Как расчитать на сколько времени хватит аккумулятора?

Калькулятор расчета времени разряда аккумулятора

248 11 120k

276 22 154k

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.

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 времени работы от аккумулятора

Далеко не все знают, как правильно выполнять расчеты и определять емкость АКБ.
Именно поэтому, создаются различные формулы и калькуляторы которые помогают разобраться во многих вопросах.

Как определить емкость аккумуляторной батареи

Узнать емкость можно при учете данных, которые указываются изготовителем на упаковке, а также посредством простейших вычислений. Мин. показатель напряжения на выходе при полном разряде для автомобильной батареи составляет 10,8 вольта. На полноценный цикл разрядки нужно примерно 10−20 часов.

Если на батарейке указано значение емкости 72 Ач, то значит, она выдает ток 3,6 Ампера на протяжении всего процесса подзарядки. После отвода нагрузки, напряжение на выходе должно быть 10,8. В и больше.

Чтобы выполнить расчет емкости аккумулятора онлайн, используется следующая формула Ср= I k * t, в которой учитывается время разряда (t) и коэффициент Пейкерта (k). Для свинцовых модификаций показатель должен начинаться от 1,15 до 1,35. При выполнении расчетов нужно учесть деление емкости на номинальную и запасную. К особенностям этих двух показателей можно причислить нижеуказанные факты:

Номинального типа емкость определяется с помощью разряда маленьким током, например, при длительной эксплуатации разного электрического оборудования.
Резервная емкость помогает узнать, насколько хватит аккумулятора без использования генератора. В таком случае ток разряда составляет 25 ампер.

Важно! Расчет емкости аккумулятора онлайн сделать намного проще, ведь все выполняется автоматически.
Номинальный параметр АКБ для автомобиля вычисляется при учете ее особенностей. На емкость влияют условия эксплуатации аккумулятора.

Как определить, на сколько он заряжен

Многих волнует вопрос: как проверить заряжена ли аккумуляторная батарея?
Есть старый способ, который поможет проверить устройство.
Сначала нужно купить в магазине ареометр. Это такая трубочка из стекла с грушей и поплавком, которую необходимо засунуть в аккумулятор, после поплавок должен показать заряжен ли агрегат.

Ареометр работает по принципу измерения плотности электрофизического состава. Грушей наберите электролит из АКБ, а поплавок потонет или всплывает, все зависит от плотности. На поплавке – шкала, отображающая плотность и уровень заряженности. Также есть табличка, которая вносит поправки в показания, если температура во время проверки отличается от 25 °C.
Это самый простой способ определения емкости.

Итак: таблица напряжений заряженной аккумуляторной батареи:

Напряжение В	Заряд
12,6 и больше	100%
12,5	90%
12,42	80%
12,32	70%
12,20	60%
12,06	50%
11,9	40%
11,75	30%
11,58	20%
11,31	10%
10,5	0%

Хорошо, что температурный режим воздуха почти не оказывает влияение на напряжение. Т.е. на холоде напряжение будет лишь чуточку меньше.

Приблизительного типа зависимость емкости аккумулятора от температурного режима воздуха

Градусы	Емкость
25	100%
20	95%
10	90%
85%
-10	70%
-20	50%
-30	40%

Если аккумулятор полностью заряжен при 25°, то чем, ниже температурный режим, тем меньше он может отдать собственной емкости. Но если АКБ разряжена, примерно на 50%, то при снижении до -20, завести транспортное средство можно будет, лишь с помощью друга. Да и разряженная батарея может просто замерзнуть.

Внимание! Ничего не понятно? Используйте калькулятор разряда аккумулятора.

Как определить мощность нагрузки на аккумулятор

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

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

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

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

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

Второй проблемный фактор – потеря мощности, происходящая внутри батареи из-за наличия внутреннего сопротивления. Во время нагрузки АКБ разогревается пропорционально квадрату силы тока и времени функционирования (Q=I 2 *r*Δt). Так как батарея имеет определенную рабочую температуру, потребуется учесть разогрев аккумулятора при проектировании АКБ, и, при нужде, обеспечить нормальную систему охлаждения.

