Расчет времени работы инвертора от аккумулятора. расчет времени работы от аккумулятора (аккумуляторной батареи) Как рассчитать на сколько часов хватит аккумулятора

В жизни современного человека используются повсеместно.

Практически любая электроаппаратура и электротехника работает от питания, поступающего от химических источников тока.

Израсходованные батарейки просто сменяют новыми, что определяет простоту их использования.

При этом мало кто знает, что часто выбрасываются в мусор еще вполне пригодные элементы питания, которые подлежат восстановлению с помощью:

• острого гвоздя или шила;
• шприца;
• зарядного устройства для аккумуляторных батарей;
• горячей воды;
• дистиллированной воды;
• столового уксуса (концентрации 9%);
• раствора соляной кислоты (концентрации 10%);
• небольшого молотка;
• смолы и пластилина.

Итак, в рамках данной статьи мы увеличиваем время работы (срок службы) батарейки, которая, казалось бы, уже выработала свой рабочий ресурс.

Но обо всем по порядку.

Увеличиваем время работы (срок службы) батарейки

Регенерация (восстановление) источника питания возможно лишь в случае, когда его емкость и напряжение не понизилось до предельного значения.

Батарейки класса АА (1,5 Вольт) выдерживают минимальный порог в 0,7-0,8 Вольт. В случае, если это значение еще не достигнуто, можно приступать к реанимации.

Проще всего увеличить срок службы батареек, которые разряжались под высокой нагрузкой. Такие элементы питания можно встретить в фонарях, игрушках, магнитолах и др.

Химические источники тока, разряжаемые под малыми нагрузками (часы, радио, фототехника), восстанавливаются значительно хуже, т.к. равномерно вырабатывают положенный ресурс без остатка.

Батарейку, которая долгое время лежала без действий и подсохла, можно регенерировать путем следующих операций:

1. Проделываем двухсторонние отверстия на глубину 3/4 тонким металлическим предметом (гвоздь или шило) по длине батарейки с обоих ее краев, вдоль стержня.

2. Впрыскиваем в проделанное отверстие немного очищенной или дистиллированной воды (шприцем).

3. Наблюдаем, как вода проходит внутри батарейки и вытесняет воздух из другого отверстия.

4. Как только вода проходит по всех батарейке, начинает выступать на противоположной стороне, закрываем отверстия смолой или пластилином.

5. Опробуем «подзаряженную» батарейку в работе.

Время работы батарейки может быть увеличено путем впрыскивания не воды, а столового уксуса (двойной дозы) или раствора соляной кислоты.

Если вышеописанные действия слишком сложны, можно просто поместить израсходованную батарейку в горячую воду на срок в 10 минут.

Кроме того, срок службы батарейки повышается в результате механического воздействия.

Для этих целей нам и понадобится небольшой молоток, которым необходимо обстучать корпус элемента питания.

Вместо молоточка можно применить любой другой предмет, который не повредит целостность корпуса. 2-3 дня работы при небольших токах разряда гарантированы!

Кроме того, можно пробовать оживить батарейку путем помещения ее в специальное зарядное устройство. Делать это можно с крайней осторожностью!

Простые одноразовые батарейки не предназначены для перезарядки, поэтому, такие действия могут использоваться на собственных риск и страх!!!

Оборудования в ваттах. Нам нужно узнать именно среднее (за время работы от ) потребление. Оно может отличаться от максимальной или номинальной мощности, указанной в описаниях оборудования.

Н апример, 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).

В торой пример. Подключенный к 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

Е сли 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

Н ас интересует средняя активная мощность оборудования, питающегося от , 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.

2. Расчет суммарной

Н апример, имеет встроенную , состоящую из 2-х

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 по АКБ, которую можно взять на нашем сайте. Посмотрим спецификацию :

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 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:

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
• У CSB –

Многие приборы, окружающие нас в повседневной жизни, требуют регулярной замены батареек. Но одни батарейки служат долго, а другие «умирают» практически сразу, особенно на морозе. Почему? Предлагаем разобраться - для чего подходят те или иные виды источников питания, будь то беспроводные наушники, компьютерные мыши или пульты от телевизора, и как сэкономить при их выборе.

Автором первой в мире батарейки стал итальянский физик Алессандро Вольта. Он обнаружил, что химические процессы, возникающих между электродами из различных металлов, могут стать источником электрического тока. Вольта сконструировал элемент, в котором чередовались пластинки цинка и меди, а между ними были проложены кусочки суконной ткани, пропитанной соляной кислотой. Батарея была помещена в обладающий проводимостью соляной раствор - электролит. На выходах создавалась разность потенциалов, суммирующая напряжение всех соединенных в столб элементов, в результате возникал электрический ток.

Алессандро Вольта представил своё изобретение Лондонскому королевскому обществу в 1801 году, после этого его пригласил в Париж Наполеон I Бонапарт, чтобы физик лично продемонстрировал ему работу батареи. За это Вольта были пожалованы орден Почетного легиона, титул короля электриков и премия в 6 тысяч лир.

Первое массовое производство батареек наладила американская компания Eveready в конце XIX века. Тогда выпускались источники питания для радиоприемников, позже их стали применять в горной промышленности, в автомобилестроении, на флоте и в авиации. В 20-х годах прошлого века американский рынок батареек захватила компания Duracell, и поэтому долгое время «господствовали» марганцево-цинковые гальванические элементы с графитным электродом.

Затем пришли новые технологии, а вместе с ними и новые производители. Сегодня на российском рынке самые популярные бренды GP, Energizer, Duracell, Varta, «Космос». Источники тока отличаются по мощности, она, в свою очередь, зависит от начинки. В зависимости от состава - катода, анода и электролита - батарейки бывают соляными, щелочными, ртутными, литиевыми и серебряными.

Виды по составу

Солевые батарейки пришли на замену марганцево-цинковым во второй половине XX века. В солевых в качестве электролита используется раствор хлорида аммония, в нём размещены электроды, изготовленные из цинка и оксида марганца. Солевые самые недорогие из всех представленных на рынке батареек.

Однако большинство производителей уже отказались от выпуска этих гальванических элементов, и в продаже их практически не найдёшь. Наверняка, многие замечали в отсеке для батареек белый налёт или скопление крупинок соли. Оказалось, что эти источники тока чаще других склонны к разгерметизации, в результате электролит вытекает, что сказывается на сроке службы техники. Кроме того, это опасно и для человека - если соль попадёт на кожу или слизистые оболочки, то есть риск получить ожог.

Щелочные также известны в народе как алкалиновые (от английского alkaline - «щёлочь»). Они немногим дороже солевых, однако, пользы от них в разы больше: при непрерывном разряде они способны проработать значительно дольше, чем солевые, и с более интенсивной нагрузкой. Элементы питания этого типа стоят в среднем около 20 - 30 рублей за батарейку.

Ртутные, как и соляные, уже практически не встретишь в продаже, их снимают с производства из-за токсичности ртути. Также они требуют специальных условий утилизации. Кроме этого, при цикличной работе гальванический элемент быстро деградирует и его ёмкость снижается.

Литиевые батареи работают дольше всех при высоких нагрузках. В такой батарейке катод изготовлен из лития, он отделён от анода с помощью сепаратора и диафрагмы, которая пропитана органическим электролитом. При этом литиевые самые лёгкие из всех существующих, но их единственный недостаток в цене - стоимость одной упаковки из двух батареек около 150 рублей.

Серебряные батарейки тоже одни из самых дорогих, оксид серебра служит основой для катода, а цинк - для анода. Электролитом выступает гидроксид натрия или калия. У них стабильное напряжение и высокая ёмкость. «Сами по себе эти батарейки хороши: они долго хранятся и медленно разряжаются. Поставил и на пять лет забыл о смене элементов тока. Но в магазинах их редко встретишь из за высокой цены», - объяснил продавец-консультант магазина «Техносити» Артём Новиков.

«Многоразовые»

Опытные пользователи предпочитают вместо одноразовых батареек покупать аккумуляторные, так как их можно многократно перезаряжать. Отличить аккумуляторы можно по надписи Rechargeable, а также по обозначенной на корпусе ёмкости в миллиампер-часах (mAh). Для перезарядки нужно специальное устройство, включаемое в розетку, его стоимость варьируется от 300 до 4 тысяч рублей.

На полках магазинов чаще можно найти никель-кадмиевые и никель-ионные аккумуляторы. «Перезаряжаемые батарейки - перспективное направление и в науке, и в производстве. Перезаряжаемые источники питания ещё и экологичны за счёт многоразового использования. Так что скоро аккумуляторы вытеснят одноразовые батарейки. Учёные всё время работают над разработкой новых материалов. Например, новосибирский научно-исследовательский институт химии твёрдого тела работает над синтезом натрий-ионных батарей, в перспективе разработка магний-ионных источников тока», - рассказала кандидат химических наук Нина Косова.

Виды по размеру

Теме не менее, одноразовые батарейки ещё рано отправлять на свалку истории. Прежде всего, доступность по цене не позволит их списать в утиль, поэтому полезно разобраться в классификации батареек по размерам.

ААА - небольшая батарейка, в народе также известная как «мизинчиковая». Высотой около 4,5 сантиметров и диаметром около сантиметра. Напряжение составляет 1,5 вольт.

АА - ещё одна миниатюрная батарейка, её также называют «пальчиковая». Высота составляет 5,5 сантиметров, диаметр - около 1,5 сантиметров, а напряжение - не более 1,5 вольт.

C - эти батарейки именуют «дюймовочками» или «эсками» из-за высоты - пять сантиметров. Диаметр составляет 2,6 сантиметра, а напряжение 1,5 вольта.

D - это самая большая батарейка, поэтому её неофициально прозвали «бочка». Напряжение стандартное, высота - 6,1 сантиметра, диаметр - 3, 4 сантиметра.

PP3, или «крона», - элемент с самым высоким напряжением в девять вольт, высотой 4,8 сантиметра и диаметром 2,6 сантиметра. У этой батарейка оба контакта расположены с одной стороны.

Область применения

Солевые батарейки обладают малой ёмкостью - около 0,8 ампер в час. Они подходят к устройствам с малым энергопотреблением: пульты дистанционного управления, термометры, настенные часы, кухонные или напольные весы. Эти батарейки очень быстро теряют заряд при низких температурах.

У щелочных область применения значительно шире, и они рассчитаны на высокие нагрузки. Ёмкость такой батарейки составляет 1,5 - 3,2 ампер в час. Щелочные элементы применимы к цифровым фотоаппаратам со вспышкой, фонарикам, детским игрушкам, офисным телефонам, компьютерным мышкам и так далее.

Литиевые батарейки имеют более длительный срок службы, поэтому такие источники питания применяются в устройствах, которые обладают высоким энергопотреблением. Это может быть компьютерная и фототехника, медицинская аппаратура. Кроме того, такие батарейки не боятся мороза. И их можно смело использовать для какого-нибудь уличного гаджета.

Ртутные батарейки ещё 20 лет назад широко использовались в таких устройствах, как электронные часы, кардиостимуляторы, слуховые аппараты, приспособления военного назначения. Но сегодня, как уже говорилось выше, от них отказались из-за высокого риска получить отравление.

Серебряные батарейки не получили массового распространения из-за высокой стоимости металла. Однако миниатюрные источники питания этого вида широко используются в наручных часах, материнских платах ноутбуков и компьютеров, слуховых аппаратах, музыкальных открытках, брелоках. Батарейки формата «крона», в основном, вставляют в радиоуправляемые игрушки или другие устройства, требующие большой мощности.

При выборе батарейки также стоит ориентироваться на дату производства. «Всегда надо смотреть, когда была произведена батарейка. Если она год пролежала на полке в магазине, то можно быть уверенным, что она потеряла свою ёмкость на 10-20%. Поэтому никогда не покупайте батарейки впрок. Самый короткий срок хранения у солевых - около двух лет; до пяти лет могут храниться щелочные, и до семи - литиевые», - подчеркнул продавец-консультант Артём Новиков.

Как выбрать оптимальную конфигурацию ИБП для организации бесперебойного питания оборудования и бытовых приборов в доме

Ответить на вопрос о выборе конфигурации источника бесперебойного питания для обеспечения надёжного электропитания отопительных и инженерных систем, бытовых электроприборов достаточно сложно. По сути, это уравнение с многими неизвестными. Ведь, заранее неизвестно на сколько плохим будет сетевое электропитание, и какова будет продолжительность отключений электроэнергии.

На первом этапе необходимо определить общую мощность всех потребителей энергии, работу которых необходимо обеспечивать в случае отсутствия сетевого электропитания. Исходя из этого значения необходимо выбрать ИБП мощностью на 20% превышающей максимальное значение нагрузки. После этого нужно определится с ёмкостью внешних аккумуляторных батарей, исходя из необходимого времени резервирования.

Наиболее оптимальным решением бесперебойного питания будет разбить нагрузку на несколько более маленьких групп потребителей. И решать задачи обеспечения резерва раздельно для различных групп потребителей в зависимости от их важности. При выборе конфигурации источника бесперебойного питания и аккумуляторных батарей следует учитывать, что увеличение запаса мощности ИБП не приводит к линейному увеличению длительности резерва. Для обеспечения большой мощности нагрузки необходим более мощный ИБП, а для обеспечения большого времени резерва необходимо увеличивать ёмкость внешних аккумуляторных батарей.

Простой способ расчета времени резерва бесперебойника

Время резерва питания определяется прежде всего двумя параметрами: мощностью полезной нагрузки и общей ёмкостью всех аккумуляторных батарей.

Однако следует отметить, что зависимость времени резерва от этих параметров не линейная. Но для быстрой примерной оценки времени резерва можно использовать простую формулу.

T = E * U / P (часов),

где Е - ёмкость аккумуляторов, U - напряжение аккумуляторов, Р - мощность нагрузки всех подключаемых приборов .

Уточненный способ расчёта времени резерва бесперебойника

Для уточнения расчёта времени резерва дополнительно вводятся специальные коэффициенты: КПД инвертора, коэффициент разряда аккумулятора, коэффициент доступной ёмкости в зависимости от температуры окружающей среды.

С учётом этих коэффициентов формула расчета принимает следующий вид.

T = E * U / P * KPD * KRA * KDE (часов),

где KPD (коэффициент полезного действия инвертора) находится в диапазоне 0,7-0,8,

KRA (коэффициент разряда аккумуляторов) находится в диапазоне 0,7-0,9,

KDE (коэффициент доступной ёмкости) находится в диапазоне 0,7-1,0.

Коэффициент доступной ёмкости имеет сложную зависимость от значения температуры и скорости прикладывания нагрузки. Чем холоднее температура воздуха, тем ниже коэффициент доступной ёмкости. Чем медленнее расходуется энергия батарей, тем больше значения коэффициента доступной ёмкости.

Готовые таблицы значения времени резерва бесперебойников серии SKAT и TEPLOCOM

Необходим один внешний аккумулятор напряжением 12 Вольт

Таблица примерного времени резерва

Необходимо два внешних аккумулятора напряжением 12 Вольт

Таблица примерного времени резерва

Необходимо 8 внешних аккумуляторов напряжением 12 Вольт

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

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

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

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

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

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