Захист системи резервного живлення (BMS або ДБЖ) від глибокого розряду акумуляторів 12 Вольт

Опис проблеми

У сучасному офісі, приватному будинку чи на промисловому об’єкті критично важлива низьковольтна апаратура — системи відеоспостереження, охоронна сигналізація, диспетчеризація або абонентські роутери зв’язку — під час вимкнення основного світла переходять на резервне живлення від акумуляторів 12 Вольт (постійний струм DC).

Коли мережа 220 В зникає, обладнання починає активно розряджати акумулятор. Якщо аварія в електромережі затягується, техніка здатна «висмоктати» з батареї всю енергію до повного нуля. Для більшості поширених свинцево-кислотних (AGM/Gel) або літієвих накопичувачів глибокий перерозряд (нижче 10.5–10.8 Вольт) є руйнівним. Після одного-двох таких випадків акумулятор безповоротно втрачає номінальну ємність, перестає тримати заряд, і його доводиться утилізувати.

Для довготривалої роботи системи потрібен надійний, енергоефективний та незалежний «вартовий», який вчасно зафіксує падіння напруги батареї та фізично ізолює її від навантаження, зберігши ресурс для наступного циклу заряджання.

Рішення з використанням RM17UBE15

Модель RM17UBE15 від Schneider Electric — це спеціалізоване промислове електронне реле контролю напруги в колах постійного струму. Головна перевага пристрою — здатність з високою точністю контролювати низьковольтні параметри в діапазоні від 9 до 15 Вольт. При цьому реле виконане в ультракомпактному модульному корпусі завширшки всього 17,5 мм (стандартний 1 модуль на DIN-рейці), завдяки чому воно легко інтегрується в будь-який малогабаритний безперебійник, шафу автоматики чи серверний щиток.

Крок 1: Підключення пристрою в низьковольтному щиті

Реле використовує принцип саможивлення від контрольованого акумулятора і має чітку ярусну топографію клем:

1. Ланцюг живлення (Верхній ярус): Плюсовий дріт від акумулятора 12 В підключається до клеми (+), а мінусовий дріт — до клеми (-).

2. Ланцюг вимірювання (Середній ярус): Для активації контролю напруги виконуються дві короткі перемички в межах пристрою:

• Клема живлення (+) з’єднується з вимірювальним входом E1.
• Клема живлення (-) з’єднується зі спільною вимірювальною точкою M.

3. Ланцюг керування споживачами (Нижній ярус): Вихідний перекидний контакт із маркуванням 11 (спільний), 12 (нормально замкнений) та 14 (нормально розімкнений) розрахований на струм до 5 А. Дріт живлення камер або роутера підключається через клеми 11–14.

Крок 2: Налаштування безпечних меж для акумулятора 12В

На лицьовій панелі реле за допомогою викрутки інженер налаштовує роботу так званого «безпечного вікна» напруги:

1. Верхній регулятор (Un): Обирає номінальну напругу системи. Стрілку необхідно чітко встановити на позначку 12 V.

2. Середній регулятор (Поріг >U / <U): Задає допустиме відхилення від номіналу у відсотках (діапазон від 5% до 20%). Для нашого кейсу регулятор встановлюється на позначку 10%. Це автоматично формує безпечний коридор роботи: верхня межа становитиме 13.2 В (захист від перезаряду), а нижня критична межа — рівно 10.8 Вольт (захист від глибокого розряду).

3. Нижній регулятор (Tt): Таймер затримки часу від 0,1 до 10 секунд. Виставляється значення 3 секунди. Затримка гарантує, що автоматика не знеструмить об’єкт через короткочасні безпечні просадки напруги на клемах АКБ (наприклад, у момент старту жорсткого диска у відеореєстраторі чи під час запуску кулера).

Крок 3: Алгоритм роботи в реальних умовах

• Штатний режим (Акумулятор заряджений): Основна мережа тимчасово відсутня, обладнання живиться від батареї, напруга на якій знаходиться в межах нормальних 11.5–12.8 В. Реле аналізує параметри і бачить, що напруга всередині виставленого «вікна». Вихідні контакти 11–14 замкнені, камери та сигналізація стабільно працюють. На панелі безперервно світяться два індикатори: зелений Un (наявність живлення самого реле) та жовтий R (активний стан виходу).

• Ситуація аварії (Глибокий розряд): Об’єкт знеструмлений уже багато годин. Напруга на клемах акумулятора плавно падає і перетинає відмітку 10.8 Вольт. Реле RM17UBE15 миттєво фіксує вихід за нижню допустиму межу, зелений світлодіод починає блимати, сповіщаючи про початок відліку часу. Через 3 секунди стабільної аварії пристрій розмикає контакти 11–14, а жовтий індикатор R повністю гасне. Споживачі повністю відсікаються, а саморозряд акумулятора зупиняється. Батарея надійно ізольована та врятована від руйнування.

⠀
Результат

Завдяки встановленню компактного реле контролю RM17UBE15 низьковольтна система резервного живлення отримує автономний промисловий захист від людського фактора та затяжних блекаутів. Експлуатаційний ресурс дорогого акумулятора збільшується в рази, оскільки він застрахований від перерозряду. Як тільки у будівлі відновлюється основне живлення 220 В і штатний зарядний пристрій піднімає напругу на акумуляторі вище безпечного порогу, реле самостійно проведе діагностику ліній і автоматично підключить споживачів назад до роботи.