Подбираем аккумуляторную батарею для ИБП: 7 шагов к готовому решению

Встроенной емкости батарей источников бесперебойного питания может оказаться недостаточно для выполнения требуемых задач. Для длительной автономии нужны внешние аккумуляторы для ИБП, которые согласованы по напряжению шины, токам заряда и условиям установки.

Что такое внешний батарейный модуль и зачем он нужен

Внешние батареи для ИБП — это набор аккумуляторов за пределами корпуса источника бесперебойного питания, подключенных к его зарядно-инверторной части через штатные клеммы/разъем. Это позволяет масштабировать запас энергии под нужды конкретного объекта. При необходимости можно добавить емкость сразу, либо нарастить позже без замены самого ИБП. Такой подход дешевле и проще в эксплуатации, чем схема из нескольких ИБП, и именно поэтому он стал стандартом для домашних и SOHO-систем резервного питания.

Для удобства расчета воспользуйтесь сервисом автоматического подбора аккумуляторов к источникам бесперебойного питания STARK COUNTRY или читайте статью ниже.

Базовые правила подключения внешних батарей к ИБП

Первым делом проверьте в паспорте ИБП, какое напряжение батарейной шины ему требуется (12/24/48 В и т. п.). Обратите внимание на поддерживаемые режимы заряда, а также регулируются ли ток и плавающее напряжение заряда. Если ИБП не может корректно заряжать выбранный тип аккумуляторов — ищите другую модель ИБП, либо используйте внешний совместимый с ИБП зарядный модуль (если это допускает производитель).

Для подключения к ИБП используйте одинаковые модели внешних батарей, одной емкости и партии/возраста. Не совмещайте разные бренды, старые и новые батареи, AGM и GEL, тем более свинец и литий — это гарантированный дисбаланс и ускоренная деградация батарей.

Напряжение шины набирается последовательным соединением одинаковых батарей. Количество — строго по паспорту ИБП. Увеличение емкости делается параллельными цепями последовательно соединённых батарей. Все кабели для параллельного соединения групп батарей должны быть одинаковой длины и сечения, чтобы не было перекоса токов. Каждую параллельную ветку защищайте предохранителем или автоматом как можно ближе к батареям. Это локализует аварию при замыкании одной ветви и предотвратит перегрев кабеля.

Для подключения используйте кабели допустимого сечения с учетом максимального рабочего тока и длины линии, чтобы избежать недопустимого падения напряжения и перегрева. Все соединения выполняйте через опрессованные наконечники или болтовые клеммы с соблюдением рекомендованного момента затяжки. Временные зажимы и неподходящие по типоразмеру соединительные элементы недопустимы. Перед подключением батарей к ИБП обязательно проверьте полярность на клеммах ИБП и батарей (плюс к плюсу, минус к минусу) — ошибка в полярности приводит к мгновенной аварии оборудования. Обязательно проверьте и установите:

• тип батареи в меню ИБП (AGM/GEL или LiFePO₄, если поддерживается);
• ток заряда, чтобы не превышать допустимого для вашей батареи;
• напряжение и режим поддерживающего заряда;
• порог отключения по низкому напряжению под ваш сценарий использования (длительные разряды — более высокий порог, короткие пики — ниже, если разрешено производителем).

При крупных емкостях АКБ возможен бросок тока при первом подключении (заряд входных конденсаторов). Следуйте инструкции производителя ИБП: иногда требуется последовательный ввод (сначала батареи, затем сеть/нагрузка) и использование штатного предзаряда емкостей в ИБП.

Периодически осматривайте клеммы и подтягивайте соединения, контролируйте температуру батарей и кабелей.

Как выбрать АКБ для ИБП: практический алгоритм действий

Далее детально разбираем, как определить требуемую емкость, тип и конфигурацию батарей для бесперебойника.

Шаг 1. Определите суммарную мощность нагрузки

Сначала определитесь, какие именно устройства должны работать при отключении сети. Составьте перечень приборов и их номинальную мощность (из шильдика или паспортов). Если значения в ВА, ориентируйтесь на регламенты:

• для бытовой электроники и техники коэффициент мощности обычно 0,8-0,95;
• для освещения и нагревательных приборов — 0,9-0,95.

