Время работы инвертора от аккумулятора
Изучив эту статью, вы узнаете, какие батареи лучше всего подходят для организации бесперебойного питания загородного дома, и при необходимости сможете рассчитать, сколько проработает инвертор от аккумулятора при отключении централизованной подачи, топливного генератора или других источников энергии.
Кроме этого, мы дадим советы по продлению срока автономной работы системы электроснабжения на базе преобразователей.
Тип АКБ
Для систем бесперебойного или резервного электроснабжения подойдут только батареи глубокого цикла. В отличие от стартерных (автомобильных) аналогов они способны переносить длительные зарядку и разрядку.
Изделия долговечны. Ресурса современных моделей хватает на 12 и более лет эксплуатации. Автомобильный аналог выйдет из строя после 10 разрядок.
Аккумуляторные батареи глубокого цикла бывают:
- гелевыми (GEL), электролит представляет собой гелеобразную массу;
- свинцово кислотными (AGM), электролит находится в порах пластин, изготовленных из тонких стеклянных волокон.
Оба вида батарей имеют свои достоинства и недостатки.
Гелевые модели отличаются более высоким КПД. Устройства можно размещать в любом положении, т. к. жидкий электролит отсутствует. Возможна даже работа инвертора от аккумулятора с поврежденным корпусом. GEL-технология была разработана для авиационной и военной промышленностей. По статистике гелевые батареи работают чуть дольше AGM-аналогов в циклическом режиме эксплуатации.
К недостаткам оборудования относят: необходимость поддержки точного тока подзарядки (гелевые батареи применяют с микропроцессорными контроллерами) и возможность разбухания и взрыва АКБ при закипании электролита.
В AGM-аккумуляторах вышеперечисленные недостатки отсутствуют. К достоинствам батарей этого типа также относят высокую стойкость к глубоким разрядам (устройства выдерживают более 600 таких циклов).
AGM-технология обеспечивает поддержание стабильно высокой силы тока при любой степени заряда батареи. Еще одно достоинство таких АКБ — низкий саморазряд. За год простоя емкость уменьшится всего лишь на 20 %.
Расчет времени автономной работы системы резервного электроснабжения
Расчет мощности инвертора потребует построения специальной таблицы. В два столбца внесите список электроприборов и потребляемую ими мощность. Получится примерно так.
Чем выше емкость АКБ или системы батарей, тем дольше проработает подключенное оборудование при отсутствии централизованного электроснабжения или доступа к другим источникам энергии.
Для расчета времени автономной работы инвертора напряжения от аккумуляторов нужно знать:
- емкость и количество батарей;
- мощность, потребляемую нагрузкой в течение часа.
В процессе расчетов следует учитывать тот факт, что максимальная мощность электроприборов не отражает реальную нагрузку на АКБ. Устройства включаются и выключаются. Во многих случаях потребляемая оборудованием мощность находится гораздо ниже максимального значения.
Рассмотрим пример. В данном случае к инвертору подключены:
- электрический чайник;
- холодильник класса А;
- 15 энергосберегающих ламп;
- двигатель и система управления откатных ворот;
- котел с принудительной горелкой;
- 4 циркуляционных насоса системы отопления;
- скважинный насос.
Вычисляем среднечасовую норму энергопотребления приборов. Получаем следующее.
| Прибор | Среднечасовое потребление |
| Электрический чайник 2кВт, кипятящий воду в течении 6 мин, т.е. 1/10 часа (при условии, что он включался только оди раз за этот час) | 200 Вт/ч |
| Холодильник А-класса | 70 Вт/ч |
| Энергосберегающие лампы освещения (каждая по 20 Вт/ч), допустим, всего горит 15 ламп | 300 Вт/ч |
| Ворота 1,5 кВт, время открытия и закрытия — 1 минута (2часа = 1/30 часа) | 50 Вт/ч |
| Котел с принудительной горелкой 100 Вт/ч и 4 циркуляционных насоса отопления по 75 Вт/ч каждый | 400 Вт/ч |
| Насос скважины 3 кВт, включается 3 раза на 2 мин в течение часа (6 мин = 1/10 часа) | 300 Вт/ч |
| Итого в сумме: | 1320 Вт/ч |
Теперь рассчитаем общую емкость имеющихся аккумуляторов. Допустим, в системе 12 12-вольтовых АКБ (емкость каждой — 200 апмер-час). Получаем 12*12*200 = 28800 Ватт/ч.
Учитываем коэффициент потерь. В примере рассмотрены новые аккумуляторы. КПД максимальный – 95 %. Получаем 2800*0,95=27360 Вт/ч.
Теперь разделим это значение на среднечасовую нагрузку и в итоге получим время работы инвертора от аккумулятора. 27360/1320 = 20,7 ч. Округлим результат в меньшую сторону. Получилось, что ресурса системы батарей хватит на 20 часов автономной работы подключенного оборудования.
В данном примере мы рассмотрели типовой (теоретический) расчет. На время автономной работы устройств влияет множество разных факторов. Среди них:
- возраст и степень заряда аккумуляторных батарей;
- температура окружающей среды;
- реальный режим эксплуатации подключенной техники;
- и др.
Как продлить время автономной работы нагрузки
- Устанавливайте не лампы накаливания, а энергосберегающие аналоги.
- Вместо верхнего освещения подключите к инвертору розетки торшеров и пользуйтесь ими исключительно при необходимости.
- Не добавляйте в систему «лишнее» постоянно работающее оборудование. Пример — циркуляционные насосы теплых полов.
- Используйте альтернативные источники энергии. Солнечные панели и ветрогенераторы значительно продлевают время автономного электроснабжения.
Расчет мощности домашнего инвертора и емкости АКБ для котла
Для нужд резервного питания системы отопления частного дома, обычно не требуется проектных расчетов и сложных вычислений. Однако у наших покупателей часто возникают проблемы с правильным подбором комплектующих. Постараемся объяснить как это сделать без сложных формул и нудных расчетов.
Современные электрические отопительные котлы по сравнению со старыми газовыми моделями более производительны и выгодны, но имеют некоторые недостатки. Они оснащены автоматикой и насосом, работающим от электросети, и требующим постоянной подачи энергии. Кроме того, напряжение должно соответствовать паспортному, потому что иначе котел будет работать нестабильно.
Вопрос перепадов напряжения будет закрыт, если подключить оборудование к стабилизатору, но при полном отключении электроэнергии стабилизатор не спасает, автоматическая защита отключает насос и электронику. В холодное время это может привести к серьезным проблемам с замерзшими трубами.
Даже при стабильной подаче электричества никто полностью не защищен от стихии и аварий на линии. А низкое напряжение в частном секторе – достаточно распространенное явление. Чтобы избежать неприятностей, рекомендуем подключить котел системы отопления через домашнюю систему резервного питания, состоящую из аккумуляторов, инвертора и зарядного устройства. Все вместе это называется ИБП – источник бесперебойного питания.
Как высчитать требуемую мощность инвертора и емкость аккумуляторов – об этом статья.
Что нужно знать, выбирая инвертор и АКБ для отопления
Очевидное решение – использовать аккумулятор, но тут возникает несколько вопросов. Подключить специальный аккумулятор глубокого разряда или привычный от автомашины непосредственно к системе не выйдет, требуется ток переменного типа, 220 Вольт, а аккумулятор — это 12 Вольт постоянного тока. Поэтому для наладки автономного электропитания бытовых приборов нужен специальный преобразователь – инвертор.
Инверторы — это недорогие, но эффективные ИБП, дающие на выходе правильную и стабилизированную синусоиду. Применяя их, вы можете быть полностью уверены в защите вашей техники от перепадов напряжения. Инвертор может заменить топливный генератор электрического тока, кроме того, не образует выхлопов от сжигаемого топлива, и стоит значительно дешевле.
Для обеспечения электричеством отопительной системы частного дома достаточно небольшого инвертора мощностью до 5 кВт.
Система работает без вмешательства человека, и гарантирует безударный переход на самостоятельное электроснабжение без прерывания питания котла. При возобновлении подачи энергии она автоматически отключается и запускает подзарядку аккумуляторов.
Типы источников бесперебойного питания
Первый вариант — это ИБП системы off-line. Ток из электросети проходит через систему напрямую и не стабилизируется. К этому типу относятся самые бюджетные решения. Они спасают только от полного выключения электроэнергии, но не защищают систему отопления от колебаний в сети. На данный момент это устаревшие системы и на рынке встречаются редко. Не рекомендуем прибегать к их использованию.
On-line – работают постоянно. Напряжение стабилизируется инвертором двойного преобразования. Сперва 220 Вольт преобразуются в 12 Вольт, а потом, при перепадах в сети – обратно.
Такое оборудование хорошо защищает от скачков и перепадов, ИБП дает стабильное электронапряжение в любых условиях. Кроме этого, у таких бесперебойников более качественная синусоида, поэтому они не перепрыгивают в режим аккумулятора и обратно при незначительных колебаниях, а значит экономят ресурс батареи.
Что еще надо знать об ИБП
Недорогие бесперебойники выдают прямоугольный сигнал, и это плохо для техники, имеющей мощный электродвигатель. Для насосов отопления лучше подходят более профессиональные решения.
Не стоит применять автомобильные аккумуляторы стартерного типа. В зависимости от типа они могут выделять кислотные испарения. Они не дают постоянного напряжения при глубоких разрядах, гораздо дешевле специализированных аккумуляторов для источников бесперебойного питания, но срок работы автомобильного аккумулятора с инвертором – около 1 года. Для более продолжительного срока службы их рекомендуется разряжать не более 50% остаточной емкости, что явно недостаточно даже для небольших домашних систем резервного питания.
Подбор инвертора бесперебойного питания
Для питания отопительного котла или топливного насоса достаточно маломощного ИБП на 300-600 Вт. Но часто спектр важного для жизнедеятельности оборудования не ограничивается указанным, поэтому нужен запас. Чтобы самостоятельно рассчитать систему, не обращаясь за помощью к специалистам, и не совершить досадную ошибку, нужно некоторое понимание вопроса.
Мощность инвертора под внешние аккумуляторы рассчитывается исходя из общей максимальной нагрузки подключенных потребителей, в то время как емкость аккумуляторов для системы подбирается исходя из желаемого времени резервирования. Нужно знать сколько Ватт может потребоваться в максимуме, и какую мощность смогут выдать наши аккумуляторы в определенном временном диапазоне.
У котлов бытового типа до 25 кВт стоит один насос. Такой котел потребляет примерно 100-160 Вт, и хватит инвертора до 350 Вт, учитывая запас 20-30% по остаточной емкости батареи.
Важный момент – мощность устройства подзарядки, которым должен быть оснащен инвертор. Иначе зарядное устройство прийдется покупать отдельно! По теории, для заряда более емких аккумуляторов нужна большая сила электротока, примерно – 1 к 10. То есть, чтобы зарядить 50 Ач нужен пятиамперный ток или не на много больше. Но повышение вызывает износ и порчу элементов пластин. Если ток слабее, то заряжать придется дольше, и будет происходить закоксовывание и преждевременная выработка ресурса.
Рекомендации моделей для ИБП отопительных систем
Переходя от теории к конкретным рекомендациям, сфокусируем ваше внимание на качественных брендах, которые соответствуют всем заявленным характеристикам, имеют сервисные центры для выполнения гарантийных обязательств и при правильном подборе компонентов не приведут к поломке подключенной техники. Наши рекомендации касаются моделей среднего ценового диапазона, предназначенных для среднестатистических нужд домашнего хозяйства без претензий на профессональное использование.
В интернете можно найти калькуляторы автоматического расчета времени работы инвертора, по заданным параметрам, но для общего понимания не будет лишним узнать какие соображения «под капотом» у этих расчетов.
Выбор мощности инвертора
Расчет мощности инвертора подбирается исходя из суммарной нагрузки подключенных к нему потребителей. Эти данные можно получить из паспортных данных оборудования или при помощи специальных клещей для измерения нагрузки. Если с этим возникнут сложности, то лучше обратиться за помощью к электрику.
- Pulsar серия RX — для отопительных нужд и сигнализации.
- Pulsar серия IR — мощные инверторные системы до 5 кВт для более широкого спектра подключенного оборудования, рекомендуются для использования в складских и офисных условиях.
- Stark (читается «Штарк») и LogicPower в ассортименте есть инверторы для настенного монтажа, что удобно для установки в тесных помещениях.
Для справки: При накоплении энергии из альтернативных источников (солнце, ветер, тепло земли, энергия прибоя) и зеленого тарифа лучше использовать оборудование со специальным MPPT или PWM- контроллером.
Подбор аккумуляторов
Обычно емкость аккумуляторов подбирают исходя из желаемого времени резервирования. Для этого нужно потребляемую мощность разделить на напряжение, затем умножить на желаемое время резервирования и добавить коэффициент остаточной емкости АКБ.
Например, чтобы система на основе инвертора Pulsar RX 600W обеспечила питанием отопительную систему на протяжении 3 часов при полной нагрузке, нужно произвести такой расчет: 600 Вт / 12 Вольт = 50 Амер в час * 3 часа = 150 Ампер + 30% = 195 Ампер. Поэтому для подобной системы мы будем рекомендовать использовать один аккумулятор EverExceed DP-12200 или другой модели емкостью 200 Ач или два по 100 Ач.
Все свинцово-кислотные АКБ для ИБП 12-вольтовые. Инверторам, в зависимости от своей мощности, может понадобиться больше одной батареи, чтобы обеспечить необходимое время резервирования. В этом случае 24/48/96 Вольт входного напряжения можно сделать, объединив батареи в общую цепь.
- Последовательное подключение (плюс на минус) для получения большего напряжения.
- Параллельное подключение (плюс на плюс) для получения большей емкости.
Обладая этими знаниями можно собрать систему для довольно продолжительного времени резервирования. Если в систему предполагается ставить более одной батареи, предупредите об этом продавца — мы подберем АКБ из одной партии, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы в стеке.
- Для домашнего использования обратите внимание на производителей: EverExceed, Challenger, Ventura.
- Для офисного и промышленного применения: Trojan, B.B. Battery, Sonnenscnein.
Если планируете собрать серьезную систему из нескольких аккумуляторов, рекомендуем познакомиться с батареями фронт-терминального формфактора. Они удобны для монтажа в стеках из нескольких АКБ и установки в телекоммуникационные стойки.
В большинстве случаев, для домашних нужд ИБП достаточно использовать качественные свинцово-кислотные герметизированные аккумуляторы, выполненные по технологии AGM VRLA.
Для альтернативных источников энергии используются гелевые аккумуляторы, которые обеспечивают длительный срок службы в буферном режиме, обладают увеличенным циклическим ресурсом и возможностью нормальной эксплуатации при расширенных температурных требованиях.
Заключение
В целом, подобрать систему резервного питания не так уж и сложно. Используйте информацию этой статьи и у вас все получится. А если возникают сомнения – проконсультируйтесь со специалистом нашего интернет-магазина и получите оптимальное решение для вашего дома.
Расчет длительности работы АКБ в часах при определенной нагрузке
Посчитайте суммарную потребляемую мощность приборов на 1 час работы:
Холодильник А-класса — примерно 60-70 Вт/ч. Прочие холодильники — до 150 Вт/ч
Энергосберегающие лампы освещения — 20 Вт/ч, допустим, 15 ламп = 300 Вт/ч
Котел с насосами отопления — 300 Вт/ч
Суммарная потребляемая мощность за час работы в данном случае = 600-700 Вт
Теперь рассчитаем суммарную емкость АКБ:
Берем стандартную систему из восьми 12-вольтовых АКБ по 200 Ач каждая: 12×200×8 = 19200 Вт/ч, умножаем на коэффициент потерь ~0.75-0.8 = 15 кВт/ч общей емкости. Это значение делим на среднюю нагрузку в час и получаем длительность автономной работы системы при взятой среднечасовой нагрузке. В данном случае это около 20 часов.
Надо добавить, что при постоянно высоких нагрузках скорость «съедания» энергии из АКБ возрастает. Еще примечание: данный расчет — теоретический и будет скорректирован в зависимости от множества факторов, таких, как возраст АКБ, температура окружающей среды и т. п.
Коэффициент потерь — 0,8
Как рассчитать время работы от ИБП ?
Здравствуйте, уверен вы в курсе зачем нужен UPS. Выбор источников бесперебойного питания огромен и цены определяются целым набором характеристик. В случаях, когда важна финансовая составляющая при выборе, то нужно вникнуть в основные характеристики и с пониманием сути определится с моделью.
Как определить на сколько времени хватит ИБП для конкретно Вашего случая, учитывая все нюансы?
Важнейшим фактором, для наших подсчетов является общая мощность всех приборов, которые вы намерены запитать от ИБП. Рассчитать его несложно просуммируйте среднее значение (Вт) для каждого устройства. Но важно заметить, что мы будем использовать в формуле именно усредненное реальное значение, а не пиковое.
1. Расчет средней мощности
Для вычисления мы не используем в формуле электрическую Вольт*Амперную мощность. Нам нужно знать реальное значение в Ватах. За неимением таковой, преоразовываем ее методом умножения на коэффициент (0,6-1,0) полной мощности (ВА). Значение коэфициента варьируется в зависимости от особенностей оборудования. К примеру, возьмем БП обычного компьютера. Номинально он выдает порядка 500 Вт, а реально 120 Вт. Как вариант пример №2: холодильник с компрессором в 200Вт будет работать по две минуты через 10 минут. Очевидно среднее значение его потребления составит 200 Вт 2 мин/ 10 мин= 40 Вт. Именно это значение и учитываем.
2. Расчет суммарной емкости аккумулятора UPS
Стадартные батреи для ИБП представляют собой набор идентичных аккумуляторов свинцово-кислотного типа. Реже попадаются модели, состоящие всего из одного такого аккумулятора. Нас в этом деле интересует опять суммарное значение емкостей всех батарей в бесперебойнике. Тут все просто считаем методом умножение значения для одной батареи на количество. Или, попросту говоря, суммируем.
Для примера рассмотрим ситуацию, когда в UPS установлена батарея 12 В с 2мя акумами, каждая по 17 Ампер*час. И мы подключили к нему еще дополнительный блок, в котором находятся 4 аналогичных аккумулятора. Считаем общую емкость: C = (2 + 4) шт * 17 А*час = 102 А*час