Расчет времени работы от аккумулятора по мощности

Содержание статьи

UPS, ИБП – вопросы и ответы

UPS, ИБП, источники бесперебойного питания – вопросы и ответы

UPS, ИБП: расчет времени работы от аккумулятора (аккумуляторной батареи)

1. Расчет средней мощности

С начала 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.

Н апример, 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).

В торой 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

Е сли 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

Н ас 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.

2. Расчет суммарной емкости аккумулятора UPS

О бычно аккумуляторная батарея UPS состоит из нескольких одинаковых герметичных свинцовые кислотных аккумуляторов. В частном случае, такой аккумулятор может быть один.

Н ам нужно найти суммарную емкость аккумуляторной батареи UPS. Для этого умножим общее количество аккумуляторов на емкость одного аккумулятора.

Н апример, 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 UPS будет равна:

C = 17 А*час * (2 + 4) = 102 А*час

3. Расчет времени работы UPS, ИБП, от аккумулятора (аккумуляторной батареи)

Т еперь мы готовы рассчитать время работы UPS от аккумуляторной батареи:

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

г де: 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.

Д ля 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

К ак 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.

4. Очень важная поправка

П риведенная 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.

П оэтому, 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.

Читайте также:  Как сделать самодельную камеру видеонаблюдения

Д ля точного расчета времени работы UPS от аккумуляторной батареи, нужно использовать точные значения КПД инвертора UPS при данной мощности и разрядные кривые данного типа аккумуляторов.

Расчет емкости АКБ и основные понятия

Аккумуляторная батарея представляет собой источник тока многоразового использования. Ее особенность заключается в цикличности: зарядив батарею, ее можно использовать установленное производителем количество часов. Разряженную батарею легко зарядить с помощью специального зарядного устройства. Время заряда связано с параметрами источника, а количество циклов “заряд-разряд” напрямую зависит от типа и особенностей АКБ.

Что такое емкость и зачем нужен этот показатель?

Емкость аккумуляторной батареи – ее ключевая характеристика. Она влияет на стоимость устройства, область применения (от бытовых нужд до медицинских), срок службы.

Эта характеристика отображает длительность временного промежутка, на время которого батарея будет полноценно питать соответствующее устройство (пульт, телефон и т.д.) и обеспечивать его автономную работу. Иными словами, емкость АКБ – это максимальное количество электрической энергии, которое батарея способна накапливать за 1 полный цикл заряда.

Единица измерения емкости АКБ – амперы в час (А*ч), а для батарей высокой мощности – миллиамперы в час (мА*ч).

Основные понятия, которые связаны с расчетом емкости АКБ

С определением емкости АКБ связаны несколько терминов, среди них ток разряда аккумулятора, энергетическая и резервная емкость и прочие. Рассмотрим основные из них.

1.Зависимость емкости АКБ от тока разряда

При подключении к аккумулятору защищенной нагрузки без преобразователя, величина тока не меняется. При этом время работы АКБ будет выглядеть как соотношение емкости к току. В виде формулы эта зависимость выглядит следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч или мА*ч);

I – постоянный ток разряда аккумулятора (А);

T – время разряда батареи (ч).

2. Зависимость емкости АКБ от энергии

Способность к накоплению энергии батареей связана с напряжением: чем оно больше, тем больше энергии накопит АКБ. Таким образом, электрическая энергия определяется как произведение тока, напряжения и времени:

W= I*U*T,

где W – энергия накопленная батареей (Дж);

U – напряжение аккумулятора (В);

I – постоянный ток (А);

T – время разряда (ч).

3. Энергетическая емкость

Под этим понятием подразумевается энергия, которую отдает полностью заряженный аккумулятор при разряде до минимального напряжения. Для расчета энергетической емкости используют формулу:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч);

W – энергетическая емкость аккумулятора (Вт/элемент).

4. Резервная емкость

Этот термин используется при расчете емкости автомобильных аккумуляторов. Он описывает способность АКБ питать электрооборудование автомобиля, когда встроенный генератор не функционирует. Резервная емкость рассчитывается следующим образом:

где Q – емкость аккумулятора (А*ч);

T – резервная емкость аккумулятора (мин).

Расчет емкости аккумуляторной батареи

Измерение объема батареи необходимо в случае определения количества энергии для продолжительной автономной работы любых устройств (к примеру, для ноутбука, смартфона и т.д.);

Для того чтобы определить емкость АКБ, необходимо применить стандартную формулу:

где Q – рассчитываемая емкость АКБ (А*ч или мА*ч);

P – нагрузочная мощность (Вт);

t – временной промежуток резервирования (ч);

V – напряжение батареи (В);

k – коэффициент, отображающий какая часть емкости АКБ используется.

Значение k компенсирует ситуацию неполного заряда батареи. К слову, полный разряд после нескольких полных циклом работы существенно увеличивает работоспособность устройства.

Расчет заряда АКБ на конкретном примере

Для того чтобы провести подсчет емкость батареи смог даже новичок, рассмотрим следующую задачу.

Мы имеем критическую нагрузку 500 Вт, которая требует резервирования на протяжении 3 часов, а также стандартное напряжение 12 В. Сперва посчитаем емкость для батареи, которая разряжается на 70 процентов, а потом заряжается. Это будет выглядеть следующим образом:

Q = 500*3/12*0,7 = 178,6 А*ч.

Так рассчитывается минимальная емкость. Чаще всего следует считать объем АКБ с небольшим запасом (например, 20%). В таком случае батарея проработает максимальное количество времени. Расчет будет выглядеть так:

Q = 178,6*1,2 = 214,3 А*ч.

В любом случае, вы сможете самостоятельно рассчитать емкость необходимой батареи, просто подставим свои значения в вышеуказанную формулу.

Власть и техника, деньги и товары имеют ценность и полезны лишь постольку, поскольку они дают человеку свободу.

Калькулятор расчета времени разряда аккумулятора

Какое время разряда аккумулятора — это интересует многих автовладельцев. Особенно если с утра обнаружилось, что забыл выключить свет, а при попытках запуска двигателя выясняется – батарея полностью посажена. Вот тогда-то и возникает вопрос: «могла ли лампочка освещения салона или габаритного света посадить аккумулятор или это какая-то неисправность?». Забегая наперед, ответ однозначный – конечно могла, особенно если это зима и у АКБ не было 100% заряда.

Чтобы не завестись буквально через день, достаточно всего лишь иметь утечку тока 100 и более миллиампер, что уж и говорить об источнике потребление в 400-700 мА. Убедится в этом можно подсчитав номинальное время разряда аккумулятора автомобиля. Формула расчета имеет такой вид:

T=Ёмкость (АКб) / Ток потребителя

Читайте также:  Датчик холла принцип работы в автомобиле

Наш онлайн калькулятор позволит рассчитать на сколько хватит аккумулятора при включенном источнике потребления тока, когда вы его случайно забыли или намеренно оставили работать. Расчет будет произведен с учётом номинальной ёмкости аккумулятора, мощности потребителя и естественной утечке тока в состоянии покоя.

При малых токах потребления, емкий аккумулятор может обеспечить большее время работы. Естественно, чем больше емкость аккумулятора, тем больше время работы, но и заряжать генератору тогда придется дольше. А значит, поездка на короткую дистанцию не позволит ему быстро восстановится. В зимнее время это может привести к отказу запуска двигателя стартером.

Время разряда аккумулятора

Как посчитать время разряда аккумулятора можно понять разобрав конкретный пример. Допустим, в бортовой сети автомобиля включен потребитель мощностью 120 Ватт. По закону Ома можно подсчитать, что в час он высасывает из аккумулятора 10А. То-есть, если в машине стоит батарея на 55 Ач, то полный её разряд наступит не более чем через 5,5 часов. Но это лишь приблизительное вычисление, так как есть еще другие факторы, которые будут влиять на потребление тока. Заметим, что для того, чтобы машина не завелась, достаточно 15-25% остатка, а это часа 4.

Таблица времени разряда батареи при минимальном потреблении:

Процент разряженности (%)102030405060708090100
Время разряда (ч)*7142026323945525864

*Для расчета были взяты минимальные значения утечки тока в 20 мА и мощность автомобильной лампы 10W от АКБ емкостью 55Ah.

Те данные о 20 часах работы аккумулятора, что указаны на его этикетке, заложены в расчете на ток равный 0,05 от ее емкости.

Допустимый разряд аккумулятора

Допустимый разряд автомобильного аккумулятора до 30% от первоначальной емкости (напряжение не ниже 11,8В). Заметьте, что при таком уровне можно запустить двигатель лишь при плюсовой температуре. В зимнее время не допускайте даже 50% процентной разряженности (12,1V).

Как пользоваться калькулятором расчета времени разряда

Используя элементарную формулу, можно посчитать на сколько хватит аккумулятора и на обычном калькуляторе, но нужно знать точное значение мощности потребления, а также добавить к нему утечку. Поэтому, куда быстрее можно узнать время разряда аккумулятора в зависимости от тока нагрузки, отметив галочками нужные потребители. Для подсчета нужно:

  1. В поле «Емкость АКБ» указать номинал батареи.
  2. В ячейке «Утечка тока», можно указать как среднестатистическую – 25-35 мА, так и проверив мультиметром. Чтобы посчитать допустимое значение, воспользуйтесь онлайн-калькулятором. Который, в зависимости от того, какие у вас имеются потребители – покажет предполагаемое нормальное значение утечки в состоянии покоя.
  3. Отметьте галочками (выберите из списка) необходимые потребители, включение которых повлекло разряд (или есть потребность посчитать время работы АКБ). Мощность ламп рассчитана на стандартный номинал.
  4. В поле «Мощность потребителя» цифра будет меняться в зависимости от выбранных источников. Либо можно ввести самостоятельно известное число в ваттах либо силе тока – амперах.
  5. По нажатию кнопки «Рассчитать» вы получите результат времени в часах.

Для справки, какую мощность имеет тот или иной потребитель, можно взять данные из таблицы.

Таблица потребителей тока в автомобиле

ПотребительМощность (Вт)Требуемый ток (А)
Передние габариты5 x21-2
Фары дальнего/ближнего света55 x27-10
ПТФ55 x27-10
Задняя противотуманная лампа21 x22–3,5
Стояночные огни5 x21-2
Задние габариты5 x21-2
Подсветка номера20,17
Стоп-сигнал5 x21-2
Аудиосистема5-250,5-2
Стеклоочистители605
Обогрев стекла1205-10
Подогрев сидений85-1607-14
Вентилятор печки80-2006-16
Автономный отопитель60-1205-10
Система зажигания202-4
Управление двигателем (ЭБУ)101-2

Подпишись на наш канал в Я ндекс.Дзене

Еще больше полезных советов в удобном формате

Расчет времени работы от аккумулятора (аккумуляторной батареи)

1. Расчет средней мощности

Сначала нужно определить среднюю мощность подключенного к UPS оборудования в ваттах. Нам нужно узнать именно среднее (за время работы UPS от аккумулятора) потребление. Оно может отличаться от максимальной или номинальной мощности, указанной в описаниях оборудования.

Например, номинальная мощность блока питания компьютера может быть 500 Вт, а реальное потребление 120 Вт (процессор небольшой мощности – 60 Вт, не слишком навороченная матплата с интегрированным видеоадаптером – 50 Вт и небольшой винчестер – 10 Вт).

Второй пример. Подключенный к UPS холодильник имеет компрессор с электрической мощностью 200 Вт, но включается этот компрессор один раз в 10 минут и работает 2 минуты. В этом случае, среднее потребление будет равно:

200 Вт / 10 мин. * 2 мин. = 40 Вт

Если для холодильника указано годовое потребление энергии в киловатт-часах, (например, 270 кВт*час в год), то для расчета средней мощности эту величину нужно разделить на 9:

P = 270 / 9 = 30 Вт

Нас интересует средняя активная мощность оборудования, питающегося от UPS, т.е. мощность, выраженная в ваттах (Вт), а не в вольт-амперах (ВА). Если известна только полная мощность (в ВА), то ее нужно умножить на коэффициент от 0.6 до 1.0 в зависимости от характеристик оборудования.

Читайте также:  Принцип работы независимого расцепителя

2. 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

3. 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.

4. Очень важная поправка

Приведенная выше формула приближенно верна для больших времен работы UPS от аккумуляторной батареи (более 8-10 часов). При малых временах разряда (больших токах разряда) аккумулятор отдает только часть емкости. Точно эту величину можно узнать из технических характеристик аккумулятора, а приближенно отражено на графике.

Поэтому, если по приведенной выше формуле получилось время около 6 часов, его нужно уменьшить на 20%. Для 4 часов – уменьшить на 30%, для 2 часов – на 40%, а если в расчете получилось время около 30 минут, его нужно разделить на 2.

Для точного расчета времени работы UPS от аккумуляторной батареи, нужно использовать точные значения КПД инвертора UPS при данной мощности и разрядные кривые данного типа аккумуляторов.

Расчет: время работы и требуемая ёмкость аккумулятора

Системы резервного и автономного электропитания основаны на источниках бесперебойного питания (инверторах напряжения) и аккумуляторных батареях, которые обеспечивают резервное питание в моменты отсутствия напряжения в основной электрической сети. Чтобы правильно собрать подобную систему, нужно корректно рассчитать необходимую емкость аккумуляторов в соответствии с потребляемой мощностью и временем, на которое необходимо обеспечить нагрузку автономным электропитанием.

На данной странице Вы можете воспользоваться инструментом по расчету времени работы нагрузки от аккумулятора (батареи), который был разработан инженерами в соответствии со стандартами и нормами проектирования систем резервного электроснабжения.

Как узнать время работы аккумулятора?

Введите значение входного напряжения инвертора, В;

Введите значение емкости аккумуляторных батарей, А/ч;

Введите значение потребляемой мощности, Вт;

Нажмите «Рассчитать» напротив поля «Время работы».

Как узнать емкость необходимого аккумулятора?

Введите значение входного напряжения инвертора, В;

Введите значение потребляемой мощности, Вт;

Введите значение времени автономного электроснабжения, ч;

Нажмите «Рассчитать» напротив поля «Емкость батарей».

Как узнать мощность нагрузки?

Введите значение входного напряжения инвертора, В;

Введите значение емкости аккумуляторных батарей, А/ч;

Введите значение времени автономного электроснабжения, ч;

Полученное значение – предполагаемая мощность нагрузки в (Ватт).

Как подобрать модель аккумулятора?

При расчете времени работы аккумулятора, мощности нагрузки или емкости батареи, автоматически происходит подбор наиболее подходящих моделей аккумуляторных батарей с указанием названия, номинального напряжения, емкости, типа батареи, типа клеммных выводов, страны производителя и стоимости.

Чтобы получить детальное описание и характеристики аккумулятора, нажмите на его название и Вы будете переадресованы на страницу серии.

Профессиональный расчет времени и ёмкости аккумуляторного кабинета

Предложенный инструмент предоставляет приблизительные данные с точность расчета времени 10-15%, которые могут быть скорректированы в зависимости от используемого источника бесперебойного питания (инвертора напряжения), характера нагрузки и режима эксплуатации, температуры рабочей среды и других факторов.

В зависимости от типа аккумуляторных батарей, также требуется учитывать дополнительные коэффициенты допустимой глубины разряда и учитывать запас емкости.

Обращайтесь к специалистам компании и получайте исчерпывающие рекомендации по расчету емкости аккумуляторных батарей и времени работы ИБП, подбору наиболее подходящего типа батарей, а также информацию по их наличию на складе и стоимости.

Оцените статью
Добавить комментарий