Важно! Потребление аккумулятора составляет кВт 2,0 в сутки, но многое еще зависит от модели.

Расчет времени работы аккумулятора

Итак, как произвести расчет времени работы от аккумулятора?
Емкость АКБ частенько указывают в ампер-часах, ну или в мА·ч.
Вроде ничего сложного, ведь все есть, у вас скажем, батарея емкостью (C) 800 мА·ч часов и прибор с потребляемым током (I) в 100 мА·ч, значит, по формуле, он может обеспечивать работу этого девайса 8 часов. Так? Не совсем. Кол-во электрической энергии, которое можно извлечь из АКБ, зависит от тока разряда аккумулятора. То есть при довольно большом токе разряда батарея садится молниеносно и отдает мало энергии.

Это явление было замечено много лет назад, но первым, кто попытался учесть его количественно, был Пекерт (Peukert), который изменил формулу.
По Пекерту, время разрядки АКБ равно,
где n – экспонента Peukert.
Сp – емкость Peukert.
I – ток разряда.
Значение экспоненты Пекерта можно определить экспериментальным образом. Оно зависит от типа агрегата и даже от его выпуска. В основном, это значение лежит в диапазоне от 1.1 до 1.3.

Для некоторых АКБ изготовитель его указывает, но это случается нечасто. В основном можно заметить данные по емкости батареи для разного времени разряда. Этого в принципе хватит, чтобы узнать значение экспоненты Peukert самостоятельно. Вот вы и узнали, как рассчитать, на сколько хватит аккумулятора.

На сколько времени хватит аккумулятора для работы инвертора

Итак, как рассчитать, на сколько хватит аккумулятора? Теоретически, в каждой конкретной ситуации, время работы инвертора стоит подсчитывать отдельным образом, исходя из следующих факторов:

Емкости АКБ.
Состояния агрегата, уровня износа и заряда.
Условий эксплуатации.
Мощности подсоединяемых приборов и поглощаемой ими силы тока.
Типа нагрузки и объема.

Но даже если все учесть, точный подсчет времени функционирования инвертора сложно произвести. Расчет аккумулятора для инвертора без запуска двигателя по формулам часто бывает довольно неточным. В первую очередь, потому что, что линейного типа зависимость в падении напряжения АКБ до минимально допускаемых значений отсутствует.

Это все потому что в процессе функционирования инвертора на батарею влияет много важных факторов. Но, так или иначе, расчет по формуле вполне возможен.
Для примера и наглядности расчетов времени функционирования инвертора используем следующие данные:

Емкость АКБ 60 ампер-часов.
Питаемый девайс, ноутбук Леново G550.

Входного типа напряжение, у которого 19 Ватт, поглощаемая сила тока – 3.42 А,
мощность – 19х3.42 = 64.98 Ватт (округляем до 65).
Инвертор для авто чаще всего имеет КПД около 85%, получается если к нему подключена нагрузка 100. В, то от батареи он будет поглощать 115 В.
Вычисление времени функционирования выполняем по формуле T (час) = Ah (ампер-час) х V (вольт) х N (0.85) х K (коэффициент 0.5 или 0.25) / P (В), в которой:

T — время работы подсоединенного девайса в часах. Ah — емкость батареи машины в ампер-час. V — мин. напряжение в вольтах.
N — КПД инверторного устройства, берем значение в 85%, в формуле — 0.85.
K — макс. процент допустимой степени разряда батареи в зависимости от температурного режима воздуха: 0.5 или 0.25.
P — мощность подсоединенного к инвертору девайса в ваттах.

В результате получается: для теплых погодных условий: Т = 60х11.6х0.85х0.5/65 = 4.5 или четыре часа тридцать минут, для минусовой температуры: Т = 60х12х0.85х0.25/65 = 2.3 или два часа и восемнадцать минут.

