Расчет времени работы от аккумулятора по мощности

Расчет времени работы нагрузки от источника бесперебойного питания

В предыдущей статье мы разобрались с типами источников бесперебойного питания (ИБП) по классу защиты, в этой статье мы разберем методологию расчета времени работы нагрузки от ИБП.

Шаг 1. Находим реальную мощность защищаемой нагрузки.

Вначале определим реальную мощность подключенного к источнику бесперебойного питания (ИБП) оборудования в ваттах. Для этого необходимо рассчитать среднее потребление полезной нагрузки. Оно будет отличаться от максимальной и номинальной мощности, указанной в описаниях оборудования.

Пример: номинальная мощность блока питания компьютера 500 Вт, а реальное потребление 140 Вт (бюджетный процессор – 50 Вт, материнская плата с интегрированным GPU – 80 Вт и SSD винчестер – 10 Вт).

Другой пример: подключенный к ИБП холодильник имеет компрессор с электрической мощностью 150 Вт, но включается этот компрессор один раз в 10 минут и работает 3 минуты. В этом случае, среднее потребление будет равно:

150 Вт / 10 мин. * 3 мин. = 45 Вт

Если для холодильника указано годовое потребление энергии в киловатт-часах, (например, 360 кВт*час в год), то для расчета средней мощности эту величину нужно разделить на 12:

P = 360 *1000/ 365/24 = 49.31 Вт

Нас интересует средняя активная мощность оборудования, питающегося от ИБП, 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. Этот коэффициент указывается в каталоге продукции производителя оборудования, либо в документации к конкретному оборудованию.

Шаг 2. Рассчитываем суммарную емкость ИБП.

Аккумуляторная батарея состоит из нескольких одинаковых электрохимических компонентов. В случае небольшой мощности ИБП, такая аккумуляторная батарея может состоять из одного аккумулятора.

Необходимо найти суммарную емкость аккумуляторной батареи ИБП. Для этого общее количество аккумуляторов умножим на емкость одного аккумулятора.

Приведем пример: ИБП имеет встроенную аккумуляторную батарею, состоящую из двух герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов емкостью 7 А*часов и напряжением 12 вольт. В дополнении к этому, к ИБП подключен один внешний батарейный блок с четырьмя такими же аккумуляторами. Тогда суммарная емкость аккумуляторной батареи ИБП будет равна:

C = 7 А*час * (2 + 4) = 42 А*час

Шаг 3. Расчет времени работы нагрузки от ИБП при идеальных условиях.

Рассчитаем время работы полезной нагрузки от аккумуляторной батареи:

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

C – рассчитанная ранее суммарная емкость аккумуляторной батареи ИБП в ампер-часах;

V – напряжение одного аккумулятора в вольтах;

η – КПД инвертора ИБП (в расчёте примеров используем КПД = 0,92, более подробная информация в замечаниях);

P – рассчитанная ранее средняя мощность подключенного к ИБП оборудования в ваттах.

Для рассмотренного выше примера (компьютер средней мощностью 140 Вт и ИБП с двумя встроенными 12-вольтовыми аккумуляторами на 7 А*часов и внешней аккумуляторной батареей из четырех таких же аккумуляторов) имеем:

T = 42 А*час * 12 В * 0.92 / 140 Вт = 3,312 час = 3 часа 18 мин

Важные поправки и замечания:

1. Рассмотренная нами методика расчета не учитывает ряд зависимостей работы аккумулятора от внешних факторов и наиболее точна только при больших временах (более 10 часов времени разряда) и незначительных отклонениях от нормальных условий. В случае с большой мощностью нагрузки, по отношению к максимально допустимой для работы от ИБП следует рассчитать понижающие коэффициенты из приведенных ниже графиков. Также в каталоге продукции Eaton приведена таблица времени резервирования батарей с полезной нагрузкой 70% и 50% от максимально допустимой.

Читайте также:
Наплавляемая рулонная кровля: мастера выбирают рулонные материалы

Кривые разрядных характеристик

Характеристики саморазряда

Температура и ёмкость

2. В рамках концепции энергоэффективной архитектуры (EAA) компания Eaton разработала ряд инновационных решений, повышающих эффективность систем резервирования оборудования: Система сохранения энергии (ESS) – предназначена для достижения максимального показателя КПД (на теперешний момент КПД ИБП с технологией ESS = 99%). Приведем график КПД в зависимости от нагрузки.

Расчёт времени резерва питания нагрузки от ИБП

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.

Время автономной работы ИБП зависит от продолжительности отключения энергии

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.

Время автономной работы зависит от общей мощности оборудования

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.

Читайте также:
Ремонт электродвигателей переменного тока – разбираем причины неисправностей и ищем способы их устранения

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.

Продолжительность автономной работы ИБП зависит от общей емкости АКБ

Приведём несколько примеров расчётов времени автономной работы ИБП:

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
Читайте также:
Ремонт шарового смесителя для ванной и душевой кабины

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.

Калькулятор расчета емкости АКБ для ИБП

С помощью данного калькулятора можно ориентировочно рассчитать необходимую ёмкость аккумулятора для источника бесперебойного питания.

Расчет емкости аккумуляторной батареи для источника бесперебойного питания

Номинальное напряжение АКБ:

Минимальная емкость АКБ:

Расчет времени автономной работы ИБП

Номинальное напряжение АКБ:

Время работы ИБП:

Расчет емкости аккумуляторной батареи для UPS и время работы источника бесперебойного питания

Если вы владелец дорогого электрооборудования, которое требует стабильного и бесперебойного питания – без ИБП вам не обойтись.

Насколько проще была бы наша жизнь, если бы существовал универсальный источник бесперебойного питания на все случаи жизни?

На практике же, каждый пользователь предъявляет к источнику бесперебойного питания конкретные требования, которые зависят от назначения, типа и количества техники, которая будет подключена к ИБП.

Специалисты компании LogicPower считают, что к выбору UPS для дома или бизнеса необходимо подходить рационально. Калькулятор ИБП избавит вас от разочарований и лишних трат, если вы неправильно подберете мощность, тип ИБП или емкость аккумулятора.

Типы источников бесперебойного питания

Smart ИБП с двойным преобразованием применяют для высокочувствительной техники с большим количеством «электронной начинки».

Преимущества ИБП on-line:
  • широкий диапазон входных напряжений (110-300V) при минимальном отклонении на выходе (220V±1%)
  • скорость переключения режимов работы у бесперебойников смарт онлайн равна нулю
  • модели Smart ИБП online с одинаковой мощностью можно параллельно соединять между собой
  • возможность удаленного управления и контроля параметров работы инверторов напряжения.
Читайте также:
Ремонт спальни идей дизайна в спальной комнате, варианты современного евроремонта в маленькой квартире и спальне, бюджетный интерьер

ИБП линейно-интерактивные пользуются широким спросом у владельцев персональных компьютеров.

Преимущества линейно-интерактивных ИБП:
  • линейно-интерактивные бесперебойники LogicPower имеют доступную стоимость при высоком качестве сборки и внутреннего наполнения
  • встроенная функция AVR позволяет использовать UPS линейно-интерактивный как стабилизатор напряжения для компьютера
  • время автономной работы от аккумулятора от 10 до 30 минут, что позволяет сохранить необходимые файлы и корректно отключить ПК

ИБП с правильной синусоидой в паре с внешним аккумулятором используют для обеспечения бесперебойного питания 24/7 систем автономного отопления, водоснабжения, видеонаблюдения и т.д.

Преимущества UPS с чистой синусоидой:
  • источники бесперебойного питания с правильной синусоидой имеют широкий спектр защитных функций от: короткого замыкания, скачков напряжения, сетевых помех, разряда и избыточного заряда батарей, высокого/низкого напряжения
  • скорость переключения у бесперебойников с чистой синусоидой на работу от аккумулятора и обратно – меньше секунды

ИБП гибридный MPPT с правильной синусоидой чаще всего используют для автономных систем бесперебойного питания на основе солнечных батарей. ИБП данного типа совместимы и с традиционными, и с альтернативными источниками электрической энергии.

Преимущества гибридных источников бесперебойного питания с MPPT контроллером:
  • ИБП гибридный автоматически регулирует ток заряда внешней батареи при помощи микропроцессорного управления
  • гибридный инвертор имеет высокую производительность, КПД – 98%
  • UPS обеспечивает максимально точный контроль параметров работы и распределения вырабатываемой энергии

Онлайн калькулятор ИБПпоможет произвести быстрый и точный расчет необходимой вам мощности источника бесперебойного питания с учетом суммарной мощности, подключенного к нему оборудования* и коэффициента запаса.

*Для расчетов берется мощность каждой единицы оборудования, указанная производителем в технической документации

Как выбрать аккумулятор для источника бесперебойного питания?

После того как вы определитесь с типом и мощностью источника бесперебойного питания, необходимо правильно подобрать аккумуляторную батарею.

Главный критерий выбора – необходимое вам время резервного питания электрооборудования от аккумуляторной батареи.

Типы аккумуляторов для ИБП

Аккумуляторы свинцово-кислотные AGМ герметичные необслуживаемые батареи пользуются широким спросом благодаря доступной стоимости. Кроме цены необслуживаемые АКБ данного типа имеют следующие преимущества: высокая надежность, стабильное напряжение, широкий диапазон рабочих температур. Рассчитаны на 400 циклов заряд/разряд

Мультигелевые аккумуляторные батареи – это модернизированные AGM аккумуляторы, которые имеют увеличенный ресурс циклов работы – 800.

Аккумуляторы гелевые GeL – благодаря вязкой структуре электролита не боятся низких температур и отлично работают при низком заряде батареи. Ресурс циклов заряд/разряд – 1200

Литий железо фосфатные АКБ отличаются устойчивостью к высоким и низким температурам окружающей среды, имеют хорошую производительность, минимальный уровень токсичности, компактные размеры и малый вес. Аккумуляторы Lifepo4 выдерживают более 7000 циклов

Онлайн калькулятор емкости аккумулятора для ИБП поможет правильно подобрать АКБ

Технические эксперты LogicPower дадут квалифицированную консультацию и помогут Вам с выбором оборудования для систем бесперебойного питания

Расчет времени работы ИБП от аккумулятора (аккумуляторной батареи)

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.

Читайте также:
Обои из поролона: плотные, теплые, практичные

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.

Читайте также:
Проекты гаражей с хозблоком — надежное укрытие и удобная мастерская

ups.png 376x321 q85 subsampling 2

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.

На сколько времени хватает аккумулятора: практические расчеты

На сколько хватает аккумулятора (как на практике рассчитать время)

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.

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:

  1. Т – временной промежуток, ч.
  2. С – коэффициент, вычисленный Пекертом, который обозначает емкость батареи при разряжении током величиной в 1А.
  3. I – ток, при котором совершается разряд.
  4. N – Экспонента Пекерта.
Читайте также:
Разновидности и свойста бойлеров Термекс

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:

  1. Е – емкость используемого АКБ, А*ч.
  2. U – напряжение.
  3. 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:

  1. Т – время, на протяжении которого может работать источник питания, ч.
  2. U – Напряжение АКБ, Вольт.
  3. С – емкость аккумулятора, А*ч.
  4. К – количество используемых батарей для питания.
  5. h – Коэффициент полезного действия, применимый к преобразователю. Его показатели равняются 0.75-0.9, и довольно часто изменяются, так как показатель зависит от нагрузки.
  6. Кр1 – коэффициент задающий глубину разряда источника 0.8-0.9. Рекомендуется использовать меньшее значение (т.е. 80%).
  7. К2 – показатель доступной емкости.
  8. 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:

Читайте также:
Роботы-пылесосы — неутомимые и незаменимые помощники

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.

Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы

Практически любое современное электронное устройство с возможностью автономной работы имеет “на борту” литий ионный

Технология AGM в аккумуляторных батареях

Обыкновенные кислотные аккумуляторы постепенно теряют свою популярность. На смену к ним приходят усовершенствованные технологии

Полярность аккумулятора

Нередко в силу неопытности пользователя происходят ситуации, когда вместо правильного подключения аккумуляторной батареи владелец

Можно ли брать в самолет power bank

Современный человек пользуется смартфонами, ноутбуками, беспроводными наушниками, дополнительными гаджетами. Их плохое свойство — ограниченный

Расчет времени работы ИБП для определенной нагрузки

Оглавление статьи: Расчет времени работы ИБП для определенной нагрузки

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

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.

Читайте также:
Ремонт санузла своими руками: фото, идеи, пошаговые инструкции

ибп

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

Источник бесперебойного питания

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.

ибп

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.
Читайте также:
Роботы-пылесосы — неутомимые и незаменимые помощники

График

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

  • 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.

АРС

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.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Строительный
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: