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!
- Главная
- Статьи
/
Расчёт времени резерва питания нагрузки от ИБП
23-08-2022
Определение необходимого времени автономной работы ИБП
Учитывая возможность отключения внешнего электропитания дома, необходимо знать (определить) расчётное время автономной работы источника бесперебойного питания котла отопления. Причин, по которым может пропасть напряжение в сети, достаточно много. Это может быть авария на линиях электропередач, авария на трансформаторной подстанции, обрыв подводящих линий электросети, замыкание проводки внутри дома, существенные искажения параметров поставляемого тока, переход поставщика энергии на графики временных отключений потребителей.
Однако, какой бы ни была причина отключения электроэнергии, необходимо обеспечить эффективное и надёжное электропитание отопительного оборудования. Остановка системы отопления в зимнее время может привести к размораживанию системы и большим расходам по её ремонту и ремонту помещений.
Длительность отключений электроэнергии существенно различается в разных районах города или в разных поселениях. Для примерной оценки времени возможных отключений нужно провести длительные наблюдения или опрос соседей.
Если длительность отключений не превосходит одних суток, то задачу обеспечения бесперебойным электропитанием системы отопления можно решить с помощью установки нужного ИБП. Если длительность отключений превосходит сутки, то для решения задачи бесперебойного питания лучше использовать комбинацию двух приборов: ИБП и электрогенератор.
Расчёт времени автономной работы ИБП системы отопления дома
После того, как мы определились с желаемой длительной автономной работы системы отопления, можно переходить к проектированию системы бесперебойного питания отопительного оборудования.
На этом этапе нужно определить общую электрическую мощность всех приборов системы отопления, для которых необходимо обеспечивать автономное электропитание.
Точное значение электрической мощности отопительного оборудования можно найти в технических паспортах данных приборов. Для расчёта конфигурации источника бесперебойного питания и времени его автономной работы можно использовать приблизительные значения мощности приборов.
Электрическая мощность настенных газовых котлов отопления обычно находится в диапазоне от 100 до 200 Вт.
Электрическая мощность напольных газовых котлов отопления обычно находится в диапазоне от 50 до 150 Вт.
Электрическая мощность внешних циркуляционных насосов обычно находится в диапазоне от 50 до 200 Вт.
Значения некоторых популярных котлов отопления вы найдёте в статье Электрическая мощность настенных и напольных газовых котлов.
Аналитический метод расчета времени автономной работы бесперебойника для котла
Длительность автономной работы ИБП с внешними аккумуляторными батареями зависит в первую очередь от общей ёмкости всех АКБ. Фактически, при работе ИБП происходит перевод энергии заряда аккумуляторных батарей в электрическую энергию с напряжением 220 Вольт. Так как инвертор бесперебойника не является абсолютно идеальным прибором и имеет потери, то необходимо учитывать коэффициент его полезного действия. Кроме того, аккумуляторные батареи не могут высвободить все 100 % энергии, нужно учитывать коэффициент доступной ёмкости АКБ.
С учетом этих коэффициентов формула расчёта принимает следующий вид:
T = E * U / P * KPD * KDE (часов),
где E — ёмкость всех подключенных АКБ, U — напряжение АКБ, P — мощность нагрузки, KPD примерно равен 0,8, KDE равен примерно 0,9.
Коэффициенты доступной ёмкости и полезного действия не являются фиксированными величинами. Эти коэффициенты зависят от скорости расхода энергии, от температуры и влажности воздуха.
Приведём несколько примеров расчётов времени автономной работы ИБП:
- Используются АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 60 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 60 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 3,5 ч - Используются АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 150 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 150 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 8,6 ч - Используются два АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 150 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 2 х 150 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 17,2 ч - Используются два АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 120 Ач. ИБП осуществляет питание напольного котла отопления электрической мощностью 50 Вт и двух циркуляционных насосов мощностью 100 Вт каждый.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 2 х 120 х 12 / (50 + 2 х 100) х 0,8 х 0,9 = 8,3 ч - Используются три АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 200 Ач. ИБП осуществляет питание напольного котла отопления электрической мощностью 50 Вт и трех циркуляционных насосов мощностью 100 Вт каждый
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 3 х 200 х 12 / (50 + 3 х 100) х 0,8 х 0,9 = 14,8 ч - Используются три АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 200 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 130 Вт
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 3 х 200 х 12 / 130 х 0,8 х 0,9 = 40 ч
Использование таблиц для расчёта времени автономного бесперебойного питания
Для расчёта времени резерва источников бесперебойного питания для систем отопления можно использовать специальную таблицу. Таблица составлена на основе использования формулы расчёта времени автономной работы ИБП. При расчёте данных использовались следующие значения вспомогательных коэффициентов: КПД источника бесперебойного питания 80%, коэффициент доступной ёмкости аккумуляторной батареи 90%.
Таблица расчёта времени автономной работы ИБП для котлов отопления по общей ёмкости подключенных АКБ в зависимости от величины полезной нагрузки.
| Общая ёмкость и напряжение АКБ | Нагрузка 100 Вт |
Нагрузка 150 Вт |
Нагрузка 200 Вт |
Нагрузка 300 Вт |
Нагрузка 400 Вт |
Нагрузка 500 Вт |
| 40 Ач, 12 В | 3,5 ч | 2,3 ч | 1,7 ч | — | — | — |
| 60 Ач, 12 В | 5,2 ч | 3,5 ч | 2,6 ч | — | — | — |
| 100 Ач, 12 В | 8,6 ч | 5,8 ч | 4,3 ч | 2,9 ч | 2,2 ч | 1,7 ч |
| 150 Ач, 12 В | 13 ч | 8,6 ч | 6,5 ч | 4,3 ч | 3,2 ч | 2,6 ч |
| 200 Ач, 12 В | 17,3 ч | 11,5 ч | 8,6 ч | 5,8 ч | 4,3 ч | 3,5 ч |
| 300 Ач, 12 В | 25,9 ч | 17,3 ч | 13 ч | 8,6 ч | 6,5 ч | 5,2 ч |
| 400 Ач, 12 В | 34,6 ч | 23 ч | 17,3 ч | 11,5 ч | 8,6 ч | 6,9 ч |
| 500 Ач, 12 В | 43,2 ч | 28,8 ч | 21,6 ч | 14,4 ч | 10,8 ч | 8,6 ч |
| 600 Ач, 12 В | 51,8 ч | 34,6 ч | 25,9 ч | 17,3 ч | 13 ч | 10,4 ч |
Примечание: ориентировочное время резерва указано при следующих условиях:
- АКБ полностью заряжена;
- температура АКБ +25 °С;
- фактическая ёмкость АКБ соответствует номиналу, указанному на АКБ.
Указано время для НЕПРЕРЫВНОГО режима работы. В циклическом режиме работы время увеличится пропорционально.
Время работы в значительной степени может отличаться от полученных значений в зависимости от типа производителя АКБ, а также от остаточной ёмкости АКБ.
При выборе ИБП для котла отопления следует учитывать следующие параметры:
- максимальную полную мощность подключаемой полезной нагрузки с учётом реактивной нагрузки;
- максимальную разрешенную ёмкость подключаемых АКБ;
- время заряда батарей указанной ёмкости.
Более точные таблицы расчёта длительности резерва источника бесперебойного питания для систем отопления вы найдёте в технических спецификациях специализированных ИБП в разделе Источники бесперебойного питания.
Читайте также по теме
- Автоматика котлов отопления и ИБП для котлов
- ИБП «Бастион» продлевает жизнь аккумуляторов
- Таблицы совместимости аккумуляторов для ИБП
- Как увеличить срок службы аккумулятора ИБП
- Болит голова за АКБ? Есть «лекарство»!
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:
- На выходе вы получаете чистый синус, потому как напряжение на выходе инвертора, это уже не то, которое поступило на вход инвертора.
- 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:
- С внедренными АКБ, без возможности подсоединения доп. аккумуляторов.
- С вмонтированными внутрь АКБ и с возможностью подсоединения доп. АКБ.
- Без встроенных АКБ, а только с подсоединением доп. батарей.
- 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:
- Реальной мощности потребления (обычно значительно меньше максимальной мощности блоков питания). Некоторые производители оборудования заявляют ее. Если же нет, подбирается опытным путем.
- 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:
- Мощность блока питания 750 Вт, а реальное потребление 250 Вт (ЦП — 80 Вт, Видеокарта — 150 Вт, HDD — 10 Вт, материнка + остальное 10 Вт).
- 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.
- 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
Требуемое время автономной работы, часов:
Задайте время в часах, в течении которого инвертор или источник бесперебойного питания (ИБП) должен работать от аккумуляторных батарей (АКБ), питая подключенную нагрузку. (0,1 ≤ t ≤ 250 ч.)
Средняя потребляемая мощность нагрузки, Ватт:
Задайте среднюю потребляемую мощность – сумму мощностей всех приборов, подключенных к ИБП. Алгоритм калькулятора также учитывает типичную мощность холостого хода ИБП. (5 ≤ P ≤ 99999 Ватт)
Напряжение цепи постоянного тока (батареи АКБ), Вольт:
Для подбора подходящего комплекта батарей выберите номинальное напряжение цепи батарей вашего ИБП или инвертора. Обычно это значение кратно 12В (стандартной напряжение свинцово-кислотной АКБ) — 12 / 24 / 36 / 48…
Требуемая емкость комплекта АКБ: Неопределена
Обратите внимание, данный результат носит приблизительное значение, рассчитанное для условного ИБП с технологией line-interactive АКБ типа AGM. Реальное время работы зависит от характеристик применяемой модели ИБП, типа и марки используемых АКБ и специфики электропотребления подключенных приборов. Опыт показывает, что практическое время работы может отличаться как в меньшую так и в большую сторону.
Содержание:
- Как выбрать оптимальную конфигурацию ИБП для организации бесперебойного питания оборудования и бытовых приборов в доме
- Простой способ расчета времени резерва бесперебойника
- Уточненный способ расчета времени резерва бесперебойника
- Готовые таблицы значения времени резерва бесперебойников серии SKAT и TEPLOCOM
- Как увеличить время резервного питания нагрузки?
Как выбрать оптимальную конфигурацию ИБП для организации бесперебойного питания оборудования и бытовых приборов в доме
Ответить на вопрос о выборе конфигурации источника бесперебойного питания для обеспечения надёжного электропитания отопительных и инженерных систем, бытовых электроприборов достаточно сложно. По сути, это уравнение с многими неизвестными. Ведь, заранее неизвестно на сколько плохим будет сетевое электропитание, и какова будет продолжительность отключений электроэнергии.
На первом этапе необходимо определить общую мощность всех потребителей энергии, работу которых необходимо обеспечивать в случае отсутствия сетевого электропитания. Исходя из этого значения необходимо выбрать ИБП мощностью на 20% превышающей максимальное значение нагрузки. После этого нужно определится с ёмкостью внешних аккумуляторных батарей, исходя из необходимого времени резервирования.
Наиболее оптимальным решением бесперебойного питания будет разбить нагрузку на несколько более маленьких групп потребителей. И решать задачи обеспечения резерва раздельно для различных групп потребителей в зависимости от их важности. При выборе конфигурации источника бесперебойного питания и аккумуляторных батарей следует учитывать, что увеличение запаса мощности ИБП не приводит к линейному увеличению длительности резерва. Для обеспечения большой мощности нагрузки необходим более мощный ИБП, а для обеспечения большого времени резерва необходимо увеличивать ёмкость внешних аккумуляторных батарей.
Простой способ расчета времени резерва бесперебойника
Время резерва питания определяется прежде всего двумя параметрами: мощностью полезной нагрузки и общей ёмкостью всех аккумуляторных батарей.
Однако следует отметить, что зависимость времени резерва от этих параметров не линейная. Но для быстрой примерной оценки времени резерва можно использовать простую формулу.
T = E * U / P (часов),
где Е — ёмкость аккумуляторов, U — напряжение аккумуляторов, Р — мощность нагрузки всех подключаемых приборов.
Уточненный способ расчёта времени резерва бесперебойника
Для уточнения расчёта времени резерва дополнительно вводятся специальные коэффициенты: КПД инвертора, коэффициент разряда аккумулятора, коэффициент доступной ёмкости в зависимости от температуры окружающей среды.
С учётом этих коэффициентов формула расчета принимает следующий вид.
T = E * U / P * KPD * KRA * KDE (часов),
где KPD (коэффициент полезного действия инвертора) находится в диапазоне 0,7—0,8,
KRA (коэффициент разряда аккумуляторов) находится в диапазоне 0,7—0,9,
KDE (коэффициент доступной ёмкости) находится в диапазоне 0,7—1,0.
Коэффициент доступной ёмкости имеет сложную зависимость от значения температуры и скорости прикладывания нагрузки. Чем холоднее температура воздуха, тем ниже коэффициент доступной ёмкости. Чем медленнее расходуется энергия батарей, тем больше значения коэффициента доступной ёмкости.
Готовые таблицы значения времени резерва бесперебойников серии SKAT и TEPLOCOM
Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-300
Необходим один внешний аккумулятор напряжением 12 Вольт
| Ёмкость, в Ач | Мощность нагрузки, ВА | ||||
| 100 | 150 | 200 | 250 | 270 | |
| 26 | 2ч 18мин | 1ч 22мин | 55мин | 44мин | 39мин |
| 40 | 3ч 37мин | 2ч 15мин | 1ч 36мин | 1ч 15мин | 1ч 09мин |
| 65 | 7ч 01мин | 4ч 00мин | 2ч 45мин | 2ч 12мин | 1ч 54мин |
| 100 | 12ч 00мин | 7ч 12мин | 5ч 00мин | 3ч 40мин | 3ч 26мин |
Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-1000
Необходимо два внешних аккумулятора напряжением 12 Вольт
| Емкость АКБ, Ач |
Нагрузка, ВА |
|||||||||
| 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | |
| 2х40 | 9,37 | 4,06 | 2,31 | 1,51 | 1,36 | 1,22 | 1,07 | 0,53 | 0,39 | 0,34 |
| 2х65 | 16,15 | 7,12 | 4,40 | 3,02 | 2,29 | 1,56 | 1,44 | 1,36 | 1,28 | 1,11 |
| 2х100 | 27,11 | 11,55 | 7,33 | 5,23 | 4,12 | 3,05 | 2,44 | 2,22 | 2,01 | 1,49 |
| 2х120 | 32,37 | 14,52 | 9,44 | 6,10 | 5,11 | 4,12 | 3,14 | 2,51 | 2,33 | 2,15 |
| 2х150 | 40,47 | 17,40 | 11,24 | 8,19 | 5,57 | 5,07 | 4,17 | 3,28 | 2,57 | 2,42 |
| 2х200 | 54,23 | 24,48 | 15,47 | 11,27 | 9,09 | 6,50 | 5,45 | 5,08 | 4,31 | 3,54 |
Таблица примерного времени резерва SKAT-UPS 3000 RACK
Необходимо 8 внешних аккумуляторов напряжением 12 Вольт
| Емкость АКБ, Ач |
Нагрузка, ВА |
|||||
| 500 | 1000 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 | |
| 65 | 12ч 20мин | 5ч 10мин | 2ч 55мин | 2ч 15мин | 1ч 40мин | 1ч 25мин |
| 100 | 19ч 25мин | 8ч 40мин | 5ч 20мин | 3ч 40мин | 2ч 45мин | 2ч 15мин |
| 120 | 23ч 05мин | 11ч 35мин | 7ч 00мин | 4ч 45мин | 3ч 30мин | 2ч 45мин |
| 150 | 28ч 55мин | 14ч 20мин | 8ч 45мин | 6ч 30мин | 4ч 50мин | 3ч 40мин |
| 200 | 38ч 30мин | 19ч 10мин | 12ч 45мин | 8ч 45мин | 7ч 00мин | 5ч 20мин |
Линейка ИБП марок SKAT и TEPLOCOM обеспечивает возможность организации надёжного бесперебойного питания потребителей различной ёмкости и назначения. Бесперебойники дают возможность организовать бесперебойное питание от маленького котла отопления или циркуляционного насоса до питания всего дома или офиса. Специализированные ИБП дают возможность организации бесперебойного питания особо важных объектов, таких как системы связи, коммуникационное оборудование, системы безопасности и контроля.
Как увеличить время резервного питания нагрузки?
Для увеличения времени резерва питания полезной нагрузки есть несколько путей. Все эти способы вытекают из формулы расчета времени резерва.
Для увеличения времени резерва можно увеличить ёмкость внешних АКБ, уменьшить полезную нагрузку, создать оптимальные условия эксплуатации ИБП и аккумуляторных батарей.
Первый вариант — самый простой, но затратный. Для увеличения ёмкости батарей придется покупать более дорогие аккумуляторы и ИБП, позволяющие производить их эффективный заряд. Кроме затрат на оборудование потребуется и выделение специального помещения, предназначенного для хранения и работы аккумуляторных батарей, снабженного хорошей системой вентиляции.
Второй метод — уменьшить нагрузку. Прежде всего нужно разбить нагрузку на группы в зависимости от необходимости обеспечения бесперебойного питания. Если электроэнергии не будет длительное время, то нужно будет выбирать между важностью обеспечения работы инженерных систем отопления, водоснабжения и необходимостью пользоваться холодильником или кондиционером. Так современный холодильник позволяет обеспечить приемлемую температуру около 20 часов, если его лишний раз не открывать. Еще одной группой потребителей является система освещения, для освещения можно использовать автономные источники бесперебойного питания или аварийные светильники со встроенной аккумуляторной батареей. В конечном счёте можно посидеть и при свете фонарика или старой доброй свечи, всё лучше, чем разморозить систему отопления.
Третий метод заключается в повышении качества обслуживания ИБП и батарей. Здесь наиболее важными моментами являются содержание оборудования в чистоте, обеспечение хорошего температурного режима. Отдельно стоит отметить необходимость проведения правильного заряда АКБ и проведения тренировок аккумуляторов. Часто бывает так, что проблем с электричеством нет, и аккумуляторы не подвергаются циклам разряда и заряда. В результате через несколько месяцев резко падает реальная ёмкость АКБ. Для тренировки АКБ необходимо использовать специальное оборудование или имитировать периодически отключение электроэнергии, давая возможность батареям работать.
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.