Расчет времени работы от аккумулятора

Содержание:

Подбор ёмкости аккумулятора по нагрузке и времени работы

Подбор емкости аккумулятора производим по формуле:

С=100*Т*P, где

С – паспортная емкость аккумуляторных батарей (АКБ) в ИБП (А*ч);

Т – время автономной работы (час);

Р – мощность подключенных потребителей, средняя (кВт).

К примеру, нужно определить емкость АКБ для обеспечения времени автономной работы в течение 8 часов при нагрузке 500 Вт (0,5 кВт).

По формуле вычисляем:

С=100*0,5*8=400 А*ч

То есть для обеспечения времени автономной работы в течение 8 часов при нагрузке 500 Вт нужно выбрать АКБ емкостью 400 А*ч.

В связи с тем, что емкость АКБ с течением времени заряда изменяется не линейно, данная формула пригодна для расчетов при длительном времени автономной работы в течение 9-10 часов. При меньшем времени работы нужны поправки. Для этого нужно знать КПД инвертора и кривую разряда для данного типа АКБ.

Формула

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

T = C ×V × η / P , где:

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

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

С=Uач×(Kin+Kout), где:

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

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

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

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

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

T = 70 Ач × 12 В × 0.92/ 250 = 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.

ЗАРЯДКА внешним зарядным устройством

Теперь я хочу отдельно коснуться правильной зарядки аккумулятора моего ИБП. Как я упоминал выше, я расскажу почему я предпочитаю зарядку АКБ постоянным напряжением. Коснусь этого вопроса на примере своей зарядки. Выглядит она так:

Правильная зарядка для аккумулятора

Схему её можно найти в журнале Радио. Огромная благодарность моему папе, который нашёл её а потом спаял и автору этой разработки – М.Шумилову (https://www.radioway.ru/2009/01/kompyuternyi_blok_pitanija_-_zarjadnoe_ustroistvo_.html) за грамотный и очень полезный прибор изготовленный из компьютерного блока питания. Зарядка достаточно сложна в изготовлении и в настройке. Но после этого процесса она будет радовать своей точностью и простотой зарядки АКБ на гарантированных 100 % емкости. Индикатор показывает помимо тока, напряжения и мощности зарядки затраченные на зарядку ваттчасы. Так она у меня выглядит изнутри:

Как выглядит схема зарядного устройства на основе компьютерного блока питания

Напряжение заряда 14,40 вольт (юстируется при настройке)

Именно чтобы было не 14,39 и не 14,41! Это важно. Ток зарядки ограничивается на тот диапазон АКБ, который вы планируете заряжать

У меня ток ограничен до 6,5 ампер. Для моих нужд это оптимальный ток.

Такой зарядкой можно заряжать АКБ ёмкостью от 20 Ач до 80 Ач. Конечно можно заряжать и АКБ в 150 Ач. Но время зарядки будет около двух суток. При подключенном аккумуляторе напряжение падает, ток зарядки максимальный

Тут следует обратить внимание на то, что если не ограничить ток зарядки, он может быть первые несколько секунд таким, какова ёмкость АКБ. По мере зарядки АКБ напряжение стремится к 14,40 вольтам а ток зарядки постепенно падает

Как только напряжение поднялось до 14,40 вольт – мы сможем увидеть один из главных параметров АКБ, который не так просто узнать – ТОК САМОРАЗРЯДА. По нему можно узнать, на сколько АКБ изношена и чего от неё ожидать зимой.

Также плюс такого метода зарядки в том, что Вы никогда не перезарядите АКБ. Она может стоять на зарядке хоть 3 месяца. Электролит никогда не закипит и она будет заряжена на 100%. К сожалению промышленные зарядки такого типа стоят очень дорого, да и встроенный амперметр с вольтметром – прямое доказательство того, что зарядка действительно не халтурная. В отличии от говнохреней Bosh и прочих Vart, где индикация контроля осуществляется светодиодами, которые загораются по какому-то там случаю метеоризма изготовителя. Теперь я точно и без непоняток объяснил цифру в 14,40 вольт.

После процесса зарядки нужно подождать около 2-6 часов (в зависимости от ёмкости АКБ) пока батарея придёт в состояние покоя. Напряжение будет около 13 вольт. И в течении суток-двух (когда все химические процессы внутри прекратятся полностью) напряжение батареи опустится до напряжения в 12,8 вольт. Начнётся процесс её саморазряда. Теперь, надеюсь, стало понятно, почему я заткнул отверстия в АКБ и не парюсь по поводу вредных испарений во время зарядки. Периодически, раньше раз в полгода, сейчас раз в пару лет, я тестирую и обслуживаю АКБ. Проверяю ареометром плотность электролита в банках и его уровень. Ну и соответственно дозаряжаю резервную АКБ внешней зарядкой.

2) Формула Пекерта

T=Cp/I^ n

  • 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.

Зависимость изменения значения емкости

На емкость АКБ влияет несколько показателей. Если подключить аккумулятор к защищенной нагрузке, то величина тока останется неизменной. Расчет емкости производится умножением значения времени, требуемого на разрядку батарейки, на постоянный ток разряда.

Расчет емкости АКБ

Между энергией и напряжением аккумулятора существует прямая зависимость. Увеличение одного показателя автоматически активирует рост второго. Расчет электроэнергии заключается в умножении напряжения, постоянного тока и времени разряда между собой.

Показатели энергетической и резервной емкостей также оказывают влияние на изменение объема. Они позволяют применять элементарные формулы для расчета емкости АКБ. Зная эти данные, достаточно разделить значение энергетической – на 4, а резервной – на 2.

Часто возникают трудности с поиском подобной информации. По этой причине определять емкость батареи приходится более сложными методами. Предварительно ознакомьтесь с причинами, позволяющими удостовериться в необходимости проведения процедуры.

Норма напряжения

Норма напряжения зависит от условий, при которых проведены замеры.

При работающем моторе

Под нагрузкой нормальными будут считаться значения 13,5-14 Вольт. Такое напряжение обеспечивает полноценный заряд аккумулятора. Если полученные показания превышают 14,2 вольта, генератор будет перераспределять излишки по системе.

Норма напряжение при работающем двигателе.

Если в течение 10 минут после запуска двигателя напряжение не нормализуется, значит существуют проблемы в электросети, которые следует устранить.

При отключенном моторе

Норма напряжение без нагрузки.

Для замера напряжения без нагрузки также нужен мультиметр. Если при покое значение на клеммах ниже 11,8 В, двигатель не заведётся, потребуется снимать аккумулятор, нести его на зарядку, либо прикуривать от другого автомобиля.

Нормальный уровень напряжения при отключённом двигателе – 12,5-13 В. Если мультиметр показывает 12,5, значит аккумулятор разряжен на 50%.

Оптимально выполнять замеры перед поездкой. В этом случае можно понять, способна ли аккумуляторная батарея держать заряд несколько суток.

С применением нагрузочной вилки

Использование для проверки нагрузочной вилки – простой способ проверить, нужно ли заряжать/разряжать аккумулятор. Вилка крепится на полюс ИП на 5 секунд. Сразу на мультиметре должны появиться значения 12–13 вольт, после пятой секунды – больше 10 вольт.  Это показывает, что АКБ исправен, полностью заряжен. Когда в ходе тестирования нагрузочной вилкой напряжение падает до 9 вольт, АКБ неисправен, нужна его замена.

Зимой

Падение температуры воздуха сказывается на плотности электролита, что влияет на уровень заряда. В результате замедления химической реакции, напряжение падает, в результате аккумулятор может перестать запускать двигатель. При расчёте нормального напряжения зимой следует использовать специальную таблицу, где указано влияние температуры на плотность электролита, другие показатели АКБ.

Расчет мощности ИБП

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 индуктивной нагрузки (аппараты с электродвигателями, люминесцентные лампы) обычно указывают полную мощность в вольт амперах (ВА). Если фигурируют ватты, надо рассчитать необходимую мощность ИБП с учетом реактивной составляющей:

P=Pa/cos φ.

Здесь Pа – активная мощность (Вт), cos φ – коэффициент мощности (если неизвестен, примите равным 0.7).

Также учитывайте, что в технике с электродвигателями пусковые токи до пяти раз больше, чем в рабочем режиме: бытовой холодильник, например, потребляет в момент включения компрессора около киловатта. Приятная новость: подобным устройствам требуется синусоидальный ток, и все ИБП «Сибконтакт» выдают на выходе именно такую форму переменного напряжения.

Какие факторы учитывать при выборе аккумулятора для ИБП?

При подборе аккумуляторных батарей для источника бесперебойного питания (инвертора) учитывают следующие факторы:

  • Тип АКБ. Для инверторов рекомендуется выбирать необслуживаемые батареи AGM или GEL (гелиевые аккумуляторы). Первые подходят для поддержки высокой нагрузки и выдерживают более высокие токи разряда по сравнению с АКБ типа GEL. Обеспечивается оптимальная работа ИБП с AGM батареями. Гелиевые изделия идеально работают с ветряными генераторами, солнечными батареями и прочими альтернативными источниками энергии в циклическом режиме. Некоторые наливные АКБ, хотя и можно применять в системе резервирования, но делать это не рекомендуется из-за взрывоопасности – в процессе работы выделяется водород. Автомобильные батареи рассчитаны на большие токи, выдаваемые на малое время, и при работе в системе резервного энергоснабжения после нескольких глубоких разрядов до 20% уже не могут использоваться в дальнейшем.
  • Режим работы. Для полностью автономного энергоснабжения частного дома, коттеджа, офиса, промышленного объекта на солнечных панелях лучше выбирать всё же тяговые панцирные аккумуляторы, а для резервного режима работы – AGM или гелиевые.
  • Емкость. При малом количестве мощных потребителей электроэнергии достаточно будет несколько АКБ емкостью 200 Ач – порядка 2-х штук для автономного отопления, 4-х штук – для коттеджа с автономным отоплением, водоснабжением, холодильником, телевизором и другой техникой, и до 8 штук для полного резервного электроснабжения коттеджа или дома, где пиковая мощность может достигать до 30000 ВА.
  • Температурный режим. При низкой температуре окружающей среды заметно снижается энергоемкость батареи, возможно образование конденсата и последующего коррозийного разрушения. Поэтому независимо от указанного производителем температурного режима устанавливать аккумуляторы необходимо в отапливаемых помещениях.

Средний срок службы AGM аккумуляторов в режиме автономного энергоснабжения с применением автономной энергетики на основе солнечных панелей – до 3-х лет, поскольку цикл заряд-разряд осуществляется ежедневно. При резервном – порядка 10 лет, поскольку работают в буферном режиме с 3-стадийным зарядом. Не стоит забывать, что значительному снижению срока эксплуатации герметизированных необслуживаемых АКБ способствует глубокий разряд до 20%. Оптимальным является цикл разряда до 30-50% и заряда до 80% в резервном режиме работы источника бесперебойного питания.

Подводя итог, можно отметить, что для коттеджа при нормальных условиях для обеспечения резервного энергоснабжения подойдет от 2 до 8 необслуживаемых АКБ типа AGM или GEL (если выбран этот вариант) емкостью 200 А*ч. Установка возможна в любом месте частного дома, офиса – в котельной, под пролетом межэтажной лестницы, в бытовом помещении и т.д.

Контроль саморазряда

Каждый аккумулятор неизбежно теряет заряд. Для контроля расхода ампер часов аккумулятора расчёты обязательно необходимы. Сначала нужно вычислить энергию, которая хранится в накопителе на момент полного заряда. Делать это придётся сразу же после отключения аккумулятора от сети. Рекомендуем: Виды аккумуляторов для автомобилей и их характеристика Затем нужно оставить его где-то на месяц, а после повторить действия. Если сроки не терпят, то можно подождать всего неделю, а результат умножить на четыре. Нормальными значениями расхода для среднего устройства считается десятая часть от полной ёмкости в неделю либо четыре таких части в месяц.

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.

Подбор ёмкости аккумулятора по нагрузке и времени работы

Подбор емкости аккумулятора производим по формуле:

С=100*Т*P, где

С – паспортная емкость аккумуляторных батарей (АКБ) в ИБП (А*ч);

Т – время автономной работы (час);

Р – мощность подключенных потребителей, средняя (кВт).

К примеру, нужно определить емкость АКБ для обеспечения времени автономной работы в течение 8 часов при нагрузке 500 Вт (0,5 кВт).

По формуле вычисляем:

С=100*0,5*8=400 А*ч

То есть для обеспечения времени автономной работы в течение 8 часов при нагрузке 500 Вт нужно выбрать АКБ емкостью 400 А*ч.

В связи с тем, что емкость АКБ с течением времени заряда изменяется не линейно, данная формула пригодна для расчетов при длительном времени автономной работы в течение 9-10 часов. При меньшем времени работы нужны поправки. Для этого нужно знать КПД инвертора и кривую разряда для данного типа АКБ.

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.

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:

Где Рэл – это мощность одного 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.

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.

CSB

Торговая марка CSB Battery основана в 1986 г, с 2015 г. принадлежит концерну Hitachi Chemical. Основное производство в Тайване, есть заводы во Вьетнаме и на Филиппинах. Качество продукции признано во всем мире. Именно такие батареи устанавливают в свое оборудование APC, Eaton, MGE и др. производители ИБП. У CSB есть официальные дистрибьюторы по всему миру, в РФ это компания Выбор.

