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 TEPLOCOMТаблица 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 | 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 | 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.
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:
Расчет емкости батареи электровелосипеда для необходимых скорости и дальности пробега
Возможно, вы уже где-то слышали или читали, что на батарее 48В 10 Ач можно проехать 40 км, в другом месте говорят про 100 км, а в третьем что и вовсе в кругосветку можно отправиться =) Megavel честен со своими покупателями и заявляет средние показатели пробега на одной зарядке.
Ниже мы составили таблицу соотношения скорости к емкости батареи. Конечно же, скорость не единственный фактор, влияющий на пройденное расстояние. Поэтому рассмотрим вариант более-менее равнинной местности с безветренной погодой, батарея полностью заряжена, пилот весом 80 кг и ростом 175 см, вес байка порядка 35 кг, спокойный режим езды без использования педалирования. Кстати, езда накатом, использование тормозов по-минимуму, помощь мотору педалями позволяет существенно увеличить дистанцию! Так как большая часть энергии идет на преодоление сопротивления воздуха, затраты энергии растут не линейно со скоростью, поэтому поговорка «Тише едешь — дальше будешь» в случае электробайков очень кстати =)
|
Вольтаж и емкость батареи (В, Ач)
|
Примерная дальность пробега на одной зарядке (км) |
|||||
|
при 20 км/ч |
при 25 км/ч |
при 35 км/ч |
при 45 км/ч |
при 60 км/ч |
при 70 км/ч |
|
|
48В 14Ач (750 Гибрид) |
96 км |
67 км |
51 км |
— |
— |
— |
|
48В 24Ач (1500) |
164 км |
115 км |
88 км |
52 км |
— |
— |
|
48В 44Ач (3000) |
301 км |
211 км |
162 км |
96 км |
62 км |
— |
|
85В 44Ач (5000, кроме Bronco) |
524 км |
367 км |
281 км |
166 км |
108 км |
87 км |
|
85В 20Ач (5000 Bronco) |
242 км |
170 км |
130 км |
77 км |
50 км |
40 км |
Также отметим, что для долгой службы батареи ее комфортный (длительный) ток должен соответствовать потребляемой мощности. Простыми словами, если вы хотите ездить длительно на максимальных режимах (высокая скорость, частые ускорения), следует рассмотреть увеличение емкости батареи. Ниже представлена таблица рекомендуемой батареи в зависимости от крейсерской (длительной) скорости. Условия местности, параметры пилота аналогичны тем, что указаны выше. Если местность горная, рекомендуется установка тягового мотора вместо скоростного, и если подъем затяжной, то ехать необходимо в небыстром режиме, чтобы не перегреть электронику.
|
Рекомендуемая батарея |
|||||
|
при длительной скорости 20 км/ч |
при длительной скорости 30 км/ч |
при длительной скорости 40 км/ч |
при длительной скорости 50 км/ч |
при длительной скорости 60 км/ч |
при длительной скорости 70 км/ч |
|
48В 10Ач |
48В 10Ач |
48В 19Ач |
48В 38Ач |
48В 48Ач |
78-85В 38Ач |
В следующих статьях можно найти ответы на вопросы: Какую мощность мотора выбрать для электровелосипеда? (ссылка), Критерии выбора электровелосипеда (ссылка).
| В данном онлайн расчете емкости аккумулятора для охранно-пожарной сигнализации принято, что внешние извещатели и оповещатели питаются от встроенного в приемно-контрольный прибор (ПКП) аккумулятора.
Согласно действующим нормам, система охранно-пожарной сигнализации должна сохранять работоспособность при работе от аккумуляторной батареи не менее: 24 часов — в дежурном режиме; 3 часов — в «тревожном» режиме (со включенной системой оповещения). Также при выборе источника питания для энергоснабжения системы охранно-пожарной сигнализации следует учитывать его номинальный ток, который должен быть не меньше тока, потребляемого системой в дежурном или тревожном режиме. Постоянный адрес страницы http://nemezida.su/online_raschet_emkosti_akkumulyatora.htm |
Расчет емкости аккумуляторных батарей ИБП
Многие проектировщики при выборе ИБП допускают очень серьезные ошибки. Одно дело, когда вы выбираете источник бесперебойного питания для своего компьютера и совсем другое, когда ИБП будет отвечать за системы безопасности в общественных зданиях.
Должен признаться, выбору ИБП раньше я сам не уделял должного внимания. А самое обидное, что даже в экспертизе не обращали на это внимание. Очень часто приходилось ставить маломощные ИБП в мини-котельных.
У меня сейчас в работе несколько объектов с мини-котельными. А при проектировании мини-котельных в РБ нужно учитывать следующее:
Электроснабжение систем контроля загазованности и контроля концентрации окиси углерода должно быть не ниже I категории надежности согласно ПУЭ. При наличии одного источника электропитания допускается использовать в качестве резервного источника питания электроприемников системы контроля устройства электроснабжения, обеспечивающие бесперебойное питание указанных электроприемников в дежурном режиме — в течение 24 ч и в режиме «Тревога» — не менее 1 ч. При применении в качестве резервного источника электропитания устройств электроснабжения аккумуляторных батарей их емкость определяется расчетом.
В одной мини-котельной ИБП заложил автоматчик, в другой – подбирал я, а в третьей – еще не получил задание =)
Причем автоматчик выбрал ИБП просто по мощности и не указал емкость аккумуляторных батарей. Я считаю, это серьезная ошибка проектировщика, т.к. в нашем случае в нормах четко прописано, какая должна быть емкость АКБ.
На примере проектирования кофе с мини-котельной (объект сейчас в экспертизе), расскажу, как я рассчитывал емкость ИБП.
Для начала нужно определить, какое оборудование должно быть подключено от ИБП. Не следует питать от ИБП оборудование III-й категории электроснабжения, т.к. это очень сильно может повлиять на стоимость источника питания.
Если вам выдают задание смежники, то нужно запросить потребляемую мощность в дежурном режиме и режиме «Тревога».
Дежурный режим – это нормальный режим работы.
Режим «Тревога» — это работа систем безопасности в аварийном режиме. Например, во время утечки газа, во время пожара и т.п.
При выборе ИБП особое внимание нужно уделять такому техническому параметру, как емкость АКБ.
Емкость АКБ измеряется в [А*ч] и показывает, какое количество электроэнергии содержит тот или иной аккумулятор. А это значит, от емкости АКБ зависит время автономной работы системы электроснабжения.
Когда мы определили мощность в дежурном режиме и режиме «Тревога», нужно посчитать потребляемый ток.
В моем случае, потребляемый ток в дежурном режиме — 0,25А, потребляемый ток в режиме «Тревога» — 0,5А.
Емкость АКБ определяется по формуле:
Сmin=1,25*(Tд*Iд+Tт* Iт)
Сmin – минимальная емкость АКБ;
Tд – время работы в дежурном режиме, ч;
Tт – время работы в режиме «Тревога», ч;
Iд – потребляемый ток в дежурном режиме, А;
Iт — потребляемый ток в режиме «Тревога», А;
1,25 – коэффициент запаса.
Исходя из этого, емкость аккумуляторных батарей:
Сmin=1,25*(24*0,25+0,5)=8,1А*ч.
Для моей мини-котельной необходим ИБП мощностью не менее 100 Вт и емкостью не менее 8,1А*ч. Но, мощность источника питания тоже должна быть с запасом. Для маломощных ИБП Кз я беру 2-3.
Получив эти расчетные данные можно подобрать конкретный ИБП с необходимой емкостью АКБ.
Советую почитать:
Вы можете пролистать до конца и оставить комментарий. Уведомления сейчас отключены.
Время разряда аккумулятора авто | Онлайн калькулятор расчета
Какое время разряда аккумулятора — это интересует многих автовладельцев. Особенно если с утра обнаружилось, что забыл выключить свет, а при попытках запуска двигателя выясняется – батарея полностью посажена. Вот тогда-то и возникает вопрос: «могла ли лампочка освещения салона или габаритного света посадить аккумулятор или это какая-то неисправность?». Забегая наперед, ответ однозначный – конечно могла, особенно если это зима и у АКБ не было 100% заряда.
Чтобы не завестись буквально через день, достаточно всего лишь иметь утечку тока 100 и более миллиампер, что уж и говорить об источнике потребление в 400-700 мА. Убедится в этом можно подсчитав номинальное время разряда аккумулятора автомобиля. Формула расчета имеет такой вид:
T=Ёмкость (АКб) / Ток потребителя
Наш онлайн калькулятор позволит рассчитать на сколько хватит аккумулятора при включенном источнике потребления тока, когда вы его случайно забыли или намеренно оставили работать. Расчет будет произведен с учётом номинальной ёмкости аккумулятора, мощности потребителя и естественной утечке тока в состоянии покоя.
При малых токах потребления, емкий аккумулятор может обеспечить большее время работы. Естественно, чем больше емкость аккумулятора, тем больше время работы, но и заряжать генератору тогда придется дольше. А значит, поездка на короткую дистанцию не позволит ему быстро восстановится. В зимнее время это может привести к отказу запуска двигателя стартером.
Время разряда аккумулятора
Как посчитать время разряда аккумулятора можно понять разобрав конкретный пример. Допустим, в бортовой сети автомобиля включен потребитель мощностью 120 Ватт. По закону Ома можно подсчитать, что в час он высасывает из аккумулятора 10А. То-есть, если в машине стоит батарея на 55 Ач, то полный её разряд наступит не более чем через 5,5 часов. Но это лишь приблизительное вычисление, так как есть еще другие факторы, которые будут влиять на потребление тока. Заметим, что для того, чтобы машина не завелась, достаточно 15-25% остатка, а это часа 4.
Таблица времени разряда батареи при минимальном потреблении:
| Процент разряженности (%) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
| Время разряда (ч)* | 7 | 14 | 20 | 26 | 32 | 39 | 45 | 52 | 58 | 64 |
*Для расчета были взяты минимальные значения утечки тока в 20 мА и мощность автомобильной лампы 10W от АКБ емкостью 55Ah.
Те данные о 20 часах работы аккумулятора, что указаны на его этикетке, заложены в расчете на ток равный 0,05 от ее емкости.
Допустимый разряд аккумулятора
Допустимый разряд автомобильного аккумулятора до 30% от первоначальной емкости (напряжение не ниже 11,8В). Заметьте, что при таком уровне можно запустить двигатель лишь при плюсовой температуре. В зимнее время не допускайте даже 50% процентной разряженности (12,1V).