Оценку мощности выполняйте по паспортным данным прибора. При их отсутствии можно взять усредненные ориентиры.

Добавьте ~20% запаса — на пусковые токи и чтобы ИБП с батареями не работали на пределе.

Рассмотрим абстрактную ситуацию. Например, в доме должны работать:

• Газовый котел — 200 Вт;
• Циркуляционный насос — 60 Вт;
• Насос водоснабжения — 900 Вт;
• Холодильник — 250 Вт;
• Wi-Fi роутер — 10 Вт;
• Освещение (8 LED x 10 Вт) — 80 Вт;
• Компьютер — 120 Вт;
• Телевизор — 120 Вт;
• Компрессор септика — 30 Вт.

Сумма: 200 + 60 + 900 + 250 + 10 + 80 + 120 + 120 + 30 = 1 770 Вт. Плюс закладываем 20% на запас: 1 770 x 1,2 = 2 124 Вт. Соответственно, расчетная нагрузка выходит 2,1 кВт.

Практический совет. Разделите перечень устройств на «жизненно важное» (котел, насос, роутер, освещение), «высокоприоритетное» (холодильник, компьютер) и «по ситуации» (посудомоечная машина, СВЧ, кондиционер). Это облегчит выбор целевого времени автономии и управляемое отключение второстепенных устройств.

Шаг 2. Решите, сколько автономии вам действительно нужно

Не существует универсальных часов автономии. Ориентируйтесь на конкретные интервалы работы при отключении электроэнергии: 20-30 минут для кратковременных сбоев, 1-2 часа для средних отключений и 3-6 часов при длительных перерывах. Задайте минимально допустимое и целевое время — по этим значениям выбирается конфигурация батарей.

Важно! Подумайте, готовы ли вы не включать тяжелую нагрузку (например, посудомойку, кондиционер) при отключении электроэнергии. Это резко снижает требуемую емкость батарейного блока.

Шаг 3. Учтите реальную эффективность и потери

Когда ИБП подает электрическую энергию на подключенные приборы от аккумуляторов, энергия проходит через инвертор и силовую электронику. На этом пути есть неизбежные потери: часть уходит в тепло в транзисторах, дросселях и трансформаторах, плюс есть собственное потребление электроники.

Для бытовых инверторных ИБП реальная эффективность под нагрузкой обычно находится в диапазоне ~88-93%. При малых нагрузках эффективность чуть ниже из-за доли собственных потерь, на средних/высоких — ближе к верхней границе. Если в паспорте вашего ИБП указано «до 95%», это пиковое значение в оптимальной точке. В расчетах автономности разумно использовать консервативное ~90% (если у производителя нет детализированного графика эффективности).

Допустим, требуется автономия на протяжении 2 часов. Рассчитываем:

• Расчетная нагрузка с запасом: 2 124 Вт;
• КПД ИБП: 0,90.

Мощность от батарей: 2 124 Вт ÷ 0,90 = ≈ 2 360 Вт. Энергия на 2 часа работы от батарей: 2 360 Вт x 2 ч = ≈ 4 720 Вт·ч (то есть ≈ 4,72 кВт·ч).

Почему это важно. Потери напрямую сокращают время автономной работы. Простой пример: при КПД ~90% батареям нужно отдать примерно на 10% больше мощности, чем потребляет ваша нагрузка.

Шаг 4. Среда установки: температура и ее влияние

Температурный режим эксплуатации напрямую влияет на ресурс и доступную емкость аккумуляторов. Для VRLA (AGM/GEL) рабочим считается диапазон 20-25 °C. Повышение средней рабочей температуры окружающей среды примерно на каждые 10 °C сокращает ожидаемый срок службы ориентировочно вдвое. Понижение температуры уменьшает емкость при разряде.

Отсюда требования к установке:

• размещайте батареи в проветриваемом месте без перегрева;
• исключайте закрытые ниши, котельные без вентиляции, зоны с прямым солнечным излучением и соседство с источниками тепла.

Если батарейный блок установлен в холодном помещении, рассчитывайте автономность с дополнительным запасом или организуйте термоконтроль/обогрев. На практике очень важно держать температуру окружающей среды в районе 20-25 °C и обеспечить циркуляцию воздуха — для ресурса аккумуляторов это важнее, чем формальное увеличение номинальной емкости.

