Как рассчитать время работы ибп для компьютера

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



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!

В продолжение нашей предыдущей статьи с базовыми понятиями об источниках бесперебойного питания мы решили немного углубиться в эту тему и подробнее рассказать о том, как подобрать ИБП по мощности и времени работы.

Основные параметры

Итак, основными параметрами в данном случае можно считать:

• Мощность ИБП, то есть, предельно допустимую нагрузку на него.
• Емкость установленной АКБ.
• Время автономной работы. Эта величина напрямую зависит от нагрузки и емкости аккумулятора. Соответственно, чем больше устройств будет подключено к источнику, тем меньше времени он сможет их питать, при этом батарея большей емкости позволит работать тому же количеству устройств дольше.

Как можно заметить, все три характеристики тесно связаны, и при выборе конкретной модели UPS следует учитывать не одну из них, а все одновременно.

Для чего необходимы расчеты?

Вопрос как рассчитать ИБП может возникнуть в двух ситуациях:

• Когда критичной оказывается нагрузка, но при этом длительное время работы не требуется. Самый простой пример – работа домашнего компьютера. В этом случае важно, чтобы бесперебойник «выдержал» (не отключился от чрезмерной нагрузки) переключение с питания от сети на АКБ и позволил, например, просто сохранить результаты работы и выключить ПК.
• Когда время работы играет важную роль. Например, в случае, когда от работы ИБП зависит функционирование критически важных приборов: серверов, медицинского оборудования, отопительных котлов.

Соответственно, в первом случае расчеты будут несколько проще, поскольку важно лишь определить предельно допустимую мощность.

Расчет ИБП по мощности

Непосредственно расчет мощности производится по следующему плану:

1. Определить перечень устройств, которые будут подключены к UPS.
2. Вычислить суммарное потребление всех устройств.
3. Определить наличие нагрузки пусковыми токами. Она присутствует у устройств с мощными электродвигателями, например, у насосов, кондиционеров, холодильников и превышает номинальное потребление в несколько раз. К примеру, пусковой ток кондиционера выше в 4-5 раз, а у холодильника – в 5-8. Номинальное потребление каждого такого устройства нужно рассчитывать с учетом нагрузки пусковым током, которая может попросту «перегрузить» ИБП.
4. Уточнить, не будет ли наблюдаться рост нагрузки во время работы.

К общему плану расчетов стоит также сделать 3 уточнения:

1. Мощность источников бесперебойного питания может указываться как в виде активной (в Вт), так и полной (в ВА). Соответственно, при необходимости номинальную нагрузку подключенного устройства можно рассчитать как произведение потребляемого им тока (нагрузки, А) на напряжение в сети (220 В).
2. Номинальная нагрузка должна равняться примерно 80% мощности ИБП, чтобы долгая работа не приводила к его перегрузке.
3. Качественные UPS способны в течение недолгого времени работать при перегрузке – этот параметр называется перегрузочной способностью и указывается в процентах. Например, в характеристиках конкретной модели может быть указано: «перегрузочная способность – 10 минут при нагрузке в 125%». После указанного времени устройство отключается для предотвращения перегрева и повреждения. Иногда ИБП допускает перегрузку до 150% на доли секунд, что при определенном запасе может нивелировать нагрузку пусковыми токами.

В итоге формула расчета будет выглядеть следующим образом:

[мощность ИБП] >= ([мощность устройства 1] + … + [мощность устройства n]) * 1,2

Для примера рассмотрим, как подобрать ИБП для компьютера:

• потребление системного блока – 350 Вт,
• потребление ЖК монитора с диагональю 24” – 20 Вт,
• потребление компьютерных колонок – 10 Вт,
• потребление принтера в момент печати – 12 Вт.

В теории, для питания всей системы будет достаточно бесперебойника мощностью = (350+20+10+12)*1,2 = 470,4 Вт. На практике, модели такой мощности найти не удастся, поэтому ближайшим устройством, соответствующим потребностям, будет ИБП на 500 Вт.

Расчет времени работы ИБП

Время работы от UPS, как уже было указано выше, зависит не только от потребления, но и от емкости установленной в нем АКБ. Она указывается в списке характеристик и непосредственно на аккумуляторе.

Здесь расчет еще проще, чем в случае с мощностью:

[время работы] = [емкость АКБ] * [напряжение АКБ] * (0,85 / [активная мощность нагрузки])

0,85 в формуле – это средний КПД бесперебойника.

Итоговое значение по понятным причинам является приблизительным и зависит не только от динамического изменения нагрузки (на нее, если брать в качестве примера обычный домашний ПК, влияет изменение громкости колонок, активность принтера и даже нагрузка на центральный процессор), но и износа самого аккумулятора и его температура.

В заключение

Как рассчитать ИБП мы достаточно подробно рассказали, но в качестве заключения стоит уделить внимание еще одному важному моменту. Дело в том, что ИБП, особенно доступные бытовые модели, не стоит рассматривать как основной источник питания при необходимости в большой автономности.

Говоря простым языком – это не лучший выбор, например, для его многочасового использования в загородном доме, где случаются продолжительные перебои с электроэнергией. В этом случае потребуется модель с внешними аккумуляторами. Компактного же бесперебойника с одной встроенной батареей, в лучшем случае, хватит на 10-15 минут работы. Впрочем, это не означает его абсолютную бесполезность. Во-первых, он позволит безопасно отключить компьютер, а, во-вторых, возьмет на себя функции сетевого фильтра в период питания от электросети, который, к примеру, защитит дорогостоящее оборудование от перепадов напряжения или грозы.

«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.

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.

Время работы ИБП при отсутствии сетевого электроснабжения — один из основных параметров бесперебойника. Вопреки бытующему мнению, этот показатель никоим образом не зависит от мощности устройства. Основную роль играют емкость используемых АКБ, а также параметры подключаемой нагрузки.

На основании этих данных уже можно рассчитать приблизительное время автономной работы ИБП. Для автоматики газового котельного оборудования, серверного или телекоммуникационного оборудования, систем жизнеобеспечения, потребуются более точные данные. В этом случае следует учитывать ряд дополнительных факторов, влияющих на продолжительность работы.

Рассчитываем время работы ИБП от батареи для простых случаев

Такая методика вполне подойдет для определения гарантированной продолжительности работы компьютера, систем аварийного освещения. Небольшая погрешность, которая обязательно появится при подобных расчетах, не станет критической, поэтому ей вполне можно пренебречь. Чтобы вычислить время работы ИБП от аккумулятора для таких условий, понадобятся следующие данные:

• Емкость в А*ч (С) и напряжение АКБ в вольтах (V).
• Суммарное значение мощности подключаемой нагрузки в ваттах (Р).
• Коэффициент полезного действия источника бесперебойного питания (ŋ).

Этого вполне достаточно, чтобы получить ориентировочное максимальное время работы ИБП. Обращаем внимание, использовать значение КПД обязательно. Формула расчета имеет вид:

T = C x V x ŋ / P

При расчете получаем значение Т в часах.

Уточненный расчет времени работы ИБП

Более точный расчет автономной работы ИБП выполняют с введением ряда поправочных коэффициентов, учитывающих фактическое состояние (емкость) аккумуляторной батареи и условия эксплуатации.

Перед тем как рассчитать время работы ИБП при отключении центрального энергоснабжения, потребуется оценить следующие параметры:

• Какой тип АКБ используется, сколько лет (месяцев) батарея эксплуатируется. Любой аккумулятор не способен отдавать все 100% накопленной энергии. Для большинства свинцово-кислотных необслуживаемых герметизированных модификаций (VRLA, AGM) этот показатель обычно не превышает 80%. Более эффективны Gel батареи, они способны отдавать 90-95% энергии. Но режим постоянной работы с глубоким разрядом приводит к существенному снижению емкости АКБ, что должно учитываться с введением в расчет коэффициента глубины разряда К_г. Обычно при расчете принимают значение 0,8-0,9.
• Большое значение, особенно для старых батарей, имеет температура в помещении. Оптимальными считаются условия при +25⁰С. При 0⁰С принимается поправочный коэффициент К_т 0,88. Но особо негативно сказывается эксплуатация в условиях повышенных температур. При превышении оптимального температурного режима на каждые 10⁰С рекомендуется снижать расчетную емкость батарей на 20%.
• Рассчитывая время работы ИБП в зависимости от нагрузки, следует учитывать, что номинальная мощность (указанная на подключаемом приборе) отличается от фактически потребляемой. Например, компьютер оснащен блоком питания на 200 Вт. Но фактическая мощность, необходимая для работы процессора, видеокарты и других элементов, будет существенно меньшей. То же самое справедливо для циркуляционных насосов или компрессора холодильника, ведь эти устройства не работают постоянно. Учитывайте это, определяя значение суммарной подключаемой мощности.
• Играет роль и величина силы тока, при котором происходит разряд. Так, если для отдачи всей емкости аккумулятору потребуется 10 часов, то коэффициент К_вр можно принимать равным 1. Получить точные данные можно, изучив разрядную кривую определенного типа АКБ.

Исходя из этих данных, подбор ИБП по мощности и времени работы должен осуществляться на основании следующей формулы:

Т = С х V x ŋ x К_г x К_т x К_вр / P

Полученное значение будет более точным, что даст возможность выбрать оптимальный вариант устройства бесперебойного питания.

Расчет по формуле Пекерта

Выполнить расчет времени работы ИБП, можно использовать специальную формулу, зная основные параметры аккумуляторов. 

Полученные после расчетов данные показывают, как долго проработает батарея при определенной нагрузке.

Расчеты проводятся по формуле: t=Cак/In. Чтобы узнать время работы, потребуются данные:

• Cак – емкость конкретной аккумуляторной батареи в мА*ч;
• I – сила тока в конкретной электрической сети;
• n– экспонента.

Экспонента — постоянная переменная, она указана в характеристиках конкретной аккумуляторной батареи.

После проведенных расчетов устанавливается время работы в часах. Стоит учитывать, что при повышенной нагрузке скорость разряда батареи увеличивается.

Использование таблиц из спецификаций АКБ для расчета

Точный расчет ИБП можно получить с помощью таблиц спецификаций АКБ. Работа с таблицами осуществляется в несколько шагов:

1. Расчет формулы полной мощности аккумулятора по формуле;
2. Расчет нагрузки на один конкретный аккумулятор в ИБП.
3. Изучение разрядных таблиц и подбор оборудования с подходящими параметрами в зависимости от полученных данных.

Как повысить автономность, используя различные режимы работы ИБП

Автономная схема работы ИБП — один из основных режимов эксплуатации при отключении центрального электроснабжения. Но при определенных условиях емкости батарей недостаточно для обеспечения всех потребителей, а возможность подключения дополнительных АКБ отсутствует. Тогда приходится прибегать к следующим способам:

• Работа ИБП от генераторов. Учитывайте то, что большинство бесперебойников чувствительны к скачкам напряжения, погрешности по частоте. А такие проблемы характерны для многих генераторов. Поэтому необходимо тщательно подходить к совместимости определенных марок оборудования.
• Параллельная работа ИБП так же допускается только при синхронизации параметров выходного напряжения. Достичь этого очень сложно. Поэтому рекомендуется не включать несколько устройств в параллельную работу, а распределить нагрузку и использовать для каждой группы отдельный ИБП.

Рассчитать ориентировочный период работоспособности устройства поможет онлайн калькулятор времени работы ИБП. Но более правильным будет воспользоваться помощью специалиста. Звоните или закажите обратный звонок прямо сейчас. Поможем бесплатно.