Время работы: как считать
Простая формула автономии: время = запас энергии батареи / мощность, которую из неё берут. Запас — ёмкость в А·ч, умноженная на напряжение (12 В × 100 А·ч = 1 200 Вт·ч), и не весь: свинцово-кислотный AGM без потери ресурса разряжают лишь до 50 % — остаётся 600 Вт·ч. Мощность из батареи — нагрузка, делённая на КПД инвертора (0,85–0,93), плюс собственное потребление ИБП 5–10 Вт: котёл 120 Вт превращается в 138 Вт со стороны батареи, или ток 11,5 А при 12 В. Получаем 600/138 ≈ 4 ч 20 мин.
Реальность хуже из-за эффекта Пейкерта: паспортная ёмкость свинцового аккумулятора указана для 20-часового разряда малым током, а при большем токе отдаваемая ёмкость падает — t = H·(C/(I·H))^k, где H = 20 ч, k — экспонента Пейкерта (AGM ≈ 1,15, GEL 1,1–1,12, стартерные 1,2–1,3). Для котла от AGM 100 А·ч это 3 ч 27 мин вместо 4 ч 20 мин: минус 20 %. У LiFePO4 экспонента близка к 1 (1,03), а разряжать можно до 85 % — тот же котёл от литиевой батареи 100 А·ч проработает 7 ч 49 мин. Калькулятор показывает оба времени и предупреждает, когда ток разряда слишком велик для батареи.
Три типичные ошибки: считать по паспортной ёмкости без глубины разряда (в два раза оптимистичнее для AGM), брать мощность по шильдику прибора, а не среднюю (холодильник «150 Вт» потребляет в среднем 40–60 Вт, потому что компрессор работает треть времени), и забывать про КПД инвертора и саморазряд ИБП. Для нагрузок с пусковыми токами (насосы, компрессоры) время автономии считают по средней мощности, а мощность ИБП — по пиковой. Возраст батареи тоже важен: после 3–4 лет AGM отдаёт 60–70 % паспортной ёмкости.
Время работы от AGM и LiFePO4 по нагрузке (с поправкой Пейкерта)
Блок 12 В, КПД инвертора 0,9 (AGM) и 0,92 (LiFePO4), собственное потребление 5 Вт, глубина разряда 50 % и 85 %.
Параметры типов аккумуляторов, принятые в расчёте
Типовые значения; у конкретных моделей глубина разряда, экспонента Пейкерта и ресурс отличаются — берите из паспорта.
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
- Считайте по средней мощности за цикл работы (котёл 80–150 Вт, холодильник 40–60 Вт), а по пиковой выбирайте только мощность ИБП.
- Для AGM/GEL закладывайте глубину разряда 50 % и Пейкерта 1,1–1,15; для LiFePO4 — 80–90 % и почти линейный разряд.
- КПД инвертора 0,85–0,93 плюс 5–10 Вт собственного потребления: при нагрузке 50 Вт эти ватты съедают до 20 % автономии.
- Через 3–4 года ёмкость AGM — 60–70 % от новой: закладывайте запас 1,5 при расчёте на весь срок службы.
Остальные режимы — на страницах серии ниже и в полном калькуляторе ИБП и аккумуляторов; сечение проводов до батарей и падение напряжения — в расчёте падения напряжения, реактивную мощность приборов — в калькуляторе компенсации.
- 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 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 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 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.
