальной, поэтому с этой же периодичностью рекомендуется производить перезаряд АКБ.

Необходимо помнить, что со временем характеристики АКБ безвозвратно ухудшаются, даже если АКБ не эксплуатируется, а находиться на хранении. Остаточную емкость АКБ можно грубо оценить измерением напряжения на выводах АКБ при отключенной нагрузке. Эта зависимость приведена на графике 3 для двенадцативольтовой АКБ. Не рекомендуется разряжать АКБ до напряжения ниже 1,75В на аккумулятор.



Данные характеристики и зависимости справедливы для АКБ, произведенных известными фирмами, где используются качественные материалы и строго соблюдается технологический процесс. Дешевые аналоги этих АКБ могут иметь характеристики, которые существенно отличаются в худшую сторону.

Существуют два основных режима применения свинцово-кислотных АКБ.

1. АКБ – это основной источник питания, работающий в циклическом режиме заряда и разряда. Данный режим, в силу своих особенностей, практически не нашел применения в РИП установок пожарной автоматики.
2. Буферный режим, когда АКБ отдает питание на нагрузку только при отключении основного источника переменного тока. Этот режим получил наибольшее распространение.

В зависимости от режима применения АКБ существует несколько способов заряда АКБ.

При циклическом режиме используются следующие способы заряда:

• поддержание постоянного напряжения заряда. Это наиболее предпочтительный способ, так как позволяет АКБ достичь максимальной отдачи. При этом на АКБ в течении всего времени заряда подается напряжение из расчета 2,45В на аккумулятор и завершается, когда зарядный ток имеет постоянное минимальное значение в течении 3 часов. При этом способе необходимо точно контролировать значение напряжения и времени заряда, так как перезаряд может отрицательно сказаться на рабочих характеристиках АКБ. Как правило, время заряда при таком способе находиться в пределах 6-12 часов.
• поддержание постоянного напряжения заряда при ограничении начального тока заряда. При этом на АКБ подается напряжение заряда из расчета 2,45В на аккумулятор и начальный ток ограничивается 0,4С. Если АКБ достаточно глубоко разряжена то на начальном этапе заряда вряд ли удастся обеспечить требуемое напряжение заряда, но в последующем величину этого напряжения и времени заряда необходимо строго контролировать. Это более щадящий способ заряда АКБ, однако, требует чуть больше времени.
• для быстрого заряда может применяться способ с двумя значениями постоянного напряжения. На начальной стадии заряда на АКБ подается зарядное напряжение из расчета 2,45В на аккумулятор и зарядный ток до 0,8С. Когда величина зарядного тока уменьшиться до 0,15-0,2С необходимо уменьшить зарядное напряжение до 2,3В на аккумулятор и контролировать постоянство минимального значения зарядного тока аналогично пункту а. При этом способе время заряда сокращается примерно в 1,5 раза. Этим способом не рекомендуется пользоваться часто.

При работе АКБ в буферном режиме ей необходим компенсирующий подзаряд. Конечно, если источник длительное время работал от АКБ и она разрядилась необходимо применить один из вышеперечисленных способов заряда. В источнике питания АКБ может быть включена двумя вариантами:

• АКБ отсоединена от нагрузки и заряжается от источника малым током только для компенсации саморазряда. Подключения АКБ к нагрузке происходит автоматически только при пропадании основного питания.
• АКБ и нагрузка соединены постоянно параллельно с выходом выпрямителя. При этом ток с выхода выпрямителя распределяется между нагрузкой и АКБ.

Поскольку ток нагрузки постоянно изменяется в процессе работы установки пожарной автоматики, то в режиме постоянного подзаряда следует контролировать величину напряжения и тока подзаряда. Стандартное напряжение подзаряда рассчитывается по 2,3В на аккумулятор и тока не более 0,15С. Однако, в ряде РИП с целью уменьшения их стоимости такие цепи контроля не применяются, что в свою очередь может приводить к перезаряду АКБ и уменьшению срока ее эксплуатации.

Ведущие фирмы выпускают АКБ различных типов для применения в различных режимах. Это, как правило, отражено в маркировке моделей.

Исходя из выше изложенного можно сформулировать несколько практических рекомендаций по выбору и эксплуатации свинцово-кислотных АКБ:

1. Перед приобретением АКБ надо определиться в каком из режимов она будет использоваться. Исходя из этого, выбрать конкретную модель АКБ. Определить ее параметры заряда и разряда.
2. При приобретении источника питания отдавать предпочтение тому, где существуют схемы заряда и разряда, подходящие для выбранной модели АКБ.
3. Не рекомендуется приобретать АКБ, которые были выпущены более года назад.
4. Перед установкой в источник питания полностью зарядить АКБ.
5. При расчете требуемой электрической емкости АКБ необходимо учитывать, что стандартная АКБ на 4-м году, даже при правильной эксплуатации, безвозвратно теряет от 10% до 40% электрической емкости, поэтому для обеспечения требуемого времени работы установки пожарной автоматики от резервного источника питания на 4-5 году ее эксплуатации эти потери надо закладывать в расчеты.
6. В процессе эксплуатации необходимо избегать глубоких или быстрых разрядов АКБ, а равно как и избыточного заряда, так как эти критические режимы при многократном повторении сокращают срок эксплуатации АКБ.
7. В процессе эксплуатации необходимо следить за остаточной емкостью АКБ и при уменьшении ее ниже критической, то есть более чем на 50%, производить замену АКБ.
8. При необходимости обеспечить большую электрическую емкость рекомендуется применять одну АКБ большой емкости, чем соединять параллельно несколько АКБ меньшей емкости.
9. Следить за чистотой корпуса и выводов АКБ, не допускать ее падения, попадания на корпус агрессивных жидкостей, солнечных лучей. Не рекомендуется использовать АКБ при температуре воздуха ниже -15°С или выше +60°С, а также высокой влажности воздуха. Утилизацию АКБ необходимо производить в специализированных организациях.

Все изложенное справедливо не только для резервных источников питания установок пожарной автоматики, но и для всех остальных систем безопасности.




Читайте далее:
Тест-драйв express-видео - 2. новые скорости!
Информационно-психологическая война факторы, определяющие формат современного вооруженного конфликт
Преимущества опросных адресных систем пожарной сигнализации
Сколько может стоить безопасность?
Умные алгоритмы
Бормотания у костра. заметки бзиколога
Сети передачи видео со студийным качеством
Ах ты, камбала - не вобла...
Адаптер sb-1 для монтажа видеокамер на столбах
Методика тестирования детекторов движения ,часть 2,
Эротика в дизайне-2, или обзор тенденций в дизайне проксимити считывателей
Зачем сотовому камера?
Системные решения geutebruck для аэропортов
Безопасный туалет
Цифровое видео в оптоволоконных сетях. преимущества и перспективы применения