Онлайн-калькулятор позволяет рассчитать, сколько времени проработает аккумулятор заданной емкости при заданном токе нагрузки. Это позволяет рационально подобрать источник питания для вашего электронного устройства в строгом соответствии с необходимыми размерами устройства.
Калькулятор времени работы аккумулятора
Емкость аккумулятора (mAh)
Время работы аккумулятора до разряда (часы)
Как считает этот онлайн-калькулятор? Прежде всего, время работы устройства от аккумулятора и его разряд зависят от величины потребления устройства, измеряемой в миллиамперах (mA) и емкости батареи, измеряемой в ампер-часах (mAh).
Ампер – это основная электрическая величина, определяющая количество тока, проходящего через нагрузку. Время работы и разряда батареи вычисляется, исходя из текущего значения емкости батареи и величины нагрузки.
Цикл работы аккумулятора до допустимого разряда вычисляется по формуле:
Время работы аккумулятора = Емкость аккумулятора в mAh / ток нагрузки устройства в mA * 0.70*
* Поправочный коэффициент 0.70 необходим для учета внешних факторов, которые могут повлиять на срок службы батареи.
Упрощенная формула вычисления времени работы
В более упрощенном онлайн-калькуляторе расчета аккумулятора, время работы может быть высчитано из значений емкости АКБ, измеряемой в ампер-часах и мощности потребляемой нагрузки, измеряемой в Ваттах.
В таком случае значение вычисляется по формуле:
Время работы аккумулятора = (10 * емкость батареи) / нагрузка
Упрощенная формула
Емкость в Ампер-часах (Ah)
Перейти к содержимому
Предлагаем Вашему вниманию простой онлайн-калькулятор, при помощи которого можно рассчитать, сколько времени проработает аккумулятор определенной емкости при указанном токе нагрузки. Это позволит правильно подобрать источник питания для различных электронных устройств, в том числе и собранных своими руками.
Введите значения в поля, и нажмите «Вычислить». Результат покажет максимально возможное время работы Вашего аккумулятора.
Теоретически можно производить расчет по формуле: t=C_ак/I_н , где:
- t – продолжительность «работы» аккумуляторной батареи (ч);
- Сак – емкость аккумулятора (мА*ч);
- Iн – ток нагрузки (мА).
Но, проблема заключается в том, что при увеличении нагрузки на АКБ, также увеличивается скорость разряда емкости. Например, аккумулятор емкостью 800 мА*ч при нагрузке 800 мА, будет работать не час, а несколько меньше. В связи с этим используется следующая формула для расчета: t=C_ак/(I_н × K_I ), то есть, добавлен коэффициент KI, это табличное значение, подбираемое в зависимости от типа АКБ. В данном онлайн-калькуляторе используется усредненное значение коэффициента KI, равное 1,428.
Для получения результата достаточно ввести емкость АКБ (в мА*ч) и ток нагрузки (в мА). После этого нажать кнопку «Вычислить» и ознакомиться с результатом.
Telegram канал @asutpp_ru
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.
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.
Источники бесперебойного питания обеспечивают резервное энергоснабжение бытовой и компьютерной техники при отсутствии напряжения в основной электросети. Сколько времени проработает ИБП с конкретной емкостью аккумуляторных батарей при заданном токе нагрузки? Определить этот показатель несложно, если рационально подойди к выбору ИБП по емкости аккумулятора и учесть «энергопрожорливость» предполагаемых к подключению устройств-потребителей.
«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.
Популярные инверторные ИБП
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».
Powerbank для зарядки ноутбуков
_____
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.
- 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»!
При установке видеонаблюдения или аварийного освещения необходимо заранее рассчитать, на сколько хватит подключенного к системе аккумулятора. Время автономной работы в первую очередь зависит от емкости батареи. А вот зависимость от тока потребления приобретает обратно пропорциональный характер. Можно рассчитать, на сколько хватит аккумулятора, зная его емкость.
Содержание
- Время разряда батареи в зависимости от тока нагрузки
- Методы расчета времени работы
- Экспонента Пекерта
- Простая формула
- Расчет по таблицам из спецификаций АКБ
- Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ
- Расчеты нагрузки только на один АКБ
- Просмотр и изучение разрядных таблиц аккумуляторов и последующий подбор подходящего элемента
- Проведение реальных разрядов
- Заключение
Время разряда батареи в зависимости от тока нагрузки
В аккумуляторных источниках емкость указывается из расчёта того, сколько АКБ может выдавать тока в стандартный промежуток времени. В том случае, если в специфике источника это время не указано, то в основном берется 20 часов. Например, если на АКБ емкость указана как 200 А*ч, то это можно расшифровать как то, что батарея способна питать током 10А на протяжении 20 часов.
Интересно то, что подобный расчёт времени работы аккумулятора применим не для большой нагрузки. В случае батарей была замечена необычная закономерность. Она заключается в невозможности отдавать большой процент емкости при большей нагрузке. Таким образом, получается, что при увеличении тока нагрузки уменьшается процент отдачи емкости со стороны АКБ. Например, источник в 200 А*ч будет выдавать ток в 200А на протяжении 15-30 минут, но никак не полноценного часа.
Интересный факт! Емкость АКБ, который разряжен большой нагрузкой, никуда не девается, а остается в батарее. Например, если батарея в 100 А*ч разряжена на 50А, то при ее заряде она потребит где-то 50 А*ч. Но, если оставить ее на некоторое время, то емкость восстановится за счет диффузии ионов в электродах источника.
Такой эффект связан с тем, что ток в аккумуляторе протекает под воздействием ионной проводимости. Если в электролите проводимость на достаточно высоком уровне и при этом не несет особых значений, то перенос ионов в пластинах АКБ и преодоление переносчиками фазового раздела из электрода и электролита будет происходит медленно. Другими словами, если батарея будет быстро разряжаться, некоторые ионы просто не будут успевать выйти в электролит из электрода или преодолеть это расстояние в обратном порядке за время разряжения. Именно это и будет ограничивать емкость аккумулятора при быстром разряде.
Такая анормальность была давно замечена. И для расчёта времени разряда используют куда более емкие формулы, в которые внесены поправки на такой эффект.
Методы расчета времени работы
Экспонента Пекерта
Для того, чтобы рассчитать время работы АКБ, стоит воспользоваться формулой Пекерта:
В формуле используются следующие обозначения величин:
- Т – временной промежуток, ч.
- С – коэффициент, вычисленный Пекертом, который обозначает емкость батареи при разряжении током величиной в 1А.
- I – ток, при котором совершается разряд.
- N – Экспонента Пекерта.
Экспонента в некоторых случаях сразу же указывается в документации или характеристиках аккумулятора. Она рассчитывается на основе данных с-рейтинга АКБ, т.е. емкости в разных временных промежутках разряда. Коэффициент Пекерта можно рассчитать самостоятельно по формуле:
Здесь R обозначает часовой рейтинг присущий емкости.
Формула Пекерта помогает максимально точно рассчитать время работы автономного источника питания.
Простая формула
Чтобы рассчитать, на сколько хватит аккумулятора, можно использовать следующую формулу:
В ней используются следующие обозначения:
- Е – емкость используемого АКБ, А*ч.
- U – напряжение.
- Р – мощность нагрузки, Ватт.
Данная формула сильно упрощена. Ее можно использовать, чтобы быстро рассчитать примерное время (5-15 часов разряда) того, сколько будет работать источник. В этом уравнении нет поправок на снижение отдачи энергии батареи во время короткого разряда и увеличение этого же показателя на длительных периодах. Также здесь не учтены коэффициенты, которые позволяют дать максимально точные данные.
В случае с простым способом расчёта есть и более совершенная формула:
В ней используются такие обозначения, как:
- Т – время, на протяжении которого может работать источник питания, ч.
- U – Напряжение АКБ, Вольт.
- С – емкость аккумулятора, А*ч.
- К – количество используемых батарей для питания.
- h – Коэффициент полезного действия, применимый к преобразователю. Его показатели равняются 0.75-0.9, и довольно часто изменяются, так как показатель зависит от нагрузки.
- Кр1 – коэффициент задающий глубину разряда источника 0.8-0.9. Рекомендуется использовать меньшее значение (т.е. 80%).
- К2 – показатель доступной емкости.
- Р – мощность от нагрузки.
Такая формула позволяет посчитать более точное время работы автономного источника питания, но для более длительных разрядов от 60 минут. На непродолжительном разряде полученные данные будут сильно разниться с реальными показателями из-за наличия нелинейной функции разрядов в кислотно-свинцовых батареях.
Расчет по таблицам из спецификаций АКБ
Способ расчета времени работы аккумулятора по таблицам из спецификаций батарей позволяет получить точные результаты. Этот метод выяснения времени, сколько может работать АКБ делится на три этапа.
Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ
В формуле применяются такие обозначения, как:
- Р1 – мощность, Вт;
- Соs(φ) – характеристика на коэффициент мощности;
- К – степень прилагаемой нагрузки ИБП;
- КПД инвертора.
Например, если взять ИБП мощностью в 120 кВт, который работает при нагрузке в 70%. А коэффициент мощности в 0.8, то получится следующий расчёт:
Именно такая нагрузка и пойдёт на ИБП при питании источника устройства от аккумулятора.
Расчеты нагрузки только на один АКБ
На этом этапе важно перерассчитать нагрузку именно на одну батарею. Потому что обычно в больших источниках бесперебойного питания используются несколько батарей, соединенных последовательно. Количество АКБ может варьироваться до 40 штук.
Формула для вычисления нагрузки на одну батарею при условии, что в цепочке 40 штук выглядит так:
Достаточно просто разделить предыдущий результат на количество элементов в цепи. Также в дата-листах АКБ указывают мощность только на один элемент, которых, как правило, 6 штук в 12В батареях. Из этого следует, что нагрузка примет такое значение:
Где Рэл – это мощность одного элемента.
Просмотр и изучение разрядных таблиц аккумуляторов и последующий подбор подходящего элемента
Базовой характеристикой каждой батареи считается ее энергоподача. Этот показатель указывает на количество выдаваемой мощности АКБ в определенный временной промежуток. В характеристических таблицах ориентиры идут на глубину разряда. Таблицы выглядят следующим образом:
Для примера были взяты две таблицы аккумулятора Дельта из двух серий. В ходе вычисления была выявлена нагрузка в 298Вт. По таблицам видно, что первый источник выдержит нагрузку почти 14 минут, а второй — 16. Очевидно, что выбор лучше делать на второй аккумулятор.
Проведение реальных разрядов
Самые точные показатели дает проверка проведением реальных разрядов. Но эта процедура очень длительная. Также не стоит забывать, что АКБ приобретает максимальную ёмкость только на 10 цикле заряд-разряд.
Заключение
Узнать на сколько хватает аккумулятора для питания той или иной техники достаточно просто. Формулы весьма легкие. Также существуют специальные калькуляторы, в которые достаточно вбить все необходимые данные.