Ёмкость АКБ: как считать
Ёмкость под заданную автономию считают в обратную сторону от формулы времени: А·ч = (нагрузка / КПД + собственное потребление) × часы / (напряжение блока × глубина разряда). Для 120 Вт на 8 ч при КПД 0,9 и 5 Вт саморасхода нужно 1 107 Вт·ч полезной энергии; AGM 12 В при разряде до 50 % — 184 А·ч по простой формуле и 208 А·ч с поправкой Пейкерта (ток 11,5 А выше паспортного C/20, ёмкость отдаётся не полностью). Стандартный ряд — 100, 120, 150, 200, 250 А·ч: берут 250 А·ч или два аккумулятора по 100–120 А·ч параллельно.
Литий-железо-фосфат меняет расчёт в свою пользу: разряд до 85 %, экспонента Пейкерта 1,03, напряжение 12,8 В — на те же 8 ч хватит 102 А·ч, стандартные 120 А·ч. При цене втрое выше за А·ч литий выигрывает по стоимости одного цикла (10 ₽/кВт·ч против 46 у AGM за срок службы) и по массе, но требует зарядного устройства с литиевым профилем и не заряжается на морозе. Для редких коротких отключений дешевле AGM, для ежедневных или длинных — LiFePO4.
Напряжение блока выбирают по мощности: до 1–1,5 кВт — 12 В, 1,5–3 кВт — 24 В, свыше 3 кВт — 48 В, иначе токи по проводам достигают сотен ампер (2 кВт от 12 В — 185 А). Аккумуляторы соединяют последовательно для напряжения (2 × 12 В = 24 В) и параллельно для ёмкости, желательно одной партии и возраста; при параллельном соединении больше трёх веток ставят балансирующие перемычки или выбирают одну батарею большей ёмкости. Калькулятор считает ёмкость с Пейкертом, ближайший стандарт и схему блока для 12/24/48 В.
Ёмкость на 2–48 часов для 120 Вт
Для другой нагрузки калькулятор пересчитает; зависимость линейная по мощности и почти линейная по времени (Пейкерт слегка выгибает её).
Инвертор и батареи для дома по средней нагрузке
Мощность инвертора с запасом 25 % и пусками ×1,25/0,8, напряжение блока по мощности, ёмкость на 8 часов и ток из батарей.
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
- Формула: А·ч = (Вт/КПД + саморасход) × ч / (В × DoD); для AGM добавьте 10–20 % на Пейкерта при токе выше C/10 — калькулятор делает это сам.
- Напряжение блока по мощности инвертора: до 1,5 кВт — 12 В, до 3 кВт — 24 В, выше — 48 В; ток по проводам = Вт / В.
- Параллельно — не больше 2–3 одинаковых батарей одной партии; лучше одна большая или блок 24/48 В.
- Запас 1,3–1,5 на старение: через 3–4 года AGM отдаёт 60–70 % ёмкости, LiFePO4 — 80–90 % через 2 000 циклов.
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 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.
