Как показывает практика, жизнь – лучший учитель. Бэкапы я начал делать после заражения вирусом KillFiles, удалившего мою курсовую за день до сдачи. Источник бесперебойного питания купил после того, как сосед с перфоратором внезапно попал на силовой кабель, в результате чего выбило автомат у всего подъезда, а я потерял полдня работы.
Но ничто не вечно под луной, и недавно у моего ИБП батарея устала навсегда. Превосходный повод попробовать заменить свинцовый аккумулятор на более современный литиевый или суперконденсатор. Заодно и сравним эти способы между собой.
Для начала посмотрим на характеристики компьютера, который будет питаться от ИБП. Понятно, что каждый случай индивидуален, но любителям экстраполяции нужно от чего-то отталкиваться. В качестве сферического компьютера в вакууме будет выступать следующая конфигурация:
Вот такой измеритель мощности нагрузки поможет понять прожорливость системного блока:
Достаточно точно измеряет активную мощность (погрешность чуть больше 1%), проверял это на работе образцовым источником. Но чтобы не мучать компьютер получить точные результаты сравнительных измерений, соберем эквивалент нагрузки. А перед этим проведем замер потребления в разных режимах работы. Подключаем компьютер к измерителю мощности и включаем питание:
Более наглядно это выглядит на графике. Здесь ось Y – потребляемая мощность в Вт, ось X – время (не в масштабе):
Самые интересные для нас режимы – это запущенная ОС в режиме ничегонеделанья (очень близко к прокастинации за просмотром мемов в инете) и активный режим игры Counter-Strike 2 (извините, но ничего другого в моем стиме нет). Если в простое системник потребляет около 50 Вт (закроем глаза на «таинственные» всплески потребления до 70 Вт), то в режиме наибольшего приближения к рабочему состоянию – уже 250 Вт. При попытке нагрузить компьютер с помощью теста OCCT на 100% получаем потребление на уровне 370 Вт.
Исключим две крайние точки (как простой и майнинг биткойна), и получим среднюю величину потребления системного блока в 250 Вт. Но это системник, монитор также был подвергнут измерению, и он тянет на 30 Вт. Элементарное арифметическое действие дает итоговое значение – 280 Вт. Именно его и будем аппаратно эмулировать.
В качестве эмулятора системника будет выступать набор мощных резисторов. Величина сопротивления считается по известной формуле:
Конечно, знающие люди могут справедливо заметить, что куда-то пропал cos ϕ, но мы для простоты будем считать, что он равен 1 и вся нагрузка строго активная. Подставив в формулу величину напряжения в сети (230 В) и измеренной мощности (280 Вт), получаем итоговое значение сопротивления, равным 189 Ом.
Самое близкое сопротивление, которое удалось подобрать, это 4 последовательно соединенных резистора по 47 Ом, что дает в сумме 188 Ом. Очень близко к расчетному – всегда бы так!
В качестве нагрузки пойдут 4 резистора AH-100 мощностью 100 Вт каждый. Монтаж этого по-быстрому на основание, обжим, пайка и получается следующий результат:
Только использовать такую нагрузку следует с осторожностью. И не только потому, что есть не изолированные металлические участки, находящиеся под сетевым напряжением. Но и потому, что при работе она нагревается до 125 градусов:
Свинцовый АКБ (Pb)
Изначально установленная батарея в ИБП. Характеристики приводятся только для сравнения, как исходная точка отсчета:
Емкость: 4300 мА*ч
Напряжение ячейки
Заряженное: 2,4 В
Номинальное: 2,1 В
Разряженное: 1,8 В
Схема ячеек: 6S
Вес: 2,5 кг
Цена: 1880 руб (23$)
Циклов заряд/разряд: 500
Срок службы: 4 года
Отдельно хочется упомянуть нюанс касательно емкости батареи. Она сильно зависит от целого ряда факторов, например, окружающей температуры, величины разрядного тока, срока службы и т.д. Величина этой емкости была получена путем измерения при разряде током 1А. Сама батарея была куплена новой для данного эксперимента.
Итак, подключаем к ИБП свинцовый аккумулятор, нагрузку, имитируем отключение питания и засекаем время. Результат – ИБП продержался ровно 4 минуты 50 секунд, что не так уж и плохо.
Литий-фосфатный АКБ (LiFePO4)
Первый кандидат на замещение свинцового аккумулятора - литий-фосфатный. Сравнивать будем его, а не литий-ионный по причине того, что они позволяют разряд большим током, имеют больше допустимых циклов заряд-разряд и больший срок службы. Недаром именно LiFePO4 применяются в аккумуляторах для квадрокоптеров и прочих дронов.
Характеристики LiFePO4 батареи:
Емкость: 6400 мА*ч
Напряжение ячейки
Заряженное: 3,6 В
Номинальное: 3,2 В
Разряженное: 2,5 В
Схема ячеек: 4S2P
Вес: 0,9 кг
Цена: 5670 руб (69$)
Циклов заряд/разряд: 2500
Срок службы: 10 лет
Если разобрать данную АКБ, то видно, что она собрана из ячеек LFP26650P-320 и BMS типа HX-4S-F30A:
В случае, если есть желание собрать батарею самому, а не покупать готовую, то все компоненты можно найти в продаже. Понадобятся сами элементы LFP26650P (основные фирмы, производящие их, это JYN и DLG):
Набор, в котором есть корпус, держатели ячеек, никелевые ленты и BMS в комплекте:
Правда, BMS в таких наборах скорее всего будет для Li-ion, поэтому его придется покупать отдельно:
Подключаем к ИБП литий-фосфатный аккумулятор, нагрузку, имитируем отключение питания и засекаем время. Результат – ИБП проработал 7 минут 50 секунд. Заметно лучше предыдущего варианта.
