Как рассчитать время работы бесперебойника от аккумулятора

Онлайн калькуляторы расчета параметров работы ИБП оперируют установленными значениями КПД инвертора и других коэффициентов – мощности нагрузки, глубины разряда, доступной емкости. Заложенные в программу данные могут не совпадать с реальными, в этом случае только результат самостоятельного расчета по формуле будет точным.

Расчет времени работы ИБП

Расчет времени работы ИБП через необходимую емкость АКБ. Если требуется приблизительно оценить емкость АКБ для необходимого времени резервной работы ИБП/Инвертора с конкретной нагрузкой, то можно воспользоваться следующей упрощенной формулой:

Помните, что емкость АКБ суммируется только при параллельном соединении. При последовательном подключении складывается вольтаж батарей, а емкость остается равной номинальному значению одного источника питания.

Расчет времени работы ИБП при известной емкости АКБ. Если требуется приблизительно оценить времени резервной работы ИБП/Инвертора с конкретной нагрузкой при заданной емкости АКБ, можно воспользоваться следующей упрощенной формулой:

t(ч) – расчетное время резерва в часах; C(Ач) – суммарная емкость АКБ в Ампер-часах (55 Ач, 75 Ач, 100 А∙ч и т.п.); U (В) – суммарное напряжение АКБ в Волтах  (12 В, 24 В или 48 В); P (Вт) – полная мощность нагрузки в Ваттах (100 Вт, 200 Вт, 1000 Вт и т.п.).

Пример:

Мощность подключенной нагрузки к ИБП —  150 (Вт) (типичная для газового котла), необходимое время работы в режиме резерв — 8 (ч.), напряжение АКБ — 12 (В).

Расчет времени работы ИБП через необходимую емксть АКБ:

Расчет времени работы ИБП при известной емкости АКБ. Мощность подключенной нагрузки к ИБП —  150 (Вт) (типичная для газового котла), емкость АКБ — 100 (А∙ч), напряжение АКБ — 12 (В):

Более точная формула  расчета времени резервной работы ИБП, учитывает КПД и глубину разряда АКБ.

η – КПД инвертора (паспортная величина), для ИБП и инверторов «СибКонтакт»величина КПД  – от 0,85; P (Вт) – мощность нагрузки в Ваттах; U (В) – напряжение АКБ в Вольтах; Kр – глубина разряда АКБ, берется в значениях от 0,6 — 0,8 (т.е.глубина разряда АКБ от 60 % до 80 %) типичное значение 0,75.

Расчет необходимой авктивной мощности ИБП/инвертора

Если мощность ИБП меньше суммарной нагрузки, тогда прибор сразу же отключится после запуска. Перед покупкой бесперебойника подсчитайте потребление всех устройств, которые будут от него запитаны. Найдите данные на корпусе или в техпаспорте изделий, затем сложите.

Для реактивной нагрузки (аппараты с электродвигателями, кондиционеры, микроволновые печи и т.п.) обычно указывают полную мощность в Вольт–Амперах (В∙А). Если фигурируют Ватты, надо рассчитать необходимую мощность ИБП с учетом реактивной составляющей:

Здесь: Pа(Вт) – активная мощность в Ваттах; P(В∙А) – реактивная мощность в Вольт–Амперах; cos(φ) – коэффициент мощности, типовое значение для индуктивной нагрузки – 0,75.

Также учитывайте, что в технике с электродвигателями пусковые токи от трех до восьма раз больше, чем в рабочем режиме: бытовой холодильник на 150 Вт мощности, например, потребляет в момент включения компрессора около (600 –800) Вт. Приятная новость: подобным устройствам требуется синусоидальный ток, и все ИБП/инверторы «Сибконтакт» выдают на выходе именно такую форму переменного напряжения.

Все вышеприведенные формулы, в упрощенном виде, встроены в наш онлайн «КАЛЬКУЛЯТОР» (виджет). Меняя параметры, можно легко определить, например, время работы ИБП от аккумулятора или  наоборот — емкость аккумулятора, для необходимого времени работы ИБП в режиме резерв.

Теперь пора перейти в интернет-магазин «Сибконтакт», где в наличии бесперебойники мощностью от 300 Вт, в том числе модели со сквозной нейтралью для газовых котлов.

Для серьезных задач подойдет  UPS ИБП МИ3024 Offline номиналом 3,3 кВт, выдерживающий двойную нагрузку в течение пяти секунд.

Перейти в каталог ИБП

Перейти в каталог инверторов

Перейти в каталог АКБ

Проблемы с блоком розжига газового котла  в частном доме? Рекомендуем к прочтению статью — Ошибка на котле Е01

Если у Вас остались вопросы — сообщите нам. Мы подберем для Вас лучшее решение!

