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:
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/
Читайте также:
Об авторе
Сергей Леднёв
Руководитель комплексных проектов по стабильному и бесперебойному электропитанию. 220@tok-shop.ru
А почему вы взяли для расчетов спецификацию 26а/ч батареии, когда в итоге требуется аккумулятор на 33а/ч?
Дело в том, что из графиков мы взяли коэффициенты расчета, а не абсолютные значения. У аккумуляторов близкой емкости эти коэффициенты будут практически идентичными, так что для расчёта можно брать спецификацию предполагаемой батареи
На сколько по времени хватит аккумулятора Delta agm 12100 l если разряжать током в 14,5А до 10,5 В? Заранее спасибо!
Для этого необходимо посмотреть разрядные характеристики АКБ в pdf – http://tok-shop.ru/newpdf/dtm-12100-l-pdf_1_90.pdf. Около 4,5 часов.
привет. у меня вопрос. датчик потребляет 12 вольтов на 2 ампера. мне надо рассчитать какой аккумулятор подойдет на 4 месяца автономной работы.
Если брать линейный расчет… 4 месяца – это порядка 2880 часов. В час вы тратите
2Ач. Как минимум 5760Ач, т.е. нужно
Здравствуйте. Подскажите пожалуйста. Какой АКБ выбрать для работы автономного отопителя в течении 10 часов, известно что он потребляет 60ватт.спасибо.
Здравствуйте! Расчет по АКБ вы можете посмотреть в нашем калькуляторе: https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=60&tavt=10&kpd=80&grzd=80
Здравствуйте, у меня ариаднино нано потребляет 40МА максимально 50МА с датчиком движения сколько мне надо аккумуляторов 18650 и с какой емкостью чтобы 1 год и 2 месяца работало без зарядки? Заранее спасибо!
Здравствуйте! Химия литиевых аккумуляторов заметно отличается от свинцово-кислотных и поэтому там действуют несколько другие формулы расчёта. Но, приблизительно расчет такой: 40мА*24ч.*(365+60дн.)=408000mAh. Далее поправки на саморазряд (сильно зависит от температуры), при комнатной около 40% за год с заряда в 100%. 408000*1,4=571200mAh. В среднем в одной 18650 около 2500mAh, 571200/2500=285шт. При такой сборке следует делать поправки на работу BMS, перетоки, сопротивление сборки и т.п., а это может очень серьезно скорректировать необходимый объем в сторону его увеличения…
Здравствуйте,скажите время разряда аккумулятора 60 Ач от тока нагрузки 0,2 А
Здравствуйте! Как правило, следует оперировать не током разряда, а мощностью, т.к. ток с просадкой батареи при фиксированной мощности будет нарастать. Тем не менее, 0,2А – это 2,4Вт, следовательно: https://tok-shop.ru/calcvr/?kolak=1&emak=60&mng=2.4&kpd=100&grzd=80
Воспользовался вашим калькулятором, получил данные по необходимой батарее, завышенные примерно вдвое. Только сейчас испытал вновь купленную батарею для ИБП, она проработала столько, сколько согласно вашему калькулятору должны были проработать 2 таких батареи. Неплохой способ удвоить продажи!
Александр, скорее всего вы некорректно провели замеры. Вы можете привезти свой ИБП с АКБ к нам в офис и я вам докажу, что калькулятор считает с запасом около 20% для недопуска глубоко разряда АКБ.
В замерах невозможно ошибиться. Чудес не бывает тут. После первой зарядки ИБП с новой батареей Sven SV 1290 (9 Ач, 12 В) проработал ровно 55 мин. В качестве нагрузки использованы две лампы накаливания общей мощностью 85 Вт. Ваш калькулятор показывает, что для работы в течение 1 часа с такой мощностью нужны две батареи 12 Ач или 3 батареи 7 Ач. Это даже больше, чем в 2 раза завышены требуемые параметры!
Давайте посмотрим внимательно. Во-первых, вот расчеты по вашим условиям – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=85&tavt=0.9&kpd=90&grzd=100. На резистивной нагрузке КП выше и разряд вы допускаете глубокий. Калькулятор показывает необходимо 12Ач. А это как раз около 20% запаса, о котором я писал выше. Во-вторых, при допусках на низкий КПД и неглубокий разряд мы получаем такой расчет – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=85&tavt=0.9&kpd=80&grzd=80, т.е. 15Ач. Вполне релевантное значения для решения задачи. В-третьих, вы можете посмотреть таблицу характеристик вашего АКБ – https://tok-shop.ru/newpdf/sven-sv-1290-instr-pdf_0_6015.pdf. Смотрим, что при 1 часовом разряде до 1,75В на ячейку мы получим мощность 10,76Вт. А это 65Вт отдачи энергии со всего АКБ за час. Смотрим калькулятор – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=65&tavt=1&kpd=100&grzd=100. Всё точно, если допуски по глубине и КПД убираем. А у вас получается 85Вт*0,9=76,5Вт, что на 15 процентов выше, чем в документации. Это значит одно – некорректные данные замеров. Номинальной мощностью лампы накаливания для точных расчетов оперировать нельзя. В-четвертых, надо понимать и брать в расчет деградацию аккумулятора со временем и делать корректировку на это. Таким образом, если вы хотите получить гарантированную расчетную емкость батарейного банка с учетом возможного низкого КПД инвертора и неглубокого разряда АКБ с учетом деградации АКБ значения калькулятора можно считать достоверными. И, кстати, количество необходимых АКБ калькулятор округляет до целых значений.
Здравствуйте, подскажите пожалуйста какой ёмкостью резервного аккумулятора воспользоваться для автономной работы автохолодильника мощностью 60 Вт для 10 часовой работы ночью, когда двигатель автомобиля не работает ? Я водитель фуры и несколько раз холодильник сажал аккумы, что не смог запустить мотор, и теперь вот думаю о резервном аккумуляторе для холодильника.
Здравствуйте! Нужно разобраться, сколько энергии в итоге потребляет холодильник за ночь, т.к. он может не потреблять постоянно 60Вт, но если это постоянная нагрузка, то вам будет достаточно одного АКБ на 80Ач – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=60&tavt=10&kpd=80&grzd=80
Здравствуйте, подскажите какой ёмкостью нужен аккумулятор для Двигатель 75 кВт, макс. 22500 об / мин, 300 В, 250 А, чтобы он мог работать 10 часов.
Здравствуйте! Ваша задача не имеет решения) Слишком большой батарейный банк требуется. Только своя генерация решит задачу
Источник
Аккумуляторная батарея. Потребители электроэнергии на автомобиле должны питаться током при работающем и неработающем двигателе
Потребители электроэнергии на автомобиле должны питаться током при работающем и неработающем двигателе. Во время работы двигателя источником тока служит генератор. При неработающем двигателе, когда генератор не вырабатывает электроэнергии, необходим другой источник тока.
Для питания потребителей при неработающем двигателе, а также когда сила тока, потребляемая потребителями, превышает максимальную для генератора величину, используют химический источник постоянного тока — аккумуляторную батарею, в которой химическая энергия превращается в электрическую.
Рис.40. Аккумуляторная батарея:
1- отрицательные пластины, 2- сепараторы, 3- положительные пластины, 4- баретка, 5- штыри, 6- крышка, 7- межэлементные перемычки, 8- корпус батареи
Характерной особенностью аккумуляторных батарей является их способность вырабатывать ток и после разряда, если через них пропустить постоянный ток в обратном направлении в течение определенного времени.
Стартерные свинцовые аккумуляторные батареи. Свинцовый аккумулятор в простейшем виде состоит из двух свинцовых пластин, погруженных в раствор серной кислоты и дистиллированной воды определенной концентрации. Этот раствор называется электролитом. Если в аккумулятор налить электролит, то серная кислота взаимодействует со свинцовыми пластинами и в результате химической реакции на поверхности пластин появляется слой сернокислого свинца. Если через такой элемент пропустить постоянный ток, то электролит под действием тока разлагается и происходит химическая реакция, в результате которой сернокислый свинец положительной пластины превращается в перекись свинца коричневого цвета, а на отрицательной пластине — в губчатый свинец серого цвета. Плотность электролита при этом увеличится за счет образования серной кислоты; напряжение на клеммах аккумулятора также повысится. Такой процесс называется зарядом.
При подключении к заряженному аккумулятору потребителей ток в нем пойдет в обратном направлении и это вызовет обратную химическую реакцию. Теперь из электролита будет удаляться серная кислота и выделяться вода, а на пластинах аккумулятора будет вновь образовываться сернокислый свинец. Плотность электролита и напряжение на клеммах аккумулятора будет уменьшаться. Такой процесс называется разрядом. На автомобиле устанавливают не один аккумулятор, а батарею, состоящую из нескольких аккумуляторов, соединенных последовательно между собой.
На рис.40, а показано устройство кислотно-свинцовойаккумуляторной батареи, состоящей из моноблока (образующего сосуды для аккумуляторов), положительных и отрицательных пластин, сепараторов, крышек и соединительных мостиков. Моноблок аккумуляторной батареи изготовлен из полиэтилена или асфальтопековой пластмассы, в которую внутри запрессовывают кислотостойкие вставки эбонита. Он разделен перегородками, образующими отсеки для отдельных аккумуляторов. На :дне моноблока имеются ребра, на которые опираются пластины своими выступами. Во избежание замыкания (осадками) выступы положительных и отрицательных пластин опираются на разные ребра.
Аккумуляторные пластины изготовляют из сплава свинца и сурьмы (7—8%), В состав сплава для решеток положительных пластин входит мышьяк. Сурьма необходима для придания пластинам жесткости. Пластины изготовляют в виде решеток, образующих ячейки, заполняемые активной массой, которая принимает непосредственное участие в химических процессах во время заряда и разряда. Активная масса заряженных положительных пластин состоит из перекиси свинца, а у отрицательных—из губчатого свинца. Для увеличения площади соприкосновения активной массы с электролитом ее делают пористой. Чтобы увеличить количество активной массы принимающей одновременнно участие в химических процессах и уменьшить внутреннее сопротивление, делают по нескольку одноименных пластин, соединенных между собой параллельно в полублоки. Полублоки собирают в блоки (рис.40). Положительных пластин в полублоке должно быть на одну меньше, 4 чем отрицательных, с тем, чтобы в блоках положительные пластины были размещены между отрицательными. Такое взаимное расположение пластин обеспечивает использование обеих сторон положительных пластин. Если в химической реакции будет принимать участие только одна сторона положительной пластины, то пластина будет быстро разрушаться. Толщина положительной пластины больше отрицательной. Над пластинами установлен предохранительный щиток.
Сепараторы размещены между разноименными пластинами и предохраняют их от непосредственного соприкосновения (короткого замыкания). Сепаратор представляет собой прокладку, изготовленную из микропористой пластмассы (мипласта), стекловолокна или микропористого эбонита (мипор). Сепаратор должен хорошо пропускать электролит, что необходимо для нормального протекания химических процессов во время заряда и разряда. Сепараторы, изготовленные из минора или мипласта, с одной стороны имеют ребристую поверхность, которой сепаратор обращен к положительной пластине.
Электролит представляет собой смесь химически чистой серной кислоты и дистиллированной воды. Электролит, употребляемый для заполнения аккумуляторов, должен иметь определенную плотность.
Новые аккумуляторы с сухими заряженными пластинами заполняют электролитом плотностью 1,28— 1,25 г/см3. Выбирая плотность электролита, надо учитывать климатический пояс и время года. При низких температурах плотность электролита должна быть большей, а при более высоких температурах — меньшей. Во время приготовления электролита серную кислоту льют тонкой струей в воду, одновременно помешивая раствор чистой стеклянной палочкой. Нельзя лить воду в кислоту, так как выделяется большое количество тепла, электролит будет разбрызгиваться и может вызвать ожоги тела. Составлять электролит следует в кислотостойкой посуде.
Напряжение на клеммах свинцовых аккумуляторов независимо от их размеров и количества пластин одинаково. В заряженном состоянии напряжение одного аккумулятора равно 2 В, при разряде напряжение снижается. Во время пользования аккумулятором нельзя допускать снижения напряжения ниже 1,7 В, так как это приведет к его порче.
На современных автомобилях применяют приборы, рассчитанные на напряжение 12 или 24 В. Чтобы получить такое напряжение,, необходимо шесть аккумуляторов соединить последовательно свинцовыми перемычками, либо использовать две таких батареи.
Емкость аккумулятора определяется количеством электричества, которое может дать заряженный аккумулятор при разряде до допустимого предела (снижение напряжения до 1,7 В). Измеряется емкость ампер-часами. Ампер-часом называется емкость такого аккумулятора, который может давать ток силой в 1А в течение 1 ч. Емкость зависит от размера пластин и их количества, т. е. от количества активной массы, соприкасающейся с электролитом, от качества (пористости) активной массы, силы разрядного тока, а также от температуры электролита.
Чем больше сила разрядного тока, тем меньше становится емкость. Снижение температуры электролита на Г С от температуры +30° С снижает емкость примерно на 1%.
На автомобилях марок: ЗИЛустанавливают аккумуляторные батареи 6-СТ-90-ЭМС, на ГАЗ —6-СТ-75 и на КамАЗ —две 6-СТ-190-ТР. Марки аккумуляторных батарей расшифровываются так: первая цифра обозначает количество аккумуляторов в батарее, буквы СТ — стартерная, а число после букв — емкость батареи в ампер-часах. Последние буквы обозначают материал бака: Э — эбонит, Т— полиэтилен, П — асфальто-пековая пластмасса и материал сепаратора; Р—мипор, М — мипласт, С — стекловолокно. После буквенных обозначений указывается соответствующий государственный стандарт.
Для определения полярности на выводных клеммах проставляются знаки « + », «—». Кроме того, отрицательную выводную клемму делают тоньше положительной. Если нет опознавательных знаков и клеммы по толщине различить трудно, то необходимо установить батарею на автомобиль и, подключив клеммы, включить свет. Если стрелка амперметра при неработающем двигателе покажет разряд, то батарея включена правильно.
Гарантийный срок работы аккумуляторных батарей зависит от материала сепараторов, от качества применяемых материалов и колеблется в пределах от 18 мес до двух лет при нормальной эксплуатации. В настоящее время все аккумуляторные батареи сухозаряженные, т. е. батареи поступают с завода в заряженном виде без электролита. Перед употреблением такие батареи необходимо привести в рабочее состояние, выполнив следующие операции:
освободить вентиляционные отверстия;залить электролите каждый аккумулятор.
Плотность электролита должна соответствовать заряженному аккумулятору, сезону и климатическому поясу; уровень электролита должен быть на 10—15 мм выше предохранительного щитка;в течение 2—3 ч пластины должны пропитаться электролитом, после чего долить электролит до уровня; подзарядить аккумулятор силой тока, численно равной 0,1 емкости в течение 5 ч, если этого недостаточно, то зарядный ток снижают и продолжают заряд в течение 2—3 ч. Признаком конца заряда является обильноегазовыделение (кипение электролита) и постоянные плотность электролита и напряжение в течение 3 ч; если плотность электролита
к концу заряда не соответствует норме, ее нужно довести до нормы, долив дистиллированную воду или электролит повышенной плотности(1,4).Выключатель аккумуляторной батареи. При электротехнических работах, длительном хранении автомобиля или на стоянке аккумуляторную батарею следует отключить от массы автомобиля, для чего устанавливают выключатель аккумуляторной батареи.
Источник