Литий-титанатный АКБ (LiTiO)
Следующий кандидат для замены - литий-титанатный. Этот вариант литиевых аккумуляторов появился сравнительно недавно. По сроку службы и циклам перезаряда в несколько раз лучше предыдущего:
Емкость: 6000 мА*ч
Напряжение ячейки
Заряженное: 2,7 В
Номинальное: 2,4 В
Разряженное: 1,9 В
Схема ячеек: 5S4P
Вес: 1,1 кг
Цена: 13688 руб (167$)
Циклов заряд/разряд: 19000
Срок службы: 15 лет
Сильным недостатком является цена, а вкупе с его редкостью скорее всего, станет причиной отказа от такого варианта. Но тем не менее, проверим его в деле. Предварительно раскрыв, разумеется:
Используются ячейки DLG LTO18650-150 и BMS типа LF-BMS-D2. При желании этот вариант также можно собрать самому, ячейки и BMS продаются.
Подключаем к ИБП литий-титанатный аккумулятор, нагрузку, имитируем отключение питания и засекаем время. Результат – ИБП проработал 7 минут 20 секунд. Сопоставимо с предыдущим вариантом.
Суперконденсаторный АКБ (EDLC)
Прогресс не стоит на месте, и на рынке уже обильно представлены суперконденсаторы большой емкости, из которых набирают самые разные блоки для широких нужд. Типичное максимально допустимое напряжение таких конденсаторов составляет около 2,7 В, поэтому их соединяют последовательно, увеличивая рабочее напряжение и одновременно уменьшая емкость.
Из суперконденсаторов 700 Ф х 2,85 В собран модуль на 116 Ф х 17 В. Его характеристики:
Емкость: 116 Ф х 17 В
Напряжение ячейки
Заряженное: 2,7 В
Номинальное: -
Разряженное: -
Схема ячеек: 6S
Вес: 0,6 кг
Цена: 1637 руб (20$)
Циклов заряд/разряд: 500000
Срок службы: 10 лет
Если возникнет желание собрать такой модуль самому, следует учитывать, что придется размещать на печатной плате балансир для каждой емкости. Его задача – не допускать повышения напряжения выше номинального. Типовая схема балансира:
Выполнен на компараторе DA1 со встроенным источником опорного напряжения. В данном случае – это 2,7 В. Если напряжение превышает заданное, компаратор открывает MOSFET, который шунтирует конденсатор мощными резисторами.
Итак, подключаем к ИБП сборку суперконденсаторов (предварительно заряженную), нагрузку, имитируем отключение питания и засекаем время. Результат – ИБП проработал… 9 секунд.
Понять, почему так поможет формула расчета времени разряда конденсатора
где
U – начальное напряжение на конденсаторе (В),
Ut – конечное напряжение на конденсаторе (В),
R – сопротивление нагрузки, подключенной к конденсатору (Ом),
C – емкость конденсатора (Ф)
Если построить график разряда, то становится понятно, почему:
Дело в том, что ИБП отключается при падении напряжения ниже 10,8 В, считая, что батарея разряжена. Если заштриховать на графике разряда конденсатора участок до 10,8 В, то видно, что значительная часть запасенной энергии в конденсаторе просто не используется.
А учитывая более низкую плотность запасаемой энергии в пересчете на единицу массы (раза в три по сравнению со свинцовыми аккумуляторами), получается неутешительный вывод – использование суперконденсаторов в ИБП напрямую не рациональна.
Итоги
Сравнительные характеристики для наглядности сведены в таблицу:
По факту, наиболее предпочтительным вариантом замены свинцового аккумулятора является литий-фосфатный аккумулятор. Его можно купить готовым или собрать самому. Но следует учитывать, что из-за использования платы BMS такие аккумуляторные сборки нельзя соединять последовательно. Т.е. если в вашем ИБП используются напряжение 24 вольта (два последовательно соединенных свинцовых аккумулятора на 12 вольт), то нужно покупать либо делать один аккумулятор сразу на нужное напряжение.
Комментарии (74)
c46fd3da
14.05.2025 06:10Вы не указали пределы отдачи по току, а они у описанных в статье АКБ просто смешные по сравнению с кислотными батареями.
Так что ни о каком более менее серьезном ИБП на КОНКРЕТНО этих батареях речи идти не может.
VanishingPoint
14.05.2025 06:10Обычный 18650 выдает 10 ампер, высокотоковый - 30 ампер, этого мало?
c46fd3da
14.05.2025 06:10Это от напряжения зависит. При 12 В катастрофически мало, при 24 В просто мало.
VanishingPoint
14.05.2025 06:1012 вольт * 10 ампер = 120 ватт. Хватит для почти любого ноутбука, например. И это всего лишь 4 элемента.
c46fd3da
14.05.2025 06:10У нас разные понятия об областях применения ИБП.
2 киловатта это самый минимум даже для дома.
LinkToOS
14.05.2025 06:10Так что ни о каком более менее серьезном ИБП на КОНКРЕТНО этих батареях речи идти не может.
Статья про ИБП для мини-компьютера (офисный или медиацентр). Автор указал конфигурацию компьютера, и даже провел исследования, чтобы определить требуемую мощность.
riv9231
14.05.2025 06:10Даже это:
У нас разные понятия об областях применения ИБП.