Как профессионально и точно рассчитать время автономной работы бесперебойника или других потребителей от аккумуляторных батарей?

Точный расчет времени автономной работы от аккумулятора при помощи математических выкладок занятие нетривиальное. В связи с этим, мы упростили задачу, реализовав алгоритм расчета в  калькуляторах:

• Расчет количества аккумуляторов по нагрузке и автономии
• Расчет времени автономии по нагрузке

Однако давайте рассмотрим подходы к определению времени автономной работы.

1) Простая формула

Т = E • U / P

где:

• Е — емкость аккумулятора в Ач
• U — напряжение
• P — мощность нагрузки в Вт.

Это сильно упрощенная формула, которая дает очень приблизительный результат при разрядах в диапазоне 5-15 часов. Подходит для того, чтобы быстро в уме прикинуть время автономии. Алгоритм не учитывает снижение энергоотдачи АКБ на коротких разрядах и увеличение на длинных, а также различные коэффициенты.

Существует усовершенствованная формула с коэффициентами:

Т = Uаб * Сак * К * h * Кр * Кg / Рнагр

где:

• Т – время автономной работы источника бесперебойного питания, ч;
• Uаб – напряжение аккумуляторной батареи, В;
• Сак емкость аккумуляторной батареи, Ач;
• К – количество аккумуляторов в цепи;
• h – КПД преобразователя (h=0,75-0,9), часто меняется от величины нагрузки;
• Кр – коэффициент глубины разряда 0,8 –0,9 (80%-90%), следует считать 80%;
• Кg – коэффициент доступной емкости (зависит от режима разряда и температуры, см. характеристики АКБ )
• Рнагр – мощность нагрузки.

Этот алгоритм даёт относительно точные результаты, но для длительных разрядов от 1 часа и выше. На коротких разрядах результаты могут быть сильно искаженными из-за нелинейной функции разряда свинцово-кислотных АКБ. Похожий метод мы использовали в статье Расчет автономной работы потребителя от аккумуляторов.

2) Формула Пекерта

T=Cp/I^ⁿ

где:

• T – время в часах
• Cp  – емкость Пекерта (ёмкость АКБ при разряде током 1А)
• I – ток разряда
• n – экспонента Пекерта

Экспонента Пекерта иногда указывается в характеристиках АКБ, и рассчитывается она на основании данных C-рейтинга аккумулятора (емкость на разном времени разряда). Емкость Пекерта рассчитывается по формуле – Ср=R(C/R)^n (R – рейтинг в часах, соответствующий данной емкости, например, 10).

На базе этой формулы с учетом КПД инверторов и глубины разряда основаны наши калькуляторы. Они с высокой точностью рассчитывают время автономии как на коротких, так и на длинных разрядах.

3) Расчет по таблицам из спецификаций АКБ

Профессионально и точно можно рассчитать время автономии используя разрядные таблицы аккумуляторов. Опишем алгоритм по шагам:

Шаг 1. Расчет полной мощности в мощность нагрузки на аккумуляторы

Ракб= (Pнагр*cos(φ)*Кнагр)/КПДинв

где:

• Pнагр – мощность в кВа
• cos(φ) – характеристика коэффициент мощности (характеристика нагрузки)
• Кнагр – степень загрузки ИБП
• КПДинв – коэффициент полезного действия инвертора

Для примера возьмем ИБП мощностью 120кВа работающий на нагрузке 70% с коэффициентом мощности 0.8:

Ракб= (120000*0,8*0,7)/0,94=71  489Вт  — именно эта нагрузка ляжет на весь аккумуляторный банк при питании ИБП от АКБ.

Шаг 2. Расчет нагрузки на один аккумулятор

Пересчитаем нагрузку на один АКБ. Как правило, в крупных ИБП аккумуляторы соединяются последовательно кол-вом 32-40шт. Для расчета нагрузки на на одну батарею при 40АКБ:

71  489Вт/40=1  788Вт.

В дата-листе аккумуляторов как правило указывается мощность на элемент (Pэл), которых 6шт. в 12В АКБ. Следовательно:

Pэл = 1788/6 = 298Вт.

Шаг 3. Изучение разрядных таблиц батарей и подбор.

В статье Как правильно выбрать аккумулятор для ИБП мы рассматривали подвиды аккумуляторов в разрезе различного целевого использования. Одна из базовых характеристик – это энергоотдача, т.е. сколько способен отдать мощности АКБ за определенное время.

Давайте посмотрим разрядные таблицы 100Ач аккумуляторов Delta двух различных серий.

Delta DTM 12100 l:

Delta HRL 12100:

Напомним, что наша нагрузка на элемент 298Вт. Глубина разряда – 10,8В или 1,80В на элемент.  Таким образом, из данных таблиц, можно сделать вывод, что DTM 12100 l продержит нагрузку около 13,8 минут (можно считать пропорционально, искажения минимальны), Delta HRL 12100 – 16,3 мин. разница порядка 15%. Кстати, разница в цене приблизительно аналогична.

4) Проведение реальных разрядов

Конечно, идеальным является проведение реальных разрядных тестов. Необходимо учитывать, что аккумуляторы набирают максимальную емкость к 10-му циклу заряда-разряда.

Чтобы обеспечить бесперебойную работу различных устройств, приборов и систем, используют источники бесперебойного питания. Рынок этими устройствами пестрит, поэтому выбор может быть довольно непростым решением. Чтобы не переплачивать, рекомендуют провести расчет времени работы ИБП в зависимости от нагрузки, которая будет ложиться на их плечи при отключении питания главного фидера.

Принцип работы

Источник бесперебойного питания — это устройство, которое контролирует параметры выходного напряжения вашей сети. В качестве основного источника электроэнергии используется городская сеть. В качестве резервного — аккумуляторные батареи.

Согласно стандарту международной электротехнической комиссии все ИБП подразделяются на три основных типа:

• Пассивные (резервные);
• Линейно интерактивные;
• С двойным преобразованием.

Принцип работы ИПБ резервного типа (еще называют оффлайн) — при напряжении сети, не выходящем за заданные пределы данное устройство, передает напряжение от электросети к нагрузке, не внося в него никаких изменений. Если напряжение выходит за заданные пределы, он отключает подачу напряжения от сети и переключается на подачу напряжения от аккумуляторных батарей. При этом, преобразуя постоянное напряжение, АКБ в переменное напряжение промышленной частоты.

Плюсы этого типа простой в монтаже, простой в работе, достаточно дешевый.

Минусы: частое переключение на подачу питания от АКБ расходует их ресурс.

Принцип работы ИБП линейно-интерактивного типа отличим от офлайновых только тем, что в их работе задействован стабилизатор напряжения. Диапазон предельно допустимого напряжения этих ИБП шире. То есть при падении напряжения в более широких пределах, стабилизатор сперва выравнивает напряжение, а если этого недостаточно, то ИБП переключается на электроснабжение от аккумуляторных батарей. При этом скорость переключения линейно интерактивных бесперебойников составляет 4.7 мс. Этого времени достаточно для продолжения работы компьютера. А вот для систем более чувствительных к перепадам (серверное и медицинское оборудование) лучше применять другой  тип оснащения.

Принцип работы ИБП с двойным преобразованием (еще называют онлайн) – напряжение от сети поступает на ИБП, преобразуется на постоянное напряжение для зарядки АКБ. Затем это постоянное напряжение преобразуется в переменное и передается в нагрузку.

Плюсы этого типа:

1. На выходе вы получаете чистый синус, потому как напряжение на выходе инвертора, это уже не то, которое поступило на вход инвертора.
2. Нулевое время переключения при полном пропадании питания от электросети. Это достигается за счет того, что в нагрузку и в любом случае поступает преобразованное напряжение.

Минусы: дорогостоящее оборудование и дорогой монтаж.

Что влияет на время автономной работы

Много разных показателей влияет на время независимой от сети работы. Главным считаются параметры устройства и перспективы добавления емкости батарей. Благодаря этому ИБП любого типа можно поделить на подтипы как устройства:

1. С внедренными АКБ, без возможности подсоединения доп. аккумуляторов.
2. С вмонтированными внутрь АКБ и с возможностью подсоединения доп. АКБ.
3. Без встроенных АКБ, а только с подсоединением доп. батарей.
4. Без встроенных АКБ, но с перспективой добавления АКБ с подключением из вне.

Бесперебойники со встроенными аккумуляторами в основном используются для кратковременного обеспечения электроэнергией нагрузки, чтобы корректно завершить работу (например, для компьютера).

Время работы ИБП с дополнительно подключенными АКБ работают дольше и в целом их время работы полностью зависит от:

• ёмкости этих аккумуляторов и степени износа;
• мощности нагрузки;
• силы тока зарядника ИБП, что влияет на выбор ёмкости АКБ.

Как подобрать ИБП

Выбирать источник бесперебойного питания, в общем случае нужно исходя из:

• максимальной мощности общей нагрузки;
• коэффициента спроса нагрузки (реальной мощности потребления), влияющей на расчет АКБ (указывается в Вт или %);
• указаний в паспорте ИБП кВт и кВА;
• если параметр кВт по какой-либо причине не указывается, то принять кВт=кВА.

Таким образом, мощность всей нагрузки — это мощность, указанная на шильдиках блоков питания. Нагрузка в определенный момент может потребить всю эту мощность (обычно такое не происходит, но пик возможен), поэтому покрытие должно быть реализовано полностью.

Подбор батарей делается исходя из:

1. Реальной мощности потребления (обычно значительно меньше максимальной мощности блоков питания). Некоторые производители оборудования заявляют ее. Если же нет, подбирается опытным путем.
2. Ёмкости штатных батарей, но можно выбрать ИБП с дополнительными аккумуляторными батареями.

Данные по времени зарядки ИБП с дополнительным массивом батарей обычно недоступны. В худшем случае +1 дополнительный блок времени заряда  для внутренних АКБ.

Формула

Чтобы не ходить вокруг да около, существует универсальная формула, позволяющая осуществить расчет времени работы ИБП с питанием от АКБ:

T [час] = C [А×час] ×V [В] × η / P [Вт], где:

• C — суммарная емкость АКБ ИБП в Ач (есть в паспорте);
• V — напряжение одного аккумулятора в В (есть в паспорте);
• η — КПД инвертора ИБП (в расчёте примеров используется КПД = 0.92Б который указывается в ТТХ ИБП);
• P — средняя мощность подключенной к ИБП установки в Вт.

КПД инвертора и напряжение одного аккумулятора — это известные значения. Нужно определить суммарную емкость и среднюю мощность.

С=Uач×(Kin+Kout), где:

• Uач — емкость аккумуляторной батареи;
• Kin — количество встроенных АКБ в ИБП;
• Kout — количество внешних АКБ, подключенных единым блоком к ИБП, с теми же характеристиками ёмкости.

Средняя мощность рассчитывается исходя из потребленной энергии за определённый период. Обычно, она указывается производителем устройства, но если это комплекс, то лучше провести расчеты самостоятельно. Вот несколько примеров:

1. Мощность блока питания 750 Вт, а реальное потребление 250 Вт (ЦП — 80 Вт, Видеокарта — 150 Вт, HDD — 10 Вт, материнка + остальное 10 Вт).
2. Заявленная мощность компрессора 180 Вт, но он активируется каждые 8 мин с периодом работы 3 мин. В таком случае средняя мощность равна 180/8×3=67.5 Вт.
3. При заявленной годовой потребляемой мощности производителем в кВт/ч, для расчета нужно ее делить на 12. Например, указано 370 кВт×час за год. P=370×1000/365/24=42.23 Вт.

После определения всех параметров можно подставлять значения. Например, ИБП оснащен 2 батареями по 7 Ач и напряжением 12 В. К бесперебойнику подсоединен внешний блок на 8 батарей с аналогичной емкостью. С=7×(2+8)=70 Ач.

Расчет автономной работы ИБП для данного бесперебойника, который подключен к компьютеру с нагрузкой в 250 Вт:

T [час] = 70 Ач × 12 В × 0.92/ 250 [Вт] = 3.0912 = 3 часа 5 минут 28 секунд.

Получается, что расчетный ИБП с АКБ может заменить городскую сеть электропитания при реальной нагрузке компьютера 250 Вт чуть более чем на 3 часа.

В реальности, такой мощности компьютеру не нужно. Чтобы завершить все процессы и выключиться, ему максимум понадобится 5–7 минут. А вот источник бесперебойного питания для холодильника должен иметь возможность поддерживать питание прибора в течение длительного срока и в этом случае, при определении времени работы, важную роль играет размер выделяемого бюджета.

Где купить

Приобрести ИБП можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых товаров есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

Заключение

Расчет автономной работы ИБП нужно проводить для того, чтобы «не переплатить» или не купить «маломощный» аппарат, который в критически важный момент не выполнит свою основную задачу — переключение потребителя на резервный фидер питания. Чтобы высчитать, достаточно посмотреть информацию о бесперебойнике в паспорте, узнать потребляемую мощность устройством и подставить значение в формулу.

Видео по теме



Расчет средней мощности

Сначала нужно определить среднюю мощность подключенного к UPS оборудования в ваттах. Нам нужно узнать именно среднее (за время работы UPS от аккумулятора) потребление. Оно может отличаться от максимальной или номинальной мощности, указанной в описаниях оборудования.

Например, номинальная мощность блока питания компьютера может быть 500 Вт, а реальное потребление 120 Вт (процессор небольшой мощности — 60 Вт, не слишком навороченная матплата с интегрированным видеоадаптером — 50 Вт и небольшой винчестер — 10 Вт).

