Расчет времени работы ибп для определенной нагрузки

Содержание:

Как подобрать ИБП
Расчет заряда АКБ на конкретном примере
Сколько ампер часов в аккумуляторе автомобиля
Когда стоит сменить батарею iPhone
Как на iPhone узнать число циклов заряда аккумулятора
Как определить мощность нагрузки на аккумулятор
Методы расчета времени работы
Как выбрать правильную ёмкость аккумулятора для своего автомобиля?
3) Расчет по таблицам из спецификаций АКБ
Методы расчета времени работы
Как увеличить время резервного питания нагрузки?

Как подобрать ИБП

Выбирать источник бесперебойного питания, в общем случае нужно исходя из:

максимальной мощности общей нагрузки;
коэффициента спроса нагрузки (реальной мощности потребления), влияющей на расчет АКБ (указывается в Вт или %);
указаний в паспорте ИБП кВт и кВА;
если параметр кВт по какой-либо причине не указывается, то принять кВт=кВА.

Таким образом, мощность всей нагрузки — это мощность, указанная на шильдиках блоков питания. Нагрузка в определенный момент может потребить всю эту мощность (обычно такое не происходит, но пик возможен), поэтому покрытие должно быть реализовано полностью.

Подбор батарей делается исходя из:

Реальной мощности потребления (обычно значительно меньше максимальной мощности блоков питания). Некоторые производители оборудования заявляют ее. Если же нет, подбирается опытным путем.
Ёмкости штатных батарей, но можно выбрать ИБП с дополнительными аккумуляторными батареями.

Данные по времени зарядки ИБП с дополнительным массивом батарей обычно недоступны. В худшем случае +1 дополнительный блок времени заряда для внутренних АКБ.

Расчет заряда АКБ на конкретном примере

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

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

Q = 500*3/12*0,7 = 178,6 А*ч.

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

Q = 178,6*1,2 = 214,3 А*ч.

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

Сколько ампер часов в аккумуляторе автомобиля

Емкость батареи — величина переменная, зависит от индивидуальных особенностей аккумулятора. Обычно аккумулятор собирают последовательно, а это значит, емкость измеряется по самой слабой банке. Напряжение суммируется.

Советуем изучить Паяльная станция на Ардуино

Известно, что жидкие кислотные аккумуляторы имеют 6 банок, каждая из них несет напряжение 2,1 – 2,15 В. Емкость – количество энергии в ампер-часах, запасенное в аккумуляторе. Этот показатель – характеристика паспортная.

Найти фактическую емкость можно, измеряя отдачу энергии от полного заряда до минимально возможного разряда при постоянном токе и сопротивлении. Засекается время и сила тока. Их произведение определяет емкость аккумулятора в ампер-часах. Показатель будет отличаться от паспортного, так как емкость аккумулятора постоянно снижается из-за дополнительных химических реакций.

Когда стоит сменить батарею iPhone

И все же, очень важно точно знать, когда вашему смартфону требуется немедленная замена батареи. Для этого вы можете:. а – обратиться в специализированный сервисный центр Apple в котором вам проведут диагностику устройства (данные от центра будут точнее);

а – обратиться в специализированный сервисный центр Apple в котором вам проведут диагностику устройства (данные от центра будут точнее);

б – самостоятельно проверить здоровье батареи

Но, обратите внимание на то, что во втором случае данные могут быть менее точными

Для того, чтобы проверить нуждается ли ваш айфон в замене батареи вам нужно:

Разблокировать ваш айфон
Зайти в приложение «Настройки»
Перейти во вкладку «Аккумулятор»
Открыть вкладку «Состояние аккумулятора»

Первый показатель – проценты.

Как мы писали выше, чем он меньше, тем больше вероятность того, что ваш девайс нуждается в замене батареи. Критические проценты – это от 50% и ниже.

Второй показатель — пиковая производительность батареи.

Если ваш айфон не нуждается в замене батареи и система исправна, то вы должны увидеть сообщение: «Ваша батарея в настоящее время поддерживает нормальную пиковую производительность».

Важно!

Также вы можете увидеть сообщение: «Этот iPhone неожиданно отключился, потому что Аккумулятор не смог обеспечить необходимую пиковую мощность. Управление производительностью было применено, чтобы помочь предотвратить это снова». В таком случае вам нужно будет нажать кнопку «Отключить», чтобы вернуть ваш девайс в режим нормальной работоспособности.

Обратите внимание!

Если на вашем iPhone был установлен некачественный аккумулятор, то система оповестит вас об этом сообщением: «Не удалось определить состояние аккумулятора». Он может работать, но вам стоит быть очень внимательным и пройти диагностику, чтобы определить уязвимые места батареи вашего iPhone.

Третий показатель – предупреждение.

В той же вкладке «Пиковая производительность батареи» может появиться предупреждение о повреждении батареи – это прямой сигнал подыскивать сервисный центр, который способен свершить качественную замену батареи вашего девайса.

Четвертый показатель – падение максимальной яркости экрана.

Если вы заметили, что экран вашего айфона стал заметно тусклее, но вы ничего не изменяли в настройках, то стоит продиагностировать вашу батарею. Это один из малых, но не менее тревожных сигналов.

Показатель пятый — меньшая громкость динамика.

Небольшой тест на громкость динамика тоже поможет вам проверить, стоит ли задуматься о смене батареи.

Показатель шестой – «баги» экрана при прокрутке.

Попробуйте быстро пролистать длинную статью в браузере или галерею. Если при прокрутке замечаете «торможение», то тоже стоит задуматься о том, чтобы провести дополнительную диагностику айфона.

Показатель седьмой — снижение частоты кадров в некоторых приложениях.

Почти тоже самое, что и баги при прокрутке. Заметили, что в игре у вас начинает тормозить отображение картинки, чего раньше не было, то вам прямая дорожка в мастерскую на проверку батареи.

Показатель восьмой — более длительное время запуска приложения.

Еще один косвенный показатель, который может выдать преждевременное повреждение батареи и снижение ее работоспособности. Если заметили, что приложения запускаются дольше обычного – проверьте батарею. Но, делая этот тест, вам нужно убедиться в том, что во вкладках не открыто слишком много приложений, иначе проблема может быть совершенно в другом.

Как на iPhone узнать число циклов заряда аккумулятора

1. Перейдите в меню Настройки → Конфиденциальность → Аналитика и улучшения.

2. Активируйте функцию «Делиться для iPhone и часов», если она у вас отключена.

Обратите внимание, что если ранее эта функция была у вас отключена, то получить требуемую информацию о состоянии аккумулятора iPhone получится только на следующий день. Ведь именно такая опция дает возможность устройству собирать специфическую информацию для последующей ее отправки в Apple

Деактивированная функция просто не позволяет собирать нужную информацию. Только через сутки после активации устройство сохранит технические данные для аналитики.

3. Откроется страница, на которой необходимо найти строки характерного вида log-aggregated-дата-xxxxxx.ips. Очевидно, что наименование содержит дату создания log-файла. Вам понадобится строка с наиболее свежей из всех.

4. Пролистайте открывшийся документ примерно на 2/3 (немного больше половины) и найдите в тексте нужное слово BatteryCycleCount. Расположенное сразу же под BatteryCycleCount между словами integer число и будет означать точное число циклов заряда-разряда вашей батареи. В нашем случае – 259.

Если же вы не смогли прямо на iPhone найти строку BatteryCycleCount отправьте этот документ на компьютер, откройте его с помощью приложения Блокнот на Windows или TextEdit на Mac. Воспользовавшись поиском отыскать текст BatteryCycleCount не составит особого труда.

Как определить мощность нагрузки на аккумулятор

Расчет поможет вам получить неточные данные, однако даже этих примерных цифр хватит для оценки мощности отдельного агрегата. Чтобы рассчитать все правильно, рассмотрим закон Ома для полной цепочки: I = Ε/(R + r).
Если судить по этой формуле, то получается, что чем больше значение r, тем меньший ток может отдавать аккумуляторная батарея. Так как ЭДС (Ε) можно принять как базисное напряжение (U_ном) на АКБ при разомкнутой цепочке, то изменим закон Ома:
U_ном = IR + Ir.
Пока из этого выражения не совсем понятно, как получить макс. мощность, выдаваемую аккумулятором. Однако стоит вспомнить про то, что АКБ может функционировать лишь в конкретном диапазоне напряжений. При нагрузке, из-за сопротивления внутреннего, напряжение на батарее не должно стать ниже U_min.

Зная закон Ома для участка цепочки (U=IR), можно отразить в нашем выражении так:

U_ном = U_min + Ir

Используя этот результат, уже точно можно получить значение макс. тока, который может выдать АКБ:

I = (U_ном – U_min)/r

Понимая, что мощность, поглощаемая участком цепочки = произведению силы тока на напряжение, подаваемое на этот участок, можно вычислить макс. мощность, выдаваемую батареей:

P = U_min*(U_ном – U_min)/r

И вот, вы, практически подошли к тому значению макс. мощности, выдаваемой агрегатом. Для определения мощности АКБ потребуется умножить выведенное значение для одного аккумулятора на число аккумуляторов в батарее.
Вы можете задаться вопросом: “И что, это так легко узнать макс. мощность, которую выдает аккумулятор”? – Да, но, здесь приведен оценочного типа расчет мощности, выдаваемой при разряде – в начале разрядки АКБ может выдавать больше мощности, чем в конце.

Второй проблемный фактор – потеря мощности, происходящая внутри батареи из-за наличия внутреннего сопротивления. Во время нагрузки АКБ разогревается пропорционально квадрату силы тока и времени функционирования (Q=I2*r*Δt). Так как батарея имеет определенную рабочую температуру, потребуется учесть разогрев аккумулятора при проектировании АКБ, и, при нужде, обеспечить нормальную систему охлаждения.

Методы расчета времени работы

Экспонента Пекерта

Для того, чтобы рассчитать время работы АКБ, стоит воспользоваться формулой Пекерта:

В формуле используются следующие обозначения величин:

Т – временной промежуток, ч.
С – коэффициент, вычисленный Пекертом, который обозначает емкость батареи при разряжении током величиной в 1А.
I – ток, при котором совершается разряд.
N – Экспонента Пекерта.

Экспонента в некоторых случаях сразу же указывается в документации или характеристиках аккумулятора. Она рассчитывается на основе данных с-рейтинга АКБ, т.е. емкости в разных временных промежутках разряда. Коэффициент Пекерта можно рассчитать самостоятельно по формуле:

Здесь R обозначает часовой рейтинг присущий емкости.

Формула Пекерта помогает максимально точно рассчитать время работы автономного источника питания.

Простая формула

Чтобы рассчитать, насколько хватит аккумулятора, можно использовать следующую формулу:

В ней используются следующие обозначения:

Е – емкость используемого АКБ, А*ч.
U – напряжение.
Р – мощность нагрузки, Ватт.

Данная формула сильно упрощена. Ее можно использовать, чтобы быстро рассчитать примерное время (5-15 часов разряда) того, сколько будет работать источник. В этом уравнении нет поправок на снижение отдачи энергии батареи во время короткого разряда и увеличение этого же показателя на длительных периодах. Также здесь не учтены коэффициенты, которые позволяют дать максимально точные данные.

В случае с простым способом расчёта есть и более совершенная формула:

В ней используются такие обозначения, как:

Т – время, на протяжении которого может работать источник питания, ч.
U – Напряжение АКБ, Ватт.
С – емкость аккумулятора, А*ч.
К – количество используемых батарей для питания.
H – Коэффициент полезного действия, применимый к преобразователю. Его показатели равняются 0.75-0.9, и довольно часто изменяются, так как показатель зависит от нагрузки.
К1 – коэффициент задающий глубину разряда источника 0.8-0.9. Рекомендуется использовать меньшее значение (т.е. 80%).
К2 – показатель доступной емкости.
Р – мощность от нагрузки.

Такая формула позволяет посчитать более точное время работы автономного источника питания, но для более длительных разрядов от 60 минут. На непродолжительном разряде полученные данные будут сильно разниться с реальными показателями из-за наличия нелинейной функции разрядов в кислотно-свинцовых батареях.

Расчет по таблицам из спецификаций АКБ

Способ расчета времени работы аккумулятора по таблицам из спецификаций батарей позволяет получить точные результаты. Этот метод выяснения времени, сколько может работать АКБ делится на три этапа.

Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ

В формуле применяются такие обозначения, как:

Р1 – мощность, кВт;
Соs(φ) – характеристика на коэффициент мощности;
К – степень прилагаемой нагрузки ИБП;
КПД инвертора.

Например, если взять ИБП мощностью в 120 кВт, который работает при нагрузке в 70%. А коэффициент мощности в 0.8, то получится следующий расчёт:

Именно такая нагрузка и пойдёт на ИБП при питании источника устройства от аккумулятора.

Расчеты нагрузки только на один АКБ

На этом этапе важно перерассчитать нагрузку именно на одну батарею. Потому что обычно в больших источниках бесперебойного питания используются несколько батарей, соединенных последовательно. Количество АКБ может варьироваться до 40 штук

Количество АКБ может варьироваться до 40 штук.

Формула для вычисления нагрузки на одну батарею при условии, что в цепочке 40 штук выглядит так:

Достаточно просто разделить предыдущий результат на количество элементов в цепи. Также в дата-листах АКБ указывают мощность только на один элемент, которых, как правило, 6 штук в 12В батареях. Из этого следует, что нагрузка примет такое значение:

Где Рэл – это мощность одного элемента.

Базовой характеристикой каждой батареи считается ее энергоподача. Этот показатель указывает на количество выдаваемой мощности АКБ в определенный временной промежуток. В характеристических таблицах ориентиры идут на глубину разряда. Таблицы выглядят следующим образом:

Для примера были взяты две таблицы аккумулятора Дельта из двух серий. В ходе вычисления была выявлена нагрузка в 298Вт. По таблицам видно, что первый источник выдержит нагрузку почти 14 минут, а второй — 16. Очевидно, что выбор лучше делать на второй аккумулятор.

Самые точные показатели дает проверка проведением реальных разрядов. Но эта процедура очень длительная. Также не стоит забывать, что АКБ приобретает максимальную ёмкость только на 10 цикле заряд-разряд.

Как выбрать правильную ёмкость аккумулятора для своего автомобиля?

Обычно этот параметр аккумулятора подбирают по объёму двигателя. Ниже приводится таблица зависимости от объёма двигателя транспортного средства.

Ёмкость аккумулятора, А-ч	Транспортное средство	Объем двигателя, л
55	легковые автомобили	1 — 1,6
60	легковые автомобили	1,3 — 1,9
66	легковые автомобили (кроссоверы, внедорожники)	1,4 — 2,3
77	грузовые автомобили малой грузоподъемности	1,6 — 3,2
90	грузовые автомобили средней грузоподъемности	1,9 — 4,5
140	грузовые автомобили	3,8 — 10,9
190	спецтехника (экскаваторы, бульдозеры)	7,2 — 12
200	грузовые автомобили (фуры, автопоезда)	7,5 — 17
Ёмкость аккумулятора, А-ч	Транспортное средство	Объем двигателя, л

Как видите, для легковых автомобилей самыми ходовыми являются автомобильные батареи ёмкостью 50─65 А-ч. Для внедорожников обычно устанавливают батареи ёмкостью 70─90 А-ч. Здесь стоит отметить ряд моментов, когда следует брать АКБ с ёмкостью немного больше:

если в бортовой сети автомобиля работает большое количество потребителей (навигация, регистратор, охранная система, телевизор, различные виды обогрева и т. п.);
если у вас автомобиль с дизельным двигателем (им для пуска требуется аккумулятор большей мощности).

Небольшой запас выручит в холодное время года. Согласно эмпирической зависимости, начиная от плюс 20 градусов Цельсия, при падении температуры на один градус, ёмкость автомобильного аккумулятора уменьшается на 1 А-ч. Так, что с большей ёмкостью у вас будет небольшой запас прочности в холодное время года. Но, помните, что слишком высокое значение также «не есть хорошо». Этому есть две причины:

Бортовая сеть автомобиля, включая генератор, рассчитаны на определённые характеристики аккумулятора. Поэтому могут полностью не заряжать автомобильную АКБ большей ёмкости. В результате работы в таком режиме аккумулятор потеряет преимущество в виде дополнительной ёмкости;
Стартер автомобиля будет работать в более напряжённом ритме. Это скажется на износе щёток и коллектора. Ведь стартер также рассчитывается под определённые параметры (пусковой ток и т. п.).

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

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.

Методы расчета времени работы

Экспонента Пекерта

Для того, чтобы рассчитать время работы АКБ, стоит воспользоваться формулой Пекерта:

В формуле используются следующие обозначения величин:

Т – временной промежуток, ч.
С – коэффициент, вычисленный Пекертом, который обозначает емкость батареи при разряжении током величиной в 1А.
I – ток, при котором совершается разряд.
N – Экспонента Пекерта.

Здесь R обозначает часовой рейтинг присущий емкости.

Формула Пекерта помогает максимально точно рассчитать время работы автономного источника питания.

Простая формула

Чтобы рассчитать, на сколько хватит аккумулятора, можно использовать следующую формулу:

В ней используются следующие обозначения:

Е – емкость используемого АКБ, А*ч.
U – напряжение.
Р – мощность нагрузки, Ватт.

В случае с простым способом расчёта есть и более совершенная формула:

В ней используются такие обозначения, как:

Т – время, на протяжении которого может работать источник питания, ч.
U – Напряжение АКБ, Вольт.
С – емкость аккумулятора, А*ч.
К – количество используемых батарей для питания.
h – Коэффициент полезного действия, применимый к преобразователю. Его показатели равняются 0.75-0.9, и довольно часто изменяются, так как показатель зависит от нагрузки.
Кр1 – коэффициент задающий глубину разряда источника 0.8-0.9. Рекомендуется использовать меньшее значение (т.е. 80%).
К2 – показатель доступной емкости.
Р – мощность от нагрузки.

Расчет по таблицам из спецификаций АКБ

Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ

В формуле применяются такие обозначения, как:

Р1 – мощность, Вт;
Соs(φ) – характеристика на коэффициент мощности;
К – степень прилагаемой нагрузки ИБП;
КПД инвертора.

Именно такая нагрузка и пойдёт на ИБП при питании источника устройства от аккумулятора.

Расчеты нагрузки только на один АКБ

Количество АКБ может варьироваться до 40 штук.

Формула для вычисления нагрузки на одну батарею при условии, что в цепочке 40 штук выглядит так:

Где Рэл – это мощность одного элемента.

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.