Не являет аргументом. Выше я расписал почему литий в любом случае выигрывает. Даже для больших нагрузок, всеравно лучше литий-железофосфат, причем по всем параметрам: емкости, цене, токоотдаче при более чем 5-10 минут длительности нагрузки, сроке службы и циклированию. Без вариантов.
zatim
14.05.2025 06:10Core i7 c некислой видюхой и потреблением 370 Вт ну никак не тянет на офисный миникомпьютер. Офисные жрут 40-60 Вт при максимальной загрузке.
burst
14.05.2025 06:10LiFePo4 батареи используют в электротранспорте. Так что применение LiFePo4 в UPS или вопрос времени или уже есть такие модели.
c46fd3da
14.05.2025 06:10В быту конкретно сейчас выгоднее ставить гибридный инвертор + LiFePo4.
Зависит от мощности, но в среднем будет примерно на треть дешевле.
riv9231
14.05.2025 06:10Как человек использующий для резервирования дома и не обльшой серверной и литий железофосфат (для сервреной - железофосфат, держит 2 часа 30 минут, нагрузка ровно 1Квт) и для дома (по не понимаю, сделал такую же ошибку как вы и поставил более "ёмкий" свинец, ведь дома у меныя бывают скачки и до 5КВт), скажу, что у лития нет альтернативы. Более того, он ещё и дешевле даже свинцовых аккумуляторов при той же номинальной емкости, если батарею вы будтете собирать сами из купленных элементов.
c46fd3da
14.05.2025 06:10У комментаторов сложилось ошибочное мнение, что я топлю за кислотные батареи.
Это не так, я нежно люблю литий-фосфат.
Просто статья продвигает довольно таки затратные решения, не указав на все подводные камни.
Доверчивый читатель может запросто потратить 30К и остаться ни с чем в итоге.
KonstantinTokar
14.05.2025 06:10Например у меня нагрузка 12 вольт 1 ампер, и более актуальный, чем ток, вопрос - сколько продержится аккумулятор при ежедневной зарядке-разрядке (солнечная батарея) в труднодоступных местах.
Упущен, кстати, ещё один параметр, неактуальный для домашнего использования, но важный для уличного - температура использования.
Далее, опасность использования. Какие-то аккумуляторы загораются, а какие-то могут и взорваться.
По совокупности фосфатные мне представляется в среднем лучше.
riv9231
14.05.2025 06:10Желозеофосфат более безопасен чем литий ионные, т.к. не подвержен термическому разгону, неохотно загорается и плохо горит. Я не проверял лично и у меня эти утверждения вызывают некоторое сомнение, но так пишут и даже разрушали эти банки на видео. Всеравно не верится, учитывая из энергоемкость. Думаю, при определнных условиях пожар все же возможен. Но!
Есть LTO - они полностью безопасны, не горят и не взрываются вообще, но они тяжелее и дороже, правда и токи выдают в 10-30 раз больше чем железофосфат.
Свинец тожене не совсем безопасен. Я видел последствия взрыва автомобильной батареи на которую упала искра от балогарки во время заряда: батарея разлетелась полностью, все вокруг в кислоте и ошметках пластин, хозяин помещения сказал, что взрыв бал очень сильный (от батареи осталоя только дно, все остальное к мелкую крошку, стены посечены свинцовыми обломками), и что, он вышел из комнаты за секундук до взрыва, а не то бы убило! Не знали? Мне это расказывали очень эмоционально в красках, так что я стал осторожнее рядом со своими свинцовыми батареями искрить.
Литий, с этой точки зрения безопасен, т.к. не выделяет водород. Кстати, свинцовые батареи делют помещение взыроопасным, появляются требования к вентиляции и их нельзя в котельной размещать.
jar_ohty
14.05.2025 06:10Хорошо железофосфат горит, если его перезарядить. Проверено на собственном горьком опыте -- хорошо, я рядом оказался. Но горение да, не такое интенсивное, как у обычного лития.
KonstantinTokar
14.05.2025 06:10Литий просто загорается - в некоторых режимах у него внутреннее кз происходит. А главное он менее температуростойкий чем lifepo4
SabMakc
14.05.2025 06:10Пиковая отдача - да, свинцовые впереди будут. Хотя LiFePo4 и тут хороши (если речь про кратковременную нагрузку).
Но ни кто не мешает параллельно батареи цеплять - и 10А превращаются в 20А, 30А и т.д.
Правда с BMS могут возникнуть нюансы - не всегда допустимы параллельные или последовательные соединения сборок батарей.
MetaMurza
14.05.2025 06:10именно поэтому в автомобилях ставят титанат вместо свинца?!
c46fd3da
14.05.2025 06:10Титанат работает в значительно более широком температурном диапазоне и менее склонен к деградации при частом заряде/разряде. Но ценник на него ни разу не гуманный пока. =)
riv9231
14.05.2025 06:10Зато смело можно ставить 10А-ч вместо 55А-ч - это нивелирует стоимость, а заводиться будет лучше и больше раз. Ведь из 55 А-ч автомобильного аккумулятора, номинально на стартерных разрядных токах, штатно можно использовать всего лишь 0.5% емкости - именно при таком циклировании, автомобильная батарея не деградирует, это информация для любителей разряжать автомобильный АКБ.
MetaMurza
14.05.2025 06:10вы обзоры посмотрите, любой литий дает ток больше свинцовых. это по комментарию выше
VanishingPoint
14.05.2025 06:10У меня стоят 2 гелевых аккумулятора по 12/100 а/ч и в случае отключения света этого хватает на 16 часов работы Mini-ITX системника на Ryzen 5600G без видеокарты с 28-дюймовым монитором.
Цена вопроса - 50 тысяч рублей вместе с инвертором на чистый синус.
Системник с монитором хавает около 100 ватт в простое.
ardythe
14.05.2025 06:10Как-то не рационально выходит. Обычно подобная электроника питается от 20В без всякого синуса. Монитор довольно прилично ест, для работы нужна емкость батарей >200Вт/ч.