Второй пример. Подключенный к UPS холодильник имеет компрессор с электрической мощностью 200 Вт, но включается этот компрессор один раз в 10 минут и работает 2 минуты. В этом случае, среднее потребление будет равно:

200 Вт / 10 мин. * 2 мин. = 40 Вт

Если для холодильника указано годовое потребление энергии в киловатт-часах, (например, 270 кВт*час в год), то для расчета средней мощности эту величину нужно разделить на 9:

P = 270 / 9 = 30 Вт

Нас интересует средняя активная мощность оборудования, питающегося от UPS, т.е. мощность, выраженная в ваттах (Вт), а не в вольт-амперах (ВА). Если известна только полная мощность (в ВА), то ее нужно умножить на коэффициент от 0.6 до 1.0 в зависимости от характеристик оборудования.

Расчет суммарной емкости аккумулятора UPS

Обычно аккумуляторная батарея UPS состоит из нескольких одинаковых герметичных свинцовые кислотных аккумуляторов. В частном случае, такой аккумулятор может быть один.

Нам нужно найти суммарную емкость аккумуляторной батареи UPS. Для этого умножим общее количество аккумуляторов на емкость одного аккумулятора.

Например, UPS имеет встроенную аккумуляторную батарею, состоящую из 2-х герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов емкостью 17 А*час и напряжением 12 вольт. Кроме того, к UPS подключен один внешний батарейный блок с четырьмя такими же аккумуляторами. Тогда суммарная емкость аккумуляторной батареи UPSбудет равна:

C = 17 А*час * (2 + 4) = 102 А*час

Расчет времени работы UPS, ИБП, от аккумулятора (аккумуляторной батареи)

Теперь мы готовы рассчитать время работы UPS от аккумуляторной батареи:

T [час] = C [А*час] * V [В] * η / P [Вт],

где: C — рассчитанная ранее суммарная емкость аккумуляторной батареи UPS в ампер-часах; V — напряжение одного аккумулятора в вольтах; η — КПД инвертора UPS (рекомендуется использовать значение 0.85); P — рассчитанная ранее средняя мощность подключенного к UPS оборудования в ваттах.

Для рассмотренных примеров (компьютер средней мощностью 120 Вт и UPS с двумя встроенными 12-вольтовыми аккумуляторами на 17 А*час и внешней аккумуляторной батареей из четырех таких же аккумуляторов) имеем:

T = 102 А*час * 12 В * 0.85 / 120 Вт = 8.67 час = 8 час 40 мин

Как мы видим, время работы UPS от аккумуляторной батареи не зависит ни от мощности UPS (ИБП), ни от суммарного напряжения его аккумуляторной батареи. Поэтому, для увеличения времени работы UPS от аккумуляторной батареи нужно не выбирать UPS большей мощности, а выбирать UPS (ИБП), у которого больше суммарная емкость аккумуляторов.

Очень важная поправка

Приведенная выше формула приближенно верна для больших времен работы UPS от аккумуляторной батареи (более 8-10 часов). При малых временах разряда (больших токах разряда) аккумулятор отдает только часть емкости. Точно эту величину можно узнать из технических характеристик аккумулятора, а приближенно отражено на графике.

Поэтому, если по приведенной выше формуле получилось время около 6 часов, его нужно уменьшить на 20%. Для 4 часов — уменьшить на 30%, для 2 часов — на 40%, а если в расчете получилось время около 30 минут, его нужно разделить на 2.

Для точного расчета времени работы UPS от аккумуляторной батареи, нужно использовать точные значения КПД инвертора UPS при данной мощности и разрядные кривые данного типа аккумуляторов.

Особенности подбора ИБП

По сравнению со стабилизаторами напряжения, источники питания являются более сложными устройствами в техническом плане, из-за этого расчет ИБП, то есть подбор необходимой модели, будет включать несколько больше параметров, в частности, помимо мощности устройства, потребуется определить емкость аккумуляторных батарей (АБ), зависящую от требований ко времени автономии.

При неверном подборе данных технических характеристик ИБП, общая эффективность его работы, а также обеспечиваемый уровень бесперебойности вряд ли будут приемлемыми. Ниже приведены методики расчета этих параметров.

Подбор ИБП по мощности и времени автономной работы

Алгоритм подбора модели ИБП состоит из описанных ниже этапов.

1. Определение суммарной мощности потребителей

Для начала необходимо определить, какие электроприборы вы будете напитывать от ИБП и какая у них потребляемая мощность. При этом важно не забыть о величине пусковых токов нагрузки. Их значение может в несколько раз отличаться от номинального.

Информацию о величине потребляемой мощности и пусковых токах можно узнать в техпаспорте изделия или у производителя электроприбора. Определив максимальную суммарную мощность нагрузки в Вт, необходимо подобрать ИБП по активной выходной мощности, которая должна быть больше рассчитанного значения примерно на 20-30%.

2. Выбор типа конструктива ИБП

Выбор типа конструктива зависит от того, где вам необходимо разместить устройство, чтобы обеспечить надежное подключение ИБП к сети и нагрузке.

3. Определение требуемого времени автономной работы ИБП

Расчёт аккумуляторных батарей для ИБП

В данном разделе мы приведём простой алгоритм подбора стандартных 12-вольтовых батарей типа AGM (Absorbent Glass Mat).

1. Посчитайте количество АБ

Для начала нужно посчитать количество батарей, которое потребуется для работы выбранной модели ИБП. В этом поможет следующая формула:
N батарей = Номинальное напряжение АБ / 12 Вольт, где 12 Вольт – это номинальное напряжение одной батареи.

Номинальное напряжение АБ указывается в Вольтах, это значение можно найти в технических характеристиках модели ИБП.

2. Выясните отдаваемую мощность каждой ячейки батареи

Далее необходимо выяснить мощность, которую должна отдать батарея при пересчете на 2-вольтовую ячейку. Как правило, именно это значением большинство производителей аккумуляторных батарей указывают в разрядных таблицах подбора батарей.

Поясним, что стандартная 12-вольтовая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея ИБП представляет собой корпус, в котором находится 6 соединенных последовательно ячеек, каждая из которых имеет номинальное напряжение 2 В.

3. Подберите подходящую модель аккумуляторной батареи

Когда мощность ячейки батареи выяснена, перед тем как переходить на сайт производителя АБ и подбирать подходящую модель понадобиться уточнить еще один параметр – конечную точку разряда ячейки батареи (В/эл-т), то есть значение напряжения, ниже которого нельзя разряжать батарею. Это устанавливаемая величина, которая не может быть ниже 1,6 Вольт на каждую 2-вольтовую ячейку батареи, и зависит от длительности разряда.

Теперь, зная три основных параметра (время автономной работы, значение отдаваемой мощности ячейки батареи и конечную точку ее разряда), определяется подходящая модель аккумуляторной батареи. Для этого необходимо использовать таблицы разряда постоянной мощностью батареи при 25 градусах Цельсия (это предельно допустимая температура для ее эффективной эксплуатации). Такие таблицы, как правило, указаны на сайте производителя на странице модели батареи.

Важно отметить, что подбирать батареи всегда необходимо с большей мощностью, чем это требуется.

4. Подберите вариант установки АБ

После подбора подходящих внешних батарей необходимо определить способ их установки. У каждого производителя существует множество вариантов установки АБ в зависимости от конструктивного исполнения самого источника питания.

Пользователь может обойтись и без специального устройства для установки батарей, но в этом случае ему все равно нужно будет самостоятельно организовать их защиту.

Пример подбора аккумуляторных батарей для автономного питания газового котла

Необходимо обеспечить бесперебойное питание газового котла и циркуляционного насоса, установленных в частном доме.

В качестве ИБП для решения нашей задачи выберем настенную модель «Штиль» SW1000L с выходной мощностью 900 Вт, без встроенных батарей, но с поддержкой подключения внешних.

Расчет внешних аккумуляторных батарей для ИБП SW1000L будет происходить в следующей последовательности:

1) Рассчитаем необходимое количество внешних АБ (у данной модели номинальное напряжение внешних АБ составляет 36 В):
N батарей = 36 В / 12 В. Таким образом, расчет показал, что потребуется 3 аккумуляторные батареи.

2) Выясним отдаваемую мощность каждой ячейки батареи (у данной модели КПД инвертора при работе от батарей составляет 86%):
P ячейки = 600 / 18 х 0,86. Необходимая мощность ячейки аккумуляторной батареи составляет 38,7 Вт.

В качестве примера воспользуемся моделями аккумуляторных батарей компании Энергон. Зайдем на сайт производителя и выберем необходимую батарею. Из всего ассортимента изделий нам подойдет серия Delta DTM L, которая используется для питания требовательных электрических приборов – насосов и котлов систем отопления.

Для нашего случая батарея Delta DTM 1290 L с отдаваемой мощностью ячейки 44.2 Вт является оптимальным вариантом.

4) Определим, куда будем устанавливать батареи. Для размещения выбранных батарей потребуется напольный батарейный стеллаж, например, стеллаж BS-01 от производителя «Штиль», который позволяет установить как раз до трех батарей емкостью 90 Ач.

Модельный ряд ИБП «Штиль»

Ознакомиться с полным модельным рядом ИБП «Штиль» можно, перейдя по ссылке:
Настенные источники бесперебойного питания «Штиль» для котлов. Модельный ряд.

«Бесперебойники» позволяют минимизировать зависимость бытовой и компьютерной техники от наличия электрического тока в розетках. На время отключений света они придутся кстати для резервного питания электроприборов. Но прежде чем приступить к расчетам необходимой емкости аккумуляторных батарей в ИБП под определенные нужды и в течение конкретного времени, необходимо правильно подобрать источник бесперебойного питания по типу.

Распространенные типы источников бесперебойного питания

Простейшая разновидность «бесперебойников» — это резервные ИБП, предназначаемые исключительно для подстраховки. При резких скачках напряжения и тока в электросети они переключают нагрузку на батарею, заряда которой хватает на несколько минут. Резервные ИБП послужат подходящим решением для сохранения данных и безопасного выключения компьютера, не более того.

Спецом под роутеры и ноутбуки выпускаются низковольтные ИБП с низковольтными выходами на 9/12/15/18 В. Их также активно внедряют в системы сигнализации, видеонаблюдения и контроля доступа. Ниже мы детальнее рассмотрим вопрос, как расщитать сколько проработает ноутбук от ИБП.

Подстраховку в сетях с нестабильным напряжением обеспечивают интерактивные «бесперебойники». Такие устройства рассчитаны на кратковременное питание компьютера и сопутствующей периферии в пределах одного рабочего места (на протяжении 10-30 мин.). Параллельно они сглаживают колебания напряжения в электросети (в пределах пары десятков вольт). Т.е. второе амплуа интерактивных ИБП — работа в качестве стабилизаторов напряжения. При выходе вольтажа за пределы рабочего диапазона нагрузка автоматически переключается на батарею источника бесперебойного питания.

Интерактивные ИБП выполняют как роль резерва подключения, так и стабилизатора напряжения.

Наиболее продвинутыми по праву считаются инверторные ИБП (online). Их работа налажена в широком диапазоне напряжений с выравниванием вольтажа без скачков и проседаний при переключении на нагрузку от аккумуляторной батареи. ИБП online с одинаковой мощностью можно подключать параллельно, доукомплектовывать внештатными аккумуляторами. Передовые модели инверторных «бесперебойников» могут быть использованы для резервного питания целых зданий.

Под системы автономного питания на основе солнечных панелей выпускаются гибридные ИБП с MPPT-контроллером и чистой синусоидой на выходе. Впрочем, они совместимы и с традиционными электросетями. Такие модели UPS гарантируют максимально точный контроль параметров работы и распределения вырабатываемой энергии. Модели «бесперебойников» с правильной синусоидой применяются для резервного питания наиболее чувствительной электроники.

Гибридные ИБП с MPPT-контроллером хорошо подходят для использования в системах автономного питания на основе солнечных панелей.

Наилучшую автономность в классе предлагают мобильные зарядные станции. Подробно о них рассказано в отдельном материале «Автономное энергоснабжение: что такое портативные зарядные станции?».

Разновидности аккумуляторных батарей

В источниках бесперебойного питания применяются следующие разновидности аккумуляторных батарей:

• свинцово-кислотные AGM — надежные батареи со стабильными характеристиками напряжения, рассчитанные примерно на 400-500 циклов заряда/разряда;
• мультигелевые — усовершенствованная версия AGM-батарей с более вязким электролитом; выдерживает 700-800 циклов заряда/разряда;
• гелевые GEL — гелевые аккумуляторы с густым электролитом в желеобразном состоянии обладают длительным сроком эксплуатации, высокой емкостью, широким диапазоном рабочих температур и отменной надежностью, однако такие батареи более дорогостоящие и не терпят глубокого разряда; их ресурс нередко превышает 1000 циклов заряда/разряда;
• литий-железно-фосфатные LiFePo4 — наиболее передовой тип аккумуляторных батарей, характеризуемый высокой энергоемкостью при компактных размерах, полным отсутствием «эффекта памяти», низким уровнем саморазряда, устойчивостью к большим температурным колебаниям; выдерживают аккумуляторы LiFePo4 свыше 7000 циклов заряда/разряда;
• никель-кадмиевые NiCd — нечастые гости на борту «бесперебойников»; невзирая на высокую надежность, низкий процент саморазряда и хороший эксплуатационный ресурс (порядка 1500 циклов заряда/разряда), такие батареи изготавливаются с использованием токсичных веществ в качестве наполнителя и обладают пресловутым «эффектом памяти»; их применение целесообразно в тяжелых условиях окружающей среды с сильными перепадами температур.

В источниках бесперебойного питания применяются разные типы аккумуляторных батарей — каждый со своими достоинствами и недочетами.