Шаг 5. Выберите рабочее напряжение батарейного блока и конфигурацию

ИБП задает требуемое напряжение батарейной шины. У бытовых систем это обычно 12/24/48 В (зависит от мощности), у стоечных и промышленных решений — десятки и сотни вольт. Напряжение набирают последовательным соединением 12-вольтовых аккумуляторов (или 2-вольтовых элементов в профессиональных системах).

Количество последовательно соединенных АКБ всегда указано в паспорте ИБП. Для домашних мощностей чаще встречаются связки из 1, 2 или 4 шт. 12 В. Если нужна больше емкость при том же напряжении — добавляют параллельные цепи.

Из примера мы знаем, что нам требуется примерно 4,8 кВт·ч энергии из батарей. Для свинцово-кислотных АКБ обычно используем около половины паспортной емкости. Допустим, мы берем ИБП на 24 В, в таком случае требуется 2 последовательно соединенные батареи 12 В, которые образуют 24 В. Это одна цепь на 200 А·ч (если берем АКБ 12 В 200 А·ч). Чтобы получить ~400 А·ч, делаем две одинаковые цепи параллельно.

Важное правило. В батарейной группе используйте одинаковые аккумуляторы (емкость, модель, возраст, состояние). Смешивание — быстрый путь к дисбалансу и преждевременной деградации.

Шаг 6. Выберите тип аккумуляторов

Перед тем как считать емкость АКБ и собирать батарейный блок, определитесь с химическим составом аккумуляторов. От этого зависят ресурс, масса, требования к зарядке, поведение на холоде и совместимость с вашим ИБП.

Свинцово-кислотные герметизированные (технология AGM)

• Плюсы. Распространены, предсказуемо работают с ИБП, адекватная стоимость за ватт-час, не требуют долива воды.
• Минусы. Чувствительны к перегреву, тяжелые, ресурс сильно зависит от температуры окружающей среды и глубины разряда (в быту ориентир 3-7 лет в зависимости от класса и условий).

Свинцово-кислотные герметизированные (технология GEL)

• Плюсы. Лучше переносят длительные разряды малым током, устойчивее к вибрациям, низкий саморазряд.
• Минусы. Обычно дороже AGM аккумуляторов при сопоставимой емкости, требовательнее к правильному напряжению зарядки. Пиковые токи ниже, чем у AGM АКБ той же емкости.

Литий-ионные (литий-железо-фосфатные)

• Плюсы. Существенно легче, держат напряжение под нагрузкой, высокий ресурс по циклам, нормально переносят глубокие разряды, быстро заряжаются.
• Минусы. Дороже на старте, требуется встроенная система управления батареей (BMS), а заряд при низких температурах ограничен требованиями BMS.

Что выбрать для дома. В типовых домашних или офисных установках свинцово-кислотные герметизированные аккумуляторы — рабочий стандарт за счет совместимости и цены. Литий-ионные АКБ имеют смысл, если важны небольшой вес и объем, длительный ресурс, быстрый заряд и частые циклы — при бюджете, готовом покрыть более высокую стоимость входа. В любом случае ориентируйтесь на паспортные режимы зарядки выбранной серии и возможности конкретного ИБП.

Шаг 7. Сопоставьте желаемое время автономии с характеристиками конкретных батарей

Производители публикуют разрядные таблицы (или графики) — сколько мощности и тока батарея отдает на заданном времени разряда при указанном конечном напряжении. Для 12 В показатель в среднем 10,8-10,2 В (в зависимости от сценария использования).

Порядок действий следующий:

1. Вы уже знаете свою цель по времени (например, 30, 60, 120 минут) и ориентировочную мощность потребителей.
2. Смотрите в таблицу на ряд соответствующего времени и проверяете, какую мощность выдает выбранная модель.
3. Если одной батареи (или одной цепи) недостаточно — увеличиваете емкость (большая модель) или добавляете параллельную цепь.
4. Проверяете, не выходит ли ток заряда вашего ИБП за рамки допустимых для батарей.

Для коротких разрядов большой мощности допустим более низкий порог отключения — около 9.6-10.0 В на 12-вольтовую батарею. Для длительных разрядов меньшим током обычно используют более высокий порог — 10.2-10.8 В. Низкий порог дает больше отдаваемой мощности и чуть дольше работу здесь и сейчас, но ускоряет износ. Высокий порог снижает доступное время, зато бережнее для батареи. Конкретное значение задается в настройках ИБП, подбирайте его в соответствии с паспортом выбранной батареи и вашим режимом работы.

Разберем подбор на примере батарей Ventura. Предположим, вы уже посчитали требуемую нагрузку на один 12-вольтовый аккумулятор — примерно 450 Вт, а целевое время работы — 30 минут. Порог отключения ИБП берем длинный — 10,2 В на 12 В батарею.

В таблицах производителя проверяем три позиции: конечное напряжение (10,2 В), время (30 мин) и мощность на один аккумулятор (Вт/блок). В разрядной таблице для батареи Ventura HRL 12210W указано, что модель держит порядка 450 Вт в зоне 30-60 мин при 10,2 В — подходит для заданного сценария.

Если рассматривать модель Ventura GPL 12-45 (AGM, VRLA), по таблице на 30 мин батарея держит также около 450 Вт. На 45 мин — меньше, но для умеренной нагрузки остается рабочим вариантом.

Если в вашем ИБП установлен более бережный порог (например, 10,5-10,8 В), доступная мощность на один аккумулятор будет ниже. Тогда берите модель с большей разрядной мощностью из той же серии или добавляйте параллельную цепь из идентичных последовательно соединенных АКБ.

В результате, при таких исходных данных ИБП с линейкой из 20 внешних аккумуляторов серии Ventura HRL 12210W или GPL 12-45 способен поддерживать нагрузку мощностью около 9 кВт примерно 30 минут (при корректной конфигурации и настройках порога отключения).

Бытовые сценарии и ориентиры

Для наглядности разберем несколько основных сценариев использования ИБП с внешним аккумуляторным блоком.

30-45 минут для критичных бытовых нагрузок: котел, циркуляционный насос, роутер, базовое освещение

Часто достаточно одной последовательно собранной батарейной цепи на 24-48 В из свинцово-кислотных герметизированных батарей среднего класса. Тяжелые приборы (микроволновая печь, посудомоечная машина, кондиционер, чайник) отключаются на время работы от батарей.

На что обратить внимание:

• Мощность ИБП должна уверенно покрывать суммарную мощность критичных и некритичных потребителей с запасом.
• У ИБП должен быть достаточный ток зарядки, чтобы аккумуляторная группа после разряда восстанавливалась не сутки, а разумно быстро.
• Порог отключения по низкому напряжению — ближе к бережному диапазону, примерно 10.2-10.8 В на 12 В, если планируется регулярное время автономной работы в пределах 30-45 минут.

2-4 часа с холодильником, котлом и связью

Планируйте большую суммарную емкость. Есть два варианта: или выбрать более емкие батареи в той же цепи, или добавить вторую параллельную цепь из идентичных последовательно соединенных батарей. В таком сценарии холодильник включается циклически, пиковые нагрузки по возможности исключаются или ограничиваются по времени.

На что обратить внимание:

• При параллельных цепях каждую защищайте предохранителем или автоматом, кабели цепи — одинаковой длины и сечения.
• Увеличенная емкость требует большего времени зарядки. Проверьте, что ток встроенного зарядного устройства ИБП соответствует рекомендациям производителя батареи.
• Температуру окружающей среды в месте установки держите в районе 20-25 °C. При повышенной температуре фактическое время работы от батарей увеличивается, а ресурс снижается.

Выводы

Внешние аккумуляторные батареи, подключаемые к ИБП, позволяют задать требуемое время автономной работы без излишнего усложнения системы. Необходимо определить перечень критичных потребителей, зафиксировать целевую продолжительность работы, выбрать напряжение шины и тип аккумуляторов, сверить расчет с разрядными таблицами выбранных батарей и возможностями ИБП по зарядке, обеспечить корректное размещение ИБП с учетом температуры окружающей среды и монтаж. При соблюдении этих шагов система будет удерживать заданную нагрузку в течение запланированного времени.