HardWrMan
14.05.2025 06:10Вот именно. Я тоже перевёл свой шлюз и сетевые устройства на низковольтные UPS, отказавшись от большой чёрной гремяще-жужжащей коробки, которая ещё и греется.
VanishingPoint
14.05.2025 06:10Монитор ест 30 ватт. А что тут не рационального? Это комплект от солнечной станции, в квартире солнечные панели не нужны, поэтому использую только инвертор и аккумуляторы. Синус лишним не бывает.
Коненчо двойное преобразование отъедает прилично, думаю процентов 30, но с другой стороны, это надо покупать блок питания специальный, а еще для монитора с 12 вольт на 14, довольно проблематично, не знаю, может попробовать его запитать от 12, потому что 14 это неудачный вариант, при разряженных аккумуляторах нужен повышающий преобразователь, при заряженных - понижающий.
HardWrMan
14.05.2025 06:10Вот интересное кино использования суперкапов вместо стартерной батареи автомобиля от Электробума (не обращайте внимание на комичную подачу материала, это такой стиль у Электробума, за это его и любим, сам же он инженер с дипломами и учёной степенью):
tiagon
14.05.2025 06:10Было принято радикальное решение для бесперебойного питания: стабилизатор, инвертор и три аккумулятора.
kisaa
14.05.2025 06:10Соотношение "цена батареи/срок службы", посчитанное по приведенной автором табличке, показывает бессмысленность замены свинца на любые рассмотренные "аналоги".
BDI
14.05.2025 06:10Это если ориентироваться на сроки и число циклов указываемых в продажных проспектах :).
Свинец в ИБП у меня редко ходит больше 2-3 лет, после чего ёмкости не хватит чтобы добежать до компа, хотя свежие больше 20 минут держат. Это при том что практически всё время они находятся именно в буферном режиме(как в комментариях пишут "ничего им от этого не станет, это их штатный режим" :) ), в ИБП спроектированном под свинец.
Большая(120Ач) гелевая батарея(Ventura GPL 12-120) на даче неплохо трудилась больше года, строго до периода когда из-за аварии на линии напряжение в сети стало уходить за безопасные пределы, сj срабатыванием УЗМ. До кучи в настройках инвертора стояли дефолтовые напряжения для свинца, которые оказались ниже рекомендованных производителем батареи для конкретной модели(обратил внимание только когда пытался раскачать убитую батарею). В результате с месяцок постоянного состояния недозаряда(она тупо не успевала полностью зарядиться в периоды когда напряжение входило в безопасные рамки), и вместо 8-10 часов она у меня теперь держит минут 15-18. У LiFePo4 по крайней мере можно штатно использовать бОльший ток для более быстрого подзаряда. Вроде читал что и работу с неполным зарядом они переносят хорошо, но за это не подпишусь. Подумываю поменять на железофосфатную, но пока руки не дошли.
Что касается контекста статьи, то тут меня останавливает два момента:Как уже упоминалось в комментариях, в этом формфакторе нормальные токи разрядки могут быть недостаточными для питания компа.
Насколько я понял изучая вопрос применения железофосфатных аккумов, BMS не управляет напряжением зарядным идущим на него, а лишь защищает ячейки от перезаряда отключая зарядку(и батарею от ЗУ, или это зависит от конкретной BMS?). Поэтому если напряжение ЗУ ИБП предназначенного для свинца окажется выше чем рекомендуемое для LiFePo4, это может привести к ускоренной деградации ячеек(на совсем убогих БМС-ках), либо к уходам BMS в защиту при выходе за предельные напряжения на отдельной ячейке. Поэтому для ИБП рассматриваю исключительно вариант когда параметры зарядки(напряжение, ток) можно настроить, а батареи внешние.
SabMakc
14.05.2025 06:10Вроде читал что и работу с неполным зарядом они переносят хорошо, но за это не подпишусь.
Да, хорошо (как и все литий-ионные), другое дело что при полном заряде они деградируют быстрее, но с LiFePo4 это не так критично вроде )
И с LiFePo4 есть другой нюанс - из-за ровной кривой разряда нельзя определить (по напряжению) степень заряда батареи (только "полностью заряжено" и "полностью разряжено") - для этого надо считать "сколько ушло" и "сколько пришло". Поэтому при неполном заряде расчетные показания могут уплывать со временем. Но для подобного подсчета надо и продвинутую BMS иметь.
если напряжение ЗУ ИБП предназначенного для свинца окажется выше чем рекомендуемое для LiFePo4
Для свинца (на 12В) напряжение чуть ниже чем у сборки с LiFePo4 (на 12В) - так что замена безопасной должна быть. Как раз поэтому LiFePo4 и используют активно как простую замену свинцовым батареям.
zatim
14.05.2025 06:10Свинец в ИБП у меня редко ходит больше 2-3 лет
Как то очень странно. Какие то проблемы у вас там в системе. Либо аккумы самые-пересамые дешманские. В авто аккумы живут лет по 5-10, даже в жигулях. Тяговые аккумы электропогрузчиков ходят лет по 10, при том что чуть ли не ежедневно у них полный заряд/разряд.
