เนื้อหาวันที่ : 2011-05-30 17:40:35 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 7935 views

แบตเตอรี่ของ UPS หัวใจของระบบไฟฟ้าสำรองที่ไม่อาจมองข้าม

แบตเตอรี่เป็นส่วนประกอบที่สำคัญส่วนหนึ่งของ UPS แบตเตอรี่ที่เสียหรือเสื่อมคุณภาพเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ UPS ไม่สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าสำรองให้กับโหลดไฟฟ้าฉุกเฉินเมื่อไฟจากการไฟฟ้าฯ ดับลง

ขวัญชัย กุลสันติธำรงค์
kwanchai2002@hotmail.com

          แบตเตอรี่เป็นส่วนประกอบที่สำคัญส่วนหนึ่งของ UPS แบตเตอรี่ที่เสียหรือเสื่อมคุณภาพเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ UPS ไม่สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าสำรองให้กับโหลดไฟฟ้าฉุกเฉินเมื่อไฟจากการไฟฟ้าฯ ดับลง การบำรุงรักษาและบริหารจัดการ     แบตเตอรี่ที่ดีไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่แต่ก็ยังช่วยป้องกันความเสียหายที่เกิดขึ้นตามมาจากกรณีไฟดับ

แบตเตอรี่ที่จ่ายพลังงานให้กับ UPS ส่วนใหญ่เป็นชนิด Valve–regulated Lead Acid (VRLA) โดยบรรจุอยู่ในสิ่งห่อหุ้มหรือภาชนะที่ปกปิดมิดชิด (Sealed) ที่ทำด้วยพลาสติก Polypropylene และเป็นแบตเตอรี่ที่ maintenance Free รวมถึงมีข้อดีก็คือไม่มีของเหลวที่จะรั่วหรือหยดออกมาที่ทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ มีคำถามที่ถามกันบ่อย ๆ (แต่ก็ยังน่าสนใจอยู่) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการดูแลและบำรุงรักษาแบตเตอรี่ของ UPS ติดตามรายละเอียดได้เลยครับ

คำถามข้อที่ 1 รู้ได้อย่างไรว่าแบตเตอรี่หมดอายุการใช้งาน (End of Useful Life)
คำตอบ มาตรฐาน IEEE ได้กำหนดนิยามแบตเตอรี่ที่หมดอายุการใช้งานไว้ว่าในเวลาใดเวลาหนึ่งที่แบตเตอรี่ไม่สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าที่ 80% ของพิกัดขนาดแบตเตอรี่ในหน่วยแอมแปร์–ชั่วโมง เมื่อแบตเตอรี่ต้องจ่ายพลังงานไฟฟ้าใกล้ ๆ กับ 80% ของพิกัดขนาด แบตเตอรี่ก็จะเสื่อมเร็วขึ้น ดังนั้นจึงควรเปลี่ยนแบตเตอรี่เมื่อหมดอายุใช้งาน

คำถามข้อที่ 2 มีความแตกต่างอย่างไรระหว่างแบตเตอรี่ที่ใช้กับ UPS ขนาดเล็ก และ UPS ขนาดใหญ่
คำตอบ แบตเตอรี่ที่ใช้กับ UPS ขนาดใหญ่และ UPS ขนาดเล็กมีเทคโนโลยีพื้นฐานไม่ต่างกัน แต่ก็มีลักษณะเฉพาะบางอย่างของแบตเตอรี่แต่ละประเภทที่ต่างกัน UPS ขนาดเล็กมักจะมีแบตเตอรี่ชนิด VRLA เพียงหนึ่งชุดต่ออยู่เพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับโหลดทั้งหมด เมื่อ UPS มีขนาดใหญ่ขึ้นแบตเตอรี่ก็ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นตามทำให้การบำรุงรักษาแบตเตอรี่ยุ่งยากขึ้น แบตเตอรี่สำหรับ UPS ขนาดใหญ่จะมีแบตเตอรี่จำนวนหลายสตริงต่อเข้าด้วยกัน ซึ่งต้องมีการมอนิเตอร์แบตเตอรี่แต่ละชุดเพื่อไม่ให้เกิดกรณีที่แบตเตอรี่สตริงใดสตริงหนึ่งเสียจนทำให้แบตเตอรี่ทั้งหมดจ่ายไฟไม่ได้

