الطاقة وأجهزة UPS · مدة القراءة: 12 دقيقة
باختصار
- تنتظر بطارية الأمان في وضع الشحن العائم وهي مشحونة دائما، وتتولى التغذية عندما تنقطع الشبكة.
- لا معنى للأمبير-ساعات دون مدة التفريغ: تعيد Yuasa NP7-12 7 Ah في 20 ساعة و6,4 Ah في 10 ساعات.
- حسب Eurobat ينخفض العمر بنسبة 50 % عن كل 10 °C فوق 20 °C.
- يعيد ليثيوم LiFePO4 دورات أكثر (6000 عند 80 % في فيشة EPEVER) لكنه يتطلب شاحنا ونظام BMS ملائمين.
- اختبروا البطارية تحت الحمل، واستبدلوا البطارية المنتفخة، وسلموا القديمة لإعادة التدوير.
أين توجد البطاريات في منظومة الأمان
كل ما يحمي موقعا ما يجب أن يواصل العمل عند انقطاع الكهرباء: لوحة تحكم الإنذار، ولوحة كشف الحريق، وتغذية جهاز التحكم في الولوج، وجهاز UPS الخاص بالمسجل، والكاميرا التي تتغذى بلوح شمسي. وفي كل حالة تنتظر بطارية في صمت وهي مشحونة باستمرار، وتتولى التغذية لحظة الانقطاع.
تؤكد وثائق المصنعين ذلك. يتضمن الدليل السريع لوحدة التحكم ZKTeco InBio Pro Plus مرابط BT+ وBT- لبطارية احتياطية، ويذكر بطارية رصاصية محكمة من نوع 12 V و7,2 Ah. ويصف دليل لوحة الإنذار Elkron MP500 توقف النظام عندما ينقطع التيار وتكون البطارية ضعيفة جدا، عند حوالي 10,5 V. ويحتوي جهاز Hikvision DS-UPS1000 حسب فيشته على بطارية رصاصية 12 V و9 Ah. أما الكاميرات الشمسية فيتناولها المقال عن الكاميرا بالطاقة الشمسية.
بطاريتان بجهد 12 V من الكتالوج: الجهد واحد، والذي يغير مدة الاشتغال هو السعة بالـAh.
الرصاص المحكم (VRLA): معنى «ذات الصمام»
تعني VRLA بطارية الرصاص والحمض المنظمة بصمام (valve regulated lead acid). وحسب دليل Eurobat يكون العنصر مغلقا في الاستعمال العادي بصمام يسمح بخروج الغاز إذا تجاوز الضغط قيمة محددة، ولا يسمح بدخول الهواء أبدا. ولا يمكن إضافة سائل إليها. ويوضح الدليل أن ذلك ينطبق على الإلكتروليت الممتص في ألياف زجاجية (AGM) وعلى الإلكتروليت الجيلي.
في صناديق الأمان تكون البطارية في وضع الشحن العائم (floating): تبقى موصولة دائما بشاحن مضبوط على جهد ثابت يكفي فقط لتعويض تفريغها الذاتي. وبالنسبة إلى Yuasa NP7-12 تعطي الفيشة 13,65 V عند 20 °C (بهامش ±1 %) للبطارية ذات 12 V. ويذكر دليل ZKTeco المشار إليه أعلاه 13,6 إلى 13,8 V عند 25 °C في وضع الانتظار، و14,5 إلى 14,9 V في الاستعمال الدوري، بتيار ابتدائي أقل من 2,88 A.
تطلق البطارية الرصاصية المحكمة غاز الهيدروجين: لذلك تمنع Yuasa وZKTeco شحنها داخل علبة محكمة لا يدخلها الهواء، ويحيل دليل Eurobat إلى المعيار IEC 62485-2 بخصوص التهوية. اتبعوا نشرة لوحة التحكم في تهوية الصندوق ولا تغلقوه بإحكام.
الأمبير-ساعة: سعة تتغير بحسب سرعة التفريغ
تدل الأمبير-ساعات على كمية الشحنة التي تعيدها البطارية. لكن هذا الرقم لا معنى له دون مدة التفريغ: فدليل Eurobat يذكّر بأن السعة المعلنة تتوقف على نظام التفريغ ودرجة الحرارة وجهد نهاية التفريغ. وما لم يُتفق على غير ذلك، تُعطى السعة الاسمية لبطارية VRLA الثابتة عند 10 ساعات (C10) وعند 20 °C حتى 1,80 V لكل عنصر. وكثير من البطاريات الصغيرة تُعلن عند 20 ساعة (C20).