Особенности продукции

На момент написания обзора представлено 13 линеек АКБ для ИБП. Подавляющее большинство представлено батареями по технологии AGM. Для ИБП к газовому котлу наиболее привлекательными являются следующие модификации:

  • GP. Это стандартная серия общего применения, наиболее распространенная, поэтому не проблема подобрать. Емкость в пределах от 4,5 до 100 А*ч, напряжение 6 или 12 В. Срок службы 5 лет.
  • GPL. Емкость в диапазоне от 7,2 до 100 А*ч. Напряжение 12 В .Срок службы увеличен до 10 лет.
  • HRL. Емкость в диапазоне от 8,5 до 132 А*ч. Напряжение 12 В. Срок службы 10 лет.
  • EVX. Емкость от 7,2 до 75 А*ч. Напряжение 12 В. Стойки к полному разряду – до 400 циклов. Срок службы 8 лет.

Производитель предлагает конструкции батарей, адаптированные для работы в буферном или циклическом режимах – от 260 до 400 циклов.

Модели от CSB
Характеристики GPL12400 GPL12750 GPL121000
Технология AGM
Напряжение, В 12
Емкость, А*ч 40 80 100
Масса, кг 14,5 25,6 33,5
Срок службы, лет 10
Примерная цена, руб. 8800 15000 20100

Вывод: это одно из лучших предложений по соотношению цены и качества. Бренд широко представлен в СНГ. Выше вероятность, что попадется оригинал, если покупать не на рынке. Однако при покупке нужно быть внимательным – часто подделывают. Широкий ассортимент позволяет подобрать модель под строгие эксплуатационные запросы.

Расчет мощности ИБП

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 индуктивной нагрузки (аппараты с электродвигателями, люминесцентные лампы) обычно указывают полную мощность в вольт амперах (ВА). Если фигурируют ватты, надо рассчитать необходимую мощность ИБП с учетом реактивной составляющей:

P=Pa/cos φ.

Здесь Pа – активная мощность (Вт), cos φ – коэффициент мощности (если неизвестен, примите равным 0.7).

Также учитывайте, что в технике с электродвигателями пусковые токи до пяти раз больше, чем в рабочем режиме: бытовой холодильник, например, потребляет в момент включения компрессора около киловатта. Приятная новость: подобным устройствам требуется синусоидальный ток, и все ИБП «Сибконтакт» выдают на выходе именно такую форму переменного напряжения.

Когда, как и каким током заряжать

Как правило, о степени заряженности АКБ судят по плотности его электролита. Плотность полностью заряженной батареи должна составлять 1,26-1,28 г/см³, напряжение не менее 12,5 В. Все будет зависеть от того, какая плотность электролита была изначально установлена в новом аккумуляторе вашего региона проживания, может быть как 12,7 В так 12,9В. Чем плотность ниже, тем сильнее она разряжена. Уменьшение плотности на 0,01 г/см3 по сравнению с номинальной означает, что батарея разрядилась примерно на 6-8%. Степень заряженности нужно определять по банке имеющей наименьшую плотность.

Как определить емкость аккумуляторной батареи

Узнать емкость можно при учете данных, которые указываются изготовителем на упаковке, а также посредством простейших вычислений. Мин. показатель напряжения на выходе при полном разряде для автомобильной батареи составляет 10,8 вольта. На полноценный цикл разрядки нужно примерно 10−20 часов.

Если на батарейке указано значение емкости 72 Ач, то значит, она выдает ток 3,6 Ампера на протяжении всего процесса подзарядки. После отвода нагрузки, напряжение на выходе должно быть 10,8. В и больше.

Чтобы выполнить расчет емкости аккумулятора онлайн, используется следующая формула Ср= Ik * t, в которой учитывается время разряда (t) и коэффициент Пейкерта (k). Для свинцовых модификаций показатель должен начинаться от 1,15 до 1,35. При выполнении расчетов нужно учесть деление емкости на номинальную и запасную. К особенностям этих двух показателей можно причислить нижеуказанные факты:

  1. Номинального типа емкость определяется с помощью разряда маленьким током, например, при длительной эксплуатации разного электрического оборудования.
  2. Резервная емкость помогает узнать, насколько хватит аккумулятора без использования генератора. В таком случае ток разряда составляет 25 ампер.

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.

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.

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.

Причины расчета емкости батарейки

Существует несколько оснований для такого расчета.

Знать емкость необходимо:

  • при замене АКБ,
  • починке неисправной батареи,
  • покупке и смене элементов аккумуляторов,
  • использовании старой комплектующей для установки на новый аппарат,
  • заимствовании запчастей для монтажа неработающей батарейки,
  • проверке соответствия всех установленных элементов.

Допустимы и другие причины определения емкости батареи. Избежать ошибок при подсчете поможет тщательное изучение нескольких методов. Есть стандартные и специальные способы. Выбор зависит не только от вашего желания и удобства.

Чтобы получить точный результат, потребуется провести тщательный анализ, но в дальнейшем это поможет быстро применять знания в любой ситуации и безошибочно определять емкость батареек.

Расчет по формуле Пекерта

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

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

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

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

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

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

Время работы

Многих пользователей интересует время работы, которое сможет обеспечить тот или иной бесперебойник. Как рассчитать время работы бесперебойника? Для этого необходимо знать мощность подключенной нагрузки к ИБП, коэффициент полезного действия инвертора и суммарную ёмкость АКБ.

Суммарный расчет аккумуляторных батарей для ИБП производится крайне просто. В большинстве случаев источники бесперебойного питания содержат в себе типовые аккумуляторы. Чтобы выполнить суммарный расчет батарей для ИБП нужно умножить их количество на ёмкость одной аккумуляторной батареи.

Чтобы расчет времени автономной работы ИБП КПД инвертора рекомендовано принимать равным 0,85. Суммарная мощность нагрузки должна быть выражена в ваттах. О том, как её найти мы говорили в начале статьи.

Расчет времени работы ИБП проводится по следующей формуле:

Время=суммарная ёмкость акб*напряжение акб*(КПД инвертора/мощность нагрузки)

Полученное значение является приближённым и может меняться в процессе срока службы источника бесперебойного питания. Расчет времени ИБП является приближённым, так как время зависит от износа АКБ и условий эксплуатации, в основном от температуры воздуха. Так, например, рост температуры на один градус после отметки 40°C снижает ёмкость аккумулятора на 5%, что является очень существенным. Для максимального срока службы рекомендовано понижать нагрузку на бесперебойник на каждые 10 градусов после 25°C на 20%. Или же можно организовать хорошую систему охлаждения и не допускать вообще какого-либо роста температуры, за что источник бесперебойного будет только благодарен.

Если подобные расчёты для вас являются непонятными, то вы можете обратится к специалистам в этой области или же использовать специальный калькулятор – программа расчета ИБП. Однако, в этом случае необходимо использовать проверенный софт, созданный профессионалами, чтобы избежать ошибок и неверного выбора ИБП. Плюсом таких программ является расчет трансформаторов ИБП. При расчёте можно выбрать тип сердечника у трансформатора. При вычислениях учитываются потери, которые возможны в сердечнике и медных проводах.

Возможны случаи, когда нет необходимости в абсолютно точных данных. В таком случае можно воспользоваться специальными таблицами, в которых приведено время автономной работы для различных видов источников бесперебойного питания. Данные таблицы включают в себя время работы в зависимости от ёмкости аккумуляторных батарей и суммарной мощности нагрузки. Таким образом, вы можете сопоставить свои данные с табличными и узнать примерное время.

Зная то, как рассчитать ИБП можно сделать наиболее правильный выбор ИБП. Теперь вы знаете, что время автономной работы зависит не от мощности ИБП или от суммарного напряжения АКБ, а от ёмкости аккумуляторов. Поэтому при выборе ИБП нужно отдавать предпочтение с большей ёмкостью аккумуляторов при соответствии с заданной мощностью. Такой выбор позволит обеспечить максимальную автономность.

Написать письмо

По любому вопросу вы можете воспользоваться данной формой:

Читайте далее:

Как проверить мощность аккумулятора тестером

Расчет мощности солнечных батарей для дома

Расчет активной мощности в трехфазной сети

Расчет мощности при последовательном соединении

Расчет мощности ТЭНа для нагрева воды

Заключение

По статистике количество случаев повреждений оборудования, вызванных прекращением подачи напряжения в питающей сети, не так велико, если сравнивать с количеством неисправностей, возникающих из-за перенапряжений или пониженного напряжения.

Поэтому, если имеется необходимость наряду с обеспечением надежного электроснабжения таких потребителей, как компьютеры или серверное оборудование и обеспечить их длительный срок службы, следует применять ИБП при питании даже от электросети, где вероятность отключения мала.

Спасибо, помогло!1Не помогло

Сейчас читают:

Все про ИБП (источник бесперебойного питания): зачем нужен и как работает

Как подобрать качественный и недорогой источник бесперебойного питания

Рейтинг лучших источников бесперебойного питания для газового котла

Какой блок питания нужен для светодиодной ленты?

Как продлить срок службы аккумулятора телефона

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector