Методика расчета времени резервирования акб: Калькулятор расчета времени автономной работы

Расчёт времени резерва питания нагрузки от ИБП

Как выбрать оптимальную конфигурацию ИБП для организации бесперебойного питания оборудования и бытовых приборов в доме

Ответить на вопрос о выборе конфигурации источника бесперебойного питания для обеспечения надёжного электропитания отопительных и инженерных систем, бытовых электроприборов достаточно сложно. По сути, это уравнение с многими неизвестными. Ведь, заранее неизвестно на сколько плохим будет сетевое электропитание, и какова будет продолжительность отключений электроэнергии.

На первом этапе необходимо определить общую мощность всех потребителей энергии, работу которых необходимо обеспечивать в случае отсутствия сетевого электропитания. Исходя из этого значения необходимо выбрать ИБП мощностью на 20% превышающей максимальное значение нагрузки. После этого нужно определится с ёмкостью внешних аккумуляторных батарей, исходя из необходимого времени резервирования.

Наиболее оптимальным решением бесперебойного питания будет разбить нагрузку на несколько более маленьких групп потребителей. И решать задачи обеспечения резерва раздельно для различных групп потребителей в зависимости от их важности. При выборе конфигурации источника бесперебойного питания и аккумуляторных батарей следует учитывать, что увеличение запаса мощности ИБП не приводит к линейному увеличению длительности резерва. Для обеспечения большой мощности нагрузки необходим более мощный ИБП, а для обеспечения большого времени резерва необходимо увеличивать ёмкость внешних аккумуляторных батарей.

Простой способ расчета времени резерва бесперебойника

Время резерва питания определяется прежде всего двумя параметрами: мощностью полезной нагрузки и общей ёмкостью всех аккумуляторных батарей.

Однако следует отметить, что зависимость времени резерва от этих параметров не линейная. Но для быстрой примерной оценки времени резерва можно использовать простую формулу.

T = E * U / P (часов),

где  Е  — ёмкость аккумуляторов, U  — напряжение аккумуляторов, Р  — мощность нагрузки всех подключаемых приборов.

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.

Готовые таблицы значения времени резерва бесперебойников серии SKAT и TEPLOCOM

Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-300

Необходим один внешний аккумулятор напряжением 12 Вольт

Ёмкость, в Ач	Мощность нагрузки, ВА
	100	150	200	250	270
26	2ч 18мин	1ч 22мин	55мин	44мин	39мин
40	3ч 37мин	2ч 15мин	1ч 36мин	1ч 15мин	1ч 09мин
65	7ч 01мин	4ч 00мин	2ч 45мин	2ч 12мин	1ч 54мин
100	12ч 00мин	7ч 12мин	5ч 00мин	3ч 40мин	3ч 26мин

Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-1000

Необходимо два внешних аккумулятора напряжением 12 Вольт

Емкость АКБ, Ач	Нагрузка, ВА
	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
2х40	9,37	4,06	2,31	1,51	1,36	1,22	1,07	0,53	0,39	0,34
2х65	16,15	7,12	4,40	3,02	2,29	1,56	1,44	1,36	1,28	1,11
2х100	27,11	11,55	7,33	5,23	4,12	3,05	2,44	2,22	2,01	1,49
2х120	32,37	14,52	9,44	6,10	5,11	4,12	3,14	2,51	2,33	2,15
2х150	40,47	17,40	11,24	8,19	5,57	5,07	4,17	3,28	2,57	2,42
2х200	54,23	24,48	15,47	11,27	9,09	6,50	5,45	5,08	4,31	3,54

Таблица примерного времени резерва SKAT-UPS 3000 RACK

Необходимо 8 внешних аккумуляторов напряжением 12 Вольт

Емкость АКБ, Ач	Нагрузка, ВА
	500	1000	1500	2000	2500	3000
65	12ч 20мин	5ч 10мин	2ч 55мин	2ч 15мин	1ч 40мин	1ч 25мин
100	19ч 25мин	8ч 40мин	5ч 20мин	3ч 40мин	2ч 45мин	2ч 15мин
120	23ч 05мин	11ч 35мин	7ч 00мин	4ч 45мин	3ч 30мин	2ч 45мин
150	28ч 55мин	14ч 20мин	8ч 45мин	6ч 30мин	4ч 50мин	3ч 40мин
200	38ч 30мин	19ч 10мин	12ч 45мин	8ч 45мин	7ч 00мин	5ч 20мин

Линейка ИБП марок SKAT и TEPLOCOM обеспечивает возможность организации надёжного бесперебойного питания потребителей различной ёмкости и назначения.  Бесперебойники дают возможность организовать бесперебойное питание от маленького котла отопления или циркуляционного насоса до питания всего дома или офиса. Специализированные ИБП дают возможность организации бесперебойного питания особо важных объектов, таких как системы связи, коммуникационное оборудование, системы безопасности и контроля.

Как увеличить время резервного питания нагрузки?

Для увеличения времени резерва питания полезной нагрузки есть несколько путей. Все эти способы вытекают из формулы расчета времени резерва.

Для увеличения времени резерва можно увеличить ёмкость внешних АКБ, уменьшить полезную нагрузку, создать оптимальные условия эксплуатации ИБП и аккумуляторных батарей.

Первый вариант — самый простой, но затратный. Для увеличения ёмкости батарей придется покупать более дорогие аккумуляторы и ИБП, позволяющие производить их эффективный заряд. Кроме затрат на оборудование потребуется и выделение специального помещения, предназначенного для хранения и работы аккумуляторных батарей, снабженного хорошей системой вентиляции.

Второй метод — уменьшить нагрузку. Прежде всего нужно разбить нагрузку на группы в зависимости от необходимости обеспечения бесперебойного питания. Если электроэнергии не будет длительное время, то нужно будет выбирать между важностью обеспечения работы инженерных систем отопления, водоснабжения и необходимостью пользоваться холодильником или кондиционером. Так современный холодильник позволяет обеспечить приемлемую температуру около 20 часов, если его лишний раз не открывать. Еще одной группой потребителей является система освещения, для освещения можно использовать автономные источники бесперебойного питания или аварийные светильники со встроенной аккумуляторной батареей. В конечном счёте можно посидеть и при свете фонарика или старой доброй свечи, всё лучше, чем разморозить систему отопления.

  

Третий метод заключается в повышении качества обслуживания ИБП и батарей. Здесь наиболее важными моментами являются содержание оборудования в чистоте, обеспечение хорошего температурного режима. Отдельно стоит отметить необходимость проведения правильного заряда АКБ и проведения тренировок аккумуляторов. Часто бывает так, что проблем с электричеством нет, и аккумуляторы не подвергаются циклам разряда и заряда. В результате через несколько месяцев резко падает реальная ёмкость АКБ. Для тренировки АКБ необходимо использовать специальное оборудование или имитировать периодически отключение электроэнергии, давая возможность батареям работать.

  

Читайте также:

Расчёт времени резерва питания от ИБП

09-03-2013

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:

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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:

---

Тех. поддержка

Бастион в соц. сетях

Канал Бастион на YouTube

Особенности расчета времени резервирования технических средств СОУЭ

1. Статьи
2. Источники питания
3. Особенности расчета времени резервирования технических средств СОУЭ

1. Основные требования

Система оповещения и управления эвакуацией СОУЭ является наиважнейшей составляющей системы безопасности людей находящихся внутри здания. К техническим средствам СОУЭ предъявляются высокие требования:

• по надежности;
• по помехо-, вибро-, электромагнитной устойчивости;
• по обеспечению аппаратного контроля;
• по обеспечению контроля целостности линий оповещателей, управляющих, контролирующих и питающих устройств;
• к соединительным кабелям и проводам;
• к бесперебойному питанию.

 

Основные требования к бесперебойному питанию сводятся к следующему:

СОУЭ должны функционировать в течение времени, необходимого для завершения эвакуации людей из здания, сооружения, строения.

При пропадании питания СОУЭ должна функционировать в течение 24 часов в дежурном режиме плюс один час в режиме тревоги. Если в части проекта осуществляется расчет времени эвакуации, то в этом случае время резервирования в тревожном режиме должно составлять 1,3 времени эвакуации.

Электропитание СОУЭ необходимо осуществлять совместно с резервным источником таким образом, чтобы система оставалась полностью работоспособной без выдачи ложных срабатываний в течение времени, необходимого для полной эвакуации людей в безопасное место.

По степени надежности электропитания СОУЭ относится к потребителям первой категории, снабженным устройством автоматического ввода резерва (АВР), обеспечивается электроэнергией от двух независимых источников по двум линиям, проложенным по разным трассам. Независимо от наличия АВР СОУЭ нуждается в дополнительном резервировании на время ввода второго источника (срабатывания и переключения АВР).

 

2. Нормативные требования

1. Резервное электропитание технических средств оповещения должно осуществляться:
   • от второго независимого ввода сети переменного тока;
   • от источника питания постоянного тока;
   • автономным электроагрегатом переменного тока.
   Примечание. В качестве резервного источника постоянного тока могут быть использованы сухие гальванические элементы или аккумуляторные батареи.
2. Время работы технических средств оповещения от резервного источника постоянного тока в дежурном режиме должно быть не менее 24 часов.
3. Время работы технических средств оповещения от резервного источника постоянного тока в тревожном режиме должно быть не менее 1 часа. Не всегда имеется возможность обеспечить независимый ввод сети переменного тока. На этот случай приведем более подробные рекомендации:
4. При невозможности по местным условиям осуществлять питание СОУЭ от двух независимых источников допускается организовать питание от одного источника: от разных трансформаторов, двухтрансформаторной или двух однотрансформаторных подстанций, подключенных к разным питающим линиям, проложенным по разным трассам, с устройством АВР на стороне низкого напряжения.
5. При отсутствии в системе электроснабжения здания источников питания, оговоренных в пунктах 1-3, для резервного питания СОУЭ используются аккумуляторные батареи на напряжение, указанное в технических условиях на КТС СОУЭ. При этом устройства СОУЭ в нормальном режиме подключаются через понижающие трансформаторы соответствующего напряжения. Аккумуляторные батареи находятся на постоянной подзарядке от основного ввода питания.
6. Емкость аккумуляторных батарей обеспечивает питание электроприемников в течение 24 ч в дежурном режиме и не менее времени эвакуации в режиме «Тревога».

 

3. Особенности использования АКБ в качестве средства резервирования СОУЭ

Аккумуляторные батареи АКБ, широко применяются для резервирования технических средств СОУЭ. Наиболее распространенными являются герметичные свинцово-кислотные (SLA) перезаряжаемые необслуживаемые аккумуляторы, рис.1.

Рис. 1 — Внешний вид АКБ, DJM 1245

К достоинству SLA аккумуляторов можно отнести эксплуатационную безопасность, относительно медленный саморазряд, возможность подзарядки, не критичность к условиям заряда. Недостатками являются большой вес, сокращение жизни батарей при глубоких разрядах и ухудшение эксплуатационных характеристик при нарушении температурного режима и перегрузке.

Большинство СОУЭ питаются от напряжения 24В. Для их питания можно использовать пару АКБ (2х12В), соединенных последовательно. Одной из важных характеристик АКБ является емкость. Емкость определяет энергию аккумулятора и, как следствие, величину допустимой нагрузки. При длительной работе АКБ разряжается, что сопровождается падением напряжения на его выводах. Аккумулятор считается разряженным при достижении (конечного) напряжения, определяемого характеристиками.

При работе с SLA АКБ нужно обратить внимание на следующие обстоятельства:

• при уменьшении температуры от 20 до 0 градусов Цельсия, емкость аккумулятора уменьшается примерно на 15%. При уменьшении температуры еще на 20 градусов емкость аккумулятора падает еще на 25%;
• при повышении температуры от 20 до 40 градусов Цельсия емкость аккумулятора возрастает примерно на 5%;
• не следует допускать глубокого разряда АКБ.

 

Для правильного определения величины нагрузки необходимо воспользоваться техническими характеристиками аккумулятора, рис. 2.

Рис. 2 — Разрядные характеристики АКБ, DJM 1245

Из разрядных характеристик можно проследить зависимость напряжения на клеммах АКБ от величины нагрузки и времени разряда (штрихпунктирная линия). Данное напряжение следует сопоставить с допустимым напряжением питания резервируемых средств. Из графика, рис. 2 видно:

• если АКБ нагрузить полностью (кривая 1С), то время разряда батареи составит менее 30мин;
• если АКБ нагрузить не более чем на 65% (кривая 0,65С), то время разряда батареи составит более 1ч.

Для мощных АКБ желательно использовать зарядное устройство с регулируемым уровнем заряда работающее как в режиме подзарядки, так и в буферном режиме. Зарядное устройство выбирается в зависимости от емкости и напряжения АКБ. Зарядный ток не должен превышать 10% от емкости АКБ: Jзар ≤ 0,1 C, где C – емкость АКБ, Ач.

 

4. Организация технических средств СОУЭ, обеспечивающая длительное резервирование

Наиболее жестким с точки зрения существующих нормативов является требование по обеспечению резервного питания технических средств СОУЭ в течение дежурного режима. Для обеспечения данного требования технические средства СОУЭ необходимо разбить на 2 группы (Независимо от режима работы, резервированию подлежат только блоки, выполняющие функции СОУЭ):

• средства, работающие в дежурном режиме;
• средства, работающие в тревожном режиме.

 

На рис.3 представлена схема организации технических средств СОУЭ при резервировании от АКБ.

Рис. 3 — Организация технических средств СОУЭ при резервировании от АКБ

Контроллер питания следит за напряжением на основном вводе и при его пропадании выдает команду на подключение блоков, работающих в дежурном режиме, к резервному вводу, к которому подключены АКБ и зарядное устройство.

Под дежурным режимом будем понимать режим функционирования, в котором задействовано минимальное количество узлов системы (с минимальным энергопотреблением каждого узла) находящихся на дежурстве. Данные блоки (узлы) активируются от автоматической установки пожарной сигнализации АУПС и должны иметь возможность оперативного включения технических средств, отвечающих за тревожный режим. В дежурном режиме все крупные потребители, например, усилители должны находиться в режиме минимального потребления и оперативной готовности к включению в режиме тревоги.

Тревожный режим активируется командным сигналом, поступающим от пожарной станции. В тревожном режиме задействуются все технические средства, необходимые для решения основной задачи (см. основные требования).

 

5. Расчет времени резервирования технических средств СОУЭ при работе с АКБ

Расчет мощности АКБ

Основными параметрами, необходимыми для расчета мощности, являются его емкость C и напряжение U на его отводах, определяемое параметрами и количеством АКБ. Емкость аккумулятора определяет максимальный ток I и, как следствие, величину нагрузки которую он сможет обеспечивать в течение требуемого времени.

Емкость аккумулятора C измеряется в ампер-часах (Ач, при маленькой емкости – в миллиампер-часах (мАч)). и является произведением постоянного тока разряда аккумулятора на время разряда (в часах):

Энергия W накапливаемая в аккумуляторе, зависит как от его емкости (1), так и от напряжения U:

Аккумуляторные батареи строятся следующим образом. При параллельном соединении нескольких АКБ емкость аккумуляторной батареи C увеличивается пропорционально их количеству (пример последовательного соединения 2-х АКБ изображен на рис.1.). При последовательном соединении нескольких АКБ U на крайних отводах такой составной батареи также увеличивается пропорционально их количеству . Другими словами, при параллельном подключении АКБ суммарная мощность увеличивается за счет увеличения тока, при последовательном соединении, за счет увеличения напряжения. В составных батареях, используемых в блоках бесперебойного питания (UPS), используется последовательно параллельное подключение, рис.4.

Рис. 4 — Пример построения составной аккумуляторной батареи

Мощность составной батареи складывается из мощностей каждого аккумулятора. Общая энергия батареи E_б, составленной из нескольких АКБ одинаковой мощности:

Расчет мощности, потребляемой техническими средствами СОУЭ

По существующим нормативам при пропадании питания СОУЭ должна функционировать в течение 24ч дежурного времени и времени, необходимого до завершения эвакуации людей, в режиме тревоги. Для минимизации средней мощности потребления в течение всего периода технические средства СОУЭ разбиваются на две группы, мощности каждой из которых рассчитываются отдельно.

Суммарная мощность потребления блоков, находящихся в дежурном режиме:

Суммарная мощность потребления блоков, находящихся в тревожном режиме:

Средняя мощность, потребляемая техническими средствами СОУЭ в течение дежурного Tд и тревожного Tтр времени:

Проверка расчета

Допущение: Входные параметры АКБ можно брать непосредственно из технических характеристик, не опираясь на нагрузочные характеристики, так как последние ориентированы на активную нагрузку (например, электрический чайник).

Запишем критерий (правильности) расчета времени резервирования технических средств СОУЭ, при резервировании от АКБ:

 

6. Пример расчета

Воспользуемся результатами, полученными выше, и рассчитаем время резервирования СОУЭ, построенной на 2-х блоках: комбинированной системе ROXTON RA-8236 и блоке сообщений ROXTON VF-8160 (см. статью «Система оповещения Roxton 8000»). Схема включения данных устройств, обеспечивающая оптимальный режим работы, дана в Приложении 1.

Входные данные для расчета

Характеристики блока сообщений ROXTON VF-8160:

• Мощность потребления в дежурном режиме (по 24В) – 0 Вт;
• Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) – 12 Вт;

 

Характеристики комбинированной системы ROXTON RA-8236:

• Мощность потребления в дежурном режиме (по 24В) – 7,2 Вт;
• Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) – 14,4 Вт;
• Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) при полной нагрузке – 400 Вт;
• Мощность нагрузки усилителя (80% от полной мощности – 360Вт ) – 288 Вт.

 

Расчет

1. Рассчитаем мощность потребления (блоков) в течении дежурного режима (Рд):
   Pд = Тд * Pд = 24*7,2=173 Вт
2. Рассчитаем мощность потребления (блоков) в тревожном режиме для времени тревожного режиме Ттр=1час:
   Ртр = Ттр (Ртр + Pд) = 1*(0,8*400 + 12) = 332Вт
3. Рассчитаем суммарную мощность потребления блоков:
   Pсум = (Ртр + Pд) = 173+332 = 505 Вт
4. Рассчитаем ток потребления СОУЭ.
   Iсум = Pсум / 24 = 505/24 = 21Ач

Вывод: для резервирования данной системы необходимо выбрать пару АКБ емкостью не менее 21А.

 

7. Питание системы оповещения от источника бесперебойного питания

На современном рынке присутствует большое разнообразие источников бесперебойного питания (ИБП). Производители, выдвигая на передний план те или иные преимущества, обычно скрывают недостатки своих брендов, поэтому для работы с СОУЭ желательно использовать ИБП, которые прошли надлежащую сертификацию.

Основной характеристикой ИБП является полная мощность, измеряемая в ВА (Вольт-Амперах). Полную мощность не следует путать с активной мощностью или мощностью нагрузки, измеряемой в ваттах. Если производитель для своего ИБП не указывает мощность в ваттах, то для ее получения необходимо полную мощность умножить на коэффициент «0,7». Данный коэффициент называется коэффициентом мощности (Power Factor), равен отношению активной мощности к полной мощности (Вольт-Ампер) и определяет характер нагрузки (активная или реактивная (комплексная)).

Длительную работу резервируемой системы при пропадании питания обеспечивают аккумуляторные батареи (АКБ), которые могут быть как встроенными, так и внешними. Большинство ИБП содержат встроенные АКБ, но для увеличения емкости могут предлагаться и дополнительные внешние АКБ, позволяющие увеличить время резервирования. При одновременной работе (комбинировании) внутренних и внешних АКБ необходимо удостовериться в том, что суммарная энергия (W) этих АКБ, не превысит возможности ИБП.

На рис.5 изображен мощный ИБП со встроенными АКБ, предназначенный для установки в электротехнический шкаф.

Рис. 5 — Внешний вид стоечного блока бесперебойного питания JPX-3000

В современных ИБП встроенные зарядные устройства управляются процессором, который автоматически определяет, оптимизирует режим подзарядки, осуществляет полный контроль параметров, управляет внешней индикацией режимов. Программное управление позволяет дистанционно контролировать и управлять параметрами ИБП. К достоинствам ИБП по сравнению с АКБ можно отнести простоту монтажа, удобство в обслуживании и самое главное, большую безопасность.

Для расчета мощности E, эффективно резервируемой ИБП, необходимо учитывать дополнительный коэффициент , учитывающий потери на инвертирование:

 

Приложение 1

Схема подключения блока сообщений ROXTON VF-8160 к комбинированной системе ROXTON RA-8236, обеспечивающая оптимальный режим работы в дежурном режиме

Рис. 6 — Схема подключения

Особенность данного подключения заключается в том, что блок сообщений ROXTON VF-8160 в дежурном режиме полностью обесточен. В тревожном режиме он активируется от терминального усилителя RA-8236 и включается в работу. Такое включение позволяет за период дежурного времени сэкономить 24*12=288Вт.

 

Приложение 2

Схема включения блоков системы аварийного оповещения и музыкальной трансляции ITC-ESCORT, обеспечивающая длительное время резервирования.

На рисунке ниже представлен фрагмент системы оповещения, реализованный на системе ITC-ESCORT. Система работает в 2-х режимах: режим тревожного оповещения и режим музыкальной трансляции. ИБП осуществляет резервирование по питанию только тех блоков, которые отвечают за дежурный и тревожный режим. Блоки, реализующие музыкальную трансляцию не резервируются.

Рис. 7 — Схема подключения

Работа системы осуществляется следующим образом (на схеме сигналы управления и включения, обозначены пунктирными линиями). Управление 10-ю линиями громкоговорителей осуществляет автоматический селектор ITC ESCORT T-6212, к которому через селектор зон ITC ESCORT T-6202 подключены 2 независимых усилителя: ITC ESCORT T-120 – усилитель, работающий в режиме музыкальной трансляции, ITC ESCORT T-61500 – высокоприоритетный усилитель, работающий в тревожном режиме. Аварийный усилитель ITC ESCORT T-61500 запитан от отключаемых (управляемых) розеток распределителя питания ITC ESCORT T-6216. В дежурном режиме данные розетки обесточены. Автоматический селектор Т-6212, также как и аварийная панель ITC ESCORT T-6223A, отвечающая за включение тревожного сообщения находятся на дежурстве и должны быть подключены к статическим (не отключаемым) розеткам распределителя питания ITC ESCORT T-6216. При поступлении сигнала включения от системы пожарной сигнализации, на выходе автоматического селектора возникает контрольный сухой контакт, который активирует распределитель питания. На выходе отключаемых розеток возникает напряжение 220В, которое запитывает селектор зон ITC ESCORT T-6202 и усилитель ITC ESCORT T-61500. Блоки, отвечающие за музыкальную трансляцию – усилитель ITC ESCORT T-120 и CD-проигрыватель ITC ESCORT T-6221 не резервируются.

© 2014, О. Кочнов

Информация и фото с http://www.escortpro.ru/page/article/article91.htm

Расчет времени автономной работы ИБП от аккумуляторов

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:

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.

формулы для расчета основных параметров

Правильный подбор источника бесперебойного питания является неотъемлемым залогом надёжности системы электроснабжения. Параметры ИБП должны быть строго сопоставимы с нагрузкой, которая будет подключена к ИБП. Иначе источник бесперебойного питания не принесёт желаемой пользы, а деньги будут потрачены напрасно.

Как рассчитать бесперебойник? Для этого необходимо учесть ряд параметров, ключевым из которых является мощность. Если вы купите ИБП, обладающий мощностью меньшей в сравнении с нагрузкой, то он просто не будет работать. Чтобы достаточно точно посчитать мощность необходимо вспомнить немного физики.

Коэффициент мощности нагрузки или по-другому Power Factor имеет очень важное значение при расчете мощности бесперебойника. Эта цифра показывает какую долю мощности реально потребляет нагрузка, то есть активная мощность. Если рассматривать нагрузку как идеальное сопротивление, то в этом случае значение коэффициента будет равно единице, что является максимальным значением. Конденсаторы и катушки не являются потребителями мощности, поэтому для них значение коэффициента равно нулю. В оборудовании возможно преобладание как емкостной, так и индуктивной составляющей.

К оборудованию с ёмкостной составляющей относятся компьютеры и серверы. Индуктивная составляющая присутствует в устройствах с электродвигателями, это может быть насос, кондиционер и т. п. Эта информация необходима в том случае, когда ИБП будет защищать оборудование разного типа, так как у первых коэффициент мощности стремится к единице, а у вторых находится в интервале от 0,8 до 0,9. В таком случае необходимо найти средний коэффициент мощности, чтобы получить точный результат.

Как рассчитать мощность ИБП, зная коэффициент мощности нагрузки? Чтобы вычислить мощность необходимо перемножить номинальную мощность ИБП на коэффициент мощности. В результате операции получается число, которое показывает максимальную активную мощность, которую сможет обслуживать источник бесперебойного питания. Например, мощность ИБП составляет 100 кВА, а коэффициент мощности нагрузки равен 0,9. В таком случае активная мощность нагрузки составит 90 кВт. Суммарная мощность нагрузки не должна превышать 90 кВт, а лучше если она будет несколько меньше.

Таких сложностей при расчёте мощности можно избежать, если использовать в качестве показателя выходной мощности бесперебойника. В таком случае расчет источника бесперебойного питания будет выполнен без ошибок. Большая ошибка сопоставлять мощности, выраженные в вольт-амперах и ваттах, так как величины значимо отличаются.

Также следует учитывать то, что потребляемая техникой мощность может быть несколько ниже номинальной. Такое может быть в самых различных случаях. Например, если рассматривать компьютеры, то их мощность в большинстве случаев определяется по мощности блока питания. Но не во всех случаях такой алгоритм расчёта является верным. Так, например, на компьютере может установлен блок питания, имеющий мощность 450 Вт, но суммарная мощность компонентов компьютера всего 120 Вт. Таких особенностей может быть очень много и их нужно учесть, выполняя расчет бесперебойника.

Другая ситуация, которую нужно учесть, чтобы произвести расчет работы ИБП связана с холодильником. Например, он может иметь мощность в 250 Вт, но стоит учитывать, что работает холодильник не постоянно, а только через некоторые промежутки времени. В таком случае необходимо узнать годовое потребление электроэнергии. В расчётах необходимо использовать это значение, делённое на 9. Следует заметить, что мощность нагрузки необходимо считать в ваттах.

На некоторых сайтах можно встретить расчет мощности ИБП онлайн, но они не могут выдать точных данных, потому что не учитывают подобных нюансов. Если же вы всё-таки решитесь воспользоваться подобными сервисами, то в добавок к полученному результату необходимо добавить порядка 20%. Немаловажно задуматься о перспективе роста мощности нагрузки. При росте нагрузки в будущем, лучше сразу приобрести более мощный ИБП. Аналогичная ситуация обстоит с сервисами, которые позволяют произвести расчет времени работы ИБП онлайн.

Расчёт АКБ

Второе, что нужно знать о том, как рассчитать источник бесперебойного питания, это емкость АКБ. Аккумуляторные батареи обеспечивают питание нагрузки при отсутствии питания в магистральной сети.

Если требуется расчет емкости ИБП для заданной мощности и времени работы, то применяется простая формула:

Емкость= 100*время*мощность нагрузки

Время автономной работы выражается в часах, а мощность нагрузки в киловаттах. Обращаем ещё раз внимание, что мощность выражается не в вольтамперах. Например, источник бесперебойного питания защищает компьютер с мощностью 500 Вт (0,5 кВт). Источник бесперебойного питания должен обеспечить время работы равное 2 часам. При таких условиях формула, позволяющая произвести расчет емкости батарей для ИБП приобретает следующий вид:

100*0,5кВт*8ч=400 Ач

Таким образом для нагрузки с мощностью 500 Вт для обеспечения работы в течение 8 часов необходима ёмкость аккумуляторов равная 400 Ач. Такой расчет емкости аккумулятора для ИБП применим для АКБ с напряжением 12 В. Кроме того, нужно учесть, что формула пригодна для длительного времени работы от аккумулятора, а именно порядка 9-10 часов. Это обусловлено тем, что зависимость ёмкости аккумулятора от времени заряда не имеет линейный характер на всём протяжении.

Если время работы меньше, то необходимо вводить поправки. Это связано с тем, что при маленьком времени ток разряда большой и аккумулятор отдаёт нагрузке только некоторую часть своей ёмкости. Так, если необходимо время работы в 30 минут, то результат надо поделить на два, для 2 часов уменьшить на 40%, для 4 часов – 30%, для 6 часов – 40%. Чтобы определить точно значение необходимо использовать точное значение КПД инвертора, который установлен на ИБП и сопоставить данные с кривого разряда определённого типа аккумуляторов.
  
После того, как найдена суммарная ёмкость, необходимо выполнить расчет количества аккумуляторных батарей для ИБП. Чтобы его выполнить нужно суммарную ёмкость разделить на ёмкость одного аккумулятора. В нашем случае суммарная ёмкость составила 400 Ач. Предположим, что ёмкость одного аккумулятора равна 50 Ач. В таком случае нам понадобится 8 таких аккумуляторных батарей.

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.

Расчёт времени резерва питания нагрузки от ИБП

Как выбрать оптимальную конфигурацию ИБП для организации бесперебойного питания оборудования и бытовых приборов в доме

Ответить на вопрос о выборе конфигурации источника бесперебойного питания для обеспечения надёжного электропитания отопительных и инженерных систем, бытовых электроприборов достаточно сложно. По сути, это уравнение с многими неизвестными. Ведь, заранее неизвестно на сколько плохим будет сетевое электропитание, и какова будет продолжительность отключений электроэнергии.

На первом этапе необходимо определить общую мощность всех потребителей энергии, работу которых необходимо обеспечивать в случае отсутствия сетевого электропитания. Исходя из этого значения необходимо выбрать ИБП мощностью на 20% превышающей максимальное значение нагрузки. После этого нужно определится с ёмкостью внешних аккумуляторных батарей, исходя из необходимого времени резервирования.

Наиболее оптимальным решением бесперебойного питания будет разбить нагрузку на несколько более маленьких групп потребителей. И решать задачи обеспечения резерва раздельно для различных групп потребителей в зависимости от их важности. При выборе конфигурации источника бесперебойного питания и аккумуляторных батарей следует учитывать, что увеличение запаса мощности ИБП не приводит к линейному увеличению длительности резерва. Для обеспечения большой мощности нагрузки необходим более мощный ИБП, а для обеспечения большого времени резерва необходимо увеличивать ёмкость внешних аккумуляторных батарей.

Простой способ расчета времени резерва бесперебойника

Время резерва питания определяется прежде всего двумя параметрами: мощностью полезной нагрузки и общей ёмкостью всех аккумуляторных батарей.

Однако следует отметить, что зависимость времени резерва от этих параметров не линейная. Но для быстрой примерной оценки времени резерва можно использовать простую формулу.

T = E * U / P (часов),

где  Е  — ёмкость аккумуляторов, U  — напряжение аккумуляторов, Р  — мощность нагрузки всех подключаемых приборов.

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.

Готовые таблицы значения времени резерва бесперебойников серии SKAT и TEPLOCOM

Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-300

Необходим один внешний аккумулятор напряжением 12 Вольт

Ёмкость, в Ач	Мощность нагрузки, ВА
	100	150	200	250	270
26	2ч 18мин	1ч 22мин	55мин	44мин	39мин
40	3ч 37мин	2ч 15мин	1ч 36мин	1ч 15мин	1ч 09мин
65	7ч 01мин	4ч 00мин	2ч 45мин	2ч 12мин	1ч 54мин
100	12ч 00мин	7ч 12мин	5ч 00мин	3ч 40мин	3ч 26мин

Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-1000

Необходимо два внешних аккумулятора напряжением 12 Вольт

Емкость АКБ, Ач	Нагрузка, ВА
	100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
2х40	9,37	4,06	2,31	1,51	1,36	1,22	1,07	0,53	0,39	0,34
2х65	16,15	7,12	4,40	3,02	2,29	1,56	1,44	1,36	1,28	1,11
2х100	27,11	11,55	7,33	5,23	4,12	3,05	2,44	2,22	2,01	1,49
2х120	32,37	14,52	9,44	6,10	5,11	4,12	3,14	2,51	2,33	2,15
2х150	40,47	17,40	11,24	8,19	5,57	5,07	4,17	3,28	2,57	2,42
2х200	54,23	24,48	15,47	11,27	9,09	6,50	5,45	5,08	4,31	3,54

Таблица примерного времени резерва SKAT-UPS 3000 RACK

Необходимо 8 внешних аккумуляторов напряжением 12 Вольт

Емкость АКБ, Ач	Нагрузка, ВА
	500	1000	1500	2000	2500	3000
65	12ч 20мин	5ч 10мин	2ч 55мин	2ч 15мин	1ч 40мин	1ч 25мин
100	19ч 25мин	8ч 40мин	5ч 20мин	3ч 40мин	2ч 45мин	2ч 15мин
120	23ч 05мин	11ч 35мин	7ч 00мин	4ч 45мин	3ч 30мин	2ч 45мин
150	28ч 55мин	14ч 20мин	8ч 45мин	6ч 30мин	4ч 50мин	3ч 40мин
200	38ч 30мин	19ч 10мин	12ч 45мин	8ч 45мин	7ч 00мин	5ч 20мин

Линейка ИБП марок SKAT и TEPLOCOM обеспечивает возможность организации надёжного бесперебойного питания потребителей различной ёмкости и назначения.  Бесперебойники дают возможность организовать бесперебойное питание от маленького котла отопления или циркуляционного насоса до питания всего дома или офиса. Специализированные ИБП дают возможность организации бесперебойного питания особо важных объектов, таких как системы связи, коммуникационное оборудование, системы безопасности и контроля.

Как увеличить время резервного питания нагрузки?

Для увеличения времени резерва питания полезной нагрузки есть несколько путей. Все эти способы вытекают из формулы расчета времени резерва.

Для увеличения времени резерва можно увеличить ёмкость внешних АКБ, уменьшить полезную нагрузку, создать оптимальные условия эксплуатации ИБП и аккумуляторных батарей.

Первый вариант — самый простой, но затратный. Для увеличения ёмкости батарей придется покупать более дорогие аккумуляторы и ИБП, позволяющие производить их эффективный заряд. Кроме затрат на оборудование потребуется и выделение специального помещения, предназначенного для хранения и работы аккумуляторных батарей, снабженного хорошей системой вентиляции.

Второй метод — уменьшить нагрузку. Прежде всего нужно разбить нагрузку на группы в зависимости от необходимости обеспечения бесперебойного питания. Если электроэнергии не будет длительное время, то нужно будет выбирать между важностью обеспечения работы инженерных систем отопления, водоснабжения и необходимостью пользоваться холодильником или кондиционером. Так современный холодильник позволяет обеспечить приемлемую температуру около 20 часов, если его лишний раз не открывать. Еще одной группой потребителей является система освещения, для освещения можно использовать автономные источники бесперебойного питания или аварийные светильники со встроенной аккумуляторной батареей. В конечном счёте можно посидеть и при свете фонарика или старой доброй свечи, всё лучше, чем разморозить систему отопления.

  

Третий метод заключается в повышении качества обслуживания ИБП и батарей. Здесь наиболее важными моментами являются содержание оборудования в чистоте, обеспечение хорошего температурного режима. Отдельно стоит отметить необходимость проведения правильного заряда АКБ и проведения тренировок аккумуляторов. Часто бывает так, что проблем с электричеством нет, и аккумуляторы не подвергаются циклам разряда и заряда. В результате через несколько месяцев резко падает реальная ёмкость АКБ. Для тренировки АКБ необходимо использовать специальное оборудование или имитировать периодически отключение электроэнергии, давая возможность батареям работать.

  

Читайте также:

Расчёт времени работы аккумулятора в зависимости от нагрузки

Формула расчет времени работы аккумулятора

 

T=	Сакб * К * Кгр * Кде
	Iнагр

 

T — время автономной работы ИБП от аккумулятора, ч
Сакб — общая емкость аккумуляторных батарей, А*ч
К — КПД инвертора (находится в диапазоне 0,7—0,8)
Кгр — коэффициент глубины разряда аккумулятора ( находится в диапазоне 0,7—0,9)
Кде — коэффициент доступной емкости (зависит от режима разряда и температуры, находится в диапазоне 0,9—1).

Коэффициент доступной емкости имеет сложную зависимость от значения температуры и скорости прикладывания нагрузки. Чем холоднее температура воздуха, тем ниже коэффициент доступной емкости. Чем медленнее расходуется энергия батарей, тем больше значения коэффициента доступной емкости.

I – потребляемая сила тока в Амперах. Суммируется для всех подключенных к ИБП устройств. 

 

Подставим средние значения коэффициентов. Получим следующую формулу:

T=	Сакб * 0.6
	Iнагр

Умножьте полученный результат на 60, чтобы получить время работы в минутах. 

Как рассчитать время зарядки аккумулятора и ток зарядки аккумулятора

Как рассчитать время зарядки и ток зарядки аккумулятора для зарядки?

Легкое время зарядки аккумулятора и формула тока зарядки аккумулятора для аккумуляторов. (С примером батареи на 120 Ач).

Ниже приведены простые формулы тока зарядки аккумулятора и времени зарядки аккумулятора с решенным примером свинцово-кислотного аккумулятора емкостью 120 Ач.

Ниже приведена формула времени зарядки свинцово-кислотного аккумулятора.

Время зарядки аккумулятора = аккумуляторная батарея Ah / ток зарядки

T = Ah / A

Где,

T = время часов.

Ач = Ампер час Номинальное напряжение батареи

A = Ток в амперах

Пример:

Предположим, для батареи 120 Ач,

Прежде всего, мы рассчитаем зарядный ток для батареи 120 Ач. Как мы знаем, зарядный ток должен составлять 10% от номинального напряжения батареи .

Следовательно,

Зарядный ток для батареи 120 Ач = 120 Ач х (10/100) = 12 Ампер.

Но из-за некоторых потерь мы можем взять 12-14 ампер для зарядки аккумулятора вместо 12 ампер.

Предположим, что мы взяли 13 Ампер для зарядки, затем

,

Время зарядки аккумулятора 120 Ач = 120/13 = 9,23 часа.

Но это был идеальный случай …

Практически было отмечено, что 40% потерь происходит в случае зарядки аккумулятора.

Тогда 120 x (40/100) = 48… .. (120Ah x 40% потерь)

Следовательно, 120 + 48 = 168 Ah (120 Ah + потери)

Теперь Время зарядки аккумулятор = Ач / зарядный ток

Установка значений;

168/13 = 12,92 или 13 часов (в реальном случае)

Следовательно, батарея емкостью 120 Ач потребует 13 часов для полной зарядки в случае требуемого зарядного тока 13A .

Вы также можете прочитать:

Методы оценки состояния заряда батареи: обзор

Дан обзор новых и текущих разработок методов оценки состояния заряда (SOC) для батареи, где основное внимание уделяется математическим принципам и практическим реализациям. Поскольку SOC батареи является важным параметром, который отражает характеристики батареи, точная оценка SOC не только защищает батарею, предотвращает перезарядку или разрядку и улучшает срок службы батареи, но также позволяет приложению рационально управлять стратегиями для достижения цели беречь энергию.Эта статья дает обзор литературы по категориям и математическим методам оценки SOC. На основе оценки методов оценки SOC предложено будущее направление развития оценки SOC.

1. Введение

Рост цен на сырую нефть и осведомленность во всем мире об экологических проблемах привели к активному развитию систем хранения энергии. Батарея является одной из наиболее привлекательных систем накопления энергии из-за ее высокой эффективности и низкого уровня загрязнения [1].В настоящее время в промышленности используются несколько видов батарей: свинцово-кислотная батарея, Ni-MH батарея, Ni-Cd батарея и Li-ion батарея. Аккумулятор имеет преимущества высокого напряжения рабочего элемента, низкого уровня загрязнения, низкого уровня саморазряда и высокой удельной мощности. Батареи обычно используются для портативных коммунальных услуг, гибридных электромобилей и промышленного применения [2].

Оценка SOC является фундаментальной проблемой для использования батареи. SOC батареи, которая используется для описания оставшейся емкости, является очень важным параметром для стратегии управления [3].Поскольку SOC является важным параметром, который отражает характеристики батареи, точная оценка SOC может не только защитить батарею, предотвратить чрезмерную разрядку и увеличить срок службы батареи, но и позволить приложению разработать рациональные стратегии управления для экономии энергии [4]. , Однако батарея является источником накопления химической энергии, и эта химическая энергия не может быть напрямую доступна. Эта проблема затрудняет оценку SOC батареи [5]. Точная оценка SOC остается очень сложной и трудной для реализации, поскольку модели батарей ограничены и существуют параметрические неопределенности [6].Многие примеры низкой точности и достоверности оценки SOC встречаются на практике [7].

В этом документе представлен подробный обзор существующих математических методов, используемых при оценке SOC, и дополнительно определены возможные события в будущем.

2. Определение и классификация оценки SOC

SOC является одним из наиболее важных параметров для батарей, но его определение представляет много различных проблем [5]. Как правило, SOC батареи определяется как отношение ее текущей емкости () к номинальной емкости ().Номинальная емкость указана производителем и представляет собой максимальное количество заряда, которое может храниться в батарее. SOC может быть определена следующим образом:

Различные математические методы оценки классифицируются в соответствии с методологией. Классификация этих методов оценки SOC различна в разных литературах. Тем не менее, некоторые литературные источники [5, 7] допускают разделение на следующие четыре категории: (i) Прямое измерение: этот метод использует физические свойства батареи, такие как напряжение и полное сопротивление батареи.(ii) Бухгалтерская оценка: этот метод использует ток разряда в качестве входа и интегрирует ток разряда с течением времени для расчета SOC. (iii) Адаптивные системы: адаптивные системы проектируются самостоятельно и могут автоматически регулировать SOC для различных условий разгрузки. Были разработаны различные новые адаптивные системы для оценки SOC. (Iv) Гибридные методы: гибридные модели извлекают выгоду из преимуществ каждого метода оценки SOC и обеспечивают глобально оптимальные характеристики оценки.Литература показывает, что гибридные методы обычно дают хорошую оценку SOC, по сравнению с отдельными методами.

В таблице 1 представлены конкретные методы оценки SOC с учетом методологии. Применение конкретных методов оценки SOC в системе управления батареями (BMS) соответственно отличается.

3.Обзор SOC Математические методы оценки

3.1. Прямое измерение

Методы прямого измерения относятся к некоторым физическим свойствам батареи, таким как напряжение на клеммах и полное сопротивление. Было использовано много различных прямых методов: метод напряжения разомкнутой цепи, метод напряжения на клеммах, метод измерения полного сопротивления и метод спектроскопии полного сопротивления.

3.1.1. Метод напряжения разомкнутой цепи

Существует приблизительно линейная зависимость между SOC свинцово-кислотного аккумулятора и напряжением его разомкнутой цепи (OCV), определяемая как