Расчет ИБП по мощности и времени работы. Расчет АКБ для ИБП

Каждый владелец частного дома, офиса или предприятия с оборудованием, требующим надежного электроснабжения и уязвимым к отключениям, рано или поздно понимает, что без источника бесперебойного питания (ИБП) ему не обойтись. Подбор ИБП — это индивидуальный процесс, так как у каждого пользователя есть свои специфические требования.

Особенности подбора ИБП

В отличие от стабилизаторов напряжения, источники бесперебойного питания являются более сложными устройствами с технической точки зрения. Поэтому расчет ИБП включает в себя больше параметров. Кроме определения мощности устройства, необходимо также установить емкость аккумуляторных батарей (АБ), которая зависит от желаемого времени автономной работы.

Неправильный выбор технических характеристик ИБП может негативно сказаться на его эффективности и надежности. Ниже приведены методики расчета этих параметров.

Внимание! Если у вас нет специального технического образования, лучше обратиться за помощью к специалистам для подбора ИБП и аккумуляторных батарей.

Подбор ИБП по мощности и времени автономной работы

Алгоритм подбора модели ИБП состоит из следующих этапов:

Определение суммарной мощности потребителей

Прежде всего, необходимо выяснить, какие электроприборы будут подключены к ИБП и какая у них потребляемая мощность. Важно учитывать и величину пусковых токов, которые могут значительно превышать номинальные значения. Например, у компрессора холодильника мощностью 180-200 Вт пусковые токи могут достигать 1 кВт, а циркуляционные насосы могут потреблять в 3-8 раз больше своей номинальной мощности при запуске. Эти данные можно найти в техническом паспорте оборудования или уточнить у производителя. Определив максимальную суммарную мощность нагрузки в ваттах, нужно выбрать ИБП с активной выходной мощностью, превышающей расчетное значение на 20-30%.

Выбор типа конструкции ИБП
Модели ИБП могут иметь следующие форм-факторы:

настенный;
напольный;
рэковый (для размещения в 19-дюймовых стойках);
универсальный (для установки как на полу, так и в стойке). Выбор типа конструкции зависит от места, где будет установлено устройство, чтобы обеспечить надежное подключение к сети и нагрузке.

Определение требуемого времени автономной работы ИБП

Для оценки необходимого времени автономного питания следует учитывать продолжительность и частоту отключений электроэнергии в сети, а также наличие генератора. Существуют два основных варианта:

Если в вашей электросети случаются кратковременные отключения, и вы используете генератор, следует выбирать ИБП с небольшим временем автономной работы (не более 5-10 минут).
Если отключения электроэнергии длятся длительное время и генератор не используется, потребуется ИБП с большим временем автономной работы (точное значение зависит от максимального периода отключения электричества).

Внимание! Из-за высокой стоимости аккумуляторных батарей, обеспечение длительной автономии (более 12 часов) с помощью ИБП может быть экономически невыгодным. Гораздо разумнее рассмотреть комбинацию: ИБП на короткое время автономии + генератор.

В зависимости от ситуации, необходимо выбрать один из двух вариантов ИБП:

Если время автономной работы не превышает 5-10 минут, подходят модели ИБП со встроенными АБ. Такие устройства обеспечивают бесперебойный переход на работу от генератора и надежно защищают от коротких отключений сетевого напряжения. Их легко выбрать на сайте продавца, зная максимальную потребляемую мощность нагрузки.
Если же время автономной работы превышает 10 минут, стоит рассмотреть модели ИБП без встроенных АБ, но с возможностью подключения внешних батарей. Эти устройства сложнее в подборе, поэтому рекомендуется обратиться к консультантам производителей или продавцов. Если вы хотите самостоятельно подобрать внешние батареи, ниже приведен простой алгоритм их расчета.

Расчет аккумуляторных батарей для ИБП

В этом разделе представлен простой алгоритм выбора стандартных 12-вольтовых аккумуляторов типа AGM (Absorbent Glass Mat).

Определение количества батарей

Начните с подсчета необходимого количества аккумуляторов для выбранной модели ИБП. Для этого используйте следующую формулу:
N батарей = Номинальное напряжение АБ / 12 Вольт, где 12 Вольт Номинальное напряжение АБ
Здесь 12 Вольт — это номинальное напряжение одной батареи. Номинальное напряжение АБ указано в технических характеристиках модели ИБП.

Определение отдаваемой мощности каждой ячейки батареи

Далее нужно выяснить, какую мощность должна выдавать батарея, рассчитанную на 2-вольтовую ячейку. Обычно именно это значение производители указывают в таблицах подбора аккумуляторов.
Стандартная 12-вольтовая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея ИБП состоит из корпуса, в котором соединены последовательно 6 ячеек, каждая из которых имеет номинальное напряжение 2 В.Чтобы правильно рассчитать мощность ячейки, используйте следующую формулу:
P ячейки = P нагрузки / N ячеек / КПД инвертора,
Где:

P ячейки — мощность, которую должна выдавать одна 2-вольтовая ячейка батареи;
P нагрузки — потребляемая мощность нагрузки в Вт;
N ячеек — общее количество ячеек в батареях выбранной модели ИБП (для этого номинальное напряжение АБ делим на 2 В или умножаем количество АБ на 6 ячеек);
КПД инвертора при работе от батарей уточняйте у производителя ИБП (например, для однофазных источников питания ГК «Штиль» это значение составляет 0,86).

Выбор подходящей модели аккумуляторной батареи

После определения мощности ячейки, перед тем как перейти на сайт производителя аккумуляторов для выбора подходящей модели, необходимо уточнить еще один параметр — конечную точку разряда ячейки (В/эл-т), то есть напряжение, ниже которого разряжать батарею нельзя. Эта величина не должна быть ниже 1,6 В на каждую 2-вольтовую ячейку и зависит от продолжительности разряда.

В ИБП «Штиль» конечная точка разряда ячейки предустанавливается на заводе и составляет 1,75 В/эл-т.

Теперь, имея три основных параметра (время автономной работы, мощность ячейки и конечную точку разряда), можно выбрать подходящую модель аккумулятора, опираясь на таблицы разряда постоянной мощностью батареи при 25 градусах Цельсия (это максимальная допустимая температура для эффективной эксплуатации). Такие таблицы обычно размещены на сайте производителя.
Важно помнить, что батареи следует подбирать с запасом по мощности.

Выбор варианта установки АБ

После подбора подходящих внешних батарей необходимо определить способ их установки. Каждый производитель предлагает различные варианты установки АБ в зависимости от конструкции самого источника питания.

Обычно батареи располагаются в специализированных устройствах с необходимой системой защиты. Например, в ГК «Штиль» предусмотрены следующие варианты размещения батарей:

батарейные модули настенного, напольного или стоечного исполнения (в таких модулях батареи обеспечивают автономную работу ИБП от 10 минут до 3 часов);
сборно-разборные батарейные стеллажи (предназначены для размещения батарей, которые обеспечивают длительное время автономной работы — до 20 часов и более);
телекоммуникационные шкафы, в которых обычно устанавливают фронт-терминальные батареи.
Пользователь может обойтись без специального устройства для установки батарей, но в этом случае ему потребуется самостоятельно организовать их защиту.

Пример подбора аккумуляторных батарей для автономного питания газового котла

Необходимо организовать бесперебойное питание газового котла и циркуляционного насоса в частном доме.

Исходные данные:

Максимальная потребляемая мощность нагрузки: 600 Вт (P нагрузки = 600 Вт)
Требуемое время автономной работы: 3 часа (Т автономии = 3 часа)
ИБП будет размещен на стене рядом с газовым котлом.

В качестве источника бесперебойного питания выберем настенную модель «Штиль» SW1000L с выходной мощностью 900 Вт. Эта модель не имеет встроенных батарей, но поддерживает подключение внешних.

Расчет внешних аккумуляторных батарей для ИБП SW1000L

Определение необходимого количества внешних аккумуляторов:

У данной модели номинальное напряжение внешних батарей составляет 36 В.
N батарей = 36 В / 12 В. Таким образом, расчет показал, что потребуется 3 аккумуляторные батареи.

Выяснение отдаваемой мощности каждой ячейки батареи:
КПД инвертора при работе от батарей составляет 86%.
P ячейки = 600 / 18 / 0,86. Необходимая мощность ячейки аккумуляторной батареи составляет 38,7 Вт.

Подбор модели аккумуляторной батареи:
У нас есть необходимые параметры:

Время автономной работы: 3 часа
Конечная точка разряда ячейки: 1,75 В/эл-т
Мощность каждой ячейки: 38,7 Вт

В качестве примера подберем модели аккумуляторов компании Энергон. Мы выберем серию Delta DTM L, предназначенную для питания требовательных электрических приборов, таких как насосы и котлы систем отопления. Для нашего случая оптимальным вариантом станет батарея Delta DTM 1290 L с отдаваемой мощностью ячейки 44,2 Вт.
Важно! Разрядные таблицы для каждого аккумулятора индивидуальны и размещены на сайте производителя.
Определение места установки батарей:
Для выбранных батарей потребуется напольный батарейный стеллаж, например, модель BS-01 от производителя «Штиль», которая позволяет установить до трех батарей емкостью 90 Ач.

Результаты подбора

Для обеспечения бесперебойного питания газового котла и циркуляционного насоса с суммарной потребляемой мощностью 600 Вт были выбраны:

ИБП SW1000L с выходной мощностью 900 Вт;
Три аккумуляторные батареи Delta DTM 1290 L (90 Ач);
Батарейный стеллаж BS-01.

Модельный ряд ИБП «Штиль»

Российский производитель систем электропитания «Штиль» предлагает широкий выбор источников бесперебойного питания с двойным преобразованием энергии, среди которых:

Однофазные настенные модели с выходной мощностью 0,25–1 кВА;
Однофазные напольные модели с выходной мощностью 0,25–10 кВА;
Однофазные стоечные модели с выходной мощностью 1–10 кВА;
Модели с конфигурацией 3 в 1 (трехфазный вход и однофазный выход) с выходной мощностью 10–20 кВА;
Трехфазные напольные и шкафные модели с выходной мощностью 10–500 кВА.

Полный модельный ряд ИБП «Штиль» доступен по ссылке: Настенные источники бесперебойного питания «Штиль» для котлов. Модельный ряд.

В зависимости от модели, ИБП имеют различные варианты аккумуляторных решений:

Встроенные АБ и зарядное устройство (ток от 1 до 4 А) для обеспечения автономной работы при кратковременных перебоях (до 10 минут при 100% нагрузке);
Зарядное устройство повышенной мощности (ток от 2 до 10 А) с возможностью подключения внешних аккумуляторов для длительной автономной работы (до суток при 100% нагрузке).