HardWrMan
14.05.2025 06:10В UPS их часто перегревают и перезаряжают. Причём, похоже, в погоне за быстрым восстановлением заряда после отработки. Контроллера заряда как такового нет - используется константное напряжение в режиме буферной батареи (почти как в онлайнах). Это всё явно выходит за рамки рекомендаций производителей этих батарей. Знаю чувака, который понизил зарядные токи у своих UPS и рапортовал, что батареи стали жить больше 5 лет (раньше как обычно встречались каждые 2 года у продавана батарей).
zatim
14.05.2025 06:10Ну, тогда упсы не нужно брать самые дешманские. Реализовать схему зарядки постоянным током, потом постоянным напряжением, потом перейти в буферный режим - можно простой аналоговой электроникой, максимум +10 копеечных деталей. Поэтому упс чуть дороже чем лютый дешман уже должен нормально обращаться с батареями.
HardWrMan
14.05.2025 06:10Обычно, онлайны этим не страдают и работают как вы и говорите, но там совсем другая ценовая категория...
BDI
14.05.2025 06:10Не дешман, скорее "средний" сегмент. Какое-то время пробовал в офис брать получше, но ходили так же +/-, после чего решил что раз всё равно каждые пару-тройку лет менять, то нет смысл брать "что подороже". Совсем низ не беру, и те что для пожарной сигнализации. Среди прочих смотрю на массу при одной ёмкости. А так же смотрю чтобы у производителя было заявлено применение для ИБП(последние годы Дельту беру, у них хотя бы спецификации на все батареи на сайте есть).
Почему так не могу сказать. Может жарковато им в ИБП, может напряжение буферного заряда им не очень подходит(а без паяльника не регулируется). В APC(ещё не шнайдер) Smart USP 1000I живут подольше(тоже работают в кабинете, с офисным режимом кондиционирования - не серверная), а в офисных ИБП(600-800ВА, паверкомы, остатки свенов, и т.п.) живут не очень.P.S. Сравнивать работу автомобильных аккумов с теми что в ИБП не совсем корректно как мне кажется. И по режимам работы, и по условиям, и по конструкции(хотя и одна химия). Ну и "даже в жигулях" тоже не точно - на 2113 со штатной подковой генератор его в принципе не способен был полностью зарядить, так что минимум раз-два в год подзаряжал внешней зарядкой, а иначе можно было за 4-5 ушатать так что в мороз уже не мог провернуть коленвал. Первый я ушатал гораздо быстрее, но из-за коряво поставленной магнитолы - вместо постоянного плюса на батарею подключили ещё рабочий(который с замка надо было брать), так что батарея за пару недель без движения почти в ноль могла разрядиться.
BSOZ
14.05.2025 06:10Срок службы 4 года у свинцово-кислотного — это до потери какой-то пороговой величины ёмкости, что зависит от задачи. Или от резерва по ёмкости в проекте: можно заложить больше аккумуляторов и просто дольше их эксплуатировать, вплоть до проявлений сульфатации (зависит и от качества аккумулятора и от температурного режима и от схемы зарядки и от кучи других факторов).
Однако Pb аккумуляторы могут весь срок службы провести в буферном режиме, где будут под напряжением 14В большую часть времени (ну кроме времени, когда ИБП отдаёт энергию). И ничего им от этого не станет, это их штатный режим. Но: заявленная ёмкость лития в таблице 6-6.5 А*ч — это тоже своего рода "полная зарядка". Да, литий может так работать, но точно не 10 или 15 лет в таком режиме. Я бы смело умножил эту ёмкость на 0.8, к тому же ещё придётся убедиться, что схема зарядки позволит это сделать.
Лет 8 назад делал расчёт для Enterprise по переводу стоек на литевые ИБП (к тому времени на рынке уже присутствовали), в 4 юнита с учётом всех коэффициентов не получалось требуемую мощность требуемое время вытянуть, а если посчитать расходы за 10 лет, то на тот момент это была никакая не альтернатива свинцу. К тому же Pb аккумуляторы ни разу не замечены в провоцировании пожаров. Растекались — было. Раздувало и застревали в слотах — бывало (мне больше нравилось решение, где мы использовали автомобильные аккумуляторы, которые просто стояли на стоечной полке, и это не кустарщина: такое железо). Внутренние замыкания случались. И клеммы отваливались. Но ни разу стойки не горели из-за этого.
zatim
14.05.2025 06:10Да, все верно, литий крайне желательно использовать от 20 до 80% емкости. Иначе деградация существенно ускоряется.
nixtonixto
14.05.2025 06:10Почему бы не перейти на ноутбук? У него встроенный ИБП на 3...10 часов.
tequier0
14.05.2025 06:10Как минимум потому что ноутбуки в основном имеют значительно меньшую диагональ экрана, чем у автора.
Да и вообще это довольно специфичное решение, которое далеко не всем подойдет. Я, например, никак не могу привыкнуть к ноутбучным клавиатурам, неудобно, хотя пользовался не одной моделью на протяжении длительного времени. Можно, конечно, и отдельную клавиатуру подключить, и монитор, но это противоречит сути ноутбука: портативности и компактности.
SabMakc
14.05.2025 06:10Ноутбук + док-станция - довольно неплохая замена ПК.
Когда нужно - в режиме ПК работаешь, со всеми удобствами (клавиатура, мышь, мониторы и т.д.). Когда нужно - появляется портативность и компактность.
SabMakc
14.05.2025 06:10Перешел со свинцовых на LiFePO4 в своих ИБП (для ПК и сетевого оборудования).
Да, дороже. Да, емкость меньше. Да, токоотдача меньше (ограничение из-за дешевой BMS). Но пиковую нагрузку все равно не использовал, а надежность важнее - поставил и забыл. Играть в лотерею с покупкой свинцового не захотел - отзывы практически у всех от "работает годами" до "не проработал и пары месяцев".Это безопасная замена - сборки LiFePO4 имеют схожую вольт-амперную характеристику со свинцовыми. Пиковый вольтаж у сборки LiFePO4 чуть выше свинцовых, но на емкость это не критично сказывается - кривая разряда у LiFePO4 практически плоская (так что когда ИБП сообщит о низком заряде - счет уже на секунды идет, так у меня во всяком случае).