คำถามข้อที่ 3 เก็บ UPS ไว้เฉย ๆ เป็นเวลาปีกว่าแล้ว ว่าแต่แบตเตอรี่ที่ติดมาด้วยยังใช้ได้ดีอยู่หรือไม่
คำตอบ เมื่อแบตเตอรี่วางไว้เฉย ๆ ไม่ได้ใช้งาน และไม่ได้ชาร์จไฟไว้ จะทำให้แบตเตอรี่มีอายุใช้งานลดลง เนื่องจากแบตเตอรี่ชนิด Lead–acid มีคุณสมบัติประจำตัวอย่างหนึ่งก็คือแบตเตอรี่ชนิดนี้คายประจุได้เอง ขอแนะนำว่าให้ประจุแบตเตอรี่ทุก ๆ สาม–สี่เดือน ถ้าไม่อย่างนั้นแบตเตอรี่จะเสื่อมสภาพถาวรภายใน 18–30 เดือน ในกรณีที่ต้องการยืดอายุใช้งานแบตเตอรี่ที่ไม่ได้ชาร์จไฟไว้ ต้องเก็บแบตเตอรี่ไว้ในที่ที่มีอุณหภูมิ 10 ๐C หรือน้อยกว่า

คำถามข้อที่ 4 ถ้าลดโหลด UPS ลง จะมีผลอย่างไรต่อ Runtime ของแบตเตอรี่
คำตอบ แบตเตอรี่จะจ่ายไฟได้นานขึ้น ถ้าโหลดของ UPS ลดลง มีกฏง่าย ๆ อยู่ข้อหนึ่งว่า ถ้าลดโหลด UPS ลงครึ่งหนึ่ง แบตเตอรี่จะจ่ายไฟได้นานขึ้นกว่าเดิมถึง 3 เท่า

คำถามข้อที่ 5 ถ้าต่อแบตเตอรี่เพิ่มเข้าไปอีก UPS จะจ่ายโหลดได้เพิ่มมากขึ้นตามไปด้วยหรือไม่ 
คำตอบ เพิ่มแบตเตอรี่ให้ UPS มากขึ้น ทำให้แบตเตอรี่จ่ายไฟได้นานขึ้น แต่ไม่ได้ทำให้ UPS จ่ายโหลดได้มากขึ้น ดังนั้นต้องแน่ใจว่า UPS ต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะจ่ายโหลดไฟฟ้าที่ต้องการ ต่อจากนั้นจึงกำหนดขนาดแบตเตอรี่ให้สามารถจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้ตามเวลาที่ต้องการ

คำถามข้อที่ 6 ช่วงอายุเฉลี่ยของแบตเตอรี่ (Average Lifespan) คืออะไร
คำตอบ ช่วงอายุเฉลี่ยของแบตเตอรี่ชนิด VRLA ประมาณ 3–5 ปี อย่างไรก็ตามช่วงอายุเฉลี่ยของแบตเตอรี่แปรเปลี่ยนได้จากปัจจัยอื่น ๆ อีกมากได้แก่ สภาวะแวดล้อม, จำนวนครั้งของการดิสชาร์จ และการบำรุงรักษาที่เพียงพอ การบำรุงรักษาแบตเตอรี่ที่สม่ำเสมอและการตรวจติดตามสมรรถนะของแบตเตอรี่ทำให้สามารถรู้ว่าเมื่อไหร่ที่แบตเตอรี่หมดอายุ

