- Главная
- Статьи
/
Расчёт времени резерва питания нагрузки от ИБП
23-08-2022
Определение необходимого времени автономной работы ИБП
Учитывая возможность отключения внешнего электропитания дома, необходимо знать (определить) расчётное время автономной работы источника бесперебойного питания котла отопления. Причин, по которым может пропасть напряжение в сети, достаточно много. Это может быть авария на линиях электропередач, авария на трансформаторной подстанции, обрыв подводящих линий электросети, замыкание проводки внутри дома, существенные искажения параметров поставляемого тока, переход поставщика энергии на графики временных отключений потребителей.
Однако, какой бы ни была причина отключения электроэнергии, необходимо обеспечить эффективное и надёжное электропитание отопительного оборудования. Остановка системы отопления в зимнее время может привести к размораживанию системы и большим расходам по её ремонту и ремонту помещений.
Длительность отключений электроэнергии существенно различается в разных районах города или в разных поселениях. Для примерной оценки времени возможных отключений нужно провести длительные наблюдения или опрос соседей.
Если длительность отключений не превосходит одних суток, то задачу обеспечения бесперебойным электропитанием системы отопления можно решить с помощью установки нужного ИБП. Если длительность отключений превосходит сутки, то для решения задачи бесперебойного питания лучше использовать комбинацию двух приборов: ИБП и электрогенератор.
Расчёт времени автономной работы ИБП системы отопления дома
После того, как мы определились с желаемой длительной автономной работы системы отопления, можно переходить к проектированию системы бесперебойного питания отопительного оборудования.
На этом этапе нужно определить общую электрическую мощность всех приборов системы отопления, для которых необходимо обеспечивать автономное электропитание.
Точное значение электрической мощности отопительного оборудования можно найти в технических паспортах данных приборов. Для расчёта конфигурации источника бесперебойного питания и времени его автономной работы можно использовать приблизительные значения мощности приборов.
Электрическая мощность настенных газовых котлов отопления обычно находится в диапазоне от 100 до 200 Вт.
Электрическая мощность напольных газовых котлов отопления обычно находится в диапазоне от 50 до 150 Вт.
Электрическая мощность внешних циркуляционных насосов обычно находится в диапазоне от 50 до 200 Вт.
Значения некоторых популярных котлов отопления вы найдёте в статье Электрическая мощность настенных и напольных газовых котлов.
Аналитический метод расчета времени автономной работы бесперебойника для котла
Длительность автономной работы ИБП с внешними аккумуляторными батареями зависит в первую очередь от общей ёмкости всех АКБ. Фактически, при работе ИБП происходит перевод энергии заряда аккумуляторных батарей в электрическую энергию с напряжением 220 Вольт. Так как инвертор бесперебойника не является абсолютно идеальным прибором и имеет потери, то необходимо учитывать коэффициент его полезного действия. Кроме того, аккумуляторные батареи не могут высвободить все 100 % энергии, нужно учитывать коэффициент доступной ёмкости АКБ.
С учетом этих коэффициентов формула расчёта принимает следующий вид:
T = E * U / P * KPD * KDE (часов),
где E — ёмкость всех подключенных АКБ, U — напряжение АКБ, P — мощность нагрузки, KPD примерно равен 0,8, KDE равен примерно 0,9.
Коэффициенты доступной ёмкости и полезного действия не являются фиксированными величинами. Эти коэффициенты зависят от скорости расхода энергии, от температуры и влажности воздуха.
Приведём несколько примеров расчётов времени автономной работы ИБП:
- Используются АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 60 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 60 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 3,5 ч - Используются АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 150 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 150 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 8,6 ч - Используются два АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 150 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 2 х 150 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 17,2 ч - Используются два АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 120 Ач. ИБП осуществляет питание напольного котла отопления электрической мощностью 50 Вт и двух циркуляционных насосов мощностью 100 Вт каждый.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 2 х 120 х 12 / (50 + 2 х 100) х 0,8 х 0,9 = 8,3 ч - Используются три АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 200 Ач. ИБП осуществляет питание напольного котла отопления электрической мощностью 50 Вт и трех циркуляционных насосов мощностью 100 Вт каждый
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 3 х 200 х 12 / (50 + 3 х 100) х 0,8 х 0,9 = 14,8 ч - Используются три АКБ напряжением 12 Вольт и ёмкостью 200 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 130 Вт
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 3 х 200 х 12 / 130 х 0,8 х 0,9 = 40 ч
Использование таблиц для расчёта времени автономного бесперебойного питания
Для расчёта времени резерва источников бесперебойного питания для систем отопления можно использовать специальную таблицу. Таблица составлена на основе использования формулы расчёта времени автономной работы ИБП. При расчёте данных использовались следующие значения вспомогательных коэффициентов: КПД источника бесперебойного питания 80%, коэффициент доступной ёмкости аккумуляторной батареи 90%.
Таблица расчёта времени автономной работы ИБП для котлов отопления по общей ёмкости подключенных АКБ в зависимости от величины полезной нагрузки.
| Общая ёмкость и напряжение АКБ | Нагрузка 100 Вт | Нагрузка 150 Вт | Нагрузка 200 Вт | Нагрузка 300 Вт | Нагрузка 400 Вт | Нагрузка 500 Вт |
| 40 Ач, 12 В | 3,5 ч | 2,3 ч | 1,7 ч | — | — | — |
| 60 Ач, 12 В | 5,2 ч | 3,5 ч | 2,6 ч | — | — | — |
| 100 Ач, 12 В | 8,6 ч | 5,8 ч | 4,3 ч | 2,9 ч | 2,2 ч | 1,7 ч |
| 150 Ач, 12 В | 13 ч | 8,6 ч | 6,5 ч | 4,3 ч | 3,2 ч | 2,6 ч |
| 200 Ач, 12 В | 17,3 ч | 11,5 ч | 8,6 ч | 5,8 ч | 4,3 ч | 3,5 ч |
| 300 Ач, 12 В | 25,9 ч | 17,3 ч | 13 ч | 8,6 ч | 6,5 ч | 5,2 ч |
| 400 Ач, 12 В | 34,6 ч | 23 ч | 17,3 ч | 11,5 ч | 8,6 ч | 6,9 ч |
| 500 Ач, 12 В | 43,2 ч | 28,8 ч | 21,6 ч | 14,4 ч | 10,8 ч | 8,6 ч |
| 600 Ач, 12 В | 51,8 ч | 34,6 ч | 25,9 ч | 17,3 ч | 13 ч | 10,4 ч |
Примечание: ориентировочное время резерва указано при следующих условиях:
- АКБ полностью заряжена;
- температура АКБ +25 °С;
- фактическая ёмкость АКБ соответствует номиналу, указанному на АКБ.
Указано время для НЕПРЕРЫВНОГО режима работы. В циклическом режиме работы время увеличится пропорционально.
Время работы в значительной степени может отличаться от полученных значений в зависимости от типа производителя АКБ, а также от остаточной ёмкости АКБ.
При выборе ИБП для котла отопления следует учитывать следующие параметры:
- максимальную полную мощность подключаемой полезной нагрузки с учётом реактивной нагрузки;
- максимальную разрешенную ёмкость подключаемых АКБ;
- время заряда батарей указанной ёмкости.
Более точные таблицы расчёта длительности резерва источника бесперебойного питания для систем отопления вы найдёте в технических спецификациях специализированных ИБП в разделе Источники бесперебойного питания.
Читайте также по теме
- Автоматика котлов отопления и ИБП для котлов
- ИБП «Бастион» продлевает жизнь аккумуляторов
- Таблицы совместимости аккумуляторов для ИБП
- Как увеличить срок службы аккумулятора ИБП
- Болит голова за АКБ? Есть «лекарство»!
Определение необходимого времени автономной работы ИБП
Причины, отключения электрического тока могут быть различны. Это может быть и авария на трансфоматорной подстанции и обрыв линии электропередач, электрозамыкание внутри дома.
Важно обеспечить бесперебойную работу систем жизнеобеспечения вашего дома. Одним из основных является система отопления. При этом основными потребителя электрического тока является отопительный котел, автоматика котла и циркуляционные насосы.
В случае, если отключения бывают не продолжительными (не более одних суток), то задача бесперебойного электроснабжения можно решить с помощью установки ИБП необходимой мощности. Если же длительность отсутсвия тока превосходит сутки, то целесообразнее использовать комбинацию ИБП и электрогенератора.
Определение электрической мощности приборов системы отопления времени автономной работы ИБП системы отопления дома
После определения желаемого времени автономной работы системы отопления, проводится расчет общей электрической мощности прибор системы отопления требующих бесперебойной работы.
Значение электрической мощности котельного оборудования и циркуляционных насосов указывается в технических паспортах приборов. Для расчета конфигурации источника бесперебойного питания и подготовки проекта автономного энергоснабжения можно использовать приблизительные значения мощности приборов.
Приблизительная мощность отопительного оборудования:
Электрическая мощность настенных газовых отопительных котлов 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 циркуляционных насосов обычно находится в диапазоне от 50 до 200 Вт.
Значения некоторых распространенных газовых котлов вы найдете в статье Электрическая мощность настенных газовых котлов и Электрическая мощность напольных газовых котлов.
Аналитический метод расчета времени автономной работы ИБП для котельного оборудования
Длительность автономной работы ИБП с внешними аккумуляторными батареями зависит в первую очередь от общей емкости 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 емкости АКБ.
С учетом этих коэффициентов формула расчета принимает следующий вид:
T = E * U / P * KPD * KDE (часов),
где E — емкость всех подключенных АКБ, U — напряжение АКБ, P — мощность нагрузки, KPD примерно равен 0,8, KDE равен примерно 0,9.
Коэффициенты доступной емкости и полезного действия не являются фиксированными величинами. Эти коэффициенты зависят от скорости расхода энергии, от температуры и влажности воздуха.
Приведем несколько примеров расчетов времени автономной работы ИБП.
- Используются АКБ напряжением 12 Вольт и емкостью 60 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 60 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 3,5 ч - Используются АКБ напряжением 12 Вольт и емкостью 150 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 150 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 8,6 ч - Используются два АКБ напряжением 12 Вольт и емкостью 150 Ач. ИБП осуществляет питание настенного котла отопления электрической мощностью 150 Вт.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 2 х 150 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 17,2 ч - Используются два АКБ напряжением 12 Вольт и емкостью 120 Ач. ИБП осуществляет питание напольного котла отопления электрической мощностью 50 Вт и двух циркуляционных насосов мощностью 100 Вт каждый.
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 2 х 120 х 12 / (50 + 2 х 100) х 0,8 х 0,9 = 8,3 ч - Используются три АКБ напряжением 12 Вольт и емкостью 200 Ач. ИБП осуществляет питание напольного котла отопления электрической мощностью 50 Вт и трех циркуляционных насосов мощностью 100 Вт каждый
В этом случае получаем время автономной работы ИБП:
T = 3 х 200 х 12 / (50 + 3 х 100) х 0,8 х 0,9 = 14,8 ч - Используются три АКБ напряжением 12 Вольт и емкостью 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 расчета времени автономного бесперебойного питания котла
Для расчета времени резерва источников бесперебойного питания для систем отопления можно использовать специальную таблицу. Таблица составлена на основе использования формулы расчета времени автономной работы ИБП. При расчете данных использовались следующие значения вспомогательных коэффициентов: КПД источника бесперебойного питания 80%, коэффициент доступной емкости аккумуляторной батареи 90%.
Таблица расчета времени автономной работы ИБП для котлов отопления по общей емкости подключенных АКБ в зависимости от величины полезной нагрузки.
| Общая емкость 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 |
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 емкости АКБ.
При выборе ИБП для котла отопления следует учитывать следующие параметры:
- максимальную полную мощность подключаемой полезной нагрузки с учетом реактивной нагрузки
- максимальную разрешенную емкость подключаемых АКБ
- время заряда батарей указанной емкости.
Специалисты компании «КИТ» будут рады оказать Вам квалифицированные помощь в подборе, монтаже и обслуживании стабилизаторов напряжения и ИБП для Вашего котельного оборудования.
С компанией «КИТ» надежно и удобно!
Как профессионально и точно рассчитать время автономной работы бесперебойника или других потребителей от аккумуляторных батарей?
Точный расчет времени автономной работы от аккумулятора при помощи математических выкладок занятие нетривиальное. В связи с этим, мы упростили задачу, реализовав алгоритм расчета в калькуляторах:
- Расчет количества аккумуляторов по нагрузке и автономии
- Расчет времени автономии по нагрузке
Однако давайте рассмотрим подходы к определению времени автономной работы.
1) Простая формула
Т = E • U / P
где:
- Е — емкость аккумулятора в Ач
- U — напряжение
- P — мощность нагрузки в Вт.
Это сильно упрощенная формула, которая дает очень приблизительный результат при разрядах в диапазоне 5-15 часов. Подходит для того, чтобы быстро в уме прикинуть время автономии. Алгоритм не учитывает снижение энергоотдачи АКБ на коротких разрядах и увеличение на длинных, а также различные коэффициенты.
Существует усовершенствованная формула с коэффициентами:
Т = Uаб * Сак * К * h * Кр * Кg / Рнагр
где:
- Т – время автономной работы источника бесперебойного питания, ч;
- Uаб – напряжение аккумуляторной батареи, В;
- Сак емкость аккумуляторной батареи, Ач;
- К – количество аккумуляторов в цепи;
- h – КПД преобразователя (h=0,75-0,9), часто меняется от величины нагрузки;
- Кр – коэффициент глубины разряда 0,8 –0,9 (80%-90%), следует считать 80%;
- Кg – коэффициент доступной емкости (зависит от режима разряда и температуры, см. характеристики АКБ )
- Рнагр – мощность нагрузки.
Этот алгоритм даёт относительно точные результаты, но для длительных разрядов от 1 часа и выше. На коротких разрядах результаты могут быть сильно искаженными из-за нелинейной функции разряда свинцово-кислотных АКБ. Похожий метод мы использовали в статье Расчет автономной работы потребителя от аккумуляторов.
2) Формула Пекерта
T=Cp/I^n
где:
- T – время в часах
- Cp – емкость Пекерта (ёмкость АКБ при разряде током 1А)
- I – ток разряда
- n – экспонента Пекерта
Экспонента Пекерта иногда указывается в характеристиках АКБ, и рассчитывается она на основании данных C-рейтинга аккумулятора (емкость на разном времени разряда). Емкость Пекерта рассчитывается по формуле – Ср=R(C/R)^n (R – рейтинг в часах, соответствующий данной емкости, например, 10).
На базе этой формулы с учетом КПД инверторов и глубины разряда основаны наши калькуляторы. Они с высокой точностью рассчитывают время автономии как на коротких, так и на длинных разрядах.
3) Расчет по таблицам из спецификаций АКБ
Профессионально и точно можно рассчитать время автономии используя разрядные таблицы аккумуляторов. Опишем алгоритм по шагам:
Шаг 1. Расчет полной мощности в мощность нагрузки на аккумуляторы
Ракб= (Pнагр*cos(φ)*Кнагр)/КПДинв
где:
- Pнагр – мощность в кВа
- cos(φ) – характеристика коэффициент мощности (характеристика нагрузки)
- Кнагр – степень загрузки ИБП
- КПДинв – коэффициент полезного действия инвертора
Для примера возьмем ИБП мощностью 120кВа работающий на нагрузке 70% с коэффициентом мощности 0.8:
Ракб= (120000*0,8*0,7)/0,94=71 489Вт — именно эта нагрузка ляжет на весь аккумуляторный банк при питании ИБП от АКБ.
Шаг 2. Расчет нагрузки на один аккумулятор
Пересчитаем нагрузку на один АКБ. Как правило, в крупных ИБП аккумуляторы соединяются последовательно кол-вом 32-40шт. Для расчета нагрузки на на одну батарею при 40АКБ:
71 489Вт/40=1 788Вт.
В дата-листе аккумуляторов как правило указывается мощность на элемент (Pэл), которых 6шт. в 12В АКБ. Следовательно:
Pэл = 1788/6 = 298Вт.
Шаг 3. Изучение разрядных таблиц батарей и подбор.
В статье Как правильно выбрать аккумулятор для ИБП мы рассматривали подвиды аккумуляторов в разрезе различного целевого использования. Одна из базовых характеристик – это энергоотдача, т.е. сколько способен отдать мощности АКБ за определенное время.
Давайте посмотрим разрядные таблицы 100Ач аккумуляторов Delta двух различных серий.
Delta DTM 12100 l:
Delta HRL 12100:
Напомним, что наша нагрузка на элемент 298Вт. Глубина разряда – 10,8В или 1,80В на элемент. Таким образом, из данных таблиц, можно сделать вывод, что DTM 12100 l продержит нагрузку около 13,8 минут (можно считать пропорционально, искажения минимальны), Delta HRL 12100 – 16,3 мин. разница порядка 15%. Кстати, разница в цене приблизительно аналогична.
4) Проведение реальных разрядов
Конечно, идеальным является проведение реальных разрядных тестов. Необходимо учитывать, что аккумуляторы набирают максимальную емкость к 10-му циклу заряда-разряда.
Особенности подбора ИБП
По сравнению со стабилизаторами напряжения, источники питания являются более сложными устройствами в техническом плане, из-за этого расчет ИБП, то есть подбор необходимой модели, будет включать несколько больше параметров, в частности, помимо мощности устройства, потребуется определить емкость аккумуляторных батарей (АБ), зависящую от требований ко времени автономии.
При неверном подборе данных технических характеристик ИБП, общая эффективность его работы, а также обеспечиваемый уровень бесперебойности вряд ли будут приемлемыми. Ниже приведены методики расчета этих параметров.
Внимание!
Если вы не имеете специального технического образования, то подбор ИБП и аккумуляторных батарей все же лучше выполнять с помощью специалистов.
Подбор ИБП по мощности и времени автономной работы
Алгоритм подбора модели ИБП состоит из описанных ниже этапов.
1. Определение суммарной мощности потребителей
Для начала необходимо определить, какие электроприборы вы будете напитывать от ИБП и какая у них потребляемая мощность. При этом важно не забыть о величине пусковых токов нагрузки. Их значение может в несколько раз отличаться от номинального.
Например, у компрессора холодильника мощностью 180-200 Вт пусковые токи доходят до 1 кВт. Циркуляционные насосы для подачи воды при своем запуске кратковременно потребляют в 3-8 раз больше номинальной мощности.
Информацию о величине потребляемой мощности и пусковых токах можно узнать в техпаспорте изделия или у производителя электроприбора. Определив максимальную суммарную мощность нагрузки в Вт, необходимо подобрать ИБП по активной выходной мощности, которая должна быть больше рассчитанного значения примерно на 20-30%.
2. Выбор типа конструктива ИБП
Как правило, модели ИБП могут иметь следующие форм-факторы:
- настенный;
- напольный;
- рэковый – для размещения в 19-дюймовые стойки;
- универсальный – могут устанавливаться как напольно, та и в стойку.
Выбор типа конструктива зависит от того, где вам необходимо разместить устройство, чтобы обеспечить надежное подключение ИБП к сети и нагрузке.
3. Определение требуемого времени автономной работы ИБП
Чтобы определить необходимое время автономного питания нагрузки от ИБП, необходимо учесть длительность и периодичность отключений электроэнергии в сети и наличие устройств резервного питания. Существует два варианта ситуаций:
- в вашей электросети случаются незначительные по времени отключения электроэнергии или для питания нагрузки в период отсутствия электричества вы используете генератор. В этом случае вам стоит искать решение с небольшим временем автотомии – не более 5-10 минут.
- в вашей электросети случаются отключения электричества на более длительное время и при этом в качестве источника резервного питания вы не используете генератор. В этом случае вам потребуется ИБП с большим временем автотомии (точное значение зависит от максимального периода пропадания электричества).
Внимание!
Важно учитывать, что из-за достаточно высокой цены на аккумуляторные батарей, обеспечивать длительное время автономии (более 12 часов) с помощью ИБП не всегда обоснованно с экономической точки зрения. Рациональней рассмотреть в качестве альтернативы связку: ИБП на небольшое время автономии + генератор.
В зависимости от типа ситуации, потребуется выбрать один их двух вариантов ИБП:
- если требуемое время автономной работы ИБП не более 5-10 минут, то вам подойдут модели ИБП со встроенными АБ, которые обеспечат бесперебойный переход на работу от генератора или будут надежно защищать от коротких пропаданий сетевого напряжения. Такие устройства в желаемом типе конструктива легко самостоятельно подобрать на сайте продавца или производителя, зная максимальную потребляемую мощность нагрузки.
- если требуемое время автономной работы более 10 минут, то стоит рассмотреть модели ИБП без встроенных АБ, но с возможностью подключения внешних батарей. Такие устройства более сложны в подборе, поэтому для решения этой задачи вы можете обратиться к консультантам производителя или продавца. Если же вы хотите самостоятельно подобрать внешние батареи, то ниже мы приводим простой алгоритм подбора.
Расчёт аккумуляторных батарей для ИБП
В данном разделе мы приведём простой алгоритм подбора стандартных 12-вольтовых батарей типа AGM (Absorbent Glass Mat).
1. Посчитайте количество АБ
Для начала нужно посчитать количество батарей, которое потребуется для работы выбранной модели ИБП. В этом поможет следующая формула:
N батарей = Номинальное напряжение АБ / 12 Вольт, где 12 Вольт – это номинальное напряжение одной батареи.
Номинальное напряжение АБ указывается в Вольтах, это значение можно найти в технических характеристиках модели ИБП.
2. Выясните отдаваемую мощность каждой ячейки батареи
Далее необходимо выяснить мощность, которую должна отдать батарея при пересчете на 2-вольтовую ячейку. Как правило, именно это значением большинство производителей аккумуляторных батарей указывают в разрядных таблицах подбора батарей.
Поясним, что стандартная 12-вольтовая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея ИБП представляет собой корпус, в котором находится 6 соединенных последовательно ячеек, каждая из которых имеет номинальное напряжение 2 В.
Чтобы правильно рассчитать мощность, которую должна отдать батарея при пересчете на 2-вольтовую ячейку, необходимо воспользоваться следующей формулой:
P ячейки = P нагрузки / N ячеек х КПД инвертора, где:
- P ячейки – мощность, которую должна отдать одна 2-вольтовая ячейка батареи;
- P нагрузки – потребляемая мощность нагрузки в Вт;
- N ячеек – общее количество ячеек в батареях выбранной модели ИБП (чтобы выяснить значение этого параметра, необходимо номинальное напряжение АБ разделить на 2 В или количество АБ умножить на 6 ячеек);
- КПД инвертора при работе от батарей необходимо узнать у производителя ИБП (например, в моделях однофазных источников питания ГК «Штиль» это значение равно 0,86).
3. Подберите подходящую модель аккумуляторной батареи
Когда мощность ячейки батареи выяснена, перед тем как переходить на сайт производителя АБ и подбирать подходящую модель понадобиться уточнить еще один параметр – конечную точку разряда ячейки батареи (В/эл-т), то есть значение напряжения, ниже которого нельзя разряжать батарею. Это устанавливаемая величина, которая не может быть ниже 1,6 Вольт на каждую 2-вольтовую ячейку батареи, и зависит от длительности разряда.
В ИБП «Штиль» значение конечной точки разряда ячейки батареи предустанавливается на заводе и равно 1,75 В/эл-т.
Теперь, зная три основных параметра (время автономной работы, значение отдаваемой мощности ячейки батареи и конечную точку ее разряда), определяется подходящая модель аккумуляторной батареи. Для этого необходимо использовать таблицы разряда постоянной мощностью батареи при 25 градусах Цельсия (это предельно допустимая температура для ее эффективной эксплуатации). Такие таблицы, как правило, указаны на сайте производителя на странице модели батареи.
Важно отметить, что подбирать батареи всегда необходимо с большей мощностью, чем это требуется.
4. Подберите вариант установки АБ
После подбора подходящих внешних батарей необходимо определить способ их установки. У каждого производителя существует множество вариантов установки АБ в зависимости от конструктивного исполнения самого источника питания.
Как правило, батареи размещаются в специальных устройствах, которые обладают необходимой системой защиты. Например, в ГК «Штиль» для размещения батарей предусмотрены следующие варианты:
- батарейные модули настенного, напольного или стоечного исполнения (размещенные в таких модулях батареи, как правило, обеспечивают от 10 мин до 3 ч автономной работы ИБП);
- сборно-разборные батарейные стеллажи (предназначены для размещения батарей, обеспечивающих длительное время автономии – до 20 ч и более);
- телекоммуникационные шкафы, куда обычно устанавливают фронт-терминальные батареи.
Пользователь может обойтись и без специального устройства для установки батарей, но в этом случае ему все равно нужно будет самостоятельно организовать их защиту.
Пример подбора аккумуляторных батарей для автономного питания газового котла
Необходимо обеспечить бесперебойное питание газового котла и циркуляционного насоса, установленных в частном доме.
Исходные данные:
- максимальная потребляемая мощность нагрузки составляет 600 Вт (P нагрузки = 600 Вт);
- требуется 3 часа автономной работы электроприборов (Т автономии = 3 часа);
- предполагается разместить ИБП на стене рядом с газовым котлом.
В качестве ИБП для решения нашей задачи выберем настенную модель «Штиль» SW1000L с выходной мощностью 900 Вт, без встроенных батарей, но с поддержкой подключения внешних.
Расчет внешних аккумуляторных батарей для ИБП SW1000L будет происходить в следующей последовательности:
1) Рассчитаем необходимое количество внешних АБ (у данной модели номинальное напряжение внешних АБ составляет 36 В):
N батарей = 36 В / 12 В. Таким образом, расчет показал, что потребуется 3 аккумуляторные батареи.
2) Выясним отдаваемую мощность каждой ячейки батареи (у данной модели КПД инвертора при работе от батарей составляет 86%):
P ячейки = 600 / 18 х 0,86. Необходимая мощность ячейки аккумуляторной батареи составляет 38,7 Вт.
3) Подберём необходимую модель АБ, зная все необходимые параметры:
- время автономной работы – 3 часа;
- конечная точка разряда ячейки батареи – 1,75 В/эл-т;
- мощность каждой ячейки батареи – 38,7 Вт.
В качестве примера воспользуемся моделями аккумуляторных батарей компании Энергон. Зайдем на сайт производителя и выберем необходимую батарею. Из всего ассортимента изделий нам подойдет серия Delta DTM L, которая используется для питания требовательных электрических приборов – насосов и котлов систем отопления.
Для нашего случая батарея Delta DTM 1290 L с отдаваемой мощностью ячейки 44.2 Вт является оптимальным вариантом.
4) Определим, куда будем устанавливать батареи. Для размещения выбранных батарей потребуется напольный батарейный стеллаж, например, стеллаж BS-01 от производителя «Штиль», который позволяет установить как раз до трех батарей емкостью 90 Ач.
В итоге для обеспечения бесперебойного питания газового котла и циркуляционного насоса с суммарной потребляемой мощностью 600 Вт мы подобрали:
- ИБП SW1000L с выходной мощностью 900 Вт;
- три аккумуляторных батареи Delta DTM 1290 L 90 Ач;
- батарейный стеллаж BS-01.
Модельный ряд ИБП «Штиль»
Российский производитель систем электропитания «Штиль» предлагает широкий модельный ряд источников бесперебойного питания топологии онлайн (с двойным преобразованием энергии), среди которых:
- однофазные модели настенного исполнения с выходной мощностью 0,25-1 кВА;
- однофазные модели напольного исполнения с выходной мощностью 0,25-10 кВА;
- однофазные модели стоечного исполнения с выходной мощностью 1-10 кВА;
- однофазные модели напольного/стоечного исполнения 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 с полным модельным рядом ИБП «Штиль» можно, перейдя по ссылке:
Настенные источники бесперебойного питания «Штиль» для котлов. Модельный ряд.
Онлайн калькуляторы расчета параметров работы ИБП оперируют установленными значениями КПД инвертора и других коэффициентов – мощности нагрузки, глубины разряда, доступной емкости. Заложенные в программу данные могут не совпадать с реальными, в этом случае только результат самостоятельного расчета по формуле будет точным.
Расчет времени работы ИБП
Расчет времени работы ИБП через необходимую емкость АКБ. Если требуется приблизительно оценить емкость АКБ для необходимого времени резервной работы ИБП/Инвертора с конкретной нагрузкой, то можно воспользоваться следующей упрощенной формулой:
Помните, что емкость АКБ суммируется только при параллельном соединении. При последовательном подключении складывается вольтаж батарей, а емкость остается равной номинальному значению одного источника питания.
Расчет времени работы ИБП при известной емкости АКБ. Если требуется приблизительно оценить времени резервной работы ИБП/Инвертора с конкретной нагрузкой при заданной емкости АКБ, можно воспользоваться следующей упрощенной формулой:
t(ч) – расчетное время резерва в часах; C(Ач) – суммарная емкость АКБ в Ампер-часах (55 Ач, 75 Ач, 100 А∙ч и т.п.); U (В) – суммарное напряжение АКБ в Волтах (12 В, 24 В или 48 В); P (Вт) – полная мощность нагрузки в Ваттах (100 Вт, 200 Вт, 1000 Вт и т.п.).
Пример:
Мощность подключенной нагрузки к ИБП — 150 (Вт) (типичная для газового котла), необходимое время работы в режиме резерв — 8 (ч.), напряжение АКБ — 12 (В).
Расчет времени работы ИБП через необходимую емксть АКБ:
Расчет времени работы ИБП при известной емкости АКБ. Мощность подключенной нагрузки к ИБП — 150 (Вт) (типичная для газового котла), емкость АКБ — 100 (А∙ч), напряжение АКБ — 12 (В):
Более точная формула расчета времени резервной работы ИБП, учитывает КПД и глубину разряда АКБ.
η – КПД инвертора (паспортная величина), для ИБП и инверторов «СибКонтакт»величина КПД – от 0,85; P (Вт) – мощность нагрузки в Ваттах; U (В) – напряжение АКБ в Вольтах; Kр – глубина разряда АКБ, берется в значениях от 0,6 — 0,8 (т.е.глубина разряда АКБ от 60 % до 80 %) типичное значение 0,75.
Расчет необходимой авктивной мощности ИБП/инвертора
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 реактивной нагрузки (аппараты с электродвигателями, кондиционеры, микроволновые печи и т.п.) обычно указывают полную мощность в Вольт–Амперах (В∙А). Если фигурируют Ватты, надо рассчитать необходимую мощность ИБП с учетом реактивной составляющей:
Здесь: Pа(Вт) – активная мощность в Ваттах; P(В∙А) – реактивная мощность в Вольт–Амперах; cos(φ) – коэффициент мощности, типовое значение для индуктивной нагрузки – 0,75.
Также учитывайте, что в технике с электродвигателями пусковые токи от трех до восьма раз больше, чем в рабочем режиме: бытовой холодильник на 150 Вт мощности, например, потребляет в момент включения компрессора около (600 –800) Вт. Приятная новость: подобным устройствам требуется синусоидальный ток, и все ИБП/инверторы «Сибконтакт» выдают на выходе именно такую форму переменного напряжения.
Все вышеприведенные формулы, в упрощенном виде, встроены в наш онлайн «КАЛЬКУЛЯТОР» (виджет). Меняя параметры, можно легко определить, например, время работы ИБП от аккумулятора или наоборот — емкость аккумулятора, для необходимого времени работы ИБП в режиме резерв.
Теперь пора перейти в интернет-магазин «Сибконтакт», где в наличии бесперебойники мощностью от 300 Вт, в том числе модели со сквозной нейтралью для газовых котлов.
Для серьезных задач подойдет UPS ИБП МИ3024 Offline номиналом 3,3 кВт, выдерживающий двойную нагрузку в течение пяти секунд.
Перейти в каталог ИБП
Перейти в каталог инверторов
Перейти в каталог АКБ
Проблемы с блоком розжига газового котла в частном доме? Рекомендуем к прочтению статью — Ошибка на котле Е01
Если у Вас остались вопросы — сообщите нам. Мы подберем для Вас лучшее решение!