Но размеры сборки могут быть чуть выше свинцового аккумулятора для ИБП - надо это учитывать (разница в несколько мм). В итоге я взял меньшей емкости, но с гарантированно "правильными" размерами - и не прогадал, лишнего места в ИБП не было.
P.S. свинцовые при работе могут выделять кислоту в воздух. Даже герметичные, необслуживаемые и специальные для ИБП - у них просто выделяется меньше и реже. Так что с переходом на LiFePO4 ушел и характерный запах работы ИБП.
HardWrMan
14.05.2025 06:10P.S. свинцовые при работе могут выделять кислоту в воздух. Даже герметичные, необслуживаемые и специальные для ИБП - у них просто выделяется меньше и реже. Так что с переходом на LiFePO4 ушел и характерный запах работы ИБП.
У меня у некоторых UPS все резинки расплавились из-за этого...
PPRT_E
14.05.2025 06:10Помню аккумуляторный зал в подвале атс. Непередаваемый запах серной кислоты в воздухе
PPRT_E
14.05.2025 06:10Открыл необслуживаемый свинец - половина крышек открыта, видать, давлением сорвало.
Судя по фото, эти аккумуляторы делают все на одном заводе, потом наносят название заказчика...
PPRT_E
14.05.2025 06:10Сдох свинец в аквастопе, ведь в сантехшкафу 60 градусов. Пока что вынес его из корпуса на длинных проводах. Чем бы его заменить?
blind_oracle
14.05.2025 06:10Недаром именно LiFePO4 применяются в аккумуляторах для квадрокоптеров и прочих дронов.
Нет, не применяются. В летающих дронах исключительно Li-Ion NMC и подобные ибо LFP тяжелее при прочих равных.
zatim
14.05.2025 06:10Почему у свинцового аккума
Емкость: 4300 мА*ч
Когда на его корпусе написано 9 Ач?
Может, имеет смысл просто купить качественный аккум?
buldo
14.05.2025 06:10Где вы видели дроны на LiFePo4? Они слишком тяжёлые по сравнению с LiPol выходят
HardWrMan
14.05.2025 06:10Летающие дроны - сомнительно, ага, а вот наземные и вообще, весь RC сегмент посмотрите - там много такого.
buldo
14.05.2025 06:10Да как бы внимательно смотрю и периодически покупаю акки для rc тачек и дронов. Поэтому и удивлён заявлением, что где-то есть lifepo4
blind_oracle
14.05.2025 06:10Смысла в LFP в модельном сегменте особого нет. Его плюсы в большом количестве циклов, которые в RC мало кто выедает и в большей безопасности (которая тоже в моделях пофиг в общем).
Swarg32
14.05.2025 06:10На летающих штуках ферумные аккумуляторы используют из-за большего количества циклов, чуть лучшего диапазона в отрицательных температурах и возможно из-за безопастности. Очень часто используют не ферумные, а полимерные или ионные.
LCO (литий-кобальт-оксидные), LPF (литий-ферум-полимерные), NCA (литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный), NMC (литий-никель-марганец-кобальт-оксидные), LTO (литий-титановые) это далеко не весь список разновидностей "лития". Ещё в каждой группе немного химия и прочее отличается, что бы характеристики в нужную сторону менять (циклы, токоотдача, температура, ёмкость).
То, как вы выбирали и аргументировали это больше похоже, что вы почти не вникали и делали всё кое-как через одно место и на скорую руку. Почему просто не купили нормальный мощный ИБП, а мудрите с этим кривым самопалом, это загадка. Зачем ионисторы упоминали и нагрузку лепили, внвлогчно. Больше похоже, что скучно было и решили дурью помаятсья.Если уже начали делать, так почему лучше не изучили и не проработали. Даже непонятно, почему вообще для самосбора решили брать те ферумные, когда можно дешевле и с большей ёмкостью. Подключать такой мощный прожорливый компьютер с монитором к хилому ИБП с таким несчастным аккумулятором это просто за гранью. Вы бы ещё лазерный принтер подключили, микроволновку, чайник и т.д. Аккумулятор за 20 долларов это тоже затея плохая, даже для сравнения. Зачастую за эти деньги будет не качественый ширпотреб, который даже при паре-троке использований, уже через полгода-год в мусоник улетят.
Что бы нормально делать, в том числе и статью, сначала нужно определиться, что конкретно нужно в итоге. Одно дело если ибп должен несколько минут протянуть, что бы успело данные сохранить и выключиться. И то, там не менее важный момент будет с софтом. Нужно реалиовать, что бы нужный софт сохраниял данные, когда от ИБП будет сигнал, что электричество вырубилось. Хотя в самом простом варианте это настроить и прочерить, наормально ли в спящий режим переходит и тогда можно макимально просто реализовать, что бы автоматически в спяку отправляло, а вы уже потом будите и по быстрому данные сохраняете. Совсем другое, если нужно что бы компьютер длительное время работал. Как часто и на какое время перебои могут быть. Как часто готовы аккумуляторы менять. Цена - прям максимально подешевле и цена это далеко не основной критерий. И т.д.
И это только по ИБП. А так ещё вопрос, зачем вам такое прожорливое железо. Чего не используете ноутбук или минипк с энергоэффективными ядрами? Современных энергоэффективных процессоров, ватт так на 15-30 (всё польностью чуть больше потреблять будет, но далеко не сотни ватт) с ушами хватает для многих задач. У вашего i7-8700 теплопакет 65ватт ватт, а у более производительного 5825u (это первый, что вспомнил, выбор сейчас приличный) всего 15ватт. Это не считая, что у мини-пк и ноутбуков "обвес" сам по себе не редко будет немного или значительно ниже.
SirHbr
Т.е. я правильно понимаю, что можно просто купить LiFePo4 и заменить без всяких доработок обычный свинцовый!?
sergeyns
Интересный вопрос, мне всегда казалось что просто так это сделать нельзя, т.к. алгоритм (и напряжения) зарядки у них разные. Хотя, если bms встроен прямо в батарею... Хотя вроде бы в обычных бесперебойниках на свинцовых батареях стоят обычные батареи, а значит bms сидит внутри бесперебойника. И как будут "дружить" платы зарядки внутри лифе батареи и самого бесперебойника - непонятно
...
akod67
По ссылке Квазиса брал лифиевый как замену свинцовому для сигналки, пол года уже, полёт нормальный.
jar_ohty
BMS -- не чарджер. Это просто следилка за тем, чтобы напряжение на каждой из банок не вылезло за 3,65 В сверху и 2,5 В снизу, плюс довольно корявенький (в данном варианте) балансир, работающий в конце зарядки.
В принципе, правильно работающий и настроенный кислотный зарядник, заряжающий до 14,4 В стабилизированным током, а затем переходящий в режим постоянного напряжения, более-менее правильно зарядит четыре штуки литий-железофосфата. Однако точность установки напряжения перехода в бесперебойниках оставляет желать лучшего. Если оно 14,2 В -- еще ничего, просто потеряем немного в емкости. А если 14,8 -- там и до пожара недалеко (если BMS не отключит). К тому же свинцовая зарядка после окончания заряда переходит в режим 13,8 В буфера, а с литием так нельзя. Литий надо отключать, пока не разрядится.
zatim
Почему нельзя?
jar_ohty
Потому что любой литиевый аккумулятор -- система замкнутая. Все происходящие в нем побочные реакции, идущие с выделением газов, приводят к скоплению этих газов внутри и выходу аккумулятора из строя. Собственно, поэтому и нежелательно хранить полностью заряженный литий.
zatim
Какие такие побочные реакции в нем идут? И причем тут буферное напряжение? Буферное напряжение меньше чем напряжение полностью заряженного лития, соответственно зарядный ток равен нулю. Это то же самое, что и физически отключить аккумулятор.
Dhowti
Так и сделал, покупал на akku.pro
Никаких проблем, но брал с малым номинальным-максимальным током, комп слабый, 110 ватт в пике. Зато такая батарея включает в себя все нужные управлялки. Есть и с большим ном.-макс током (50А макс., в свинцовом таком же 80), там bms нет вроде, расчёт на сам UPS.
c46fd3da
Для этого существуют пассивные балансировщики.
Они не душат АКБ по току, но и ячейкам деградировать не дают.
Это @sergeyns ответ, промахнулся немного.
Alex-Freeman
Тоже хотел заменить кислотные LiFePo4, но когда посмотрел максимальный долговременный ток, от идеи пришлось отказаться. Если использовать LiFePo4 от приличных фирм, типа Litakalа, GTK то они не указывают фантастические 50 и более ампер (для сборки 8А x 12V), а честно пишут про 10А, таким образом если заменить в 3000 VA UPS все 16 аккумуляторов (для APC UPS), получим на выходе 160A * 12 = 1920 - кпд UPS. И неожиданно UPS из 3kVA превращается в 2kVA. Единственный вариант брать промышленные банки с реальным током 50А и набивать их в аккумуляторные модули UPS. Типа таких
SabMakc
Можно подумать, что реально все 3kVA используются. В предельных режимах ИБП обычно держит считанные минуты - если ИБП не просто для "успеть сохраниться", то и смысла в пиковом потреблении нет.
Да и большой вопрос к состоянию свинцовых батарей - не факт, что все 3kVA выдадут даже на несколько минут.
Alex-Freeman
Тут меня правильно поправили в UPS стоит 8 акков, таким образом 3kVA превращается в 1000 VA.
А по поводу времени, 3kVA конечно домашняя стойка не жрет, но в целом два+ может взять, с доп. блоком ups держит минут 20-30. А потом запустится если потребуется генератор.
SabMakc
10А на батарею не означает, что сборка только 10А тянет. Разные типы батарей имеют разную токоотдачу, не говоря уже про разные схемы подключения батарей в сборке.
У меня LiFePo4 сборка до 25А выдает (1 акб), что урезало ИБП на 450VA примерно вдвое (если очень грубо считать).
Но мне пиковые показания и не нужны были - так что я мало что потерял в итоге.
burst
Вы пишете про APC UPS но не указали модель. Там точно 16 аккумуляторов подключены параллельно? Обычно для подобной мощности используют сборки и соответственно идет 24 В или больше.
Alex-Freeman
Спасибо, я ошибся, там 8 акков, модуль на 48V. Писал, что в свое время для себя насчитал, а у меня еще дополнительный блок с акками в котором 16 стоит.
riv9231
Но и свинец 3КВт будет держать буквально не дольше 5 минут. А в этом диапазоне времени те же тилий-железофосфатные банки уже работают не в договременном режимею До 5 минут токи другие указаны - в разы больше! Но если вам надо держать дольше 5 минут, значит вы и от свинца потребляете не 3000Вт, а например 300 или 700Вт, в этом случае свинец продержится дольше, но не на много, а вот литийжелезофосфат продержится разражаясь до 0% (у свинца предельная гулбина разряда заданным током зависит от тока а у литийжелезофостава - почти не зависит). Честно говоря, если перегрузить банку в полтора раза по току, ничего страшного не произойдёт, она не взорвется, но из-за периодического нагрева прослужит меньше.