คำถามข้อที่ 7 UPS ต้องมีโหลดขณะชาร์จแบตเตอรี่ด้วยหรือไม่
คำตอบ โดยทั่วไป UPS ไม่ได้ต้องการโหลดขั้นต่ำในขณะที่ชาร์จแบตเตอรี่ ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่ UPS รับไฟจากแหล่งจ่ายไฟปกติได้ UPS ก็จะชาร์จแบตเตอรี่ทันทีโดยไม่สนใจว่า UPS จะต้องจ่ายโหลดมากขนาดไหน

คำถามข้อที่ 8 จะมั่นใจได้อย่างไรว่าแบตเตอรี่อยู่ในสภาพที่ดี และมีความพร้อมสูงสุดที่จะจ่ายไฟขณะที่ไฟปกติดับลง
คำตอบ ควรมีการตรวจสอบ UPS และแบตเตอรี่โดยช่างผู้ชำนาญอย่างสม่ำเสมอ สำหรับ UPS รุ่นใหม่ ๆ จะมีฟังก์ชันที่เรียกว่า Self–checking โดยผู้ใช้สามารถกดปุ่มควบคุมที่อยู่ด้านหน้าของ UPS ระบบควบคุมของ UPS ก็จะตรวจสอบสมรรถนะการทำงานของ UPS เองโดยอัตโนมัติ

ปัจจัยที่กระทบต่ออายุของแบตเตอรี่
          (ก) อุณหภูมิแวดล้อม เนื่องจากพิกัดขนาดแบตเตอรี่อ้างอิงที่อุณหภูมิ 25 ๐C อุณหภูมิที่แปรปรวนจะส่งผลกระทบกับสมรรถนะและอายุของแบตเตอรี่ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเฉลี่ยต่อปีของทุก ๆ 8.3 ๐C จากอุณหภูมิ 25 ๐C มีผลทำให้อายุของแบตเตอรี่ลดลงถึง 50%

          (ข) สภาวะทางเคมีของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ชนิดไฟฟ้าเคมี (Electro–chemical Devices) โดยความสามารถในการเก็บและส่งพลังงานไฟฟ้าจะลดลงอย่างช้า ๆ ตลอดเวลา ถึงแม้ว่าจะปฏิบัติตามคำแนะนำในการจัดเก็บ, บำรุงรักษา และใช้งานอย่างดีแค่ไหนก็ตาม ก็ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่เมื่อถึงเวลา

          (ค) วัฏจักรการชาร์จและดิสชาร์จ (Cycling) แบตเตอรี่ ในกรณีที่ไฟฟ้าปกติดับลง UPS รับไฟจากแบตเตอรี่ หลังจากที่ แบตเตอรี่ต้องประจุไฟใหม่ (Recharge) เพื่อสามารถจ่ายไฟได้ในครั้งต่อไป วัฏจักรนี้เรียกว่า Discharge Cycle ในการจ่ายไฟและประจุไฟใหม่จะทำให้พิกัดขนาดของแบตเตอรี่ลดลงอย่างช้า ๆ จนกระทั่งคุณสมบัติทางเคมีของแบตเตอรี่เสื่อมสภาพลง แบตเตอรี่แต่ละเซลเสื่อมคุณสภาพจนเสียไปในที่สุด เมื่อถึงเวลานั้นก็ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่

          (ง) การบำรุงรักษา สำหรับ UPS ขนาดใหญ่ การดูแลบำรุงรักษาแบตเตอรี่เป็นสิ่งจำเป็นต่อความมั่นคงของระบบไฟฟ้าสำรอง การบำรุงรักษาเชิงป้องกันอย่างสม่ำเสมอไม่เพียงแต่ทำให้อายุของแบตเตอรี่ยืนยาวขึ้นจากการป้องกันข้อต่อของแบตเตอรี่หลวมและขจัดการกัดกร่อน ก็ยังช่วยทำให้สามารถค้นพบแบตเตอรี่ที่เสื่อมสภาพก่อนที่แบตเตอรี่ดังกล่าวจะเสีย ถึงแม้ว่าแบตเตอรี่ชนิด VRLA จะเป็นแบตเตอรี่ชนิด Sealed หรือปกปิดมิดชิด ซึ่งเรียกกันว่าเป็นแบตเตอรี่ชนิด Maintenance Free ซึ่งหมายถึงว่าไม่ต้องเติมสารละลายอิเล็กโตรไลต์เท่านั้น แต่ก็ยังต้องการการดูแลบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอเช่นกัน

