Расчет емкости аккумуляторов для ИБП

Время автономии зависит от емкости подключаемых АКБ. Как расcчитать?

Цель покупки любого ИБП - это прежде всего обеспечение электропитанием оборудования, при отключении внешнего питания. За своевременность переключения с сети, в которой пропало электричество, на питание от батарей отвечает ИБП (инвертор), а за время - отвечает батарея, вернее ее объем, ЕМКОСТЬ. На сегодняшний день, промышленность выпускает стационарные батареи емкостью от 0,8Ач до 250Ач, если рассматривать линейку 12 вольтовых моноблоков. ЧТО ПОКУПАТЬ?

Если вы хотите сами подобрать батареи к уже выбранному ИБП - это решение ДОСТОЙНО УВАЖЕНИЯ, исходя из принципа "хочешь сделать хорошо - сделай это сам"!

Информация в этой статье должна помочь Вам сделать ВЕРНЫЙ ВЫБОР АКБ!

Прежде всего, Вы должны АБСОЛЮТНО ТОЧНО ЗНАТЬ МОЩНОСТЬ всех потребителей. Максимальную (пиковую), среднюю (долговременную) и "ночную" минимальную. За Вас это может сделать только выездной электромонтажник, проведет "аудит" сети. Заказывать такую услугу разумно при последующем нашем монтаже и на мощностях устанавливаемого оборудования от 5 кВт.

Пиковая мощность - от нее зависит мощность самого ИБП. А чем мощнее ИБП, тем большее количество батарей ему нужно. Надо понимать, что ИБП обычно устанавливается в разрыв цепи питания ВСЕГО количества ваших потребителей. И он должен это выдерживать в любом режиме (режим работы от сети и от акб). Другими словами: есть постоянно работающая нагрузка (холодильники, котел, роутер, видеонаблюдение) и переменная (насосы, чайники, микроволновки, стиралки, свет, ), и в случае установки ИБП на весь дом, мощность его должна выдерживать сумму постоянной и переменной нагрузок, вне зависимости от Вашего желания не включать переменную во время отключения электричества.

Совет: на уровне вводного электрощитка СЕГМЕНТИРУЙТЕ НАРГУЗКУ - разделите на две группы, важные потребители пусть работают от ИБП, а второстепенных пустите в обход или через стабилизатор. Таким образом, Вы экономите на стоимости и количестве батарей минимум в ТРИ-ЧЕТЫРЕ раза!!!

Убрав лишнее, получаем среднюю, долговременную мощность действительно ВАЖНЫХ для тепла и комфорта в доме потребителей. И начинаем считать емкость батарей. У каждого свой набор важных электроприборов, поэтому в статье приведем универсальную, приблизительную формулу.

Расчет емкости АКБ для ИБП малой мощности (для котлов отопления)

P - средняя мощность, Вт постоянно работающих приборов - например КОТЕЛ ГАЗОВЫЙ с циркуляционными насосами, видеонаблюдение, роутеры. Примерно 150 Вт.

T - время, час которое нужно "продержаться" при отключении электропитания. Обычно 6 часов (по нормам устранения повреждений на линии).

Расчет (примерный) P×T/8.65=C, где C- общая (суммарная) емкость всех аккумуляторов. В нашем примере: 150×6/8.65= 104 Ah. (Вес 30кг) - это количество свинца обеспечит Вам автономию в 6 часов при 150 Вт потребления!

Теперь Вы сами, подставив значение своей мощности, своих потребителей, вы можете рассчитать емкость своего комплекта батарей.

Таким образом, корректируя желаемое время автономии и желаемый бюджет на покупку комплекта с ИБП, можно подобрать ОПТИМАЛЬНЫЙ вариант.

Уже готовые варианты решений для питания КОТЛОВ (до 1 кВт) представлены на странице: комплекты ИБП с АКБ для котлов отопления

Расчет емкости АКБ для ИБП средней мощности (для питания одной фазы всего дома)

P - средняя мощность постоянно работающих приборов + переменная (расчет которой всегда затруднителен) - например КОТЕЛ, скважный насос, холодильник, ворота, техника на кухне и общее освещение . Примерно 1500 Вт средняя за час.

T - время, которое нужно "продержаться" при отключении электропитания. Обычно 6 часов (по нормам устранения повреждений на линии).

Расчет (примерный) P×T/8.0=C, где C- общая (суммарная) емкость всех аккумуляторов. В нашем примере: 1500×6/8.0= 1125 Ah. (четыре АКБ по 230-250Ач, Вес около 240кг) - это количество свинца обеспечит Вам автономию в 6 часов при 1500 Вт потребления!

Теперь Вы понимаете ВАЖНОСТЬ ТОЧНО ОПРЕДЕЛИТЬ МОЩНОСТЬ РАБОТАЮЩИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

Уже готовые варианты мощных ИБП для ДОМА, представлены на странице: ИБП для дома, однофазные и трехфазные.

Что делать с полученным значением C-общее?

С-общее это НЕ ЕМКОСТЬ ОДНОГО АККУМУЛЯТОРА - это СУММАРНАЯ емкость батарейного банка.
Как мы писали выше, выпускаются АКБ емкостью до 250Ач. Поэтому полученное значение НАДО РАЗДЕЛИТЬ НА КОЛИЧЕСТВО БАТАРЕЙ с которым работает выбранный ИБП. Внимательно посмотрите характеристики ИБП, там должно быть указан этот параметр (шина DC).

Приведем пример для значения 100Ач. Вес 30 кг.

• Можно взять ОДНУ АКБ на 100Ач, и подлючить к ИБП с ШИНОЙ DC 12v.
• Можно взять ДВЕ АКБ по 50-55Ач, и подлючить к ИБП с ШИНОЙ DC 24v.
• Можно взять ТРИ АКБ по 38-45Ач, и подлючить к ИБП с ШИНОЙ DC 36v.

Приведем пример для значения 1000Ач. Готовых батарей на 1000Ач не выпускается (вес 240-260кг).

• Оптимально взять ЧЕТЫРЕ АКБ по 250Ач, и подлючить параллельно к ИБП с ШИНОЙ DC 12v.
• Можно взять ЧЕТЫРЕ АКБ по 250Ач и подлючить последовательно-параллельно к ИБП с ШИНОЙ DC 24v.
• Можно взять ЧЕТЫРЕ АКБ по 250Ач собрать последовательную цепь и подключить к ИБП с ШИНОЙ DC 48v.
• Можно взять ШЕСТНАДЦАТЬ АКБ по 65Ач собрать последовательную цепь и подключить к ИБП с ШИНОЙ DC 192v.

Современные решения: ИБП с литиевыми батареями: меньший вес, больший срок службы!

Когда планируется покупка ИБП на весь ДОМ, минимально устанавливаются АКБ по 100Ач, иначе покупка будет бесполезной в силу малого времени автономии (какая разница шесть часов сидеть без света или пять?). Поэтому четыре акб по 100Ач это минимум, обычно для домов с подведенным газом, устанавливается 150-200 Ач батареи, а это приличный вес и объем. Ситуацию можно решить, применив литиевые АКБ, сделанные по технологии LiFePO4. Они безопасны, в отличии от другого лития, и меньше весят. Но не со всеми ИБП может работать литий. Перед покупкой, внимательно изучите этот вопрос на странице литиевые АКБ для ИБП.

ЕМКОСТЬ свинцового АКБ зависит от тока разряда, а литиевого - НЕТ!

Обратите внимание, что емкость свинцовых АКБ указывается с какой-то оговоркой (по С20, по С10, по С5). Это не желание запутать, а химия процессов в Pb АКБ. Чем больше ток разряда - тем меньше емкость АКБ! Для понимания, приведем пример: батарея в 100Ач по С20, означает, что если разряжать ее током С/20 = 100/20 = 5Ампер, то она "кончится" через 20 часов. Если открыть полные технические характеристики такой батареи, там можно найти емкость по С5, и тут уже интереснее: оказывается, что по С5 емкость всего 85 Ач, другими словами, если разряжать током 85/5=17 Ампер, то она "кончится" через 5 часов! а не через 100/17=5,88 часа, как если бы не брать в расчет нелинейность емкости.

А теперь главный вывод из выше сказанного: Считать емкость батареи исходя из простой формулы : ЕМКОСТЬ ДЕЛИТЬ НА ТОК=ВРЕМЯ - НЕВЕРНО!

• 100Ач/1Ампер= 100 часов работы - неверно. Реальное время 110 часов. (Нужно брать емкость данной АКБ по С100.)
• 100Ач/5Ампер= 20 часов работы - истина! С20.
• 100Ач/10Ампер= 10 часов работы - реально немного меньше, 9.5 час, но почти правильно! С10
• 100Ач/20Ампер= 5 часов работы - неверно! Реальное время 4.2 часа. режим С5.
• 100Ач/100Ампер= 1 час работы - категорически неверно. Реальное время 16-18 минут!!! Почти в ЧЕТЫРЕ раза меньше неверно расчетного! (Нужно брать емкость данной АКБ по С1 - а это допустимый, но не рекомендуемый режим разряда.)

А сколько же ТОКА берет ИБП с батарей? Примерно.

Очень приблизительно, но порядок такой: допустим, вы определили, что долговременная нагрузка 3000 Вт и правильно подобрали ИБП мощностью 5000 Вт (5квт) с шиной DC48v, т.е. с четыремя Pb АКБ по 12 вольт. Расчет такой: 3000Вт/48Вольт=62.5Ампер + потребление инвертора (5-15А), в сумме 70-80А будет постоянно идти с АКБ. Поэтому, смотреть значение емкости по С20 или по С10 бессмысленно, более реальную картину даст значение по С3-С2. А по С3 - емкость всего 78Ач. Таким образом, ЧЕТЫРЕХ СОТОК ХВАТИТ НА МЕНЬШЕ ЧАСА РАБОТЫ.

Все! ХОЧУ ЛИТИЙ, но и тут подводный камень:

Свинцовая батарея работает по принципу "сколько попросили тока - столько и отдам", у лития есть жесткий предел, определяемый параметрами BMS. В нашем примере с 3000Вт, ток с батарей получился 70-80Ампер. У 100Ач литиевых АКБ предел (значение максимального тока разряда) 100-110 Ампер, далее батарея блокируется!! Если допустить кратковременное превышение мощности (до 4500 Вт, например включился скважный насос или садовый тример), то пик тока составит 100-120Ампер и батарея отключится, отключив и сам ИБП! Что бы избежать такой досадной оплошности в расчетах, надо выбрать литиевую батарею емкостью больше, или установить две в параллель, а это дороже!

Пример частого мифа о емкости лития: ЛИТИЕВУЮ АКБ МОЖНО КУПИТЬ МЕНЬШЕЙ ЕМКОСТИ, ЧЕМ Pb - НЕВЕРНО В КОРНЕ!

Да, на малых токах, это утверждение имеет право быть, но на НАШИХ токах - можно просто купить и потом иметь проблеммы с перегрузкой. Рассчет это доказывает.

Пример одного заблуждения в расчетах.

Не редко будующие владельцы систем бесперебойного питания, пытаясь самостоятельно "прикинуть" емкость батарей ошибаются в расчетах, не учитывая разницу в напряжении АКБ и инвертора.
Выглядет неверный расчет очень логично:
исходные данные: нагрузка 150 Вт. Открываем учебник физики: мощность - это напряжение умноженное на ток. Отлично! 150Вт / 220Вольт = ток, потребляемый с ИБП = 0,68 Ампера Ура! ставим аккумулятор емкостью в 7Ач, что по логике означает, если его разряжать током 0,7Ампер, то хватит НА ДЕСЯТЬ ЧАСОВ РАБОТЫ!! ЛОГИЧНО?
Ошибка заключается в коварстве понятия МОЩНОСТЬ, и значений 220Вольт / 12Вольт. ИНВЕРТОРУ, ЧТО БЫ СДЕЛАТЬ ИЗ 12 ВОЛЬТ 220 ВОЛЬТ НАДО БРАТЬ С БАТАРЕИ НЕ 0.7Ампера, А почти 15Ампер.
Поэтому батарея разрядится за 7/15 = 28 минут теоритичеки, а практически, с учетом остатка в 20% при разряде, и с учетом, что при разряде током 15А, батарея в 7Ач превращается в батарею 5Ач, время работы составит 10-15 минут. Ни о каких 10 часах речи не идет! Иначе был бы почти "вечный двигатель! Для подтверждения этого факта, посмотрите на сколько "хватает" обычных компьютерных бесперебойноков в которых обычно и устанавливается одна или несколько 7-9Ач батарей. Там в описании четко написано: 3-5 минут при 100% нагрузке или 5-10 минут при 50%. А это как раз наши 180Вт (230ВА).

В заключении, надеемся, что эта информация прояснит вопрос о выборе аккумулятора нужной емкости. И желаем всегда тепла и комфорта в Вашем ДОМЕ!