Буферные группы аккумуляторов (БГА) являются критически важным элементом систем бесперебойного электропитания (СБЭП) технических средств связи, радиолокации, управления и автоматики Военно-воздушных сил (ВВС), Сухопутных войск и других родов войск Министерства обороны Российской Федерации (МО РФ). Их основная задача — обеспечение непрерывной работы оборудования при отключении или нестабильности работы первичных источников питания (сетевых выпрямителей, генераторов).
Нормативная база и классификация
Основным документом, регламентирующим требования к установкам питания (УП) для технических средств связи ВСС России, является РД 45.063-99. Согласно этому руководящему документу, установки питания постоянного тока подразделяются в зависимости от состава оборудования и способа эксплуатации аккумуляторных батарей (АКБ) на:
- Буферные — с несекционированной аккумуляторной батареей, подключенной во всех режимах к цепи питания нагрузки. В данном случае используются преобразователи напряжения постоянного тока для стабилизации напряжения на выходных выводах УП или работа ведется без преобразователей.
- Зарядно-разрядные (циклические), с секционированными батареями, периодически отключаемыми для заряда.
Именно буферная схема подключения обеспечивает максимальную бесшовность перехода на автономное питание, так как АКБ постоянно находится в цепи нагрузки параллельно выпрямительному устройству;
Принцип работы в буферном режиме
Суть буферного режима заключается в параллельном включении аккумуляторной батареи и выпрямительного (зарядного) устройства к шине нагрузки.
Ключевые особенности режима:
- Постоянное подключение: АКБ не отключается от шины питания потребителей. При наличии сетевого питания выпрямитель обеспечивает нагрузку и одновременно компенсирует токи саморазряда АКБ (поддерживающий заряд).
- Мгновенная коммутация: При пропадании напряжения в сети переменного тока нагрузка мгновенно переключается на питание от АКБ без какого-либо временного задержки и переходных процессов.
- Стабилизация напряжения: Для поддержания стабильного напряжения на шинах питания аппаратуры (например, 24В или 48В) при изменяющемся напряжении на клеммах АКБ в разрыв цепи или параллельно применяются вольтодобавочные конвертеры (ВДК) с плавным регулированием выходного напряжения.
Как отмечается в технической литературе, буферный режим зарядки свинцовых АКБ широко используется в источниках бесперебойного питания (ИБП), так как он позволяет определять ток внутренних утечек аккумулятора (саморазряд) и поддерживать полную емкость неделями и месяцами без риска сульфатации, замерзания электролита и перезаряда.
Конструктивное исполнение (на примере изделий типа «Буферная группа 05.Т.042.23.000»)
По данным открытых источников (например, каталог ООО «Маркент» / «Кронвуз»), буферные группы выпускаются в виде передвижных наземных изделий.
Основные узлы конструкции:
- Корпус-рама (тележка): Исполнена на четырех колесах для маневренности. Корпус разделен на две функциональные части.
- Передняя секция: Размещает аппаратуру коммутации и управления: реле стартера-генератора, контакторы, предохранительные устройства, блоки управления зарядом.
- Задняя секция (батарейный отсек): Предназначена для монтажа аккумуляторных батарей (обычно герметичных свинцово-кислотных или никель-кадмиевых типа в зависимости от климатического исполнения и ТЗ).
- Системы вентиляции и безопасности: Обеспечивают удаление газов (водорода/кислорода) при заряде и защиту от коротких замыканий.
Функциональное назначение в составе УП
В составе установок питания технических средств связи буферная группа выполняет следующие функции:
- Сглаживание пульсаций напряжения: АКБ работает как большой емкостной фильтр, устраняя пульсации выпрямленного тока от сетевых блоков питания.
- Компенсация кратковременных перегрузок: При пусковых токах потребителей (пуск двигателей, включение мощных передатчиков) пик тока берет на себя АКБ, не допуская просадки напряжения на шине.
- Обеспечение бесперебойности: Гарантированное питание критических нагрузок (станции связи, узлы УСО, серверы) в течение нормативного времени автономной работы (обычно от 30 минут до нескольких часов) при аварийном отключении внешнего питания.
- Защита от перенапряжений: Ограничение скачков напряжения в сети постоянного тока.
Схемы включения и стабилизации
Существует два основных способа построения систем БП с АКБ с использованием вольтодобавочных конвертеров (ВДК):
- Схема с включением ВДК в разрыв между батареей и нагрузкой. Вход ВДК подключается параллельно АКБ. Это позволяет стабилизировать напряжение на нагрузке независимо от состояния заряда АКБ (которое меняется в диапазоне, например, 21–28В для 24В системы).
- Схема с включением ВДК между батареей и буферным выпрямительным устройством. Применяется для разделения токов заряда и нагрузки, а также для реализации алгоритмов температурной компенсации зарядного напряжения.
Выбор схемы определяеться требованиями к качеству напряжения (ГОСТ 13598, РД 45.063-99) и типом применяемой аппаратуры связи.
Эксплуатация и техническое обслуживание
Эксплуатация буферных групп в МО РФ регламентируется соответствующими НИ (нормами исполнения), РМ (ремонтными руководствами) и инструкциями по безопасности (ПБ 03-585-03 и др.).
Основные мероприятия ТО:
- Контроль напряжения на клеммах АКБ и шинах нагрузки (ежесменно/ежедневно).
- Проверка плотности электролита (для обслуживаемых АКБ) или напряжения на банках (для герметичных) — ежемесячно/квартально.
- Контроль зарядного тока и тока саморазряда.
- Осмотр контактных соединений, очистка клемм от окислов, смазка техническим вазелином.
- Проверка работоспособности ограничителей тока в зарядных устройствах (защита от КЗ в АКБ).
- Вертикальная разрядка-заряда (циклирование) по графику для профилактики сульфатации пластин (для свинцовых АКБ).
Важно: При подключении сильно разряженной или неисправной АКБ (с КЗ пластин) зарядный ток может превысить допустимые значения. Поэтому в составе БГА обязательно наличие ограничителей выходного тока в зарядных/выпрямительных модулях.
Современные тенденции развития
В настоящее время в МО РФ ведется работа по модернизации парка источников питания:
- Переход на литий-ионные и литий-железо-фосфатные (LiFePO4) АКБ с высокой удельной энергией, малыми габаритами и возможностью глубокого разряда.
- Внедрение автоматизированных ЭПУ (электропитания) с секционированными АКБ и автокоммутацией групп дополнительных элементов, позволяющих автоматизировать процесс послеаварийного заряда без отключения батарей от шин потребителей.
- Применение цифровых систем мониторинга (BMS) для каждого банка/ячейки с передачей телеметрии на пункты управления (САРН/САС).
Буферная группа аккумуляторов является «сердцем» бесперебойной системы питания воинской части или объекта связи МО РФ. Грамотный выбор схемы включения (буферная по РД 45.063-99), качественное техническое обслуживание и своевременная замена ресурсных элементов гарантируют боевую готовность технических средств связи и управления в любых условиях применения. Современные образцы изготавливаются в исполнениях, обеспечивающих работу в климатических категориях УХЛ1, Т1 (от -60°C до +50°C) с защитой от механических ударов, вибрации и ЭМП.
Статья подготовлена на основе открытых технических нормативных документов (РД 45.063-99), каталогов производителей (ООО «Маркент», «Кронвуз») и общедоступной справочной информации по теории электрических схем и эксплуатации АКБ. Сведения о конкретных воинских частях, координатах размещения и тактико-технических характеристиках секретных образцов не разглашаются.