Как пользоваться калькулятором расчета времени разряда
Используя элементарную формулу, можно посчитать на сколько хватит аккумулятора и на обычном калькуляторе, но нужно знать точное значение мощности потребления, а также добавить к нему утечку. Поэтому, куда быстрее можно узнать время разряда аккумулятора в зависимости от тока нагрузки, отметив галочками нужные потребители. Для подсчета нужно:
- В поле «Емкость АКБ» указать номинал батареи.
- В ячейке «Утечка тока», можно указать как среднестатистическую – 25-35 мА, так и проверив мультиметром. Чтобы посчитать допустимое значение, воспользуйтесь онлайн-калькулятором. Который, в зависимости от того, какие у вас имеются потребители – покажет предполагаемое нормальное значение утечки в состоянии покоя.
- Отметьте галочками (выберите из списка) необходимые потребители, включение которых повлекло разряд (или есть потребность посчитать время работы АКБ). Мощность ламп рассчитана на стандартный номинал.
- В поле «Мощность потребителя» цифра будет меняться в зависимости от выбранных источников. Либо можно ввести самостоятельно известное число в ваттах либо силе тока – амперах.
- По нажатию кнопки «Рассчитать» вы получите результат времени в часах.
Данный расчёт времени разряда АКБ является ориентировочным, так как в полной мере химические и электрические процессы в аккумуляторе не поддаются строгому математическому анализу.
Для справки, какую мощность имеет тот или иной потребитель, можно взять данные из таблицы.
Таблица потребителей тока в автомобиле
| Потребитель | Мощность (Вт) | Требуемый ток (А) |
|---|---|---|
| Передние габариты | 5 x2 | 1-2 |
| Фары дальнего/ближнего света | 55 x2 | 7-10 |
| ПТФ | 55 x2 | 7-10 |
| Задняя противотуманная лампа | 21 x2 | 2–3,5 |
| Стояночные огни | 5 x2 | 1-2 |
| Задние габариты | 5 x2 | 1-2 |
| Подсветка номера | 2 | 0,17 |
| Стоп-сигнал | 5 x2 | 1-2 |
| Аудиосистема | 5-25 | 0,5-2 |
| Стеклоочистители | 60 | 5 |
| Обогрев стекла | 120 | 5-10 |
| Подогрев сидений | 85-160 | 7-14 |
| Вентилятор печки | 80-200 | 6-16 |
| Автономный отопитель | 60-120 | 5-10 |
| Система зажигания | 20 | 2-4 |
| Управление двигателем (ЭБУ) | 10 | 1-2 |
Часто задаваемые вопросы
На сколько хватит аккумулятора 60Ач при разряде 60 Вт?
При учете того, что аккумуляторная батарея емкостью 60Ач была полностью заряжена, а утечка тока в сети автомобиля не превышает нормы, то при разряде потребителем в 60 Ватт – АКБ хватит не более чем на 12 часов.
На сколько хватит аккумулятора 7Ач 12в?
Для расчета времени на сколько хватит аккумулятора 7Ач напряжением 12В, которые могут использоваться для сигнализации либо освещения светодиодной лентой вовремя пропадании электричества в ночное время, при мощности источника потребления в 0,7А хватит на 10 часов работы либо 15 ч. если потребление 5 Вт.
Какая формула времени разряда аккумулятора?
Формула времени разряда аккумулятора выглядит так: емкость источника питания (АКБ) выраженной в А*ч деленная на ток потребителя в амперах A. То есть t = Сак / Iн. Однако это будет лишь абсолютное значение, фактическое несколько меньше. Потому как аккумуляторную батарею можно считать севшей, когда ее напряжение снизится до 11,8 Вольт и к тому же разряд происходит по экспоненте.
Какое минимальное напряжение разряда аккумулятора?
Доступная емкость аккумуляторной батареи зависит от режима разряда и температуры, поэтому чем выше нагрузка, но ниже температура минимальное напряжение, до которого можно садить АКБ, будет ниже. В среднем минимальное напряжение разряженного 12 вольт аккумулятора при теплой погоде составит – 11,5В, а зимой минимум напряжения, до которого можно допускать аккумулятор автомобиля, составляет – 11,75В, что соответствует 30 процентам остатка ее емкости.
Расчет емкости аккумуляторных батарей | Статья в журнале «Молодой ученый»
Библиографическое описание:Шепелев, А. О. Расчет емкости аккумуляторных батарей / А. О. Шепелев, Е. Ю. Артамонова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 17 (121). — С. 99-101. — URL: https://moluch.ru/archive/121/33517/ (дата обращения: 06.10.2021).
В данной статье приведен расчет емкости аккумуляторных батарей.
Ключевые слова: аккумуляторные батареи, емкость, ветроэнергетика
Применение ветроустановок (ВЭУ) для электроснабжения становиться достаточно популярным и перспективным направлением электроэнергетики. Однако, основной фактор, который сдерживает развитие электроснабжения с применением альтернативных источников является их низкая мощность генерации [1].
Достижение нормального режима работы систем автономного питания с применением альтернативных источников энергии возможно только тогда, когда вся произведенная электроэнергия расходуется потребителем. При несовпадении графиков производства и потребления мгновенное использование таких источников не всегда возможно. В связи с этим возникает необходимость в аккумулировании энергии. В настоящее время существует огромное множество аккумуляторных устройств. Всё это большое разнообразие упрощенно можно разделить на механические, гидравлические, и химические. Последние на сегодняшний день особенно распространены в силу своей относительной дешевизны, компактности и простоты в эксплуатации [2].
Механическую энергию запасают в виде потенциальной или кинетической энергии. Обычно, механические аккумуляторы являются устройствами, использующими потенциальную энергию, которая была запасена в пружине (энергия сжатой пружины), груз, поднятый на определенную высоту, или кинетическая энергия вращающегося диска (маховика). Основными недостатками большинства механических аккумуляторов, используемых для большого запаса энергии, являются их громоздкость, значительная материалоемкость, а в ряде случаев низкий КПД. В связи с этими недостатками, как правило, их используют в качестве буферных.Наибольшее распространение среди буферных получил так называемый инерционный аккумулятор, предложенный в 1918 г. известным изобретателем А. Г. Уфимцевым и впервые примененный на ВЭС Д-10, построенный в г. Курске.
По своей сути гидроаккумулирование — это механический способ запасания энергии. В таких устройствах обеспечение аккумулирования энергии, произведенной ветроустановкой, достигается за счет потенциальной энергии массы воды, поднятой на некоторую высоту. Ветроустановки с гидроаккумулированием обычно выполняются по следующим основным схемам:
- Вода, поднятая из скважины ветродвигателем во время его работы, запасается в резервуаре или водонапорной башне, а затем расходуется по мере необходимости на питьевые и хозяйственные нужды. В ветрооросительных установках вода подается в естественные или искусственные водоемы, откуда по каналам самотеком поступает на орошаемые или обводняемые участки.
- Ветроэлектрическая станция работает на нагрузку потребителя, а избыточная энергия расходуется для перекачки воды из нижнего водоема в специальный верхний водоем либо из нижнего бьефа плотины гидростанции в верхний. В периоды безветрия или при недостатке энергии, производимой ВЭС, энергия поднятой воды используется для получения электрической энергии на турбинах ГЭС. Так обеспечивается покрытие части графика нагрузки. В последний период интерес к таким схемам возрос в связи со строительством в нашей стране ряда ГАЭС большой мощности.
- Ветроэлектрическая станция все время работает на насосные агрегаты, подающие воду из одного бассейна в другой, расположенный выше. На энергии поднятой воды работает ГЭС, обеспечивающая нагрузку потребителей.
- В зимних условиях насосная ветроустановка работает на подледное нагнетание воды в водоем или же обеспечивает создание наледей, т. е. участков намороженного льда. Это дает возможность не только сократить расходы на сооружение бассейнов, но и использовать соленые воды, избегнув при этом засоления почвы, так как орошение можно вести водой, опресненной путем ее замораживания. Однако КПД наледей относительно невысок, так как имеют место большие потери влаги вследствие испарения, фильтрации воды в почву и других причин.
Электрохимические аккумуляторы — особый класс химических аккумулирующих устройств, нашедших широкое применение в ветроэнергетике. В основном это свинцово-кислотные аккумуляторы (рис. 1), которые сравнительно недороги, имеющие приемлемую долговечность, однако их удельная энергия недостаточна — она не превышает 100 кДж/кг. Но уже сегодня известны аккумуляторы (например серебряно-кадмиевые), имеющие в 4–4.5 раза большую удельную энергоемкость. Для электрических ветроагрегатов относительно малой мощности (до 5 кВт) применение электрохимических аккумуляторов достаточно эффективно, так как они обладают высоким КПД (70–80 %) и, кроме того, обычно не требуют каких-либо дополнительных сложных устройств, за исключением реле напряжения и ограничения зарядного тока, а три работе агрегата на переменном токе — также соответствующих преобразователей и выпрямителей.
Электрический аккумулятор предназначен для хранения и отдаче электрической энергии. Когда электрические аккумуляторы соединены вместе и образуют группу, то это уже аккумуляторная батарея. В такую группу соединяют одинаковые электрические аккумуляторы одинаковой емкости.
Рис. 1. Свинцово-кислотный аккумулятор
Примером простейшего аккумулирования электроэнергии может служить обычная автомобильная аккумуляторная батарея (рис. 2).
Рис. 2. Автомобильная аккумуляторная батарея
Рассмотрим методику расчета, предложенную в работе [3]:
1. Определить потребляемую мощность объекта в периоды максимального энергопотребления.
Каждый час в течение времени Т потребляется энергия, равная мощности, потребляемой в единицу времени:
(1)
2. Учитывая напряжение постоянного тока регулятора UРЕГ и потребляемую мощность PВЕЧ, можно найти ток потребления IРЕГ, по формуле:
, A(2)
3. Далее нужно определить общую емкость блока аккумуляторов:
, .(3)
Однако это общая емкость блока аккумуляторов, которая должна быть отдана потребителю. Тем не менее, химический аккумулятор не рекомендуется разряжать более чем на 50 %. Поэтому величину необходимо удвоить, чтобы получить реальную емкость :
(4)
4. Определить емкость единичной аккумуляторной батареи Ci исходя из того, что общая может быть представлена как сумма емкостей параллельно включенных каскадов последовательно соединенных аккумуляторных батарей можно по формуле:
(5)
где m — количество каскадов; Сi подбирается исходя из емкостного ряда имеющихся на рынке аккумуляторов. Как правило, это ряд представлен емкостями 50, 55, 60, 65, 70, 75, 90, 120, 190, 200, 400 и т. д. Разработчик выбирает наиболее удобный вариант.
5. После проведения расчета необходимо сделать проверку на предмет того, сможет ли ветроэнергетическая установка за предыдущий период зарядить эти аккумуляторы до требуемого уровня.
С этой целью необходимо определить, какое количество энергии должно поступить от ВЭУ за период времени Тi-1, предшествующий исследуемому периоду Тi. Длительность предшествующего периода Тi-1, и мощность PмгнВЭУ, выдаваемую ветроэнергетической установкой на конкретной скорости ветра, можно найти в источнике [3].
Получим энергию ЕВЭУ-Т, поступившую от ВЭУ за период Тi-1:
(6)
Полученная величина подлежит сравнению с потребляемой энергией и должна превышать ее:
(7)
6. По условию (7), становится возможным сделать вывод о применимости аккумуляторных батарей для исследуемого объекта. При получении неудовлетворительного результата необходимо произвести соответствующие пересчеты. Например, увеличить мощность и/или количество ВЭУ, снизить энергопотребление и т. д.
Литература:
- Бубенчиков, А. А. Анализ генераторов для систем автономного электроснабжения / А. А. Бубенчиков, Р. А. Дайчман, Е. Ю. Артамонова // Научный аспект. — 2015. — № 4. — С. 201–208.
- Бубенчиков, А. А. Выбор аккумуляторных батарей для систем автономного питания / А. А. Бубенчиков, Р. А. Дайчман, Е. Ю. Артамонова // Научный аспект. — 2015. — № 4. — С. 208–215.
- Кирпичникова, И. М. Ветроэнергетические установки. Расчет параметров компонентов: учебное пособие / И. М. Кирпичникова, Е. В. Соломин. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ. — 2013. — 83 с.
Основные термины (генерируются автоматически): аккумулятор, ветроэлектрическая станция, ветроэнергетическая установка, кинетическая энергия, общая емкость блока аккумуляторов, поднятая вода, потребляемая мощность, устройство, электрическая энергия, энергия.
Таблица времени резерва ИБП 12 В.Время резерва при максимальной нагрузке и полностью заряженной АКБ.При уменьшении нагрузки время резерва возрастает пропорционально. |
||||
| Нагрузка | Модель | Ёмкость, Ач | Кол-во АКБ | Время резерва |
| 1 А | СКАТ-1200А | 1,2 | 1 | 35 мин |
| СКАТ-1200С | 4,5/7 | 1 | 3 ч 30 мин/5 ч 25 мин | |
| SKAT-12-1.0-DIN | 1,2 | 1 | 1 ч 05 мин | |
| 2 А | СКАТ-1200Б | 4,5/7 | 1 | 1 ч 50 мин/2 ч 50 мин |
| СКАТ-1200М DIN | 7/12 | 1 | 2 ч 30 мин/5 ч | |
| 2,3 А | СКАТ-1200Д | 4,5/7 | 1 | 1 ч 35 мин/2 ч 25 мин |
| 3 А | СКАТ-1200М | 7/12 | 1 | 1 ч 50 мин/3 ч 10 мин |
| СКАТ-1200Д исп.1 | 4,5/7 | 1 | 1 ч 10 мин/1 ч 50 мин | |
| SKAT-12-3.0-DIN | 12 | 1 | 3 ч 20 мин | |
| 4 А | СКАТ-1200И7 исп.1 | 4,5 / 7 / 12 | 1 | 1 ч 10 мин/2 ч 15 мин/3 ч 50 мин |
| 5 А | СКАТ-1200 | 7/12/17 | 2 | 2 ч 15 мин/3 ч 50 мин/2 ч 40 мин |
| СКАТ-1200И7 | 7/12 | 2 | 2 ч 15 мин/3 ч 50 мин | |
| СКАТ-1200И7 исп. 5000 | 26/40 | 2 | 8 ч 30 мин ч/12 ч 50 мин | |
| СКАТ-1200Д исп. 2 | 7/12/17/26 | 2 | 2 ч 15 мин/3 ч 50 мин/5 ч 25 мин/4 ч 10 мин | |
| СКАТ-1200И7 RACK | 7/12/17 | 2 | 1 ч 50 мин/3 ч 10 мин/4 ч 40 мин | |
| 6 А | СКАТ-1200У | 17 | 1 | 2 ч 10 мин |
| СКАТ-1200У исп. 5000 | 7/12/17/26/40 | 2 | 1 ч 40 мин/3 ч/4 ч 20 мин/ 6 ч 35 мин/10 ч 10 мин | |
| 7 А | СКАТ-1200У RACK | 7/12/17 | 2 | 1 ч 20 мин/2 ч 20 мин/3 ч 30 мин |
| 10 А | СКАТ-1200У2 | 12/17/26 | 2 | 1 ч 40 мин/2 ч 20 мин/3 ч 40 мин |
| 12 А | СКАТ-1200 исп. 12/20 | 17/26/40/65/80/100/120/150/200/250 | 1 | При Iзар=3А. 1 ч 20 мин/2 ч/3 ч 05 мин/5 ч/6 ч 10 мин/7 ч 45 мин/10 ч/11 ч 40 мин/15 ч 30 мин/19 ч 30 мин |
| 18 А | SKAT-V.12DC-18 исп. 5000 | 26/40 | 2 | При Iзар=5А. 2 ч 50 мин/ 4 ч 20 мин |
| SKAT-V.12DC-18 Rack | 26/40/65/80/100 | 1 | При Iзар=5А. 1 ч 20 мин/2 ч 10 мин/3 ч 30 мин/4 ч 20 мин/5 ч 20 мин | |
| 24 А | SKAT-V.12DC-24 исп.5000 | 17/26/40 | 2 | При Iзар=3,8А. 1 ч 40 мин/2 ч 30 мин/3 ч 50 мин |
Таблица времени резерва ИБП 24 В.Время резерва при максимальной нагрузке и полностью заряженной АКБ.При уменьшении нагрузки время резерва возрастает пропорционально. |
||||
| 1 А | СКАТ-2400М | 4,5 | 2 | 3 ч 30 мин |
| 1,3 А | СКАТ-2400М DIN | 4,5/7 | 2 | 2 ч 30 мин/3 ч 40 мин |
| 2 А | SKAT-24-2.0-DIN | 7 | 2 | 3 ч 30 мин |
| 2,5 А | СКАТ-2412 | 12 | 2 | 3 ч 20 мин |
| 3 А | СКАТ-2400 | 12 | 2 | 2 ч 50 мин |
| 4 А | СКАТ-2400И7 | 7/12 | 2 | 1 ч 10 мин/2 ч |
| СКАТ-2400И7 исп. 5000 | 26/40 | 2 | 4 ч 30 мин/7 ч | |
| 4,5 А | СКАТ-2400И7 RACK | 7/12/17 | 2 | 1 ч/1 ч 50 мин/2 ч 30 мин |
| 6 А | СКАТ-2400 исп.6/10 | 26/40/65/80/100/120/150/200/250 | 2 | 3 ч/4 ч 40 мин/7 ч 30 мин/ 9 ч 20 мин/11 ч 40 мин/14 ч/17 ч 30 мин/23 ч 20 мин/29 ч 10 мин |
| 18 А | SKAT-V.24DC-18 исп. 5000 | 17/26/40 | 2 | При Iзар=3,8А. 50 мин/1 ч 15 мин/2 ч |
Как определить AH 12-вольтовой батареи
Существуют различные типы батарей, предназначенные для выполнения определенных функций в зависимости от емкости и скорости разряда данной батареи. Батареи оцениваются на основе этих функций, при этом рейтинговые системы различаются в зависимости от задачи, которую аккумулятор должен выполнять. Ампер-часы или ампер-часы (АЧ) используются для выражения того, как долго батарея может работать при разряде заданного количества энергии, и используются для оценки аккумуляторов, предназначенных для обеспечения низкого тока в течение длительного периода времени.Если вы хотите определить AH-рейтинг батареи, изначально не рассчитанной в ампер-часах, вы можете сделать это дома с помощью мультиметра и нескольких часов мониторинга.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Батареи оцениваются в измерениях в зависимости от задач, которые они должны выполнять. Например, батареи с номиналом в ампер-часах (AH, также называемые ампер-часами) предназначены для обеспечения низкого тока в течение длительного периода. Чтобы определить рейтинг AH 12-вольтовой батареи, используйте мультиметр.Подключите основной резистор к клеммам батареи, затем контролируйте разряд с течением времени, пока напряжение не упадет до 12 вольт. Затем вы можете использовать измерение тока батареи для расчета рейтинга AH.
Подготовка батареи
Чтобы определить рейтинг AH 12-вольтовой батареи, еще не рассчитанной в ампер-часах, сначала убедитесь, что батарея полностью заряжена. Если аккумулятор не новый, его следует зарядить с помощью зарядного устройства, а затем оставить на несколько часов для устранения поверхностного заряда.С помощью мультиметра измерьте напряжение на двух выводах батареи. Полностью заряженный 12-вольтовый свинцово-кислотный аккумулятор должен иметь напряжение на выводах не менее 12,6 В. Если это так, аккумулятор готов к тестированию.
Проверка разрядки
Подключите резистор примерно 1 Ом и 200 Вт к клеммам аккумулятора. Во время тестирования ваш мультиметр должен отображать ток около 12 ампер, но если это не так, обратите внимание на отображаемый ток.Чтобы рассчитать рейтинг AH вашей батареи, вам нужно будет определить, сколько времени требуется, чтобы батарея разрядилась примерно до 50 процентов емкости. Для этого контролируйте напряжение один раз в час в течение следующих нескольких часов, делая заметки на протяжении всего процесса.
Напряжение должно снижаться примерно на 0,1 В каждые два часа. Если уменьшение происходит быстрее, сопротивление, обеспечиваемое вашим резистором, слишком мало, а ваш ток слишком высок, чтобы обеспечить правильную оценку. Вам нужно будет подключить резистор большего размера, чтобы повторить процедуру проверки.Напряжение аккумулятора должно упасть примерно до 12 вольт примерно через 10 часов. Обратите внимание на точное количество часов, и вы сможете рассчитать рейтинг AH батареи.
Расчет AH
После того, как емкость вашей батареи снизилась примерно до половины, вы можете рассчитать номинальную емкость батареи в ампер-часах с помощью простого уравнения. Умножьте ток батареи (измеренный через резистор) на время, необходимое для снижения напряжения до 12 В, чтобы определить номинал для половинного заряда.Умножьте это число на два, чтобы узнать истинный рейтинг AH вашего аккумулятора. Например, если ток вашей батареи составлял 12 ампер, а напряжение достигло 12 вольт ровно через 10 часов, то емкость батареи составляет 12 x 10 x 2 = или всего 240 Ач.
Расчет емкости батареи
Сколько батарей мне нужно?
Обычно этот вопрос лучше сформулировать как «Как долго вы хотите, чтобы ваш кондиционер РАБОТАЛ?», После чего можно произвести конкретные вычисления для определения правильного размера блока батарей.
Помните, что «RUN» — важное слово. Рассчитайте размер батареи для постоянного времени «РАБОТА» и для нормального использования, так как кондиционер будет включаться / выключаться в зависимости от желаемой температуры и внешней температуры окружающей среды.
Время для математики!
Шаг 1Расчет ампер
Вт = Вольт x Ампер
Емкость батареи выражается в том, сколько Ампер на сколько часов прослужит батарея. Мощность в ампер-часах (A.H.)
Оцените общую мощность в ваттах (или амперах), потребляемых кондиционером во время работы, и продолжительность работы кондиционера.Электрические нагрузки непостоянны, поэтому необходимо произвести оценки.
Предположим, вы должны были запустить кондиционер на один час, который потребляет 1000 Вт (для простых расчетов).
1000 Вт от 12-вольтовой батареи требует, чтобы батарея выдавала приблизительно 84 ампер.
(1000 Вт ÷ 12 В = 84 А)
1000 Вт от 24-вольтовой батареи требует, чтобы батарея выдавала приблизительно 41 Ампер.
(1000 Вт ÷ 24 В = 41 А)
1000 Вт от 48-вольтовой батареи требует, чтобы аккумулятор выдавал приблизительно 21 ампер.
(1000 Вт ÷ 48 В = 21 А)
Шаг 2Расчет ампер-часов
Если гипотетический кондиционер будет работать 3 часа:
Потребление 1000 Вт от Для 12-вольтной батареи требуется, чтобы она выдавала приблизительно 84 ампер.
(1000 Вт ÷ 12 В = 84 А) x 3 = 252 А
Для получения 1000 Вт от 24-вольтовой батареи требуется, чтобы батарея выдавала приблизительно 41 ампер.
(1000 Вт ÷ 24 В = 41 А) x 3 = 123 А
Для получения 1000 Вт от 48-вольтовой батареи требуется, чтобы батарея выдавала приблизительно 21 ампер.
(1000 Вт ÷ 48 В = 21 А) x 3 = 63 А
Для 12-вольтовой батареи: 84 А постоянного тока x 3 часа = 252 Ач
Для 24-вольтовой батареи: 41 А постоянного тока x 3 часа = 123 Ач
Для 48-вольтовой батареи: 21 А постоянного тока x 3 часа = 63 Ач
Пример 1
Кондиционер, работающий на 1000 Вт, работает на 1/3 время будет оценено в 333.3 Вт в час. (1000/3 = 333,3 Вт)
Пример 2
Гипотетический кондиционер потребляет 25 А при 12 В постоянного тока. Умножив 25 ампер на 12 вольт, вы обнаружите, что кондиционер потребляет 300 ватт. Батареям необходимо обеспечить 25 ампер для работы кондиционера (300 Вт / 12 вольт = 25 ампер).
Пример 3
Допустим, у вас есть батарея на 100 А.ч для вашей системы, которая составляет 12 вольт (push) и 100 ампер-часов (емкость хранения).
Вы можете приблизительно узнать, сколько энергии эта батарея будет хранить / обеспечивать, посчитав количество ватт-часов. Для этого просто умножьте вольты (В) на ампер-часы (Ач) и разделите на 1000 (гипотетический кондиционер).
Вольт x Ампер-час / 1000 = Ватт-час
12В x 100 Ач = 1200/1000 = 1,2 Вт-час
Это означает, что вы можете включить кондиционер на 1000 Вт в течение 1,2 часа от полностью заряженной батареи.
Шаг 3
Использование батареи
Вы не хотите использовать 100% емкости батареи из-за страха испортить батарею.При расчете размера батареи не забудьте также рассчитать безопасный процент использования батарей.
(емкость аккумулятора) мАч ÷ (расход кондиционера) мА * 0,7 = расчетные часы
(емкость аккумулятора) мАч ÷ (расход кондиционера) мА * 0,6 = расчетные часы
(емкость аккумулятора) мАч ÷ ( расход кондиционера) мА * 0,5 = расчетные часы
(емкость аккумулятора) мАч ÷ (расход кондиционера) мА * 0,4 = расчетные часы
Пример использования аккумулятора
Предположим, вы эксплуатируете кондиционер в течение одного часа , которые потребляют 1000 Вт (для простых расчетов).
Для получения 1000 Вт от 12-вольтовой батареи требуется, чтобы батарея выдавала приблизительно 84 ампер.
(1000 Вт ÷ 12 В = 84 А)
(100) мАч ÷ (84) мА * 0,7 = 0,83 расчетных часа
(100) мАч ÷ (84) мА * 0,6 = 0,7 расчетное часов
(100) мАч ÷ (84) мА * 0,5 = 0,59 расчетных часов
(100) мАч ÷ (84) мА * 0,4 = 0,47 расчетных часов
Давайте соберем все вместе.
Шаг 1:
Определите мощность кондиционера.
Вт = Вольт x Ампер
Шаг 2:
Определите количество ампер-часов кондиционера.
Ампер = Вольт x Вт
Шаг 3:
Определите количество ампер-часов батареи.
Батареи x ампер-часы
Шаг 4
Определите общую емкость аккумуляторной системы в процентах.
мАч ÷ мА * (процент заряда) = общее расчетное время работы
EV design — расчет батареи — x-engineering.org
Высоковольтная батарея — это один из наиболее важных компонентов электромобиля с аккумуляторной батареей (BEV) . Параметры аккумулятора оказывают значительное влияние на другие компоненты и характеристики транспортного средства, например:
- максимальный крутящий момент тягового двигателя
- максимальный тормозной момент регенерации
- диапазон транспортного средства
- общий вес транспортного средства
- цена транспортного средства
Практически все Основные аспекты чисто электрического транспортного средства (EV) зависят от параметров высоковольтной батареи .
Для нашей конструкции аккумуляторной батареи электромобиля мы собираемся начать с 4 основных входных параметров:
- химия
- напряжение
- среднее энергопотребление транспортного средства за цикл движения
- запас хода автомобиля
Аккумулятор состоит из одного или более электрохимических элементов ( аккумуляторных элементов, ), которые преобразуют химическую энергию в электрическую энергию (во время разрядки) и электрическую энергию в химическую энергию (во время зарядки).Тип элементов, содержащихся в батарее, и химические реакции во время разрядки-зарядки определяют химию батареи .
Элемент батареи состоит из пяти основных компонентов: электродов — анода и катода, сепараторов, клемм, электролита и корпуса или корпуса. В автомобильной промышленности используются различные типы элементов [1]:
Изображение: Литий-ионные аккумуляторные элементы различной формы
Кредит: [1]
Есть несколько типов аккумуляторов (химические), используемых в силовых установках гибридных и электромобилей, но мы собираемся рассмотреть только литий-ионные батареи . Основная причина в том, что литий-ионные батареи имеют более высокую удельную энергию [Втч / кг] и удельную мощность [Вт / кг] по сравнению с другими типами [2].
Изображение: диаграмма уровня ячеек Рагона, адаптированная из Van Den Bossche 2009
Предоставлено: [2]
Чем выше ток, тем больше диаметр высоковольтных проводов и тем выше тепловые потери. По этой причине ток должен быть ограничен до максимума, а номинальная мощность достигается за счет более высокого напряжения. Для нашего приложения мы собираемся рассмотреть номинальное напряжение 400 В, .
В статье «Конструкция электромобиля — энергопотребление» мы рассчитали, что среднее энергопотребление силовой установки E p составляет 137.8 Втч / км на ездовом цикле WLTC. Помимо энергии, необходимой для приведения в движение, высоковольтная батарея должна обеспечивать энергией вспомогательные устройства автомобиля E aux [Вт · ч / км] , например: электрическая система 12 В, обогрев, охлаждение и т. Д. необходимо учитывать эффективность трансмиссии η p [-] при преобразовании электрической энергии в механическую.
\ [E_ {avg} = \ left (E_ {p} + E_ {aux} \ right) \ cdot \ left (2 — \ eta_ {p} \ right) \ tag {2} \]Для вспомогательных устройств потребление энергии мы собираемся использовать данные из [3], которые содержат типичные требования к мощности некоторых общих электрических компонентов транспортного средства (вспомогательные нагрузки).Длительные электрические нагрузки (фары, мультимедиа и т. Д.) И периодические нагрузки (обогреватель, стоп-сигналы, дворники и т. Д.) Потребляют в среднем 430 Вт электроэнергии. Продолжительность цикла WLTC составляет 1800 с (0,5 ч), что дает энергию 215 Втч для вспомогательных нагрузок. Если мы разделим его на длину ездового цикла WLTC (23,266 км), мы получим среднее потребление энергии для вспомогательных нагрузок E aux 9,241 Втч / км .
Даже если Втч / км — это на самом деле не энергия, а факторизованная энергия, поскольку она измеряется на единицу расстояния (км), для простоты мы будем называть ее средней энергией.
Постоянный ток (DC), подаваемый батареей, преобразуется инвертором в переменный ток (AC). Это преобразование происходит с соответствующими потерями. Также электродвигатель и трансмиссия имеют некоторые потери, которые необходимо учитывать. Для этого упражнения мы собираемся использовать средний КПД η p 0,9 от аккумулятора до колеса.
Замена значений в (2) дает среднее потребление энергии:
\ [E_ {avg} = \ left (137.8 + 9.241 \ right) \ cdot 1.1 = 161.7451 \ text {Wh / km} \]Аккумуляторная батарея рассчитана на среднее потребление энергии 161,7451 Wh / km .
Архитектура аккумуляторных блоков
Все высоковольтные аккумуляторные блоки состоят из аккумуляторных батарей , , собранных в цепочки и модули. Элемент батареи можно рассматривать как наименьшее деление напряжения.
Изображение: Элемент батареи
Отдельные элементы батареи могут быть сгруппированы параллельно и / или последовательно как модули .Кроме того, аккумуляторные модули могут быть подключены параллельно и / или последовательно для создания аккумуляторного блока . В зависимости от параметров батареи может быть несколько уровней модульности.
Общее напряжение аккумуляторной батареи определяется количеством последовательно соединенных ячеек. Например, общее (цепное) напряжение 6 последовательно соединенных ячеек будет суммой их индивидуальных напряжений.
Изображение: цепочка аккумуляторных элементов
Чтобы увеличить текущую емкость аккумулятора, необходимо подключить больше цепочек параллельно .Например, 3-х гирлянды, соединенные параллельно, утроят емкость и допустимый ток аккумуляторной батареи.
Изображение: ряды аккумуляторных элементов, включенные параллельно
Высоковольтный аккумуляторный блок Mitsubishi i-MiEV состоит из 22 модулей, состоящих из 88 элементов, соединенных последовательно. Каждый модуль содержит 4 призматических ячейки. Напряжение каждой ячейки составляет 3,7 В, а общее напряжение аккумуляторной батареи 330 В.
Изображение: Аккумулятор (модули и элементы)
Кредит: Mitsubishi
Другой пример — высоковольтный аккумуляторный блок Tesla Model S, который имеет:
- 74 элемента в параллельной группе
- 6 последовательных групп для модуля
- 16 модулей в серии
- Всего 7104 элемента
Изображение: Аккумулятор Tesla Model S
Кредит: Tesla
Аккумулятор расчет
Чтобы выбрать, какие аккумуляторные элементы будут в нашем пакете, мы проанализируем несколько моделей аккумуляторных элементов, доступных на рынке.В этом примере мы сосредоточимся только на литий-ионных элементах. Входные параметры аккумуляторных элементов приведены в таблице ниже.
Примечание : Поскольку производители аккумуляторных элементов постоянно предлагают новые модели, возможно, данные, используемые в этом примере, устарели. Это менее важно, поскольку цель статьи — объяснить, как выполняется расчет. Тот же метод можно применить и к любым другим элементам батареи.
| Производитель | Panasonic | A123-Systems | Molicel | A123-Systems | Toshiba | Kokam | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kokam | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
цилиндрический| цилиндрический | цилиндрический | подсумок | подсумок | | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Модель | NCR18650B | ANR26650m1-B | ICR-18650K | 20Ah | 20Ah | SLPB | SLPB ] | [6] | [7] | [8] | [9] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Длина [м] | 0.0653 | 0,065 | 0,0652 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Диаметр [м] | 0,0185 | 0,026 | 0 | 9037 9000 | [м]0 | 0 | 0 | 0,227 | 0,103 | 0,272 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ширина [м] | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 90.160,115 | 0,082 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Толщина [м] | 0 | 0 | 0 | 0,00725 | 0,022 | 0,0077 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 0 0,076 | 0,05 | 0,496 | 0,51 | 0,317 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Емкость [А · ч] | 3,2 | 2,5 | 2,6 | 19,5 | 20 | 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Напряжение [В] | 3,6 | 3,3 | 3,7 | 3,3 | 2,3 | 3,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C-rate (продолжение) | 10 | 10 | 11 | 1 | 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C-rate (пиковая) | 1 | 24 | 2 | 10 | 1 | 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Производитель | Panasonic | A123-Systems | Molicel | A123-Systems | Toshiba | Kokam | |||||||
| Kokam | |||||||||||||
цилиндрический| цилиндрический | цилиндрический | подсумок | подсумок | | |||||||||
| Модель | NCR18650B | ANR26650m1-B | ICR-18650K | 20Ah | 20Ah | 20Ah | 20Ah | 70.528,25 | 9,62 | 64,35 | 46 | 56,16 | |
| Объем [л] | 0,017553 | 0,034510 | 0,017716 | 0,017716 | 0,017716 | плотность гравиметрическая [Вт-ч / кг] | 237,53 | 108,55 | 192,40 | 129,74 | 90,20 | 177,16 | |
| Плотность энергии объемная 9 [Вт-ч 6 / л]31 | 239,06 | 543,01 | 244,38 | 176,52 | 327 |
Для лучшего обзора параметров ячеек и упрощения их сравнения основные параметры отображаются в виде гистограмм на изображениях ниже .
Изображение: Напряжение аккумуляторного элемента | Изображение: Емкость аккумуляторного элемента | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Изображение: Объемная плотность энергии аккумуляторного элемента | Изображение: Гравиметрическая плотность энергии аккумуляторного элемента | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Производитель | Panasonic | A123-Systems | Molicel | A123-Systems | Toshiba | Kokam | ||||||||
| — количество ячеек в строке 122 | 109 | 122 | 174 | 112 | ||||||||||
| Энергия струны [Вт · ч] | 1290 | 1007 | 1049 | 7851 | 8004 | 9038 # | -] | 32 | 41 | 39 | 6 | 6 | 7 | |
| Энергия BP [кВтч] | 41.29 | 41,27 | 40,89 | 47,10 | 48,02 | 44,03 | ||||||||
| Емкость BP [А · ч] | 102,4 | 102,5 | 9037 900117 | 101,4 | 109369117 # Всего ячеек [-] | 3584 | 5002 | 4251 | 732 | 1044 | 784 | |||
| Масса BP [кг] * | 173.8 | 380,2 | 212,6 | 363,1 | 532,4 | 248,5 | ||||||||
| Объем BP [л] * | 63 | 173 | 75 | 173 | 75 | Пиковый ток BP [A] | 102,4 | 2460 | 202,8 | 1170 | 120 | 327,6 | ||
| Пиковая мощность BP [кВт] | 40.96 | 40.96 | 12 | 468 | 48 | 131,04 | ||||||||
| BP длительный ток [A] | 102,4 | 1025 | 101,4 | 117 | 120 | 218,4 | 120 | 218,4 | мощность ]40,96 | 410 | 40,56 | 46,8 | 48 | 87,36 |
BP — аккумуляторный блок
* — с учетом только аккумуляторных элементов
Из данных таблицы видно, что Ячейки такого типа имеют лучшее энергосодержание и большую емкость по сравнению с цилиндрическими ячейками.
Те же результаты могут быть отображены в виде гистограмм для облегчения сравнения между различными типами аккумуляторных элементов.
Изображение: Энергия батарейного блока | Изображение: Емкость батарейного блока |
Изображение: Общее количество батарей | |
Изображение: Масса батарейного блока (только элементы) | Изображение: Объем аккумуляторного блока (только элементы) |
Из-за малой емкости цилиндрических элементов по сравнению с ячейками пакета количество элементов, необходимых для аккумуляторного блока, значительно выше.Большое количество ячеек может вызвать дополнительные проблемы в области проводки, контроля напряжения, надежности батареи.
Масса и объем рассчитываются только на уровне ячейки с учетом размеров и массы ячейки. Аккумулятор, который будет в автомобиле, будет иметь дополнительные компоненты (провода, электронные компоненты, пайка, корпус и т. Д.), Что увеличит как конечный объем, так и массу. Тем не менее, глядя только на объем и массу клеток, мы можем оценить, какая модель будет лучше по сравнению с другой.По массе и объему нет четкого различия между цилиндрическими ячейками и ячейками мешочка. Однако кажется, что аккумулятор с ячейками-чехлами немного тяжелее и больше.
Батарейные элементы, производимые A123-Systems, имеют очень высокий максимальный непрерывный ток разряда и максимальный импульсный (пиковый) ток разряда. Что касается энергии и емкости, элементы пакетного типа имеют более высокий пиковый (непрерывный) ток и мощность, чем цилиндрические элементы.
На основании расчетных данных и выводов мы можем выбрать, какие аккумуляторные элементы подходят для аккумуляторной батареи нашего электромобиля.Из наших примеров кажется, что элементы Kokam имеют лучший компромисс между массой, объемом и плотностью энергии / мощности.
Все параметры, уравнения, результаты и графики реализованы в файле Scilab (* .sce). Для скачивания подпишитесь на страницу Patreon.
Вы также можете проверить свои результаты, используя калькулятор ниже.
Калькулятор батареи EV (он-лайн)
Ссылки:
[1] Моой, Роберт и Айдемир, Мухаммед и Селигер, Гюнтер. (2017). Сравнительная оценка различных форм литий-ионных аккумуляторных элементов.Процедуры Производство. 8. 104–111. 10.1016 / j.promfg.2017.02.013.
[2] Бернардини, Анналиа и Барреро, Рикардо и Махарис, Кэти и Ван Мирло, Джоэри. (2015). Технологические решения, направленные на рекуперацию энергии торможения в метро: пример многокритериального анализа. BDC — Bollettino del Centro Calza Bini — Università degli Studi di Napoli Federico II. 14. 301-325. 10.6092 / 2284-4732 / 2929.
[3] Том Дентон, Автомобильные электрические и электронные системы, Третье издание. Эльзевир Баттерворт-Хайнеманн, 2004 г., стр. 129.
[4] https://industrial.panasonic.com/
[5] http://www.a123systems.com/
[6] http://www.molicel.com/
[7] http: // www.a123systems.com/
[8] http://www.toshiba.com/
[9] http://www.kokam.com/
Как определить размер солнечной батареи — Часть 1
Убедитесь, что чтобы посетить домашнюю страницу нашего хранилища для получения дополнительной информации.
Батареи являются ключевыми компонентами автономной системы возобновляемой энергии, такой как удаленные каюты, дома, жилые автофургоны и парусные лодки. Очень важно выбрать правильное количество и тип батарей, которые соответствуют вашим потребностям.Вот несколько ключевых моментов, которые вам необходимо знать, прежде чем начинать определять размер аккумуляторной батареи.
1) Энергопотребление (Ватт-час-Вт)
Первое, что вам нужно знать, это сколько энергии (в кВтч) вы потребляете ежедневно или еженедельно. Самый простой способ узнать свое энергопотребление — это посмотреть свой ежемесячный счет за электроэнергию и оценить свое ежедневное потребление. Вы также можете рассчитать потребление энергии, зная, какие энергоресурсы вы используете.
Например, если лампа мощностью 20 Вт потребляет 20 Втч за один час. Ноутбук с потребляемой мощностью 70 Вт будет потреблять 140 Втч за два часа и так далее.
Не забывайте, что вам нужно рассчитать нагрузку постоянного тока. Если вы рассчитываете нагрузку переменного тока, вам необходимо разделить нагрузку переменного тока на КПД вашего инвертора.
Допустим, у вас есть инвертор с КПД 90%, а потребление переменного тока составляет 900 Втч. Это означает, что ваша мощность постоянного тока должна быть не менее 1000 Втч, чтобы покрыть ваши потери из-за инвертора.
2) Дни автономии (дни)
Вторая информация, которую вам нужно знать, — это потенциальные дни автономии. Это количество дней, в течение которых производство электроэнергии невозможно из-за облаков или дождя, несмотря на то, что вы продолжаете потреблять энергию. В обычный день можно рассчитывать на 5 часов солнечного света; тем не менее, вы по-прежнему, вероятно, потребляете энергию 24 часа в сутки. Два дня автономной работы означают, что ваши батареи будут достаточно большими, чтобы обеспечивать непрерывную энергию в течение двух полных дней без подзарядки.
Обычно считается стандартным время автономной работы от трех до пяти дней.
3) Напряжение системы (В-В)
Чем больше у вас система, тем выше должно быть напряжение. Согласование блока батарей 12 В с энергосистемой на 400 Вт является нормальным явлением. Система мощностью 5 кВт будет наиболее подходящей для работы с системой электропроводки 48 В, чтобы уменьшить ток в проводах.
4) Подключение аккумулятора
Батареи в серии
Как промышленный стандарт, батареи производятся на 2, 3, 6 и 12 Вольт.Если вы подключите батареи последовательно, напряжение возрастет. Например, если вы подключите две батареи на 12 В последовательно, у вас будет система на 24 В.
Чтобы создать систему на 48 В, вы можете использовать восемь батарей на 6 В, соединив их все последовательно.
Батареи, подключенные параллельно
Батареи являются ключевыми компонентами автономных систем возобновляемой энергии, таких как удаленные каюты, дома, жилые автофургоны и парусные лодки. Очень важно выбрать количество батарей, соответствующее вашим потребностям.Вот несколько ключевых моментов, которые вам нужно знать, прежде чем начинать подбирать аккумулятор.
1) Энергопотребление (Ватт-час-Вт)
Первое, что вам нужно — это знать, сколько энергии (в кВтч) вы потребляете ежедневно или еженедельно. Самый простой способ узнать свое энергопотребление — это посмотреть свой ежемесячный счет за электроэнергию и оценить свое ежедневное потребление. Вы также можете рассчитать потребление энергии, зная, какие энергоресурсы вы используете.
Например, если лампа мощностью 20 Вт потребляет 20 Втч за один час.Ноутбук с потребляемой мощностью 70 Вт будет потреблять 140 Втч за два часа и так далее.
Не забывайте, что вам нужно рассчитать нагрузку постоянного тока. Если вы рассчитываете нагрузку переменного тока, вам необходимо разделить нагрузку переменного тока на КПД вашего инвертора.
Допустим, у вас есть инвертор с КПД 90%, а потребление переменного тока составляет 900 Втч. Это означает, что ваша мощность постоянного тока должна быть не менее 1000 Втч, чтобы покрыть ваши потери из-за инвертора.
2) Дни автономии (дни)
Вторая информация, которую вам нужно знать, — это потенциальные дни автономии.Это количество дней, в течение которых производство электроэнергии невозможно из-за облаков или дождя, несмотря на то, что вы продолжаете потреблять энергию. В обычный день вы можете рассчитывать на 5 часов солнечного света, однако вам придется потреблять энергию в течение 24 часов. Двухдневная автономия означает, что ваши батареи будут достаточно большими, чтобы обеспечивать непрерывную энергию в течение двух полных дней без подзарядки.
От трех до пяти дней автономной работы считается нормальным размером батареи.
3) Напряжение системы (В-В)
Чем больше у вас система, тем выше должно быть напряжение.Согласование аккумуляторной системы на 12 В с энергосистемой на 400 Вт является нормальным явлением. Система мощностью 5 кВт будет наиболее подходящей для работы с системой электропроводки 48 В, чтобы уменьшить ток в проводах.
4) Подключение аккумулятора
Батареи в серии
По промышленному стандарту аккумуляторы производятся на 2, 3, 6, 12 Вольт. Если вы подключите батареи последовательно, напряжение возрастет. Например, если вы подключите две батареи по 12 В последовательно, это будет означать, что у вас система 24 В.
Чтобы создать систему на 48 В, вы можете использовать батареи на 8, 6 В, соединив их все последовательно.
Батареи, подключенные параллельно
В дополнение к разному напряжению, батареи бывают разной емкости в ампер-часах. Это емкость батареи: батарея AGM на 6 В 80 Ач имеет большую емкость, чем батарея AGM на 6 Вольт 45 Ач. Вы можете увеличить емкость вашей системы, подключив батареи параллельно.
Допустим, вы используете батарею марки MK / Deka типа AGM, 12 В, 92 Ач.Подключение двух из этих батарей будет означать, что у вас все еще есть система на 12 В, однако емкость вашей батареи увеличена до 184 Ач.
Пожалуйста, прочтите также «Как определить размер батарейного блока — Часть 2»
и наше последнее обновление: Определение размеров аккумуляторных батарей: правильный путь!
Battery Ah Calculation-Meaning, Calculating, and Cycle Life-battery-knowledge
Ач — это распространенный термин, который можно услышать всякий раз, когда вы покупаете аккумулятор для мобильного телефона или ноутбука.По сути, Ah означает ампер-час. Это количество накопленной энергии батареи. Если вам интересно, что батарея представляет собой небольшой бак для хранения топлива, то вы должны знать, что Ah — это способ измерить, сколько топлива в батарее хранится в ампер-часе. Ah — это единица измерения электрической мощности во времени. Кроме того, Ah обычно используется для описания общего количества энергии, которое батарея может хранить за один раз. Это хороший способ отличить силу и емкость аккумулятора. Чем выше Ач, тем дольше прослужит батарея.
Если вы хотите узнать, сколько времени хватит на батарею, важно учитывать не только то, сколько часов она проработает непрерывно, но также и полный срок службы батареи, называемый «сроком службы».
Что означает AH на батарее?
Мера тока, который батарея может подавать в течение определенного периода, известна как ампер-час (Ач). Существуют также дополнительные единицы измерения ампер-часа, такие как миллиампер-секунда (мА-с) и миллиампер-час (много или мАч).
Если посмотреть на аккумулятор, то в нем упоминаются два основных номинала.Один — это номинальное напряжение, а другой — номинальное значение в Ач или мАч. Номинальное напряжение — это максимальное напряжение, подаваемое батареей в вольтах. Другая спецификация относится к емкости аккумулятора, которая указывает емкость аккумулятора в мАч, которая является миллиампер-часами и является произведением текущего выражения Миллиамперы, умноженного на время, представленное в часах.
Низкая температура, большой ток Источник питания аварийного пуска 24 В Характеристики батареи: 25,2 В 28 Ач (литиевая батарея), 27 В 300 Ф (блок суперконденсаторов) Температура зарядки ： -40 ℃ ~ + 50 ℃ Температура нагнетания: -40 ℃ ~ + 50 ℃ Пусковой ток: 3000AAH = ток (A) x время (H)
Когда производитель говорит, что это аккумулятор на 12 вольт 3000 мАч, то он имеет в виду, что аккумулятор может подавать 12 вольт в течение одного часа, когда нагрузка потребляет от него 3000 миллиампер-часов.Точно так же, когда нагрузка потребляет сотню миллиампер от батареи, тогда батарея может питать ее напряжением в течение 30 часов. А когда нагрузка потребляет от батареи 200 миллиампер, то таким образом батарея может подавать на нее 12 вольт в течение пятнадцати часов. Вы можете рассчитать время резервного питания от батареи, если у вас есть указанный ток нагрузки. А когда вы знаете, какой ток, нагрузка будет потреблять аккумулятор. Затем вы можете легко рассчитать время резервного питания от батареи, используя срок погашения.
Как рассчитать аккумулятор Ач?
Чтобы рассчитать срок службы батареи, мы должны разделить емкость батареи на ток, необходимый объекту. Например, представьте, что у вас в телефоне две батареи: одна емкостью 1000 мАч, а другая — 2000 мАч. Вашему телефону требуется ток 200 мАч для работы первой батареи, т. Е. 1000, разделенное на 200, равняется 5. А для второй батарея будет обеспечивать питание телефона в течение десяти часов, поскольку она удвоила емкость первой.Вы можете увеличить время автономной работы, но при этом потребуется более длительное время зарядки.
Низкая температура Высокая плотность энергии Прочный полимерный аккумулятор для ноутбука Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2C емкость разряда ≥80% Пыленепроницаемость, устойчивость к падению, защита от коррозии и электромагнитных помехКогда вы покупаете аккумулятор глубокого разряда, вы увидите разные числа, указанные на этикетке аккумулятора и первом применении глубокого разряда. Такие компании, как US Battery Company, указаны четко, например, по 20-часовой ставке прямо на этикетке, т.е.е., шесть вольт. Мощность — это отрезок времени или инструмент измерения, используемый для определения того, сколько ампер вы можете разрядить от любой батареи за время. Реальное количество времени может быть 20 часов использования. Некоторые компании заявляют, что предлагают батареи с более медленной скоростью разряда, чем другие. Но это верно не для всех типов батарей. Скорость разряда также является фактором, определяющим жизненный цикл аккумулятора. Следовательно, нам также необходимо поддерживать постоянную скорость разряда.
На сколько хватит батареи на 100 Ач?
Если аккумулятор имеет 100 Ач и может выдавать 5 ампер в час в течение 20 часов.Для большинства аккумуляторов емкость в Ач определяется более чем 20 часами.
Чтобы узнать, сколько энергии объект потребляет от батареи, важно, чтобы определялись не только ампер-часы батареи, но и напряжение, потребляемое батареей.
ФОРМУЛА: Вт = вольт x ампер
Если батарея рассчитана на ампер-часы, мы также можем переписать его как ватты, разделенные на вольты, которые равны амперам, и тогда мы можем определить время.
Давайте рассмотрим пример, светодиодный светильник мощностью 1,2 Вт, работающий от батареи на 12 вольт, и потребляет ток 0,1 ампер. Мы можем рассчитать это как 1,2 / 12 = 0,1. В этом случае батареи на 12 вольт 100 Ач хватит примерно на 1000 часов.
Теперь предположим, что у нас есть инвертор, который говорит, что мощность инвертора составляет 400 Вт, и как долго мы можем проработать эту батарею с данной нагрузкой. Что вы делаете, так это возьмите инвертор на 400 ватт и, скажем, инвертор на 12 вольт, разделите 400 на 12, и вы получите 33 ампер.3 ампера. Итак, мы знаем, что у нас есть инвертор на 33,3 А при полной нагрузке. Помните, что у нас 105 / 33.3, и это дает вам примерно три часа работы.
Заключение:
Ампер-час (Ач) сообщает вам величину тока, который батарея может обеспечить за определенный период, а рейтинг, который обычно выражается в ампер-часах или миллиампер-часах, используется для обозначения того, как долго батарея может работать при заданном количестве тока. Ампер-часы можно рассчитать, умножив количество ампер (А), которое обеспечивает батарея, на время разряда, которое выражается в часах (ч).Таким образом, если батарея обеспечивает ток 10 ампер в течение 10 часов, это будет 10 ампер × 10 часов = батарея 100 Ач.
Вольт, Ампер, Ампер-час, Ватт и Ватт-час: терминология и руководство
Мы понимаем, что вся эта терминология временами может сбивать с толку, но если вы знаете, как она работает, все становится довольно просто. Ниже мы постараемся объяснить, что все это значит. Вольт или напряжение (В):Количество вольт — это количество энергии, отдаваемое электронной схеме .Под схемой мы подразумеваем, например, электронное устройство. С устройством на 12 В от аккумулятора всегда «дается» 12 вольт. Аккумулятор всегда имеет фиксированное напряжение (например, 12, 36 или 24 В), а устройство всегда работает при определенном напряжении. Например, устройству, которое работает от 12 вольт, очевидно, нужна батарея, которая также питает 12 В.
Ток — Ампер (A):
Когда мы говорим об амперах (или амперах), мы говорим о , сколько электричества «течет» в секунду. Если количество ампер увеличивается, то ток, протекающий через устройство в секунду, также увеличивается.Электрическое устройство обычно работает при фиксированном напряжении, но количество потребляемых им ампер может варьироваться в зависимости, например, от положения вашего троллингового двигателя (например, троллинговый двигатель на полностью открытой дроссельной заслонке потребляет больше ампер, чем при половинной дроссельной заслонке).
Пример 1: Предположим, у меня есть Minn Kota Endura C2 50 LBS, на котором я работаю на настройке передачи / скорости 2. Двигатель малого хода работает от 12 В и в настоящее время потребляет 15 А. Я решаю ехать немного быстрее и переключаюсь на настройку передачи / скорости 4.Двигатель по-прежнему работает от 12 В, но теперь потребляет 25 А. Напряжение осталось прежним, но количество ампер увеличилось.
Мощность — Вт (Вт):Мощность — это напряжение, умноженное на количество ампер, или W = V x A. Это количество энергии, потребляемое устройством, и, следовательно, показатель его мощности. Это возрастает, когда увеличивается количество ампер.
Пример 2: Предположим, у меня есть носовой двигатель Minn Kota Terrova, 80 фунтов, 24 В, который потребляет 30 ампер.Таким образом, потребляемая мощность составляет 24 x 30 = 720 Вт.
Пример 3: Предположим, у меня есть еще один Minn Kota Endura C2 50 фунтов, на котором я работаю в режиме передачи / скорости 2. Двигатель работает от 12 В и потребляет 15 А и, таким образом, потребляет мощность 180 Вт (12 x 15). . Когда я переключаюсь на настройку передачи / скорости 4, двигатель потребляет 25 А и все еще работает от 12 В. Потребляемая мощность троллингового двигателя теперь составляет 300 Вт.
Емкость — Ампер-часы (Ач):
Емкость аккумулятора измеряется в Ач или Ампер-часах.Как следует из названия, это означает, сколько ампер батарея может выдать за час. Например, литиевая батарея 12 В емкостью 100 Ач может обеспечить 100 Ач на 12-вольтное устройство в течение одного часа. Та же батарея на 100 Ач могла обеспечивать питание устройства на 25 ампер в течение 4 часов (100/25 = 4). Если аккумулятор имеет напряжение 12 В 50, это означает, что аккумулятор работает от 12 Вольт и имеет емкость 50 Ач. Батарея 24V100 работает от 24 В с емкостью 100 Ач и т. Д. На практике для свинцово-кислотных аккумуляторов номинальная емкость (сколько ампер-часов может выдать батарея в соответствии со спецификациями) сильно отличается от эффективной емкости (как много ампер, которую батарея действительно может доставить во время использования).Мы объясним, как это работает, в нашей статье о разряде и емкости аккумулятора.
Пример 4: Я бегу на своем Minn Kota Endura C2 50 фунтов при настройке передачи / скорости 2, потребляя 15 А при 12 В. У меня аккумулятор на 12 вольт на 70 ач. Мое общее время работы теперь составляет 70/15 = 4,7 часа. Когда я переключаюсь на настройку передачи / скорости 4, двигатель потребляет 25А. Моя общая продолжительность работы теперь составляет 70/25 = 2,8 часа.
Емкость — Ватт-час (Втч):
Еще один способ измерить емкость аккумулятора — в ватт-часах (Втч).Wh рассчитывается путем умножения количества ампер на напряжение батареи. Например, 12В100 (батарея на 12 В и емкостью 100 Ач) имеет емкость 12 х 100 = 1200 Втч. Батарея 24V50Ah имеет емкость 24 x 50 = 1200Wh. Таким образом, эти батареи имеют одинаковую емкость, только одна работает от 12 вольт, а другая от 24 вольт. На практике вы заметите, что эти батареи будут примерно одинакового размера и веса.
Пример 5: У меня троллинговый двигатель мощностью 600 Вт и аккумулятор емкостью 1200 Вт · ч.Мое время работы на полном газу с этой батареей составляет 2 часа (1200/600 = 2). Мне даже не нужно знать, как напряжение двигателя или аккумуляторной батареи рассчитать это (если, конечно, они работают при одном и том же напряжении).
Внимательный читатель отмечает, что время работы аккумулятора с устройством можно рассчитать двумя способами. Либо разделив количество ампер батареи на потребляемую мощность A двигателя малого хода, либо разделив количество Втч батареи Втч на количество Вт двигателя малого хода.
Подключение аккумуляторов: последовательно и параллельно
Батареи можно соединять вместе для получения более высокого напряжения или большей емкости. Это делается путем соединения клемм аккумуляторных батарей с помощью кабелей.
Последовательное подключение: более высокое напряжение, равное количество ампер-часов
Когда мы говорим, что мы подключаем батареи последовательно, мы подключаем плюсовую клемму одной батареи к минусовой клемме другой батареи. Это означает, что у вас все еще есть минусовая клемма на одной батарее и плюсовая клемма на другой батарее.Электрическое устройство должно быть подключено к этим двум доступным клеммам аккумуляторной батареи. Если мы подключим батареи последовательно, напряжение возрастет, а емкость, измеренная в Ач, останется прежней.
На картинке выше мы видим две батареи 12В50Ач. Как видите, две батареи соединены последовательно: минусовая и плюсовая клеммы соединены вместе. Вы создали батарею 24V50: 24V (из-за последовательного соединения) с емкостью 50Ah (количество ампер осталось прежним).Если мы измеряем мощность в ватт-часах, общая мощность теперь составляет 24 x 50 = 1200 Втч.
Параллельное подключение: равное напряжение, большее количество ампер
При параллельном подключении аккумуляторов мы подключаем минусовой вывод одной батареи к минусовой клемме другой батареи, а положительный вывод одной батареи — к минусовой клемме другой батареи. Подключаем минусовой провод электроприбора к одной из минусовых клемм, а плюсовой провод к плюсовой клемме другого аккумулятора (см. Рисунок ниже).Теперь подается такое же напряжение, но количество ампер увеличилось.
На рисунке выше минусовые клеммы обеих батарей подключены, а плюсовые клеммы подключены. Значит аккумулятор подключается параллельно. Есть еще 12 вольт, но количество ампер увеличилось с 50 до 100. Мы создали аккумулятор на 12 В 100 Ач. Если мы измеряем мощность в ватт-часах, общая мощность теперь составляет 12 x 100 = 1200 Втч.
Таким образом, количество ватт-часов всегда остается неизменным, независимо от того, подключаете ли вы их последовательно или параллельно.
Внимание: всегда проверяйте, подходят ли батареи для соединения друг с другом. Подключайте только идентичные батареи (одного типа / модели, возраста и уровня заряда) и используйте кабели правильной толщины и длины. Мы рекомендуем вам не подключать батареи Rebelcell на 12 В последовательно, а выбрать батарею Rebelcell 24 В. Батареи Rebelcell на 24 В можно без проблем подключать последовательно до 48 В.
Другая терминология, относящаяся к батареям
Техническая спецификация аккумуляторов часто включает много других терминов.Ниже мы постараемся объяснить, что означают самые важные из них.
Напряжение: это среднее напряжение, которое подает аккумулятор. Как объяснялось выше, батарея запускается с более высоким напряжением, чем когда она частично разряжена. Под этим мы подразумеваем среднее значение этой прогрессии или номинальное напряжение.
Химия: указывает, какая технология литиевых батарей используется.
C1, C5, C20: указывает емкость аккумулятора при разряде в течение определенного количества часов.C20 = 100Ah означает, что аккумулятор может работать до 100 ампер-часов, если он разряжается за 20 часов (при 5A). Свинцовые батареи имеют меньшую емкость, если они разряжаются быстрее. Например, свинцово-кислотная батарея может дать 100 Ач, если она разряжается за 20 часов (C20 = 100), но если та же батарея разряжается за 5 часов, она будет давать только 70 Ач (C5 = 70). С аккумуляторами Rebelcell не имеет значения, разрядите ли вы их за 20 часов, 5 часов или 1 час, они всегда имеют одинаковую емкость. Вот почему мы всегда называем нашу емкость Емкостью (C1-C20).Подробнее об этом читайте в нашей статье про эффективную емкость аккумулятора.
EqPb: означает «эквивалентная свинцовая батарея». Под этим мы подразумеваем, что эту батарею можно сравнить со свинцовой батареей указанной емкости при использовании в сочетании с электродвигателем. Часто литиевая батарея с гораздо меньшей Ач на практике может дать такой же объем, как и свинцово-кислотная батарея с гораздо более высокой Ач. На практике, например, Rebelcell 12V50 можно сравнить с полутяговым аккумулятором 105 Ач по времени работы электродвигателя.Это также связано с полезной емкостью аккумулятора.
Номинальная энергия: это емкость аккумулятора, измеряемая в ватт-часах (объяснение см. Выше).
Максимальная непрерывная разрядка: это максимальное количество ампер, которое может непрерывно выдавать аккумулятор. Предположим, аккумулятор имеет максимальный непрерывный разряд 30А, тогда вы не можете подключить устройство, которое потребляет более 30А. Чем выше емкость аккумулятора, тем выше максимальная длительная разрядка.
Пиковая разрядка (10 миллисекунд): это максимальное количество ампер, которое батарея может выдать за 10 миллисекунд. Это всегда больше, чем максимальный непрерывный разряд. Некоторое оборудование имеет короткий пиковый разряд при запуске (так называемые «пусковые» токи). Это, например, случай, когда вы переходите от нуля до полного открытия дроссельной заслонки за один раз с электрическим подвесным двигателем. В этот момент двигателю на короткое время требуется ток, превышающий номинальный максимум.
Срок службы (#charges) (@ 80% DoD): указывает, как часто вы можете разряжать и заряжать аккумулятор до определенного процента.Например, если написано «Срок службы (#charges) (@ 80% DoD): 1500», это означает, что аккумулятор может быть разряжен до 80% 1500 раз (то есть при 20% оставшейся емкости). Например, если написано «Срок службы (#charges) (@ 100% DoD): 1000», то аккумулятор может быть полностью разряжен 1000 раз.
Плотность энергии: с этим мы измеряем количество ватт-часов на килограмм батареи. Плотность энергии у литиевых батарей намного выше, чем у свинцово-кислотных. Высокая плотность энергии означает, что вы можете хранить больше энергии в том же пространстве.В результате получается более легкий и компактный аккумулятор.
Полоса пропускания по напряжению: см. Объяснение разряда и емкости батарей. Это дает минимальное напряжение (при 0%) и максимальное напряжение (при 100%) батареи.
Температура заряда: это минимальная и максимальная температура, при которой аккумулятор может заряжаться.
Температура разряда: указывает минимальную и максимальную температуру, при которой батарея может быть разряжена.
Температура хранения: Указывает минимальную и максимальную температуру, при которой аккумулятор можно безопасно хранить.
Максимальный ток заряда: Это дает максимальный ток в А, при котором аккумулятор может заряжаться. Чем выше это число, тем быстрее можно зарядить аккумулятор (с помощью подходящего зарядного устройства).
Интегрированная балансировка ячеек: часть системы управления батареями. Функция балансировки ячеек обеспечивает выравнивание напряжения отдельных элементов литиевой батареи, поэтому все элементы имеют одинаковое состояние заряда / напряжение.Это необходимо для оптимального использования и производительности аккумулятора.
Температурная защита: часть системы управления батареями. Батарея отключается, когда температура становится слишком высокой или слишком низкой. Это защита от повреждений.
Защита от максимального тока разряда: часть системы управления батареями. Батарея отключается, когда потребляемая мощность вашего оборудования превышает допустимую. Это защита от повреждений.
Защита от перенапряжения: часть системы управления батареями. Батарея отключается, когда напряжение становится слишком высоким и батарея слишком заряжена. Это защита от повреждений.
Калькулятор емкости инверторной батареи и простая в использовании формула
Если вы планируете купить новую инверторную батарею, вы наверняка достигли точки, когда у вас возникла необходимость рассчитать емкость необходимой вам батареи.Значит, вы здесь.
Вам необходимо рассчитать емкость, чтобы вы могли выбрать для себя подходящий аккумулятор. Емкость инверторной батареи — это просто количество нагрузки, на которую ваша инверторная батарея способна выдержать одну зарядку.
В этом руководстве мы поделились калькулятором для расчета емкости аккумулятора и примером, который поможет вам рассчитать емкость.
КАЛЬКУЛЯТОР ЕМКОСТИ АККУМУЛЯТОРА ИНВЕРТОРА
Он создан специально для вас. Поместите свои числа в калькулятор ниже и произведите эти вычисления за секунды.Если у вас возникнут трудности с расчетами, пропустите этот раздел и переходите к следующему.
Примечание: Считайте, что приведенный выше расчет является приблизительным, потому что мы не можем точно знать, сколько потребляет старый вентилятор или телевизор, работает ли ваш инвертор до своей эффективности и т. Д., Вы можете рассмотреть буфер от 10% до 15% для приведенный выше результат.
Примечание: Если вы хотите рассчитать время автономной работы, используйте этот калькулятор.
Также прочтите: 10 ЛУЧШИХ БАТАРЕЙ ИНВЕРТОРА ДЛЯ ДОМА В ИНДИИ 2021
КАК РАССЧИТАТЬ ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА ИНВЕРТОРА: FORMULA
Возникли трудности с расчетом емкости аккумулятора инвертора по приведенной выше таблице? Следуйте инструкциям и примерам ниже.
1. РАССЧИТАЙТЕ ОБЩУЮ НАГРУЗКУ (В ВАТТАХ):
Это полная нагрузка, которую может выдержать ваш инверторный аккумулятор. Чем больше емкость у вашего аккумулятора, тем большую нагрузку он сможет нести в течение долгих часов.
Итак, все сводится к количеству устройств, которые вы хотите подключить к инвертору.
В качестве примера предположим, что вам нужно питание, 4 лампы по 40 Вт и 3 вентилятора по 75 Вт каждый. Общая нагрузка в этом случае будет:
4 x 40 + 3 x 75 = 385 Вт
Следовательно, нагрузка на инвертор будет 385 Вт в час.
Ватт, который потребляет каждое устройство, обычно указывается на упаковке устройства. Воспользуйтесь нашим простым калькулятором нагрузки, чтобы рассчитать потребность в ваттах в час.
Примечание: Рассчитайте требования к нагрузке только для тех устройств, которые вы подключили к инвертору или планируете использовать во время отключения электроэнергии путем подключения к инвертору.
2. ОЦЕНИТЕ ВРЕМЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ (В ЧАСАХ):
Это просто означает, на сколько вы хотите, чтобы батарея прослужила при отключении питания.Вы можете оценить это, посчитав среднее время отключения электроэнергии в вашем районе.
Например, обычно, если отключение электричества в вашем районе длится 3 часа, это означает, что вам обычно потребуется 3 часа резервного питания.
С учетом климатических условий и доступности ресурсов в Индии необходимо обеспечить как минимум 3 часа резервного питания.
3. ПРОВЕРЬТЕ ВХОДНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ АККУМУЛЯТОРА:
Это просто означает напряжение аккумулятора. В Индии почти все инверторные батареи имеют входное напряжение 12 В.Вы можете проверить это в своем продукте или в руководстве пользователя.
4. УЗНАЙТЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬ АККУМУЛЯТОРА%:
Во время разрядки тока инвертором может произойти некоторая потеря энергии, которая неизбежна. Эта эффективность разряда варьируется от инвертора к инвертору, что вы можете найти в каталоге продукта или руководстве по продукту. В целом, все инверторы основных брендов обеспечивают КПД 80%, то есть 0,8.
5. РАССЧИТАТЬ ЕМКОСТЬ АККУМУЛЯТОРА (АЧ):
ФОРМУЛА:
Емкость аккумулятора = (общая нагрузка в ваттах X время использования) / (входное напряжение X КПД%)
Чтобы понять Приведенная выше формула, примите следующие числа.
- Общая нагрузка: 385 Вт
- Время работы: 3 часа
- Входное напряжение: 12 В
- КПД: 0,8
(385 X 3) / (12 X 0,8) = 120,3125
Следовательно, в этом случае аккумулятор емкостью 120,3125 Ач должен служить хорошо. Батареи такой же емкости могут быть недоступны на рынке, поэтому вы можете выбрать батареи более 120 Ач, например, 150 Ач.Также прочитайте: 10 ЛУЧШИХ БАТАРЕЙ ИНВЕРТОРА ДЛЯ ДОМА В ИНДИИ 2021
ТАБЛИЦА ЕМКОСТИ АККУМУЛЯТОРА — ВРЕМЯ РЕЗЕРВНОГО КОПИРОВАНИЯ И НАГРУЗКА — ДЛЯ БЫСТРОГО СПРАВОЧНИКА:
Мы создали таблицу сравнения времени резервного копирования и нагрузки для вашей готовой справки для принятия соответствующего решения.
| ВРЕМЯ РЕЗЕРВНОГО КОПИРОВАНИЯ ПРОТИВ НАГРУЗКИ | 100 Вт | 200 Вт | 300 Вт | 400 Вт | 500 Вт | 600 Вт | 700 Вт | 600 Вт | 700 Вт 91,25 | 700 Вт | AH62,5 AH | 93,75 AH | 125 AH | 156,25 AH | 187,5 AH | 218,75 AH |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 ЧАСА | 41,7 91,7 AH33 AH | 125 AH | 166,67 AH | 208,33 AH | 250 AH | 291,67 AH | ||||||||||
| 5 ЧАСОВ | 52,08 AH | 52,08 AH | 2608 104 AH 91,3 | 312,5 AH | 364,6 AH | |||||||||||
| 6 ЧАСОВ | 62,5 AH | 125 AH | 187,5 AH | 250 AH | 312,5 375 AH | 5 AH | ||||||||||
| 7 ЧАСОВ | 73 AH | 145,83 AH | 218,75 AH | 291,67 AH | 364,6 AH | 364,6 AH 437,5 | AH437,5 | 166,7 AH | 250 AH | 333,33 AH | 416,67 AH | 500 AH | 583,33 AH | |||
| 10 ЧАСОВ2 | 104,17 AH5 AH | 416,67 | 520,83 AH | 625 AH | 729 AH |
Примечание:
- Выше расчеты выполнены при условии, что напряжение — 12В; КПД батареи — 80%.
- Точные требования к емкости могут отсутствовать на рынке, поэтому выбирайте аккумулятор почти большей емкости. Аккумуляторы общей емкости — 80, 100, 120, 135, 150, 180, 200, 220 Ач.
- Для нагрузок более 700 Вт в час рекомендуется покупать> 1 аккумулятор, чтобы выполнить требование.
Также читайте: 10 ЛУЧШИХ АККУМУЛЯТОРОВ ИНВЕРТОРА ДЛЯ ДОМА В ИНДИИ 2021
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Лучше ли батарея с более высокой АН?Чем выше AH, тем выше его емкость для хранения заряда и питания устройств в течение более длительного времени. Более высокое значение Ач обеспечивает более высокое время работы или резервного питания.
Однако более высокая батарея AH требует дополнительных затрат, веса и объема; поэтому рассчитайте свою потребность в мощности и примите разумное решение.Мы рекомендуем использовать минимум 150 Ач, хотя ваша потребность в емкости составляет менее 150 Ач.
2. Сколько AH мне нужно для дома?Это зависит от требований к нагрузке, частоты и продолжительности отключения электроэнергии в вашем регионе. В целом емкость 150 Ач вполне подходит для дома. Рассчитайте требуемую вместимость, используя приведенную выше таблицу или калькулятор, чтобы выбрать наиболее подходящую емкость для вашего дома.
3. Сколько ватт у батареи на 150 Ач?При входном напряжении аккумулятора 12 В, полностью заряженный аккумулятор емкостью 150 Ач может разрядить 150 (Ач) * 12 (В) = 1800 Вт-ч в идеале.
Но при разряде может быть некоторая потеря энергии, поэтому при эффективности батареи 80% он может обеспечить 1800 Вт · ч * 80% = 1440 Вт · ч , т.е. Он может обеспечить ток 1440 Вт в течение 1 часа или ток 720 Вт в течение 2 часов. часы.
1440 Вт · ч равно 1,44 ед. Тока.
УПАКОВКА
Прежде чем покупать лучшие инверторные батареи в Индии, вам нужно будет рассчитать свои потребности, чтобы вы могли выбрать для себя правильную емкость инверторной батареи .