| نظام التفريغ (Yuasa NP7-12) | السعة | جهد النهاية | التيار المتوسط |
|---|---|---|---|
| 20 ساعة (C20) | 7 Ah | 10,5 V | 0,35 A |
| 10 ساعات (C10) | 6,4 Ah | 10,8 V | 0,64 A |
فالبطارية نفسها تعيد 7 Ah إذا فُرّغت في 20 ساعة، و6,4 Ah إذا فُرّغت في 10 ساعات: كلما قوي التيار قلت الأمبير-ساعات المتاحة. والتيار المتوسط في الجدول هو السعة مقسومة على المدة. وفي جهاز UPS الذي يسحب تيارا قويا لبضع دقائق يكون الفارق أكبر بكثير.
تعطي فيشة Hikvision للطراز DS-UPS1000-x: 60 دقيقة عند 60 W، و15 دقيقة عند 150 W، ودقيقتين عند 300 W. وبحساب الطاقة، 60 W لمدة ساعة تساوي 60 Wh، و150 W لمدة 15 دقيقة تساوي 37,5 Wh، و300 W لمدة دقيقتين تساوي 10 Wh: كلما ثقل الحمل قلت الطاقة التي تعيدها البطارية ذات 108 Wh. وتظهر Eaton الاتجاه نفسه مع 5E1600UI: 42 دقيقة لحاسوب واحد و19 دقيقة لحاسوبين، وهي أزمنة نموذجية وتقريبية حسب فيشتها.
العمر الافتراضي: فئات Eurobat وأثر الحرارة
يصنف Eurobat بطاريات VRLA الثابتة حسب العمر الافتراضي التصميمي، المقاس في المختبر عند 20 °C في الشحن العائم. وتحدد المعايير IEC/EN 60896-21 و-22 طرق الاختبار والمتطلبات التي يحيل إليها الدليل. وتنتمي بطارية لوحة الإنذار عادة إلى الفئة الأولى.
| فئة Eurobat | العمر التصميمي عند 20 °C | الاستعمال حسب Eurobat |
|---|---|---|
| تجاري عادي | من 3 إلى 5 سنوات | تجهيزات الطوارئ الصغيرة |
| استعمال عام | من 6 إلى 9 سنوات | عمر أطول أو ظروف أقسى |
| عمر طويل | من 10 إلى 12 سنة | قدرة عالية وموثوقية كبيرة |
| عمر طويل جدا | أكثر من 12 سنة | أطول عمر وأعلى موثوقية |
تُصنَّف Yuasa NP7-12 ضمن الفئة «تجاري عادي» (3 إلى 5 سنوات)، وتعلن الفيشة حتى 5 سنوات عند 20 °C. وهذه قيمة مخبرية: فـEurobat يميز العمر الفعلي في الخدمة، وهو يتوقف كثيرا على ظروف العمل. وأشدها تأثيرا درجة الحرارة. فحسب Eurobat، فوق 20 °C في الشحن العائم، ينخفض العمر المتوقع بنسبة 50 % عن كل ارتفاع ثابت قدره 10 °C. وفوق 40 °C قد يتزايد تيار الشحن العائم حتى يحدث انفلات حراري وعطب مبكر.
قد يبقى الصندوق المغلق المعرض للشمس أو القريب من جهاز UPS أكثر حرارة بكثير من الغرفة. ضعوا البطارية في الظل، في الجزء السفلي من الصندوق، بعيدا عن مصادر الحرارة. وتذكر Yuasa أيضا تصحيحا لجهد الشحن العائم قدره -3 mV لكل عنصر ولكل درجة فوق 20 °C، وينصح Eurobat بالتعويض الحراري عندما يكون الجو حارا: تحققوا هل يوفره شاحن لوحة التحكم.
والتخزين مهم أيضا. تذكر Yuasa فقدانا في السعة بنحو 3 % في الشهر عند 20 °C لبطارية مشحونة في وضع الراحة، ويوضح Eurobat أن احتفاظ البطارية بالشحنة هو الذي يحدد وتيرة إعادة شحن البطاريات المخزنة. فالبطارية التي بقيت أشهرا على الرف يجب شحنها قبل التركيب.
الليثيوم LiFePO4: ما يقدمه وما يتطلبه
يدل LiFePO4 على ليثيوم الحديد والفوسفات. وتتكون وحدة «12,8 V» من أربعة عناصر على التسلسل، وهي التهيئة 4S1P في فيشة EPEVER LiA12100 المدروسة هنا. ويراقب الإلكترونيك الحامي، أي نظام إدارة البطارية (BMS)، كل عنصر: تذكر الفيشة نفسها الحماية من الشحن الزائد والتفريغ العميق وارتفاع الحرارة والبرد والتيار الزائد والدارة القصيرة، مع موازنة العناصر.
العناصر ثم لوحة BMS التي تراقبها.
يقارن الجدول فيشتين حقيقيتين: Yuasa NP7-12 (رصاص، 7 Ah) وEPEVER LiA12100 (LiFePO4، 100 Ah). والسعتان مختلفتان كثيرا، لذلك فإن نسبة الطاقة إلى الكيلوغرام تقريبية فقط. وتُحسب بضرب الفولت في الأمبير-ساعة ثم القسمة على الكتلة.
| المعيار | رصاص VRLA، Yuasa NP7-12 | LiFePO4، EPEVER LiA12100 |
|---|---|---|
| الطاقة الاسمية | 84 Wh (12 V × 7 Ah) | 1280 Wh (12,8 V، 100 Ah) |
| الكتلة | 2,2 kg | 11 kg (±0,5) |
| الطاقة لكل كيلوغرام (حساب) | حوالي 38 Wh/kg | حوالي 116 Wh/kg |
| عدد الدورات | غير مذكورة في الفيشة (استعمال انتظار) | 6000 عند تفريغ 80 % (25 °C، 0,5 C) |
| العمر المعلن | حتى 5 سنوات عند 20 °C | غير مذكور (الفيشة تعطي الدورات) |
| نطاق الشحن | من -15 إلى +50 °C | من 0 إلى +50 °C |
| نطاق التفريغ | من -20 إلى +60 °C | من -20 إلى +50 °C |
| جهد الشحن | شحن عائم 13,65 V عند 20 °C | نهاية الشحن 14,4 V |
نقطتان تؤثران في الاختيار. يمنح الليثيوم دورات أكثر ووزنا أقل لنفس الطاقة. لكن شحنه يُضبط بطريقة أخرى: تعطي فيشة EPEVER جهد 14,4 V عند نهاية الشحن وتحدد الشحن بدءا من 0 °C، بينما يُضبط الرصاص عند 13,65 V في الشحن العائم. وتكلفة شراء الليثيوم أعلى في العادة.
لا تستبدلوا بطارية رصاصية ببطارية ليثيوم بالحجم نفسه دون موافقة مكتوبة من مصنع لوحة التحكم أو وحدة التغذية: فشاحنها مضبوط على الرصاص. ولا يجوز الاستبدال إلا إذا وصفته وثيقة من المصنع.
حساب الحجم المناسب في أربع خطوات
تُحسب السعة انطلاقا من الاستهلاك ومدة الاحتياط المطلوبة. وتُضرب الأمبير-ساعات في الجهد لتعطي واط-ساعات: 12 V × 7 Ah = 84 Wh. وينصح دليل Eurobat بإضافة عامل تقادم قدره 125 % عندما يجب أن تؤمن البطارية المدة المقررة كاملة في نهاية عمرها. والمثال الآتي حالة نظرية، يُقرأ استهلاكها من فيشة لوحة التحكم.
| المدة المطلوبة | الأمبير-ساعة اللازمة (0,3 A × المدة) | مع عامل 125 % | بطارية 7 Ah |
|---|---|---|---|
| 12 ساعة | 3,6 Ah | 4,5 Ah | كافية |
| 24 ساعة | 7,2 Ah | 9 Ah | غير كافية |
فبطارية 7 Ah تكفي 12 ساعة عند 0,3 A ولا تكفي 24 ساعة: يلزم حجم أكبر. ويفترض الحساب تفريغا بطيئا قريبا من نظام 20 ساعة. أما جهاز UPS الذي يغذي مسجلا وسويتشا فلا تحسبوا بالأمبير-ساعة: انطلقوا من القدرة بالواط ومن فيشة الطراز ومن حاسبة UPS. ويشرح المقال عن VA والواط كيف تُقرأ هذه القدرة.
متى تُستبدل البطارية: الاختبار والانتفاخ والملصقة وإعادة التدوير
لا تعتمدوا على المظهر: فقد تُظهر البطارية المتعبة جهدا جيدا في الراحة ثم تنهار عند أول انقطاع. اختبروها تحت الحمل. توفر لوحة Elkron MP500 اختبارا للبطارية في قائمتها، يدوم نحو 30 ثانية، وتشير إلى البطارية الضعيفة بالمصباح الأصفر لعطل لوحة المفاتيح، وبرسالة من المرسل إذا برمج لذلك. ويعلن جهاز Eaton 5E اختبارا تلقائيا للبطارية وإنذارا بوجوب الاستبدال.
- دونوا تاريخ التركيب على البطارية وفي سجل المنظومة، ثم قارنوه بعمر فئتها.
- استبدلوا البطارية المنتفخة أو المتشققة أو المسربة أو التي تسخن أثناء الشحن.
- واستبدلوها أيضا عندما يفشل الاختبار تحت الحمل أو تشير لوحة التحكم إلى بطارية ضعيفة.
- عند الشك، غيروا كل بطاريات المجموعة الواحدة معا.
لا تُرمى البطارية المستعملة مع النفايات المنزلية. تذكر Yuasa أن بطارياتها VRLA يجب إعادة تدويرها وفق التنظيم الوطني الساري. سلموا البطارية إلى المركب أو إلى المورد الذي يسلمكم البطارية الجديدة.
البطاريات وأجهزة UPS المذكورة في المقال
السعر والتوفر محدثان في صفحة كل منتج.
الأخطاء الشائعة
- اختيار البطارية بالجهد وحده: بطاريتان بجهد 12 V لا تدومان بالقدر نفسه إذا اختلفت سعتاهما.
- نسيان أن الأمبير-ساعات تُعطى عند 20 أو 10 ساعات وأن السعة تنخفض عندما يرتفع التيار.
- تركيب البطارية في صندوق مغلق وحار دون تهوية.
- ترك البطارية نفسها 6 أو 7 سنوات في صندوق حار دون اختبار لأن كل شيء يبدو عاديا.
- استبدال الرصاص بالليثيوم دون شاحن مطابق أو موافقة المصنع.
- تركيب بطارية مخزنة منذ أشهر دون إعادة شحنها.
- رمي البطارية القديمة مع النفايات بدل إعادة تدويرها.
للمتابعة
- كيف تختارون جهاز UPS: القدرة ومدة الاشتغال والتقنية
- كيف تختارون نظام الإنذار ضد التسلل: سلكي أو لاسلكي، الكواشف والصفارات
- حاسبة جهاز UPS: القدرة ومدة الاشتغال
- أنواع UPS: Off-line وLine-interactive وOn-line
- VA والواط: قراءة قدرة جهاز UPS
- تغذية 12 فولت وهبوط الجهد في الكابل
- قفل يفتح عند انقطاع الكهرباء أم يبقى مغلقا؟
- الكاميرا بالطاقة الشمسية: اللوح والبطارية والاستهلاك
- المحول الشمسي: المتصل بالشبكة والمستقل والهجين
- الطاقة وأجهزة UPS
أسئلة شائعة
أي بطارية توضع في لوحة الإنذار؟
في الغالب بطارية رصاصية محكمة 12 V و7 Ah. تحققوا من السعة القصوى المسموح بها في نشرة لوحة التحكم.
ماذا يعني «7 Ah» على البطارية؟
هي السعة لتفريغ مدته 20 ساعة (C20): نحو 0,35 A طوال 20 ساعة. وبتيار أقوى تعيد البطارية أقل.
كم تدوم بطارية لوحة التحكم؟
تعلن فئة «تجاري عادي» عند Eurobat من 3 إلى 5 سنوات عند 20 °C. والحرارة تقصرها: ينخفض العمر إلى النصف عن كل 10 °C.
هل يمكن وضع بطارية ليثيوم مكان الرصاص؟
لا، دون موافقة مصنع لوحة التحكم: فالشاحن مضبوط على الرصاص، بينما يتطلب الليثيوم جهد نهاية شحن خاصا ونظام BMS.
ماذا تفعلون بالبطارية القديمة؟
لا ترموها مع النفايات المنزلية. فهي تحتوي على الرصاص ويجب إعادة تدويرها: سلموها إلى المركب أو المورد.
لديكم سؤال حول تركيبكم؟
صفوا لنا مشروعكم، ونساعدكم على اختيار المعدات المناسبة مع عرض سعر.
المصادر
- Eurobat، دليل المعايير IEC/EN للبطاريات الرصاصية الثابتة ذات الصمام (2022)، الذي يحيل إلى IEC/EN 60896-21 و-22 وIEC 62485-2
- Yuasa، الفيشة التقنية NP7-12 (26 فبراير 2019)
- EPEVER، الفيشة التقنية LiA12100؛ ZKTeco، الدليل السريع InBio Pro Plus (2024)
- Hikvision، فيشة DS-UPS1000-x؛ Eaton، فيشة 5E Gen2؛ Elkron، دليل المستعمل MP500/4-8-16 (LBT80891)
آخر تحديث: 4 نونبر 2026. تحرير: MA SECURITE.