Как устроен расчёт резервного питания
Резервное питание дома считают от нагрузки к батарее: сколько ватт нужно и как долго, сколько из них дойдёт через инвертор (КПД 0,85–0,93 плюс собственное потребление 5–10 Вт), какую часть ёмкости можно отдать без потери ресурса (AGM 50 %, GEL 55 %, LiFePO4 85 %) и как ток разряда режет паспортную ёмкость свинцовых батарей — уравнение Пейкерта t = H·(C/(I·H))^k с k ≈ 1,15 для AGM. Котёл 120 Вт от AGM 12 В 100 А·ч: 600 полезных Вт·ч, 138 Вт из батареи, ток 11,5 А — 4 ч 20 мин по простой формуле и 3 ч 27 мин по Пейкерту; от LiFePO4 100 А·ч — 7 ч 49 мин.
Обратная задача — ёмкость на заданное время: котлу 120 Вт на 8 часов нужно 208 А·ч AGM (стандартные 250 А·ч или 2 × 120) либо 102 А·ч LiFePO4 (120 А·ч). Мощность ИБП выбирают по другой логике — по пикам: холодильник запускается с пятикратным током (600 Вт при 120 рабочих), насос котла с трёхкратным, поэтому «котёл + роутер + свет» с 195 Вт средней мощности требует ИБП 600 ВА, а дом со скважинным насосом — инвертор 5 000 ВА с блоком 48 В. Всё это — с чистым синусом и сквозной нейтралью для фазозависимых котлов.
Режимы инструмента: время работы (любая нагрузка, батарея, КПД, простая формула и Пейкерт), ёмкость под время с номиналом и схемой блока, мощность ИБП по списку нагрузок с cos φ и пусками, время заряда по току и типу батареи, сравнение AGM/GEL/LiFePO4/стартерной по автономии, ресурсу и стоимости кВт·ч через батарею. Нормативная основа — ГОСТ Р МЭК 62040-3 (классы ИБП), ГОСТ Р МЭК 60896-21 (свинцово-кислотные VRLA), ГОСТ Р МЭК 62619 (литий-ионные), ПУЭ гл. 4.4.
Время работы от AGM и LiFePO4 по нагрузке
Блок 12 В, КПД инвертора 0,9–0,92, собственное потребление 5 Вт, глубина разряда 50 % (AGM) и 85 % (LiFePO4), поправка Пейкерта.
Мощность ИБП для типовых наборов нагрузок
ВА по cos φ приборов, пик при пуске самой тяжёлой нагрузки, рекомендуемый номинал — большее из 1,25·ВА и пика/0,8.
Четыре типа аккумуляторов при 100 А·ч
Полезная энергия, время котла и холодильника, ресурс, ориентировочная цена и стоимость киловатт-часа через батарею за срок службы.
Классификация СБЭ по характеристикам выходного напряжения: VFI — выходное напряжение независимо от изменений напряжения и частоты на входе (двойное преобразование); VI — выходное напряжение зависит от изменений частоты на входе, но стабилизировано по напряжению (линейно-интерактивные); VFD — выходное напряжение зависит от изменений напряжения и частоты на входе (резервные).— ГОСТ Р МЭК 62040-3-2015, п. 5.3
Как считать и что проверить
- Автономию считайте по средней мощности (котёл 80–150 Вт, холодильник 40–60 Вт), мощность ИБП — по пиковой (×3 насос, ×5 компрессор).
- Для AGM/GEL — глубина разряда 50–55 % и Пейкерт 1,1–1,15; для LiFePO4 — 85 % и почти линейный разряд: литиевой батареи хватает вдвое меньше по А·ч.
- Напряжение блока по мощности: до 1,5 кВт — 12 В, до 3 кВт — 24 В, выше — 48 В; провода и предохранитель — по току Вт / В.
- Зарядный ток ИБП не меньше 0,1C внешних батарей, иначе они не восстановятся между отключениями; литий не заряжать на морозе.
Каждый режим разобран на своей странице: время работы, котёл, ёмкость АКБ, холодильник, ИБП 1000 ВА, LiFePO4 или AGM, время заряда, ВА и ватты, инвертор для дома.
- Peukert W. Über die Abhängigkeit der Kapazität von der Entladestromstärke bei Bleiakkumulatoren — зависимость отдаваемой ёмкости свинцового аккумулятора от тока разряда (уравнение Пейкерта t = H·(C/(I·H))^k). Elektrotechnische Zeitschrift, 20. 1897.
- ГОСТ Р МЭК 62040-3-2015 «Системы бесперебойного энергоснабжения (СБЭ). Часть 3. Метод определения требований к эксплуатационным характеристикам и методы испытаний» — классификация ИБП (VFI, VI, VFD), нормируемые параметры. Росстандарт. 2015.
- ГОСТ Р МЭК 60896-21-2013 «Батареи свинцово-кислотные стационарные. Часть 21. Типы с регулирующим клапаном. Методы испытаний» — ёмкость при 20-часовом разряде, циклический ресурс, заряд. Росстандарт. 2013.
- ГОСТ Р МЭК 62619-2020 «Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Требования безопасности к литий-ионным аккумуляторам для промышленных применений» — BMS, защита LiFePO4. Росстандарт. 2020.
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е изд., гл. 4.4 «Аккумуляторные установки» и гл. 7.1 — размещение, вентиляция, защита цепей постоянного тока. Минэнерго России. 2003.
- СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» — категории надёжности электроснабжения, резервное питание систем отопления и связи. Минстрой России. 2016.
