Время батарейной поддержки ибп что означает

Как рассчитать мощность ИБП для коттеджа?

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.

Емкость АКБ

Если говорить об аккумуляторных батареях, применяемых в ИБП для дома или коттеджа, то тут важно учитывать следующие факторы:

• Стандартно емкость АКБ системы рассчитывается по следующей формуле: суммарная емкость аккумуляторов в Втч (ваттчасах) / средняя арифметическая мощность потребителей, устанавливаемых в резерв.
• При меньшем времени работы, чем расчетные значения, требуются коэффициенты. Чем меньше время работы мощных потребителей, тем больше ток разряда. Нужно учитывать КПД инвертора системы бесперебойного питания.
• Нужно учитывать именно расчётную среднюю арифметическую мощность. Например, если погружной насос имеет мощность 2400 Вт и он работает примерно 1 час в сутки, то для него средняя арифметическая мощность резервирования составит 100 Вт.

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.

Как рассчитать время автономной работы ИБП?

Чтобы выполнить расчет времени работы блока бесперебойного питания в автономном режиме, воспользуйтесь усредненными показателями для большинства ИБП. К примеру, время автономной работы при полной нагрузке составляет от 4 до 8 минут, в соответствии, с уменьшением нагрузки этот период увеличивается в той же прогрессии. А можно избежать расчетов и использовать специальные таблицы, в которых определена временная шкала для всех типов ИБП с разбивкой по величинам мощности в нагрузках и емкости встроенных АКБ. При этом следует понимать, что указаны только усредненные данные, которые рассчитаны производителями в качестве оценочных.

В частности, временные параметры приводятся для наиболее идеальных условий работы ИБП, в том числе и в температурном режиме 20-25°С. Но в реальности условия эксплуатации могут значительно отличаться, что также отражается на эффективности работы аккумуляторов источников бесперебойного питания.

Чтобы максимально точно определить временной период автономии АКБ и ИБП, необходимо учесть множество параметров, которые различаются в каждом конкретном случае. Следует использовать специальную формулу, чтобы получить данные по упрощенно-приблизительному времени автономной работы ИБП от аккумуляторных батарей:

Е — показатель емкости АКБ (Ач)

U — показатель напряжения аккумулятора (В)

P — показатель мощности установки нагрузки ИБП (Вт)

Время автономной работы ИБП зависит во многом от уровня его мощности и объема аккумуляторной батареи. К наиболее требовательным нагрузкам относятся управляющие схемы для котлов отопления, для сервера, сложнейшего оборудования лабораторий по проведению циклических экспериментов, а также различного медицинского оборудования. К слову, именно сочетание этих двух характеристик позволяет гибко приспосабливать данное оборудование к самым разнообразным условиям за счет существования моделей с различным их соотношением.

Здесь можно наглядно оценить многообразие моделей источников бесперебойного питания >>>

Важно! Чтобы выполнить наиболее грамотные расчеты автономной работы ИБП от аккумуляторных батарей для таких потребителей в вышеназванной формуле следует сделать скидку для:

• КПД инвертора, значение которого варьируется в диапазоне 0,75 — 0,8,
• количества аккумуляторов в одном устройстве
• степени изношенности АКБ
• глубины разряда — 0,8 — 0,9

Кроме того, емкость также снижается в зависимости от увеличения температуры в помещении – 1 градус после 40°С – на 5%. Специалисты рекомендуют вообще после 25°С снижать мощность нагрузки источника бесперебойного питания на 20% для каждых десяти последующих пунктов температуры.

Чтобы иметь возможность пользоваться ИБП как можно дольше, рекомендуется в выборе устройства обращать внимание на его дополнительные функции. В частности, подключение дополнительных зарядных плат или стабилизатора. В результате использования таких возможностей вы сможете значительно увеличить работоспособность ИБП, что даст в будущем неплохую экономию. При этом лучше доверить специалистам выполнять индивидуальный расчет параметров конфигурации ИБП.

Готовые таблицы значения времени резерва бесперебойников серии SKAT и TEPLOCOM

Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-300

Необходим один внешний аккумулятор напряжением 12 Вольт

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

Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-1000

Необходимо два внешних аккумулятора напряжением 12 Вольт

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

Таблица примерного времени резерва SKAT-UPS 3000 RACK

Необходимо 8 внешних аккумуляторов напряжением 12 Вольт

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

Линейка ИБП марок SKAT

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

Как увеличить время резервного питания нагрузки?

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

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

Первый вариант

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

Второй метод

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

Третий метод

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

КАК РАСЧИТАТЬ ВРЕМЯ АВТОНОМНОЙ РАБОТЫ ИБП, МЕТОДЫ РАСЧЕТА

Источники бесперебойного питания (ИБП) – это приборы, которые защищают технику в период кратковременных отключений и существенных перепадов напряжения в сети.

На время автономной работы ИБП влияет множество факторов. Одним из основных факторов — конструктивные особенности и возможности наращивания емкости аккумуляторов. Исходя из этого ИБП можно классифицировать следующим образом:

— ИБП со встроенными аккумуляторными батареями, без возможности подключения дополнительных аккумуляторных батарей;

— ИБП со встроенными аккумуляторными батареями и с возможностью подключения дополнительных аккумуляторных батарей;

— ИБП без встроенных аккумуляторных батарей — аккумуляторные батареи только внешнего подключения.

ИБП со встроенной аккумуляторной батареей как правило не предназначены для длительного обеспечения приборов электроэнергией в отсутствие сетевого напряжения и используются в течение 15-20 минут ( в зависимости от емкости встроенной аккумуляторной батареи и потребляемой нагрузки) для сохранения данных и корректного завершения работы на компьютере.

ИБП с возможностью подключения дополнительных батарей работают значительно дольше и время работы зависит от:

1. емкости аккумуляторных батарей и их технического состояния;

2. мощности нагрузки и характера потребителей;

3. силы тока зарядного устройства ИБП, который влияет на выбор аккумуляторной емкости.

МОЖНО ВЫДЕЛИТЬ НЕСКОЛЬКО СПОСОБОВ РАСЧЕТА ВРЕМЕНИ АВТОНОМНОЙ РАБОТЫ ИБП.

СПОСОБ 1 Расчет времени автономной работы по рекомендациям производителя

Каждый производитель ИБП имеет в своих активах специально разработанные алгоритмы расчёта времени автономной работы своих ИБП. При этом производитель может с большой точностью прогнозировать время автономной работы при использовании батарей определенной емкости или определенного производителя аккумуляторов. Такие рекомендации производитель дает исходя из множества параметров своих ИБП, например таких как: ток разряда батарей через инвертор, коэффициент мощности ИБП, коэффициент полезного действия и др.

СПОСОБ 2 Усредненный (приблизительный) расчет времени автономной работы по формулам Вооружившись калькулятором, расчет можно осуществить по упрощенной формуле, для этого: Емкость аккумулятора в Ампер-часах, умножаем на напряжение аккумуляторов, в вольтах, делим на постоянную нагрузку в Вт, и получаем = Количество часов непрерывной работы. Например, телевизор, который потребляет 80В, с аккумулятором на 50 Ампер-часов будет непрерывно работать в течении 7,5 часов (50*12/80).

СПОСОБ 3 Уточненный расчет времени автономной работы по формуле Время автономной работы ИБП определяется совокупностью параметров, таких как энергия запасенная в аккумуляторных батареях, потребляемая мощность нагрузки и различные коэффициенты, влияющие на правильный расчет. Формула уточненного расчета имеет вид: tибп = Uакб * Сакб * N * K * Кгр * Кде/ Рнагр где: tибп — время автономной работы ИБП при отключении сети, ч; Uакб — напряжение одной аккумуляторной батареи, В; Сакб емкость аккумуляторной батареи, А* ч; N — количество аккумуляторов в батарее; K — КПД преобразователя (h=0,75-0,8); Кгр — коэффициент глубины разряда 0,8 –0,9 (80%-90%); Кде — коэффициент доступной емкости (зависит от режима разряда и температуры ) > При одночасовом режиме разряда, tокр=20°С 0,7 (70%) > При двухчасовом режиме разряда, tокр=20°С 0,85 (85%) > При десятичасовом режиме разряда, tокр=20°С 1,0(100%); Рнагр — мощность нагрузки.

СПОСОБ 4 Консультация у специалистов магазина Электрокапризам – НЕТ!™

Если Вы не хотите загружать себя формулами и расчетами, для выбора ИБП, Вы всегда можете проконсультироваться у наших специалистов. Опытный специалист не только подсчитает нагрузки, но и правильно проведет расчет времени автономной работы исходя из рекомендаций производителя ИБП и производителя аккумуляторных батарей.

Обратитесь за консультацией к специалисту Электрокапризам – НЕТ!™ по телефону: (044) 587 94 49.

© Авторы статьи: Алексей Борисов, Сергей Борисов, 2011 год (КОМПАНИЯ НТС-ГРУПП, ]ЭЛЕКТРОКАПРИЗАМ-НЕТ![/anchor]), ПРИ КОПИРОВАНИИ МАТЕРИАЛОВ СТАТЬИ – ССЫЛКА НА ПЕРВОИСТОЧНИК ОБЯЗАТЕЛЬНА.

Аккумуляторные батареи для ИБП

Аккумуляторные батареи (АКБ) используются в ИБП с целью накопления и использования электрической энергии для поддержания функционирования оборудования при нарушении электроснабжения от основного источника питания. Аккумуляторы под торговой маркой «Парус электро» являются необслуживаемыми свинцово-кислотными герметизированными с клапанным регулированием и используют технологию AGM (электролит, связанный в стекловолоконном мате с дополнительными сепараторами) с целью обеспечения безопасности работы батареи при вибрации, ударных нагрузках и в любом положении.

Принцип работы

Аккумуляторные батареи (АКБ) используются в ИБП с целью накопления и использования электрической энергии для поддержания функционирования оборудования при нарушении электроснабжения от основного источника питания. Аккумуляторы под торговой маркой «Парус электро» являются необслуживаемыми свинцово-кислотными герметизированными с клапанным регулированием и в основном используют технологию AGM (электролит, связанный в стекловолоконном мате с дополнительными сепараторами) с целью обеспечения безопасности работы батареи при вибрации, ударных нагрузках и в любом положении кроме перевернутого.

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторных батарей основан на происходящей электрохимической реакции между пластинами свинца (Pb) и его диоксида (PbO₂) через стеклоткань, пропитанную раствором серной кислоты (H₂SO₄).

Рис. 1 – схема заряда (а) и разряда (б) AGM аккумулятора, где:

1. стекловолоконная материя с абсорбированным электролитом
2. свинцовая пластина-анод
3. свинцовая пластина-катод
4. направление движения тока
5. положительный и отрицательный вывод

Во время заряда аккумулятора (рис. 1а) на свинцовой пластине под воздействием большого числа реакций происходит распад сульфата свинца (PbSO₄) и преобразование дистиллированной воды (H₂O) в электролит (H₂SO₄), благодаря этому происходит накопление свободных электронов внутри абсорбированного в стекловолоконной материи электролита.

При разряде аккумулятора (рис. 1б) происходит концентрирование свободных электронов на катодных пластинах АКБ при преобразовании диоксида свинца (PbO₂) в сульфат свинца (PbSO₄), а электролита в воду. Свободные электроны по внешнему электрическому соединению направляются к аноду, благодаря чему возникает электрический ток.

Период заряда-разряда аккумулятора называют циклом. С каждым циклом АКБ изнашиваются. Долговечность аккумулятора оценивается количеством циклов и зависит от ресурса, заложенного в его электрохимическую систему и конструкцию, а также условий установки и эксплуатации.

При производстве аккумуляторов по AGM технологии сепаратор, состоящий из стекловолокон различной толщины от 0,25 мкм до 3 мкм, плотно укладывается между пластинами для обеспечения контакта пластин с электролитом. Между волокон образуется система пор диаметром от 1 мкм до 10 мкм, в которых жидкий электролит удерживается капиллярной силой подобно губке.

В гелевых аккумуляторах электролит находится в связанном состоянии за счет использования вещества, имеющего в своем составе дисперсию частиц кремневой кислоты с большой поверхностью (200 м 2 /г). После заполнения аккумулятора происходит его загущение до желеобразного состояния с образованием системы пор диаметром от 0.1 мкм до 1 мкм, в которых также как и в AGM батареях удерживается электролит и создаются условия для рекомбинации газов, образующихся при электролизе.

С использованием абсорбированного и гелеобразного электролита удается получить герметизированный аккумулятор, который может работать в любом положении, кроме перевёрнутого.

Ограничения эксплуатации

При соблюдении условий эксплуатации сульфат свинца, образующийся на пластинах в результате процесса разряда аккумулятора, при заряде распадается без проблем. Однако, если оставить на долгое время разряженный аккумулятор, то сульфат свинца образует нерастворимую кристаллическую форму с повышенным электрическим сопротивлением (этот процесс называется сульфатирование или сульфатация). Таким образом площадь взаимодействия (пропитанного электролитом стекловолоконного материала с пластинами) уменьшается и АКБ приходит в негодность. По этой причине аккумуляторные батареи необходимо всегда хранить в заряженном состоянии. Поддерживать заряд в АКБ может быть проблематично из-за так называемого эффекта саморазряда. При этом эффекте аккумулятор разряжается без воздействия внешней нагрузки. Температура хранения оказывает непосредственное влияние на этот процесс (рис. 2). В следующей таблице приведена зависимость промежутка времени между полным зарядом АКБ и температурой хранения для сохранения необходимого минимального уровня заряда:

Рис. 2 – график зависимости потерь в емкости AGM АКБ от времени и температуры хранения.

Номинальной емкостью аккумулятора называется емкость, гарантированная заводом изготовителем при заданных условиях разряда. Зарядной емкостью называется количество электроэнергии, сообщаемое аккумулятору при заряде. Зарядная емкость приблизительно на 10-12% больше разрядной из-за необратимых процессов, протекающих при заряде и разряде. После окончания длительного хранения АКБ их емкость может опустится ниже номинальной. Полную емкость можно восстановить с помощью проведения нескольких циклов «заряд-разряд».

Температура так же влияет на работу свинцово-кислотных АКБ (рис. 3). Комнатная температура 20-23°С является оптимальной для их эксплуатации. Более высокая температура увеличивает интенсивность коррозии пластин, что уменьшает срок службы аккумулятора (каждые 10 градусов сокращают срок эксплуатации в 2 раза, но при этом увеличивают емкость). При низкой температуре происходит охлаждение электролита в аккумуляторе, что ведет к снижению скорости протекания электрохимических процессов и соответственно уменьшению емкости аккумулятора (примерно 1% емкости при уменьшении температуры от нормы на 1°С).

Рис. 3 – график зависимости емкости AGM АКБ от температуры работы, где СА – номинальная емкость от которой высчитывается зарядный ток хСА (х — коэффициент)

При избыточном заряде свинцово-кислотного аккумулятора повышенным током после окончания процесса распада сульфата свинца начинает происходить электролиз воды. При этом водород и кислород приобретают газообразное состояние и происходит так называемый процесс «кипения». Во время этого процесса вода преобразуется в пар и увеличивается плотность электролита, что может привести к деформации корпуса АКБ и выходу его из строя. Уровень напряжения в 2,4В на элемент при котором начинается процесс электролиза воды называют «напряжением газообразования». С целью предотвращения подобных разрушительных процессов в AGM аккумуляторах используются:

• зарядные устройства с автоматическим регулированием по напряжению, которые обеспечивают уменьшение зарядного тока при приближении к полному заряду батареи
• ограничение значения максимального напряжения заряда на уровне 2,35 В на элемент
• загущенный электролит, заключенный между пластин в стекловолоконном материале, который обладает значительно меньшей интенсивностью газообразования при кипении
• герметичный пластиковый корпус с регулируемым клапаном, удерживающий образовавшийся газ и гарантирующий его рекомбинацию (в случае образования избыточного давления водорода автоматический клапан выпускает излишки газа)

Благодаря вышеописанным свойствам потребление воды из электролита сильно ограниченно, поэтому в течении нормального срока службы АКБ замеры вязкости электролита и добавление воды не требуются. Этим обеспечивается простота эксплуатации, а также возможность установки ИБП с такими аккумуляторами в помещении, где работают или проживают люди. Именно безопасность использования делает батареи, построенные по технологии AGM или гель, прекрасным выбором для эксплуатации дома и в офисе.

Срок службы

Срок службы АКБ является одним из главных показателей и характеризуется числом циклов «заряд-разряд». Количество циклов при эксплуатации в первую очередь зависит от того насколько глубокому разряду подвергаются АКБ, от температуры эксплуатации, от напряжения и тока заряда.

Допустимое напряжение заряда АКБ характеризуется величиной: «предельное напряжение заряда» — это число вольт на элемент, которым может безопасно производится заряд батареи для максимального продления ее срока службы. При заряде высоким током и короткой продолжительности работы в режиме разряда допускается более низкое значение предельного напряжения заряда, тогда как при заряде низким током и продолжительном разряде требуется более высокое значение предельного напряжения заряда.

Необходимо убедиться в том, что задано надлежащее напряжение в соответствии с рекомендациями производителя АКБ. Слишком высокое напряжение усиливает коррозию положительных пластин и сокращает срок службы аккумуляторной батареи. Слишком низкое напряжение приводит к сульфатации пластин, что, в свою очередь, вызывает снижение емкости и, в конечном счете, сокращает срок службы батареи.

Как было сказано ранее при нормальных эксплуатационных параметрах, а именно: при 20 ℃

30 ℃ осуществлять компенсацию напряжения для рабочих температур не требуется. Однако, чтобы обеспечить максимальное продление срока службы батареи следует принимать во внимание температурную компенсацию для рабочих температур, находящихся за пределами данного интервала.

Температурная компенсация зарядного напряжения батареи:

1. При работе в буферном режиме: Vt = V-0,003(t-25)
2. При работе в режиме «заряд-разряд»: Vt = V-0,005(t-25) (V – используемое для заряда напряжение при 25 ℃, t – температура, Vt – напряжение заряда при t ℃)

Срок службы батареи, используемой в режиме «заряд-разряд» (характеризуется отключением зарядного устройства после окончания заряда) в значительной мере зависит от глубины разряда, которому она подвергается в течение каждого цикла. Отношение различного числа циклов к глубине разряда продемонстрировано на рис. 4.

Рис. 4 – отношение числа циклов и емкости в зависимости от глубины разряда.

Период эксплуатации в буферном режиме заряда (когда процесс заряда не останавливается, постоянно поддерживая уровень заряда АКБ близким к полному) в значительной степени зависит от температуры, при которой он осуществляется. Период эксплуатации в буферном режиме будет очень продолжительным при низкой температуре заряда (10

20 ℃), однако при высокой температуре срок службы АКБ сокращается.

Рис. 5 – Отношение периода эксплуатации к температуре

Классификация ассоциации EUROBAT, объединяющей ведущих производителей аккумуляторов, подразумевают следующие категории по расчетному сроку службы:

• срок службы 3-5 лет — Standart Commercial (стандартные коммерческие)
• срок службы 6-9 лет — General Purpose (общее назначение)
• срок службы 10-12 лет — High Performance (высокая производительность)
• срок службы 12 лет и выше – Long Life (длительный срок службы)

В ИБП общего назначения применяются стандартные коммерческие аккумуляторы. При этом конструкция ИБП зачастую предусматривает самостоятельную замену их пользователем с соблюдением мер предосторожности при работе с аккумуляторными батареями.

Во избежание снижения рабочих характеристик при замене должны использоваться одинаковые аккумуляторы соответствующего типа и емкости. Поскольку в процессе эксплуатации технические характеристики аккумуляторов, в частности внутреннее сопротивление, существенно меняются, не допускается использовать старые батареи с новыми в составе одной группы. Не рекомендуется подключать параллельно более 4 групп аккумуляторов, поскольку из-за разброса характеристик значительно разнятся зарядные токи, что приводит к сокращению срока службы аккумуляторов.

Расчет времени автономной работы от аккумуляторов

Самая важная характеристика АКБ для ИБП — это время автономной работы, которое они могут обеспечить в составе источника бесперебойного электропитания. Для выполнения подобного расчета необходимо точно представлять себе условия работы ИБП.

Время работы батареи зависит от многих факторов, но основными из них являются:

• C – суммарная емкость аккумуляторной батареи, которая выражается в [А*час] и является времятоковой характеристикой (зависит от количества аккумуляторов в цепи разрядного тока, температуры во время разряда, предельного напряжения заряда, условий проводимых эксплуатации и хранения)
• V – напряжение подключенного аккумулятора в вольтах
• η – КПД инвертора, коэффициент зависящий от эффективности преобразования для используемой в ИБП технологий
• P – средняя мощность подключенного к ИБП оборудования в ваттах
• T – время работы в часах, характеризует промежуток времени поддержки питания ИБП с помощью АКБ до полного разряда

Для упрощенного расчета времени работы аккумуляторов используется следующая формула:

T [час] = C [А*час] * V [В] * η / P [Вт],

Разберем методику подсчета подробнее:

1. Расчет средней мощности

Сперва определяется средняя активная мощность подключенного к ИБП оборудования (P) в ваттах (обозначаются Вт — ватт, а не ВА — вольт-ампер). Нам нужно узнать именно среднее (за время работы от аккумулятора) потребление. Оно может существенно отличаться от максимальной или номинальной мощности, указанной в описаниях оборудования.

Разберем пример: номинальная мощность блока питания компьютера указана 500 Вт – это максимально возможная мощность, которую он может выдать. Реальное потребление будет зависеть от установленного оборудования и может составлять около 150 Вт.

Другой пример: подключенный к ИБП электрический нагреватель работает на элементе с электрической мощностью 350 Вт, однако, включение этого нагревателя производится раз в 30 минут, а работа его длится 5 минут. В этом случае, среднее потребление будет равно:

350 Вт * 5 минут / 30 минут = 58,3 Вт

2. Расчет суммарной емкости АКБ (аккумуляторной батареи) ИБП

Стандартно моноблок аккумуляторной батареи ИБП состоит из нескольких одинаковых герметичных секций. Как правило, используются аккумуляторы с номинальным напряжением 12 вольт, внутри состоящие из 6 секций по 2 вольт каждая. В ИБП может использоваться от одного до сорока таких аккумуляторов в составе одной группы (цепочки последовательно соединенных АКБ). Группы могут подключаться параллельно для увеличения суммарной емкости.

Необходимо найти суммарную емкость АКБ. Для этой цели умножим общее число групп аккумуляторов на емкость одной группы (должны использоваться аккумуляторы только одной емкости).

Разберем пример: ИБП имеет встроенную группу АКБ, состоящую из последовательно соединенных 3-х герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов емкостью 9 А*час (при 10-часовом разряде) и напряжением 12 вольт. Кроме того, к ИБП подключен один внешний батарейный блок (ББ) с шестью такими же аккумуляторами. Тогда общее напряжение на аккумуляторах равно 3*12=36 В, а суммарная емкость аккумуляторных батарей будет равна:

C₁₀ = 9 А*час * 3 параллельных группы = 27 А*час

3. Расчет времени работы от АКБ

Теперь мы готовы рассчитать время работы ИБП от аккумуляторных батарей:

T [час] = C [А*час] * V [В] * η / P [Вт],

где: C — суммарная емкость аккумуляторных батарей, которую мы рассчитали ранее в ампер-часах; V — напряжение аккумуляторов в вольтах; η — КПД инвертора ИБП (если неизвестно, то рекомендуется использовать среднее значение 0.85 для ИБП небольшой мощности); P – средняя активная мощность, потребляемая оборудованием подключенным к ИБП, рассчитанная нами ранее в ваттах.

Продолжая рассмотренные ранее примеры (компьютер, потребляющий мощностью 150 Вт, питается от ИБП с тремя встроенными 12-вольтовыми аккумуляторами емкостью 9 А*час и подключенным внешним батарейным блоком из шести аккумуляторов 9 А*час в двух группах) имеем:

T = 27 А*час * 36 В * 0.85 / 150 Вт = 5,51 часов = 5 часов 30 минут

Как видно из формулы, время работы ИБП от АКБ напрямую не зависит от мощности ИБП. Таким образом, для увеличения времени работы ИБП от АКБ необходимо вместо выбора ИБП большей мощности, остановить выбор на ИБП, у которого больше суммарная емкость аккумуляторов. Либо повысить суммарную емкость с помощью подключения внешних батарейных блоков.

4. Разрядная характеристика

Приведенная выше формула является достаточно точной для продолжительного времени работы ИБП от АКБ (более 8-10 часов). При малых временах разряда (больших токах разряда) аккумулятор способен отдавать только часть емкости. Точно эта величина отражена в технических характеристиках аккумулятора, а приблизительно изображена на графике (рис.6).

Рис. 6 – Емкость аккумулятора от времени разряда.

Таким образом более точный расчет времени работы от АКБ может быть осуществлен с использованием значения КПД инвертора ИБП при заданной мощности и разрядных кривых для конкретного типа АКБ.