Расчет емкости акб – Расчет емкости АКБ и основные понятия

Расчёт емкости аккумуляторов

Независимо от типа или варианта соединения, аккумуляторы имеют способность накапливать определённое количество электрической энергии, которая называется ёмкость аккумулятора. Расчёт потребляемой мощности обычно считаем в ваттах, а количество потребляемой энергии в киловатт-часах. Попробуем рассчитать необходимую ёмкость аккумуляторов на конкретном примере.

Предположим, что расход электрической энергии согласно показаниям счётчика равен 100 кВт.ч. Если, при использовании альтернативного источника энергии мы хотим иметь запас энергии, например, на 3 дня, то аккумуляторы должны будут обеспечить энергией в количестве 10 кВт.ч. Но, ёмкость аккумуляторов обозначается в ампер-часах. Необходимо перевести ампер-часы в киловатт-часы. Количество запасённой аккумулятором энергии зависит не только от ёмкости в ампер-часах, но и от напряжения аккумулятора. Для пересчёта умножаем суммарную ёмкость всех работающих аккумуляторов в ампер-часах, на рабочее напряжение аккумулятора (не путать с напряжением холостого хода заряженного аккумулятора). Предположим, что у нас имеется аккумулятор на рабочее напряжение 12 В и ёмкостью 100 А.ч. Тогда количество запасённой энергии у заряженного аккумулятора будет равно:

P = Q · V = 100 · 12 = 1200 Вт.ч = 1,2 кВт.ч

Такое количество энергии можно получить при полном разряде полностью заряженного аккумулятора. Но, аккумуляторы могут быть и не полностью заряженными. Кроме того, глубокий полный разряд после небольшого количества циклов заряд-разряд, быстро выведет аккумуляторы из строя. Например, обычный хороший аккумулятор при разряде на 30% его ёмкости и последующей сразу после разряда зарядке способен выдержать 1000 таких циклов. Если при разряде отбирать 70% ёмкости, то количество циклов уменьшится примерно до 200. Поэтому, при расчётах нужно вводить коэффициент, который учитывает глубину разряда. Тогда формула определения необходимой ёмкости будет иметь такой вид:

Где E – необходимая общая ёмкость аккумуляторов в А.ч.;

Q – количество энергии, которое можно получить от аккумуляторов в Вт.ч.;

V – напряжение каждого из аккумуляторов;

k – коэффициент использования ёмкости, учитывающий, какую часть энергии всех используемых аккумуляторов, можно реально использовать потребителям.

Коэффициент использования ёмкости, кроме того, что учитывает, какую часть ёмкости от аккумулятора мы намерены использовать, должен учитывать потери в преобразователе напряжения, если такой имеется, а также учитывать снижение ёмкости аккумулятора со временем и выбирается также с учётом режима работы. Если аккумулятор работает как резервный источник, например, в пожарной сигнализации или подобных устройствах, где очень редко могут быть циклы разряда, то такой аккумулятор можно разряжать практически полностью. У него потери ёмкости увеличиваются со временем по мере старения аккумулятора, а не от большого количества разрядов. Такой аккумулятор рекомендуется менять, когда его ёмкость уменьшится на 20%. Тогда для этого режима работы в формулу подставляем коэффициент 0,8.

Если аккумулятор работает в паре с ветряком, где часто применяются режимы разряда, то рекомендую при расчёте использовать меньшее значение этого коэффициента. При значении этого коэффициента 0,4., с учётом старения аккумулятора и небольших потерь, которые имеет импульсный преобразователь, разряд аккумуляторов составит примерно 50% от паспортной номинальной ёмкости.

При использовании нескольких аккумуляторов количество запасённой в них энергии не зависит от того, какое используется соединение аккумуляторов, последовательное, параллельное или смешанное. Поэтому в формулу определения необходимой ёмкости аккумуляторов, подставляем напряжение одного аккумулятора с учётом того, что в батарее необходимо использовать одинаковые по характеристикам аккумуляторы.

Разобравшись с теорией, можно определить необходимую ёмкость аккумуляторов по заданным параметрам. Для того, чтобы определить, какую ёмкость можно отобрать от аккумуляторов, чтобы получить электрическую энергию в количестве 10 кВт.ч. (10000 Вт.ч.), делим это количество энергии на рабочее напряжение каждого аккумулятора равное 12 В. В результате получаем, что надо отобрать 833 А.ч. от имеющейся ёмкости аккумуляторов. Если применить коэффициент использования ёмкости равный 0,4., учитывающий то обстоятельство, что недопустимо часто полностью разряжать кислотные аккумуляторы, то получаем значение необходимой установленной ёмкости аккумуляторов равное 2 083 А.ч.

Если нагрузка подключена непосредственно (без преобразователя) к одиночному аккумулятору и величина потребляемого тока не меняется, то время работы от аккумулятора можно определить в часах, разделив значение отбираемой ёмкости на потребляемый от аккумуляторов ток. При больших потребляемых токах реальная ёмкость аккумулятора будет меньше паспортной. Для ответственных потребителей необходима периодическая проверка емкости аккумуляторов.

altinfoyg.ru

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.

220blog.ru

формула расчёта ёмкости аккумуляторной батареи

Необходимость рассчитать ёмкость аккумулятора возникает у разных категорий людей. В первую очередь это касается автомобилистов, ведь это важный параметр машины. Так как устройство имеет свойство портиться, его свойства через какое-то время могут измениться. Большую роль это играет в случаях приобретения автомобиля с пробегом — неизвестно, насколько честен продавец. После аварии запчасти вполне могли быть заменены.

Расчёт ёмкости и мощности

Количество энергии, находящееся в батарее, называют её ёмкостью. Для измерения используют такие единицы:

• ампер-час;
• миллиампер-час.

Различаются они только точностью измерения. Например, ёмкость аккумулятора в тысячу миллиампер-час проработает с силой тока в тысячу миллиампер один час, а с показаниями в сто миллиампер — целых 10. Амперы — обобщающая единица, которая включает в себя 1 тыс. частей с приставкой «милли».

Есть два метода измерения ёмкости:

• Для того чтобы вычислить ёмкость аккумулятора, нужно понять принцип действий. Сначала нужно полностью зарядить устройство, а затем измерить время разряда. Ёмкость — произведение часов на силу тока. Это не очень удобный метод для батарейки, ведь после такого эксперимента её можно будет только утилизировать.
• Есть и другой способ. Нужно собрать схему, которая разрядит резистор до напряжения в один вольт, силу тока можно посчитать по формуле напряжения, делённого на сопротивление. Чтобы точно измерить время, можно подключить часы, которые перестанут работать при достижении порогового напряжения. Предварительно следует установить их на нулевую отметку. А также следует включить твердотельное реле, которое защитит устройство от полного разряда путём его отключения. Произойдёт это также при достижении минимально допустимого показателя вольт.

Рассчитать мощность аккумулятора можно при помощи той же формулы, однако напряжение и силу тока надо будет знать наверняка. Соберите цепь, включив в неё амперметр и вольтметр. Необходимо просто перемножить показания приборов. Если вольтметра нет, то можно обойтись значениями сопротивления. В таком случае мощность равна квадрату количества ампер, умноженному на число Ом.

Если отсутствует амперметр, то нужно число, измеренное вольтметром, умножить само на себя, а после поделить на сопротивление. Мощность в физическом смысле — это соотношение совершаемой работы на единицу времени.

Контроль саморазряда

Каждый аккумулятор неизбежно теряет заряд. Для контроля расхода ампер часов аккумулятора расчёты обязательно необходимы. Сначала нужно вычислить энергию, которая хранится в накопителе на момент полного заряда. Делать это придётся сразу же после отключения аккумулятора от сети.

Затем нужно оставить его где-то на месяц, а после повторить действия. Если сроки не терпят, то можно подождать всего неделю, а результат умножить на четыре. Нормальными значениями расхода для среднего устройства считается десятая часть от полной ёмкости в неделю либо четыре таких части в месяц.

Если энергия теряется слишком быстро, то следует разобраться с причинами неисправности. Она может быть связана с большими показателями сопротивления. Чтобы снизить значение Ом в сети, надо заменить стальную пружину — держатель аккумулятора. Если шунтировать элемент медным проводом, то это должно изменить ситуацию. Иначе нужно задуматься о полной замене устройства на новое.

Опыт пользователей

Аккумуляторные проблемы волновали меня ещё два года назад, когда у меня не было прав. Сначала никак не мог определить его ёмкость, потом разобрался. В учебном заведении предложили заняться проектом на свободную тему. Я решил изучить соответствие параметров, указанных на батарейках разных производителей, с их реальными характеристиками. Занимался этим как хобби, делал все ради интереса. Не думал, что это пригодится потом, когда я начну водить.

Конечно, я больше не разряжаю аккумуляторы полностью, пользуюсь более совершенными методами. Всегда включаю в сеть твердотельное реле, чтобы не было нужды разрежать накопитель полностью.

Александр Казаков

Это простая процедура, ведь формула ёмкости аккумулятора изучается ещё в восьмом классе. Конечно, не все в школьные годы любят физику и полагают, что она никак не пригодится им в жизни. Но большинство парней, да и девушек тоже, затем садится за руль. При вождении и уходе за автомобилем важно понимать основы механики и электричества, поэтому пренебрегать физикой не стоит. Но кто-то просто забывает полученные знания либо не может применить их на практике.

Впрочем, формулу силы тока иногда знают даже те, кто не учился в школе: I = U/R. Когда этот параметр известен, достаточно умножить его на время работы.

Виктор Шкурапетов

Всегда выполняю измерения, пользуясь полным разрядом. Считаю, что это единственный метод, который даёт достоверный результат, так что рекомендую только его. Конечно, иногда неудобно несколько часов заряжать устройство, в особенности — с большой ёмкостью, как в автомобилях. Однако альтернативы все равно не вижу. Тем более машина — механизм, за исправностью которого нужно внимательно следить. Никто не захотел бы остаться без света ламп ночью или в туман, ведь этому человеку пришлось бы дожидаться либо утра, либо помощи братьев-автомобилистов. Оба варианта — не очень приятное времяпрепровождение.

Андрей Колегов

sovety.guru

Расчет емкости аккумуляторных батарей | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Шепелев А. О., Артамонова Е. Ю. Расчет емкости аккумуляторных батарей // Молодой ученый. — 2016. — №17. — С. 99-101. — URL https://moluch.ru/archive/121/33517/ (дата обращения: 17.06.2019).



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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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 U_РЕГ и потребляемую мощность P_ВЕЧ, можно найти ток потребления I_РЕГ, 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 Т_i-1, предшествующий исследуемому периоду Т_i. Длительность предшествующего периода Т_i-1, и мощность P_мгнВЭУ, выдаваемую ветроэнергетической установкой на конкретной скорости ветра, можно найти в источнике [3].

Получим энергию Е_ВЭУ-Т, поступившую от ВЭУ за период Т_i-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:

1. 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.
2. 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.
3. 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, устройство, потребляемая мощность, поднятая вода, общая емкость блока аккумуляторов, электрическая энергия, кинетическая энергия, ветроэнергетическая установка, ветроэлектрическая станция, энергия.

moluch.ru

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:

1. В поле «Емкость АКБ» указать номинал батареи.
2. 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.
3. Отметьте галочками (выберите из списка) необходимые потребители, включение которых повлекло разряд (или есть потребность посчитать время работы АКБ). Мощность ламп рассчитана на стандартный номинал.
4. В поле «Мощность потребителя» цифра будет меняться в зависимости от выбранных источников. Либо можно ввести самостоятельно известное число в ваттах либо силе тока – амперах.
5. 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

etlib.ru

Расчет времени автономной работы ИБП от аккумуляторов

Как профессионально и точно рассчитать время автономной работы бесперебойника или других потребителей от аккумуляторных батарей?

Точный расчет времени автономной работы от аккумулятора при помощи математических выкладок занятие нетривиальное. В связи с этим, мы упростили задачу, реализовав алгоритм расчета в  калькуляторах:

Однако давайте рассмотрим подходы к определению времени автономной работы.

1) Простая формула

Т = E • U / P

где:

• Е — емкость аккумулятора в Ач
• U — напряжение
• P — мощность нагрузки в Вт.

Это сильно упрощенная формула, которая дает очень приблизительный результат при разрядах в диапазоне 5-15 часов. Подходит для того, чтобы быстро в уме прикинуть время автономии. Алгоритм не учитывает снижение энергоотдачи АКБ на коротких разрядах и увеличение на длинных, а также различные коэффициенты.

Существует усовершенствованная формула с коэффициентами:

Т = Uаб * Сак * К * h * Кр * Кg / Рнагр

где:

• Т – время автономной работы источника бесперебойного питания, ч;
• Uаб – напряжение аккумуляторной батареи, В;
• Сак емкость аккумуляторной батареи, Ач;
• К – количество аккумуляторов в цепи;
• h – КПД преобразователя (h=0,75-0,9), часто меняется от величины нагрузки;
• Кр – коэффициент глубины разряда 0,8 –0,9 (80%-90%), следует считать 80%;
• Кg – коэффициент доступной емкости (зависит от режима разряда и температуры, см. характеристики АКБ )
• Рнагр – мощность нагрузки.

Этот алгоритм даёт относительно точные результаты, но для длительных разрядов от 1 часа и выше. На коротких разрядах результаты могут быть сильно искаженными из-за нелинейной функции разряда свинцово-кислотных АКБ. Похожий метод мы использовали в статье Расчет автономной работы потребителя от аккумуляторов.

2) Формула Пекерта

T=Cp/I^ⁿ

где:

• T – время в часах
• Cp  – емкость Пекерта (ёмкость АКБ при разряде током 1А)
• I – ток разряда
• n – экспонента Пекерта

Экспонента Пекерта иногда указывается в характеристиках АКБ, и рассчитывается она на основании данных C-рейтинга аккумулятора (емкость на разном времени разряда). Емкость Пекерта рассчитывается по формуле – Ср=R(C/R)^n (R – рейтинг в часах, соответствующий данной емкости, например, 10).

На базе этой формулы с учетом КПД инверторов и глубины разряда основаны наши калькуляторы. Они с высокой точностью рассчитывают время автономии как на коротких, так и на длинных разрядах.

3) Расчет по таблицам из спецификаций АКБ

Профессионально и точно можно рассчитать время автономии используя разрядные таблицы аккумуляторов. Опишем алгоритм по шагам:

Шаг 1. Расчет полной мощности в мощность нагрузки на аккумуляторы

Ракб= (Pнагр*cos(φ)*Кнагр)/КПДинв

где:

• Pнагр – мощность в кВа
• cos(φ) – характеристика коэффициент мощности (характеристика нагрузки)
• Кнагр – степень загрузки ИБП
• КПДинв – коэффициент полезного действия инвертора

Для примера возьмем ИБП мощностью 120кВа работающий на нагрузке 70% с коэффициентом мощности 0.8:

Ракб= (120000*0,8*0,7)/0,94=71  489Вт  — именно эта нагрузка ляжет на весь аккумуляторный банк при питании ИБП от АКБ.

Шаг 2. Расчет нагрузки на один аккумулятор

Пересчитаем нагрузку на один АКБ. Как правило, в крупных ИБП аккумуляторы соединяются последовательно кол-вом 32-40шт. Для расчета нагрузки на на одну батарею при 40АКБ:

71  489Вт/40=1  788Вт.

В дата-листе аккумуляторов как правило указывается мощность на элемент (Pэл), которых 6шт. в 12В АКБ. Следовательно:

Pэл = 1788/6 = 298Вт.

Шаг 3. Изучение разрядных таблиц батарей и подбор.

В статье Как правильно выбрать аккумулятор для ИБП мы рассматривали подвиды аккумуляторов в разрезе различного целевого использования. Одна из базовых характеристик – это энергоотдача, т.е. сколько способен отдать мощности АКБ за определенное время.

Давайте посмотрим разрядные таблицы 100Ач аккумуляторов Delta двух различных серий.

Delta DTM 12100 l:

Delta HRL 12100:

Напомним, что наша нагрузка на элемент 298Вт. Глубина разряда – 10,8В или 1,80В на элемент.  Таким образом, из данных таблиц, можно сделать вывод, что DTM 12100 l продержит нагрузку около 13,8 минут (можно считать пропорционально, искажения минимальны), Delta HRL 12100 – 16,3 мин. разница порядка 15%. Кстати, разница в цене приблизительно аналогична.

4) Проведение реальных разрядов

Конечно, идеальным является проведение реальных разрядных тестов. Необходимо учитывать, что аккумуляторы набирают максимальную емкость к 10-му циклу заряда-разряда.

 

 

tok-shop.ru

Как рассчитать аккумуляторную батарею (1 вариант простой)

Для расчета ёмкости аккумуляторной батареи нужно знать напряжение, ток нагрузки и время резервирования. Чтобы получить числовое значение емкости АКБ, нужно произведение тока в нагрузке и времени резервирования разделить на коэффициент 0,8 (батареи с течением срока службы теряют в емкости).

Например: Uн = 48В (напряжение в нагрузке) Iн = 3А (нагрузочный ток) Tрез = 8 часов (время резервирования) C = Iн х Tрез / 0,8 С = 3 х 8 / 0,8 = 30 Ач. Таким образом, необходима аккумуляторная батарея емкостью не менее 30 Ач.

Можно взять Sonnenschein A412/32.0 G6. Так как аккумулятор 12-вольтовый, а необходимо обеспечить бесперебойное питание нагрузки напряжением 48В, таких батарей потребуется 4 шт, соединенных между собой последовательно перемычками.

Расчет аккумуляторных батарей (2 вариант технологический)

а) Находим число элементов в аккумуляторной батарее по формуле:

,

где номинальное напряжение на элементе принимается равным U_эл.ном=2В, а потери в ТРС равны(см. п.8 раздела 2.5). ЧислоN_ЭЛ округляется до целого числа в большую сторону.

б) Проверяем минимально допустимый уровень напряжения при разряде АБ с учетом минимального уровня напряжения на одном элементе, которое определяется по графикам рис.14.

Рисунок 14 — Конечное напряжение в зависимости от температуры

где — установившееся отклонение выходного напряжения согласно п. 9 раздела 2.5. В противном случае необходимо добавить один элемент в ряду.

Напряжение конвертора ВДК (схема рис.3)

Рисунок 3 – Буферная система электропитания с ВДК

определяется выражением:

.

Из таблицы 9 выбираем типовой ВДК с учетом тока нагрузки I₀и выходного напряжения ВДК, определяем их количество (параллельно работающих и один резервный). Число параллельно работающих конверторов не ограничено.

Таблица 9 – Параметры ВДК

тип конвертора	Номинальное напряжение на нагрузке, В	Выходное напряжние, В	Входное напряжние, В	Выхоной ток, А	Максимальная выходная мощность, Вт	кпд
КУВ 6/100	24	0,5…6,0	19,2…29	10…100	600	0,5
КУВ12/100	60	1,0…12	48…66	10…100	1200	0,7
КУВ14/100	61,5	1,0…14	47,5…66	10…100	1400	0,72

в) Находим необходимую емкость аккумуляторов, приведенную к условному 10 — часовому режиму разряда и температуре среды 20^оС:

, (Aч)

где ток разряда равен сумме максимального тока нагрузки (I₀) и тока аварийного освещения (I_ОСВ):I_р=I₀+I_ОСВ. Значения коэффициента отдачи по емкостиh_Qприведены в таблице 10.

Таблица 10 – Коэффициент отдачи АБ по емкости

tр ,ч	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
hQ	1	0,97	0,94	0,91	0,89	0,83	0,8	0,75	0,61	051

— 35-

г) По таблицам П.1, П2 выбираем соответствующий 10-часовому режиму разряда аккумулятор по ближайшему большему значению номинальной емкости и номинальному напряжению. Последовательно можно включать только элементы или блоки одинакового типа и емкости.

Таблица П 1 — Стационарные кислотные аккумуляторы для ИПБ и телекоммуникаций

studfiles.net