Если у вас не получается выполнить расчет времени работы аккумулятора и вы не разбираетесь в формулах, воспользуйтесь помощником. Калькулятор сразу решит все ваши проблемы, главное, это правильно указать данные.

Расчет автономной работы потребителя от аккумуляторов. Калькуляторы

Как правильно и корректно рассчитать время автономии, которое необходимо получить для вашего потребителя?

Для простоты мы сделали калькуляторы расчета:

А теперь представим алгоритм расчета:

1) Определяем совокупную мощность нагрузки и постоянный ток разряда.

2) Вычисляем необходимую емкость аккумулятора для заданной автономии.

3) Определяем тип аккумулятора

Пример

Дано: две светодиодные ленты мощностью по 10Вт и работающие от 12В. Необходимая автономия: 10ч. Срок службы: год при ежедневной эксплуатации. Условия эксплуатации: постоянная комнатная температура 20 градусов.

Найти: минимально допустимые и оптимальные аккумуляторы для решения задачи.

Решение

1) Совокупная мощность W=10Вт*2=20Вт. Постоянный ток разряда: I=20/12=1.67A. Для точных расчетов желательно померить ток потребления при помощи мультимера.

2) Для определения необходимой емкости следует пройти по пунктам:

а) Для того, чтобы продержать нагрузку на таком токе разряда необходимо определить минимальную расчетную емкость АКБ: 1,67*10=16,7Ач.

б) Нужно иметь ввиду, что емкость аккумуляторных батарей указывается производителями исходя из определенного времени разряда. Обычно это 10 часов. Но некоторые производители указывают 20 часов. Тут нам поможет спецификация по АКБ, которую можно взять на нашем сайте. Посмотрим спецификацию Delta DTM 1226:

Разрядные характеристики ближайшего планируемого АКБ

В нашем случае, время работы от АКБ 10 часов, значит мы можем считать емкость равной номинальной. Однако, если в задаче стоит 5 часов, то нужно делать поправку на то, что при таком времени разряда емкость АКБ будет ниже (умножаем ток разряда на часы – 4,8А*5ч=24Ач вместо 28).

в) Далее, нужно учитывать кол-во циклов заряда-разряда, на который мы проектируем систему (из спецификации):

Расчётное количество циклов

В задаче мы можем видеть, что планируемое кол-во циклов у нас 365. Ориентировочная предельная глубина разряда в нашем случае – около 57%. Желательно взять с запасом, будем рассчитывать на 50% разряд (реальные условия эксплуатации отличны от идеальных лабораторных условий).

Таким образом, вводим поправку 0,5: 16,7/0,8=33,4Ач.

г) В случае, если мы имеем дело с отличной от оптимальной температурой эксплуатации (25градусов), необходимо водить поправочный коэффициент, который тоже можем взять из спецификации:

Влияние температуры на емкость аккумулятора

Так при температуре 10 градусов следует ввести коэффициент 0.9, т.е. ещё +10% к расчётной емкости.

3) В случае, если нам необходимы долгие режимы разряда – следует обратить внимание на серии AGM аккумуляторов популярных на российском рынке производителей:

У АКБ Delta – серия DTM
У CSB – GP
У BB Battery – BC

В случае, если разряд производится высокими токами, но короткое время:

Delta – серии HR, HRL, FTS
CSB – HR, HRL
BB Battery – HR, HRL

Это АКБ оптимизированы на высокую энергоотдачу, хотя и для долгих разрядов они подходят не хуже (они просто дороже). Аккумуляторы по технологии GEL не совсем оптимальны для данной задачи, т.к. заметно дороже, а глубокий разряд хоть и допустим, но резко снижает срок службы.

Ответ: минимально: Delta DTM 1233 (33Ач), оптимально: Delta DTM 1240 (40Ач), либо аналоги.

Похожая статья про способы расчета в нашем блоге: https://tok-shop.ru/tok-blog/time-ups-akb/

На сколько времени хватает аккумулятора: практические расчеты

При установке видеонаблюдения или аварийного освещения необходимо заранее рассчитать, на сколько хватит подключенного к системе аккумулятора. Время автономной работы в первую очередь зависит от емкости батареи. А вот зависимость от тока потребления приобретает обратно пропорциональный характер. Можно рассчитать, на сколько хватит аккумулятора, зная его емкость.

Время разряда батареи в зависимости от тока нагрузки
Методы расчета времени работы
Экспонента Пекерта
Простая формула
Расчет по таблицам из спецификаций АКБ
Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ
Расчеты нагрузки только на один АКБ
Просмотр и изучение разрядных таблиц аккумуляторов и последующий подбор подходящего элемента
Проведение реальных разрядов
Заключение

Время разряда батареи в зависимости от тока нагрузки

В аккумуляторных источниках емкость указывается из расчёта того, сколько АКБ может выдавать тока в стандартный промежуток времени. В том случае, если в специфике источника это время не указано, то в основном берется 20 часов. Например, если на АКБ емкость указана как 200 А*ч, то это можно расшифровать как то, что батарея способна питать током 10А на протяжении 20 часов.

Интересно то, что подобный расчёт времени работы аккумулятора применим не для большой нагрузки. В случае батарей была замечена необычная закономерность. Она заключается в невозможности отдавать большой процент емкости при большей нагрузке. Таким образом, получается, что при увеличении тока нагрузки уменьшается процент отдачи емкости со стороны АКБ. Например, источник в 200 А*ч будет выдавать ток в 200А на протяжении 15-30 минут, но никак не полноценного часа.

Интересный факт! Емкость АКБ, который разряжен большой нагрузкой, никуда не девается, а остается в батарее. Например, если батарея в 100 А*ч разряжена на 50А, то при ее заряде она потребит где-то 50 А*ч. Но, если оставить ее на некоторое время, то емкость восстановится за счет диффузии ионов в электродах источника.

Такой эффект связан с тем, что ток в аккумуляторе протекает под воздействием ионной проводимости. Если в электролите проводимость на достаточно высоком уровне и при этом не несет особых значений, то перенос ионов в пластинах АКБ и преодоление переносчиками фазового раздела из электрода и электролита будет происходит медленно. Другими словами, если батарея будет быстро разряжаться, некоторые ионы просто не будут успевать выйти в электролит из электрода или преодолеть это расстояние в обратном порядке за время разряжения. Именно это и будет ограничивать емкость аккумулятора при быстром разряде.

Такая анормальность была давно замечена. И для расчёта времени разряда используют куда более емкие формулы, в которые внесены поправки на такой эффект.

Методы расчета времени работы

Экспонента Пекерта

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

В формуле используются следующие обозначения величин:

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

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

Здесь R обозначает часовой рейтинг присущий емкости.

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

Простая формула

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

В ней используются следующие обозначения:

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

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

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

В ней используются такие обозначения, как:

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

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

Расчет по таблицам из спецификаций АКБ

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

Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ

В формуле применяются такие обозначения, как:

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

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

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

Расчеты нагрузки только на один АКБ

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

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

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

Где Рэл – это мощность одного элемента.

Просмотр и изучение разрядных таблиц аккумуляторов и последующий подбор подходящего элемента

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

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

Проведение реальных разрядов

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

Заключение

Узнать на сколько хватает аккумулятора для питания той или иной техники достаточно просто. Формулы весьма легкие. Также существуют специальные калькуляторы, в которые достаточно вбить все необходимые данные.

Расчет времени работы ИБП от аккумулятора (аккумуляторной батареи)

Расчет средней мощности

Сначала нужно определить среднюю мощность подключенного к UPS оборудования в ваттах. Нам нужно узнать именно среднее (за время работы UPS от аккумулятора) потребление. Оно может отличаться от максимальной или номинальной мощности, указанной в описаниях оборудования.

Например, номинальная мощность блока питания компьютера может быть 500 Вт, а реальное потребление 120 Вт (процессор небольшой мощности — 60 Вт, не слишком навороченная матплата с интегрированным видеоадаптером — 50 Вт и небольшой винчестер — 10 Вт).

Второй пример. Подключенный к UPS холодильник имеет компрессор с электрической мощностью 200 Вт, но включается этот компрессор один раз в 10 минут и работает 2 минуты. В этом случае, среднее потребление будет равно:

200 Вт / 10 мин. * 2 мин. = 40 Вт

Если для холодильника указано годовое потребление энергии в киловатт-часах, (например, 270 кВт*час в год), то для расчета средней мощности эту величину нужно разделить на 9:

P = 270 / 9 = 30 Вт

Нас интересует средняя активная мощность оборудования, питающегося от UPS, т.е. мощность, выраженная в ваттах (Вт), а не в вольт-амперах (ВА). Если известна только полная мощность (в ВА), то ее нужно умножить на коэффициент от 0.6 до 1.0 в зависимости от характеристик оборудования.

Расчет суммарной емкости аккумулятора UPS

Обычно аккумуляторная батарея UPS состоит из нескольких одинаковых герметичных свинцовые кислотных аккумуляторов. В частном случае, такой аккумулятор может быть один.

Нам нужно найти суммарную емкость аккумуляторной батареи UPS. Для этого умножим общее количество аккумуляторов на емкость одного аккумулятора.

Например, UPS имеет встроенную аккумуляторную батарею, состоящую из 2-х герметичных свинцовых кислотных аккумуляторов емкостью 17 А*час и напряжением 12 вольт. Кроме того, к UPS подключен один внешний батарейный блок с четырьмя такими же аккумуляторами. Тогда суммарная емкость аккумуляторной батареи UPSбудет равна:

C = 17 А*час * (2 + 4) = 102 А*час

Расчет времени работы UPS, ИБП, от аккумулятора (аккумуляторной батареи)

Теперь мы готовы рассчитать время работы UPS от аккумуляторной батареи:

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

где: C — рассчитанная ранее суммарная емкость аккумуляторной батареи UPS в ампер-часах; V — напряжение одного аккумулятора в вольтах; η — КПД инвертора UPS (рекомендуется использовать значение 0.85); P — рассчитанная ранее средняя мощность подключенного к UPS оборудования в ваттах.

Для рассмотренных примеров (компьютер средней мощностью 120 Вт и UPS с двумя встроенными 12-вольтовыми аккумуляторами на 17 А*час и внешней аккумуляторной батареей из четырех таких же аккумуляторов) имеем:

T = 102 А*час * 12 В * 0.85 / 120 Вт = 8.67 час = 8 час 40 мин

Как мы видим, время работы UPS от аккумуляторной батареи не зависит ни от мощности UPS (ИБП), ни от суммарного напряжения его аккумуляторной батареи. Поэтому, для увеличения времени работы UPS от аккумуляторной батареи нужно не выбирать UPS большей мощности, а выбирать UPS (ИБП), у которого больше суммарная емкость аккумуляторов.

Очень важная поправка

Приведенная выше формула приближенно верна для больших времен работы UPS от аккумуляторной батареи (более 8-10 часов). При малых временах разряда (больших токах разряда) аккумулятор отдает только часть емкости. Точно эту величину можно узнать из технических характеристик аккумулятора, а приближенно отражено на графике.

Поэтому, если по приведенной выше формуле получилось время около 6 часов, его нужно уменьшить на 20%. Для 4 часов — уменьшить на 30%, для 2 часов — на 40%, а если в расчете получилось время около 30 минут, его нужно разделить на 2.

Для точного расчета времени работы UPS от аккумуляторной батареи, нужно использовать точные значения КПД инвертора UPS при данной мощности и разрядные кривые данного типа аккумуляторов.

Сколько жить аккумулятору без подзарядки — экспертиза

Нормы суточного питания

Бывает, что абсолютно исправный автомобиль подолгу стоит на приколе. И через некоторое время аккумулятор может разрядиться ниже «ватерлинии». Никто не знает, когда это произойдет. Попробуем прикинуть?

Сразу уточним, что токи утечки АКБ в расчет не принимаем: они слишком малы по сравнению с возможностями главных энерговампиров. Основной из них — бортовая электроника автомобиля.

Контроллеры постоянно расходуют энергию, причем аппетит меняется от марки к марке. Поэтому мы направили запросы в представительства автомобильных компаний: поясните, мол, какой ток потребляют машины в состоянии покоя.

Полученные сведения мы приводим внизу статьи — вместо постскриптума.

Охрана не дремлет

Другой энерговампир — дополнительная охранная сигнализация, которая по определению не должна засыпáть.

Самыми прожорливыми являются спутниковые системы. Так, ARKAN Control потребляет от 40 до 60 мА, ARKAN Satellite — все 60 мА.Ток потребления охранно-телематических комплексов в режиме покоя (на стоянке) равен 6–15 мА. Аппетит зависит от комплектации конкретного устройства и пользовательских настроек.

Например, охранный комплекс StarLine E96 в режиме покоя «кушает» 6 мА, а StarLine В96 BT 2CAN+2LIN GSM GPS (максимальная комплектация с интегрированными в основной блок GSM+BLE-интерфейсами и антенной GPS + ГЛОНАСС) — 14,6 мА.

В любом случае даже самые навороченные электронные «охранки», в том числе системы с двусторонней связью, не потребляют больше 80 мА.

Более высокое потребление практически всегда вызвано неграмотным подключением системы к автомобилю.

А у нас?

Заверения производителей не грех проверить на практике, точнее — на редакционных автомобилях. Поочередно на каждом из них отсоединяем клемму АКБ и подключаем в разрыв цепи амперметр. Затем ставим машину на охрану и наблюдаем, как меняются показания прибора во времени. Результаты наших замеров — в таблице.

Установившийся ток оказался в ожидаемых пределах — это десятки миллиамперов. А вот переходные режимы у всех автомобилей различаются довольно сильно. Удивили показатели Весты, и особенно Кобальта. Впрочем, через некоторое время они пришли в норму.

Но полученные данные в целом совпали с теми, что сообщили представители концернов. При подсчетах можно ориентироваться примерно на 30 мА для машин без дополнительной сигнализации и на 100 мА для автомобилей с самыми навороченными электронными противоугонками.

Советы и предупреждения

Несколько советов тем, кому захочется проверить аппетит своей машины. На отсоединение клеммы аккумулятора многие автомобили реагируют болезненно. В лучшем случае у них сбрасываются настройки часов и аудиосистемы.

В худшем варианте машина может отказаться заводиться, посчитав ваши действия несанкционированным вмешательством (впрочем, это свойственно только некоторым «продвинутым» моделям, с которыми из-за любой чепухи надо обращаться на сервис). Кроме того, на многих машинах при этом завопит автономная сирена сигнализации.

Для измерения подойдет простейший тестер. Чтобы не спалить его, обязательно переключите в режим измерения тока 10 А. Если в ходе измерений вы обнаружили, что потребляемый ток никак не желает снижаться до десятков миллиамперов, ищите неисправность.

Похитителями электричества могут быть различные тюнинговые приборы, например усилители звука, маршрутные компьютеры и даже сканер ELM327, постоянно вставленный в разъем OBD.

Сколько протянет?

Так сколько же протянет батарея без подзарядки? С точностью до секунды определить не беремся, но ориентировочно прикинем.

Допустим, на машине установлена батарея на 70 ампер-часов, а ток потребления составляет 20 мА (или 0,02 А). Делим одно на другое — получаем 3500 часов. Но для пуска машины батарее нужна солидная энергия — хотя бы десяток ампер-часов надо сохранить. Тогда останется 3000 часов, или примерно четыре месяца. Если же ток потребления составляет 100 мА, а батарея далеко не первой свежести, то уже недели через три-четыре машину пустить не удастся. Ну а если на улице мороз, то уже после десяти дней стоянки промерзшая батарея может не обеспечить пуск двигателя.

В реальной жизни батарея протянет дольше. Ведь указанные 70 А·ч говорят только о том, что АКБ может выдавать ток 3,5 А в течение 20 часов. А реальная зависимость емкости батареи от тока носит экспоненциальный характер: чем меньше разрядный ток, тем выше емкость — и наоборот.

Как это получается? Представьте, что аккумулятор — это бокал, наполненный напитком со льдом. Пока вы вяло потягиваете напиток через соломинку, лед потихоньку тает, помогая «растянуть удовольствие». Именно так ведет себя батарея при малом токе потребления. А стоит сделать мощный глоток, напиток тут же закончится — так происходит при большом токе.

Короче говоря, батарея при малых токах потребления протянет примерно вдвое дольше, чем вытекает из расчетов. Оптимистичный расчет показывает, что при удачном раскладе автомобиль может продержаться полгода и больше.

При постановке машины на охрану потребляемый ток может подскакивать до нескольких амперов — срабатывают приводы замков. Возможно, тестер, настроенный на измерения в миллиамперах, и выдержит такую нагрузку, но при замерах лучше не рисковать и при запирании машины кратковременно закоротить его клеммы между собой, позволяя большому току течь напрямую.
Ниже — результаты замеров на редакционных машинах:

Ток потребления, А

установившийся

Chevrolet Cobalt

0,24 (через 1 мин.); 0,01 (через 15 мин.)

0,02 (через 18 мин.)

Nissan Almera

0,01 (через 20 мин.)

0,02 (через 2 мин.)

0,07 (через 1 мин.); 0,03 (через 30 мин.)

Токи потребления, декларируемые производителями:

Audi: средний ток в состоянии покоя электроники, так называемый Busruhe, когда все цифровые шины и блоки «спят», в зависимости от модели составляет 30–50 мА. Во время стоянки некоторые системы проверяют состояние машины, при этом ток повышается, — а при возврате в состояние покоя снова падает.
Citroen: после того как автомобиль «заснул», ток потребления составляет 20–30 мА. Этот показатель не зависит от времени стоянки.
Jaguar/Land Rover: как следует из документации производителя, ток в состоянии покоя не должен превышать 30 мА. В действительности же он составляет 5–15 мА. Во время стоянки этот показатель может колебаться из-за того, что периодически осуществляется проверка блоков управления (высоты подвески, антиблокировочной системы и прочих).
Kia: бортовая электросеть переходит в спящий режим через 10–20 минут после выключения зажигания и закрытия замков. После этого ток не превышает 50 мА.
Mitsubishi: после отключения потребителей обмен данных по шинам продолжается около 10 минут, потом автомобиль переходит в режим покоя. Потребление тока в таком режиме — в пределах 10–20 мA, в зависимости от типа автомобиля.
Skoda: ток покоя, если автомобиль исправен, — не более 40–50 мА. Время, в течение которого значение может стабилизироваться, — до 40 минут (обычно 5–10 минут). За последовательное отключение питания блоков управления отвечает блок управления бортовой сетью ВСМ.
Volkswagen: примерно через 10–20 минут после постановки автомобиля на охрану электроника переходит в режим энергосбережения. Потребляемый ток зависит от модели и комплектации и не превышает 40 мА.
Volvo: потребление тока в режиме сна не превышает 30 мА. В нормальных условиях, вне зависимости от времени стоянки, ток не меняется. Если при помощи приложения VOC (Volvo On Call) обращаться к машине, он будет кратковременно увеличиваться, пока TEM (Telematics Module — модуль, через который Volvo On Call общается с машиной) находится в активном режиме.
Лада: ток, потребляемый технически исправным автомобилем в состоянии покоя — через две минуты после постановки на охрану или 16 минут после выключения зажигания и последнего воздействия на автомобиль (например, закрытия двери), составляет в среднем 20 мА. Ток не меняется, если нет внешнего воздействия на автомобиль.