Но есть ещё литий-титанатная химия. Там ещё интереснее! Эти элементы, буквально электрически совместимы и взаимозаменяемы со свинцовыми! В 12В батареи тоже 6 элементов и напряжения у них почти такие-же. Для сравнения для свинца напражение на банке минимум (при разряде) .. максимум (при заряде): 1.6..2.45В, а у литий-титинатных батарей: 1.6..2.6В, при том 80% своей емкости они выдают на диапазаоне 2.6В -> 1.6В. Но как я писал выше, 80% титаната - это совсем не тоже своме что 100% свинца. Титанат можно разряжать током в 10С, но не на 10-15% как свинец, а, буквально до 0%, т.е. батарея выдаст все что вней есть. Единсвенный момент, для полного заряда ей нужно чуть больше напряжение, по этому заряжена она будет не на 100%, а только на 80%, что является оптимальным щадащим режимом экслуотации и хранения.
Литий-титанатные батареи нужно гуглить по сокражению LTO - к ним нужен соответствующий BMS со встроенным или внешним балансиром. LTO вообще не горят и не взрываются, даже при протыкании гвоздем или разрубании топором. Они работают как высокотоковые, могут разряжаться и заряжаться на морозе (!!). Но они дороже и тяжелее железофосфатных элементов в пересчете на ту же номинальную ёмкость.
И ещё раз обращаю внимание, номинальная емкость у свинца - всегда со звездочкой, сколько процентов вы из неё можете использовать сильно зависит от тока. 100% - это для 10-часового разряда током 0.1С (где С - номинальная емкость в Ампер-часах), а пот при 1С эта емкость уже в разы меьше, а при 10С уже на 80% меньше, а при 20С вообще хватит на 5 минут. На практике так и просиходит.
Но ИБП сможет любой литий разрядить в 0 не понимая этого и показывая наличие 90%-70% заряда, кроми LTO. Это единсвенная проблема. По достижении 0, BMS защитит батарею отключив её от нагрузки. При заряде, "почувствовав" встречное напряжение, BMS снова включит батарею. Тут тоже могут возникнуь проблемы, надо тестировать с конкретным ИБП.
riv9231
Удивительно, но да, при условии защиты литийжелезофосфатной батареи платой BMS обязательно со встроенным или внешним балансиром.
Свинцовокислотный аккумуляторные батареи на 12В, типично заряжаются до напряжения 14.7В, а в щадащем режиме предотвращающим выкипание элетролита 14.2В и используют 6 банок, каждая заряжается до 2.45..2,36В, а разряжается минимум до 10В, что считается предельным разрядом (1.6В на банку). Жлезеофосфатная батарея на 12В будет состоять из 4-х банок c диапазоном (3.2..4.2В) или на всю батарею 12.8..16,8В. Но 90% заряда - это диапазон 3.4..3.5В, на всю батарею это 13.6В..14В. Т.е. По напряжению диапазон у LiFePo4 шире, но работая вместо свинцовокислотной батарерии 4 банка LiFepo4, будут выдавать 90% своей емкости, работая в щадящем для них режиме! (т.е. сильно портятся железофосфатные батареи во врея хранения в кайних точках: полный заряд или полный разряд, для них оптимально - 70% заряда, тогда деградация идет с наименьшей скоростью).
Но это не всё. в ИБП свинцовокислотные аккумуляторы работают на переделе свой мощности. В таком режиме они не могут отдать и 30% своей емкости, а расчетный разряд - э то 10-15%, т.е. ИБП типично расчитывается на работу ровно до запуска генератора, 2-3 минуты, не более. Свинцовокислотный аккумулятор работает чуть ли не в режиме конденсатора и вся его емкость нужна для создания мощности, а не длитльного питания вашего ПК. Высаживая даже самые дорогие батареи в 0 вы их быстро убъете, буквально емкость снизится сразу процентов на 20 после первого тотального разряда. Особенно губителен разряд малым током, при котором из батаери можно высосать не неврые 15% емкости, а все 90 или даже чуть больше 100% расчетной емкости. (расчетная емкость - это емкость выдаваемая при 10-часово разряде, током 1/10 от номинальной емкости в ампер-часах).
В литий железофосфатными батареями не так. Типичный расчетный разряд у них длится не от получаса до часа (ток 1С, т.е. для батареи ескостью 10А-ч, можно разряжать длительным током около 10-20А), сверх высокотоковые батареи можно разряжать ещё быстрее. Но за этот час батарея отдаёт почти 100% емкости, т.е. токоотдача не сильно зависит от тока, напряжение не проседает при большой мощности. Если вам надо питать не большую мощность час-два, то литий железофосфат - идеальное решение. Если всю емкость надо отдать быстрее, то можно использовать высокотоковые элементы.
Не корректно сравнивать по номинальной энергоескости железофосфат и свинец. При одинаковой номинальной энергоемкости, железофосфатные батареи выдадут в 5-10 раз большую энергию, разряжаясь без ущерба почти в ноль, а свинец, начнет сдуваться уже после первых 15% емкости, при этом начнет быстро деградировать уже во время первого цикла разряда. Циклирование у них несопоставимо: 10-20 циклов полного разряда для свинца (может и 100 ,если разряжать не оболее чем на 10%) и 500-1000 и больше циклов для железофосфатных батарей вне зависимости от глубины разряжа с полной мощностью на протяжении разряда почти до 0%.
jar_ohty
У железофосфата верхнее напряжение не 4,2 В, а 3,65. При 4,2 В оно полыхнет.