คำถามข้อที่ 9 Thermal Runaway คืออะไร
คำตอบ ปรากฏการณ์ Thermal Runaway เกิดขึ้นเมื่อความร้อนที่เกิดขึ้นภายแบตเตอรี่ชนิด Sealed–lead Acid เกินกว่าความสามารถที่จะส่งผ่านความร้อนดังกล่าวสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก ความร้อนนี้จะนำไปสู่การระเบิดของเซลล์แบตเตอรี่ ความร้อนเกินที่เกิดขึ้นนี้มักจะเกิดขึ้นโดยไม่มีการเตือนล่วงหน้าอาจจะเกิดจากการชาร์จไฟเกิน (Overcharging), ชิ้นส่วนภายในบางส่วนเสียหาย, การลัดวงจรไฟฟ้าภายใน หรืออุณหภูมิแวดล้อมสูงเกินไป

คำถามข้อที่ 10 ทำไมแบตเตอรี่ถึงเสีย
คำตอบ แบตเตอรี่สามารถชำรุดหรือเสียหายจากหลากหลายเหตุผล แต่สาเหตุส่วนใหญ่ที่ทำให้แบตเตอรี่เสียได้แก่
• อุณหภูมิที่สูงและแปรปรวน
• แรงดัน Float Charge ที่ไม่แน่นอน
• ข้อต่อหรือจุดเชื่อมต่อระหว่างเซลล์แบตเตอรี่หลวม
• สารละลายอิเล็กโตรไลต์แห้ง
• ขาดการดูแลบำรุงรักษา

คำถามข้อที่ 11 จะวัดสมรรถนะของแบตเตอรี่ได้อย่างไร
คำตอบ ปกติแบตเตอรี่จะมีจำนวนครั้งของการดิสชาร์จ และชาร์จไฟใหม่ได้มากกว่า 100 ครั้ง อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่จำนวนมากก็แสดงขนาดการกักเก็บไฟจากการประจุไฟใหม่ (Charging Capacity) ลดลงเมื่อดิสชาร์จไปเพียงสิบกว่าครั้ง แบตเตอรี่ที่มีจำนวนครั้งในการประจุไฟใหม่น้อย แบตเตอรี่ดังกล่าวจะจ่ายไฟได้ไม่นานเมื่อไฟปกติดับลง ดังนั้นจึงควรเลือกใช้แบตเตอรี่ที่ได้รับการออกแบบให้มีจำนวนครั้งในการดิสชาร์จและชาร์จไฟใหม่ที่สูง

คำถามข้อที่ 12 ต้องบำรุงรักษาแบตเตอรี่อย่างไรบ้าง
คำตอบ แผนการบำรุงรักษา UPS ควรต้องครอบคลุมการดูแลรักษาแบตเตอรี่ เพราะแบตเตอรี่เป็นหัวใจของระบบไฟฟ้าสำรองชนิดนี้ แผนการบำรุงรักษาควรประกอบด้วย
• ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ภายในของ UPS
• แบตเตอรี่ของ UPS แบตเตอรี่ต้องมีการเปลี่ยนใหม่ทุก ๆ ห้าปี แบตเตอรี่ที่ดิสชาร์จบ่อย ๆ หรือใช้งานในสถานที่ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูง ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่บ่อยขึ้น

ตารางที่ 1 ช่วงเวลาการบำรุงรักษาแบตเตอรี่ UPS

เอกสารอ้างอิง
1. www.ecmweb.com
2. NFPA 70B Recommended Practice for Electrical Equipment Maintenance 2006 Edition

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด