Расчёт ИБП по мощности и времени работы

Вопросы и ответы
Содержание
  1. Что такое емкость аккумулятора автомобиля?
  2. Общие характеристики работы АКБ автомобиля
  3. Принцип работы
  4. Что влияет на время автономной работы
  5. Как подобрать ИБП
  6. Допустимый разряд аккумулятора
  7. Упрощенная формула вычисления времени работы
  8. Как проверить емкость аккумулятора авто мультимером?
  9. Как пользоваться онлайн калькулятором?
  10. Особенности подбора ИБП
  11. Подбор ИБП по мощности и времени автономной работы
  12. Определение суммарной мощности потребителей
  13. Выбор типа конструктива ИБП
  14. Определение требуемого времени автономной работы ИБП
  15. Расчёт аккумуляторных батарей для ИБП
  16. Посчитайте количество АБ
  17. Выясните отдаваемую мощность каждой ячейки батареи
  18. Подберите подходящую модель аккумуляторной батареи
  19. Подберите вариант установки АБ
  20. Пример подбора аккумуляторных батарей для автономного питания газового котла
  21. Модельный ряд ИБП «Штиль»
  22. Где купить ИБП «Штиль»?

Что такое емкость аккумулятора автомобиля?

Емкость аккумулятора — технический показатель, отражающий время, в течение которого аккумулятор может питать подключенную к нему нагрузку. В качестве нагрузки выступают все электронные компоненты в автомобиле – фары, сигнализация, иммобилайзер, магнитола, дверные замки, бортовой компьютер и так далее. Обычно этот показатель измеряется в амперах или ампер-часах.

Большинство современных аккумуляторов имеют заряд от 50 до 100 ампер-часов, хотя существуют и более мощные аккумуляторы.

Следует понимать, что мощность аккумулятора автомобиля используется только в том случае, если электронный компонент в автомобиле работает. Но даже при отсутствии нагрузки аккумулятор постепенно теряет заряд из-за явления, называемого утечкой тока:

  • Утечка тока может происходить по естественным причинам, не связанным с наличием поломки в автомате. В норме естественная утечка аккумулятора составляет от 0,01 до 0,04 А в зависимости от типа аккумулятора и погодных условий.
  • Но при повреждении аккумулятора/проводки/электронных компонентов автомобиля утечка тока может увеличиться в десятки, а то и в сотни раз. Такие утечки необходимо вовремя устранять, так как это приводит аккумулятор в негодность.

Общие характеристики работы АКБ автомобиля

Если не вдаваться в тонкости и частные случаи, то в автомобилях обычно это аккумуляторная батарея, которая питает всю электрику. Речь идет не только о понятных всем устройствах – магнитоле, фарах, бортовом компьютере, но и, например, о топливном насосе, инжекторе без функции, перемещение которых невозможно.

Аккумулятор заряжается на ходу от генератора, режим зарядки на современных автомобилях регулируется электроникой.

Существует множество характеристик аккумуляторной батареи, начиная от конструктивных особенностей, размеров, принципа действия и заканчивая специфическими, такими как ток холодной прокатки, электродвижущая сила, внутреннее сопротивление.

Чтобы ответить на вопрос, стоит остановиться на нескольких основных моментах.

  • Емкость. В среднем на современный легковой автомобиль устанавливаются аккумуляторы емкостью 55-75 Ач.
  • Продолжительность жизни. Это зависит от того, насколько близки показатели емкости аккумулятора к указанным на этикетке. Со временем емкость аккумулятора снижается.
  • Саморазряд. После зарядки аккумулятор не остается таким навсегда, уровень заряда снижается за счет химических процессов и для современных автомобилей составляет около 0,01 Ач
  • Степень заряда. Если автомобиль заводили несколько раз подряд, а генератор проработал недостаточно времени, аккумулятор может быть заряжен не полностью, этот фактор необходимо учитывать при последующих расчетах.

Принцип работы

Источник бесперебойного питания — это устройство, которое контролирует параметры выходного напряжения вашей сети. В качестве основного источника электроэнергии используется городская сеть. В качестве резерва — аккумуляторные батареи.

Согласно стандарту Международной электротехнической комиссии, все ИБП делятся на три основных типа:

  • Пассивный (резервный);
  • Линия интерактивная;
  • Двойное преобразование.

Принцип работы ИБП резервного типа (называемого также автономным) — когда напряжение сети не выходит за указанные пределы, это устройство переводит напряжение из сети в нагрузку, не внося в нее никаких изменений.

Если напряжение выходит за указанные пределы, он прерывает подачу сетевого напряжения и переключается на питание от батареи. При этом постоянное напряжение батареи преобразуется в переменное напряжение промышленной частоты.

Преимущества этого типа – простота установки, простота использования, достаточно дешевая стоимость.

Недостатки: частое переключение на питание от аккумулятора расходует их ресурс.

Принцип работы линейно-интерактивного ИБП отличается от автономного только тем, что в его работе задействован стабилизатор напряжения. Диапазон ограничения напряжения этих ИБП шире. То есть при падении напряжения в более широком диапазоне стабилизатор сначала выравнивает напряжение, а если этого недостаточно, то ИБП переходит на питание от аккумуляторов.

При этом скорость переключения для линейно-интерактивных источников бесперебойного питания составляет 4,7 мс. Этого времени достаточно, чтобы компьютер продолжил работу. А вот для систем, более чувствительных к падениям (серверное и медицинское оборудование), лучше использовать другой тип оборудования.

Принцип работы ИБП с двойным преобразованием (еще его называют онлайн) — на ИБП подается сетевое напряжение, преобразуемое в постоянное напряжение для заряда аккумуляторной батареи. Затем это постоянное напряжение преобразуется в переменное и передается на нагрузку.

Преимущества этого типа:

  1. На выходе вы получите чистую синусоиду, потому что напряжение на выходе преобразователя не такое, как оно поступает на вход преобразователя.
  2. Нулевое время переключения в случае полной потери сетевого питания. Это достигается за счет того, что преобразованное напряжение все равно подается на нагрузку.

Недостатки: дорогое оборудование и дорогая установка.

Что влияет на время автономной работы

На независимое от сети время работы влияет множество различных индикаторов. Рассмотрены основные параметры устройства и перспективы увеличения емкости аккумулятора. Благодаря этому любой тип ИБП можно разделить на такие подтипы, как устройства:

  1. Со встроенными батареями, без возможности подключения дополнительных батарей.
  2. Со встроенными батареями и с возможностью подключения дополнительной батареи.
  3. Без встроенных аккумуляторов, а только с подключением дополнительных аккумуляторов.
  4. Без встроенных аккумуляторов, но с перспективой добавления аккумуляторов с внешним подключением.

Источники бесперебойного питания со встроенными батареями в основном используются для обеспечения кратковременного питания нагрузки для корректного завершения работы (например, для компьютера).

Время работы ИБП с подключенными дополнительными батареями больше, и, как правило, время работы полностью зависит от:

  • емкость этих батарей и степень износа;
  • мощность нагрузки;
  • ток зарядного устройства ИБП, что влияет на выбор емкости аккумулятора.

Как подобрать ИБП

Выбрать источник бесперебойного питания, в общем случае, исходя из:

  • максимальный эффект от общей нагрузки;
  • коэффициент нагрузки (реальное энергопотребление), влияющий на расчет батареи (выражается в Вт или %);
  • указание в паспорте на ИБП кВт и кВА;
  • если по каким-то причинам параметр кВт не указан, берите кВт=кВА.

Таким образом, мощность всей нагрузки – это мощность, указанная на шильдиках блоков питания. Нагрузка в какой-то момент может потреблять всю эту мощность (обычно этого не происходит, но возможен пик), поэтому покрытие должно быть реализовано полностью.

Выбор аккумуляторов основывается на:

  1. Реальное энергопотребление (обычно намного меньше максимальной мощности блоков питания). Некоторые производители оборудования утверждают, что. Если нет, то он подбирается опытным путем.
  2. Емкость на стандартных батареях, но можно выбрать ИБП с дополнительными батареями.

Данные о времени зарядки для ИБП с дополнительной группой батарей обычно недоступны. В худшем случае +1 дополнительный блок времени зарядки внутренних аккумуляторов.

Допустимый разряд аккумулятора

Чтобы автомобиль всегда был в движении, рекомендуется помнить о правилах зарядки аккумулятора. Если заряд полностью исчерпан, завести машину не получится, так как для запуска двигателя необходимо электричество.

Если аккумулятор заряжен на 1-20%, машина не заведется с первого раза, что доставит массу хлопот водителю. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы батарея была заряжена хотя бы на 20-30%. Зимой минимально допустимый заряд составляет 40-50% из-за особенностей работы аккумулятора при низких температурах.

Упрощенная формула вычисления времени работы

В общем случае срок службы батареи можно рассчитать по следующей упрощенной формуле:

Б = (ЗАКБ/ВС)*ПК

Расшифровывается так:

  • B — общее время работы батареи при заданной нагрузке.
  • ЗАКБ — это заряд батареи в данный момент времени. Единицы измерения — ампер (А).
  • SUN — это общий уровень нагрузки (то есть это набор рабочих узлов, в который входят сигнализация, электронные замки, фары и так далее). Единицами измерения также являются ампер (А).
  • ПК – поправочный коэффициент, учитывающий особенности эксплуатации автомобиля. Для новой машины с новым аккумулятором ПК обычно составляет 0,9. Если вы давно пользуетесь автомобилем, ПК равен 0,7. Если автомобиль старый, но вы недавно меняли аккумулятор или отдельные узлы, ПК равен значению 0,8.

Как проверить емкость аккумулятора авто мультимером?

Узнать реальный заряд батареи в данный момент времени можно с помощью мультиметра. Это делается следующим образом:

  1. Заглушите двигатель, выключите все электронные устройства на вашем автомобиле (сигнализация, электронные замки, бортовой компьютер и т.д.).
  2. откройте капот и закрепите его. Гаечным ключом аккуратно ослабьте клеммы и отсоедините автомобильные провода от аккумулятора.
  3. Запустите мультиметр, установите режим вольтметра, вставьте два щупа в прибор. Затем подключите щупы к аккумулятору, соблюдая полярность.
  4. На экране мультиметра должна появиться цифра — это уровень напряжения в аккумуляторе в данный момент. Измерения следует проводить в течение 1-2 минут для повышения точности измерений.
  5. Существует прямая зависимость между емкостью аккумулятора и напряжением, поэтому по уровню напряжения можно определить фактический уровень заряда.

Чтобы узнать текущий уровень заряда аккумулятора, воспользуйтесь этой таблицей:

Показания мультиметра 12,7 вольт или больше 12,5 вольт 12,3 вольта 12,1 вольт 11,9 вольт или меньше
Уровень заряда батареи 100% 75% 50% 25% 0%

Как пользоваться онлайн калькулятором?

Вы можете использовать приведенную выше формулу для расчета срока службы батареи. Вы также можете использовать наш калькулятор для расчетов, который следует использовать следующим образом:

  1. В первой строке введите емкость аккумулятора на данный момент. Максимальный заряд батареи можно узнать в инструкции к устройству или с помощью наклейки на боковой части батареи.
  2. Укажите суммарную мощность всех устройств, подключенных в данный момент к батарее. Не забудьте ввести правильные единицы измерения (амперы или ватты), чтобы получить правильные результаты расчета.
  3. Обратите внимание на список популярных устройств, которые часто подключаются к автомобильному аккумулятору. Если вы установили устройство из списка, поставьте галочку напротив него.
  4. Укажите ток утечки. В случае полностью исправного автомобиля утечка находится в пределах от 0,01 до 0,04 — в случае аварии этот показатель может быть выше.
  5. Нажмите кнопку «Рассчитать» — в соответствующем блоке ниже появится число, которое будет отражать предполагаемое время работы от батареи при заданном уровне нагрузки. Единицы измерения — часы.

В заключение хотелось бы сказать, что данный калькулятор является достаточно приблизительным. Поэтому фактическое время автономной работы может варьироваться в большую или меньшую сторону на 10-20%. Если у вас есть свободное время, перед проведением расчетов рекомендуется проверить реальную емкость аккумулятора на данный момент мультиметром – это поможет повысить точность расчетов.

Особенности подбора ИБП

По сравнению со стабилизаторами напряжения источники питания являются технически более сложными устройствами, из-за этого расчет ИБП, то есть подбор необходимой модели, будет включать в себя несколько параметров, в частности, помимо мощности устройства, необходимо будет определить емкость аккумуляторов (АБ) в зависимости от требований периода автономности.

Если эти технические характеристики ИБП выбраны неправильно, общая эффективность работы, а также предлагаемый уровень непрерывности вряд ли будут приемлемыми. Ниже приведены методы расчета этих параметров.

Обратите внимание на следующее!
Если у вас нет специального технического образования, то подбор ИБП и аккумуляторов все же лучше проводить с помощью специалистов.

Подбор ИБП по мощности и времени автономной работы

Алгоритм выбора модели ИБП состоит из шагов, описанных ниже.

Читайте также: Тороидальный трансформатор своими руками: пошаговая инструкция

Определение суммарной мощности потребителей

Во-первых, вам нужно решить, какие электроприборы вы хотите запитать от ИБП и какова их потребляемая мощность. При этом важно не забыть о величине пусковых токов нагрузки. Их стоимость может в несколько раз отклоняться от номинала.

Например, для компрессора холодильника мощностью 180-200 Вт пусковые токи достигают до 1 кВт. Циркуляционные насосы для водоснабжения при пуске потребляют в 3-8 раз больше номинальной мощности за короткое время.

Информацию о величине потребляемой мощности и пусковых токах можно получить из технического паспорта изделия или у производителя электроприбора. После определения максимальной суммарной мощности нагрузки в Вт необходимо подобрать ИБП по активной выходной мощности, которая должна быть примерно на 20-30 % больше расчетной%.

Выбор типа конструктива ИБП

Как правило, модели ИБП могут иметь следующие форм-факторы:

  • стена;
  • этаж;
  • стойка — для размещения в 19-дюймовых стойках;
  • универсальный — можно устанавливать как на пол, так и на подставку.

Выбор типа конструкции зависит от того, где нужно разместить блок, чтобы обеспечить надежное подключение ИБП к сети и нагрузке.

Определение требуемого времени автономной работы ИБП

Для определения необходимого времени резервного питания нагрузки от ИБП необходимо учитывать продолжительность и частоту отключений электроэнергии в сети и наличие блоков резервного питания. Есть две ситуации:

  • в вашей сети происходят незначительные отключения электроэнергии, или вы используете генератор для питания нагрузки во время отключения электроэнергии. В этом случае следует искать решение с коротким временем аутотомии — не более 5-10 минут.
  • ваша электросеть испытывает перебои в подаче электроэнергии в течение длительных периодов времени, и вы не используете генератор в качестве резервного источника питания. В этом случае нужен ИБП с большим временем автоотключения (точное значение зависит от максимального периода отключения питания).

Обратите внимание на следующее!
Важно иметь в виду, что из-за достаточно высокой цены аккумуляторов не всегда оправдано с экономической точки зрения обеспечение длительного времени автономной работы (более 12 часов) с ИБП. В качестве альтернативы рациональнее рассмотреть связку: ИБП на короткое время автономности + генератор.

В зависимости от типа ситуации необходимо выбрать один из двух вариантов ИБП:

  • если требуемое время автономной работы ИБП не более 5-10 минут, вам подойдут модели ИБП со встроенными батареями, которые обеспечат бесперебойный переход на работу от генератора или надежно защитят от кратковременных отключений электроэнергии. Такие устройства в нужном типе конструкции легко подобрать на сайте продавца или производителя, узнать максимальную потребляемую мощность нагрузки.
  • если требуемое время автономной работы более 10 минут, стоит рассмотреть модели ИБП без встроенных аккумуляторов, но с возможностью подключения внешних аккумуляторов. Такие устройства выбрать сложнее, поэтому для решения этой проблемы можно обратиться к консультантам производителя или продавца. Если вы хотите выбрать внешние аккумуляторы самостоятельно, ниже мы приводим простой алгоритм выбора.

Расчёт аккумуляторных батарей для ИБП

В этом разделе мы приведем простой алгоритм выбора стандартных 12-вольтовых аккумуляторов AGM (Absorbent Glass Mat).

Посчитайте количество АБ

Во-первых, необходимо рассчитать количество аккумуляторов, необходимых для работы выбранной модели ИБП. В этом поможет следующая формула:
N батарей = номинальное напряжение батареи / 12 вольт, где 12 вольт — номинальное напряжение одной батареи.

Номинальное напряжение батареи указано в вольтах, это значение можно найти в технических характеристиках модели ИБП.

Выясните отдаваемую мощность каждой ячейки батареи

Далее необходимо выяснить, какую мощность должна обеспечить батарея при переделке в 2-х вольтовую ячейку. Как правило, это то значение, которое большинство производителей аккумуляторов указывает в разрядных таблицах для подбора аккумуляторов.

Для пояснения, стандартная 12-вольтовая свинцово-кислотная батарея ИБП представляет собой корпус, содержащий 6 последовательно соединенных ячеек, каждая с номинальным напряжением 2 В.

Чтобы правильно рассчитать мощность, которую должна обеспечить батарея при преобразовании в 2-вольтовую ячейку, используйте следующую формулу:
P-элементы = P-нагрузка / N-элементов x КПД инвертора, где:

  • P-ячейки – мощность, которую должна обеспечить одна 2-вольтовая ячейка батареи;
  • Рнагрузки — потребляемая мощность нагрузки в Вт;
  • N ячеек — общее количество ячеек в батареях выбранной модели ИБП (чтобы узнать значение этого параметра необходимо разделить номинальное напряжение батареи на 2 В или умножить количество батарей на 6 ячеек);
  • КПД инвертора при использовании на батареях необходимо узнавать у производителя ИБП (например, в моделях однофазных блоков питания от ГК «Штиль» это значение равно 0,86).

Подберите подходящую модель аккумуляторной батареи

Когда мощность аккумуляторной ячейки выяснена, прежде чем перейти на сайт производителя аккумуляторной батареи и выбрать подходящую модель, необходимо уточнить еще один параметр — конечную точку разряда аккумуляторной ячейки (В/элемент), т е напряжение значение, ниже которого батарея не может быть разряжена.

Это установленное значение, которое не может быть ниже 1,6 В на 2-вольтовую ячейку аккумулятора и зависит от продолжительности разряда.

В ИБП Stihl значение конечной точки разряда ячейки батареи установлено на заводе и равно 1,75 В/ячейка.

Когда теперь известны три основных параметра (время автономности, значение выходной мощности элемента батареи и конечная точка разряда), определяется подходящая модель батареи.

Для этого необходимо использовать разрядные столы с постоянной мощностью батареи 25 градусов Цельсия (это максимально допустимая температура для эффективной работы). Такие таблицы обычно указаны на сайте производителя на странице модели аккумулятора.

Важно отметить, что всегда необходимо выбирать аккумуляторы большей мощности, чем необходимо.

Подберите вариант установки АБ

После выбора подходящих внешних аккумуляторов необходимо решить, как их установить. У каждого производителя есть множество вариантов установки аккумуляторов в зависимости от конструкции самого источника питания.

Как правило, аккумуляторы размещают в специальных устройствах, имеющих необходимую систему защиты. Например, в ГК «Штиль» предусмотрены следующие варианты размещения аккумуляторов:

  • настенные, напольные или стоечные аккумуляторные модули (аккумуляторы, размещенные в таких модулях, обычно обеспечивают от 10 минут до 3 часов автономной работы ИБП);
  • разборные аккумуляторные стойки (предназначены для размещения аккумуляторов, обеспечивающих длительное время автономной работы – до 20 часов и более);
  • телекоммуникационные шкафы, где обычно устанавливаются фронтальные аккумуляторные батареи.

Пользователь может обойтись без специального приспособления для установки аккумуляторов, но в этом случае ему все же необходимо организовать собственную защиту.

Пример подбора аккумуляторных батарей для автономного питания газового котла

Необходимо обеспечить бесперебойное электроснабжение газового котла и циркуляционного насоса, установленных в частном доме.

Исходные данные:

  • максимальная потребляемая мощность нагрузки 600 Вт (P-нагрузка = 600 Вт);
  • требуется 3 часа автономной работы электроприборов (автономность T = 3 часа);
  • предполагается разместить ИБП на стене рядом с газовым котлом.

В качестве ИБП для решения нашей задачи выберем настенную модель Shtil SW1000L с выходной мощностью 900 Вт, без встроенных аккумуляторов, но с поддержкой подключения внешних.

Расчет внешних аккумуляторов для ИБП SW1000L будет происходить в следующем порядке:

1) Рассчитайте необходимое количество внешних аккумуляторов (для данной модели номинальное напряжение внешних аккумуляторов 36 В):
N аккумуляторов = 36 В/12 В. Таким образом, расчет показал, что потребуется 3 аккумулятора.