Источники питания для «бесперебойников» служат примерно 5 лет (в идеальных условиях до 10 лет). Снижение заявленного эксплуатационного ресурса обуславливается частым и длительным резервным питанием оборудования вплоть до полной разрядки батарей, а также воздействием на аккумулятор температурных колебаний и сильных перегрузок.

Принципы расчета необходимой мощности подключения

Рассчитать сколько проработает роутер от ИБП, или персональный компьютер, или любая другая бытовая техника не так и сложно. Для этого необходимо знать суммарную емкость батарей на борту «бесперебойника», их вольтаж и мощность потребителей. Также в расчет берется коэффициент полезного действия инвертора ИБП (из паспорта устройства либо же усредненное значение 0.85).

Все эти показатели складываются в формулу следующего вида:

C (Ач) * V (В) * η / P (Вт) = T (часы)

Для лучшего понимания сути давайте рассмотрим расчет предполагаемого времени работы подключенной к ИБП техники на реальном примере. Предположим, в наличии имеется «бесперебойник» с тремя 12-вольтовыми аккумуляторами суммарной емкостью 27 Ач (три батареи по 9 Ач). От ИБП питается домашний ПК, который потребляет примерно 200 Вт*ч мощности:

27 Ач * 12 В * 0.85 / 200 Вт = 1.377 часа (1 час 23 мин.)

Чаще всего ИБП используются совместно с персональными компьютерами и периферией.

Считать можно и немного по-другому. В частности, существует формула для определения необходимой емкости аккумуляторов под конкретное время работы оборудования от ИБП. Выглядит она так:

T (часы) * P (Вт) / η / V (В) = С (Ач)

Проверяем ее на практике с теми же условиями из примера выше (работа оборудования должна обеспечиваться в течение 1 часа. 23 мин. (1.377 часа)):

1.377 часа * 200 Вт / 0.85 / 12 В = 27 Ач

Чуточку сложнее обстоят дела при условии периодического включения оборудования (например, холодильника). Компрессор хранилища провианта с мощностью потребления в 200 Вт работает примерно по 2 минуты с интервалом через 10 минут. Среднее значение его энергопотребления составляет 200 Вт * 2 мин. / 10 мин. = 40 Вт. Этот показатель и нужно подставлять в расчеты предполагаемого времени автономной работы от ИБП:

27 Ач * 12 В * 0.85 / 40 Вт = 6.885 часов (6 часов 53 мин.)

Силенок у «бесперебойника» с трио 12-вольтовых аккумуляторов по 9 Ач каждый хватит на обеспечение работы домашнего ПК в течение 1 часа 23 мин. Аналогичные расчеты можно произвести и для другой техники, например, чтобы узнать сколько проработает холодильник от аккумулятора, необходим учесть уровень потребляемой мощности оборудования и характеристики самого «бесперебойника».

Грамотно подобранный ИБП поможет наладить автономную работу холодильника в течение нескольких часов кряду.

Упростить задачу призваны калькуляторы для просчета времени работы ИБП от аккумуляторных батарей. Найти их можно в «Гугле» и прочих поисковых системах.

Питание ноутбука и роутера от Powerbank

В материале «Как организовать удаленную работу при отключениях света» мы детально осветили возможность запитки роутера и ноутбука от Powerbank-аккумулятора. А сколько же в таком случае продержится «на плаву» условный беспроводной маршрутизатор с параметрами потребляемого напряжения и тока 9 В / 1 А? Давайте прикинем.

Для подсчета сколько проработает роутер от повербанка воспользуемся следующей формулой:

W (Вт*ч) * η / (V (В) * I (А) = T (часы)

Емкость аккумуляторов повербанка в Вт*ч обычно указывается на шильдике, а за коэффициент полезного действия принимаем усредненный показатель 0.8. У популярной модели Xiaomi Mi Power Bank 3 20000 показатель емкости батарей составляет 74 Вт*ч. На его примере выполняем вычисления:

74 Вт*ч * 0.8 / (9 В * 1 А) = 6.578 часов (6 часов 35 мин.)

Чтобы не остаться при отключениях света без интернета, роутер можно запитать от Powerbank-аккумулятора.

Отметим, что для корректной запитки роутера от повербанка могут понадобиться специальные кабели со встроенными «повышайками» напряжения либо же триггерами Quick Charge / Power Delivery. Также эти приспособления выпускаются в виде отдельных решений с USB-портами подключения. Подробнее о них мы рассказали в вышеупомянутой статье «Как организовать удаленную работу при отключениях света».

_____

Помните, что безвыходных ситуаций не бывает. Сгладить последствия веерных и аварийных отключений света можно при наличии смекалки и трезвых расчетов по подбору подходящего оборудования для резервного питания домашней и компьютерной техники.