2) Найдите выходную мощность каждой ячейки аккумулятора (для данной модели КПД инвертора при работе от аккумуляторов 86%):
Р клеток = 600/18 х 0,86. Требуемая мощность аккумуляторной батареи составляет 38,7 Вт.

3) Подбираем нужную модель АБ, и знаем все необходимые параметры:

  • время автономной работы — 3 часа;
  • конечная точка разряда элемента батареи составляет 1,75 В/элемент;
  • мощность каждой ячейки батареи составляет 38,7 Вт.

В качестве примера возьмем модели аккумуляторов Энергона. Заходим на сайт производителя и выбираем необходимый аккумулятор. Из всего ассортимента нам подходит серия Delta DTM L, которая используется для привода требовательных электроприборов – насосов и котлов для систем отопления.

Для нашего случая оптимальным вариантом будет батарея Delta DTM 1290 L с мощностью ячейки 44,2 Вт.

4) Решаем, где будем устанавливать батареи. Для размещения выбранных аккумуляторов необходим напольный аккумуляторный стеллаж, например стеллаж БС-01 от производителя «Штиль», позволяющий установить до трех аккумуляторов емкостью 90 Ач.

В итоге для обеспечения бесперебойного питания газового котла и циркуляционного насоса общей потребляемой мощностью 600 Вт мы выбрали:

  • ИБП SW1000L с выходной мощностью 900 Вт;
  • три аккумулятора Delta DTM 1290 L 90 Ач;
  • подставка аккумуляторная БС-01.

Модельный ряд ИБП «Штиль»

Российский производитель систем электроснабжения «Штиль» предлагает широкий выбор топологий бесперебойного питания (с двойным преобразованием энергии), в том числе:

  • однофазные настенные модели с выходной мощностью 0,25-1 кВА;
  • однофазные напольные модели с выходной мощностью 0,25-10 кВА;
  • однофазные стационарные модели с выходной мощностью 1-10 кВА;
  • однофазные напольные/напольные модели с выходной мощностью 1-3 кВА;
  • модели с конфигурацией 3-в-1 (с трехфазным входом и однофазным выходом) с выходной мощностью 10-20 кВА;
  • трехфазные напольные и шкафные модели с выходной мощностью 10-500 кВА.

Ознакомиться со всем модельным рядом ИБП Штиль вы можете, перейдя по ссылке:
Настенный источник бесперебойного питания «Штиль» для котлов. Состав.

В зависимости от модели эти ИБП имеют следующие аккумуляторные решения:

  • встроенный аккумулятор и зарядное устройство (ток от 1 до 4 А) для обеспечения автономной работы в условиях кратковременных перебоев сетевого напряжения (до 10 минут при 100% нагрузке);
  • мощное зарядное устройство (ток от 2 до 10 А) и возможность подключения внешних аккумуляторов разной емкости (в том числе установленных в специальном внутреннем помещении ИБП или размещенных в аккумуляторных модулях и стойках) для обеспечения автономной работы в течение длительного времени (до в сутки при 100% загрузке).

Где купить ИБП «Штиль»?

Купить необходимую модель ИБП и аккумуляторные решения для него вы можете в нашем официальном интернет-магазине производителя «Штиль».

На сайте представлена ​​исчерпывающая информация о каждом продукте, включая описание технических характеристик и функций эксплуатации, а также список лучших аккумуляторных решений с расчетом времени, в течение которого они обеспечивают автономную работу при разных уровнях нагрузки ИБП.

Покупатели также могут изучить реальные отзывы пользователей о работе энергосистем.

Заказать оборудование могут как физические, так и юридические лица. При оформлении заказа вы можете выбрать способ оплаты товара и транспортную компанию, которая доставит продукцию в любой город России в кратчайшие сроки.

Если вам нужна консультация по выбору системы электроснабжения, вы всегда можете обратиться за профессиональной консультацией к специалистам компании. Для взаимодействия с представителями производителя «Штиль» на сайте доступен онлайн-чат.

Эффективным решением для качественного и бесперебойного электроснабжения насосов является использование онлайн-ИБП. Как правильно выбрать устройство?

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector