Расчет времени работы ИБП

• Виды бесперебойников и решаемые ими задачи
• Расчет времени автономной работы
• Время работы ИБП с учетом параметров АКБ и мощности нагрузки
• Определение средней потребляемой мощности
• Расчетная методика на примере газового котла
• Поправочные коэффициенты
• Выводы

Источник бесперебойного питания – полезное устройство, которое обеспечивает стабильную работу в течение нескольких часов или хотя бы считанные минуты для сохранения документов и корректного выключения техники при прекращении подачи электропитания. Такие устройства контролируют параметры выходного напряжения электросети и в случае перебоев с основным источником электроэнергии автоматически переводят подключенное оборудование на резервное питание – от аккумуляторных батарей ИБП.

При выборе бесперебойника учитывают условия его предстоящего использования и необходимое время автономной работы подключаемого оборудования. Чтобы кратковременно обеспечивать нагрузку резервной электроэнергией, например, для корректного и своевременного выключения компьютера, обычно используют модели со встроенными АКБ. Чтобы оборудование могло работать в автономном режиме более 10–20 минут, к бесперебойникам подсоединяют дополнительные (внешние) аккумуляторные батареи.

Виды бесперебойников и решаемые ими задачи

Источники бесперебойного питания выручают в периоды непродолжительных отключений электроснабжения и значительных перепадов напряжения в сети. Уровень их автономности зависит от разных факторов, включая особенности конструкции возможности подключения дополнительных АКБ для наращивания емкости.

По этому критерию различают:

• Бесперебойники со встроенными аккумуляторами, к которым невозможно подсоединить дополнительные АКБ. При отсутствии сетевого напряжения они обеспечивают кратковременную автономную работу приборов – до 15–20 минут.
• Модели со встроенными аккумуляторами и возможностью подсоединения внешних накопителей энергии. Они способны дольше обеспечивать приборы накопленной в батареях электроэнергией.
• Бесперебойники, работающие исключительно с внешними батареями.

От возможности подключения и наращивания емкости внешних батарей зависит уровень автономности, который способен обеспечить конкретный бесперебойник.

Расчет времени автономной работы

Сколько энергозависимая техника сможет работать от аккумуляторов ИБП – зависит от их емкости и мощности подключенной нагрузки. Рассчитать ориентировочное время работы позволяют разные методики, но в любом случае при исчислениях учитывают следующие параметры:

• мощность общей нагрузки (в ваттах)– суммарное значение мощностей, указанных на блоках питания подключаемых устройств;
• суммарная емкость аккумуляторов бесперебойника (в ампер-часах);
• номинальное напряжение АКБ (в вольтах).

Вместо емкости и напряжения батарей в расчетах удобнее сразу использовать их произведение – энерговооруженность АКБ (в ватт-часах). Чтобы рассчитать, сколько подключенное оборудование проработает с питанием от аккумуляторов бесперебойника, нужно разделить энерговооруженность АКБ (в Вт·ч) на мощность нагрузки (в Вт) и полученное значение умножить на КПД инвертора (≈0,9). В результате получится ориентировочное значение периода автономности в часах.

АКБ Li-ion 14,8 Вольт 4S4P (10,8-16,8В) 10,4A*ч - 26A*ч

Артикул:1501

В наличии

6 732

В корзину

АКБ Li-ion 7,4 Вольт 2S5P (5,4-8,4В) 13 A*ч - 32,5 A*ч

Артикул:2520

В наличии

5 570

В корзину

АКБ Li-ion 11,1 Вольт 3S4P (8,1-12,6В) 10,4 мA*ч - 26A*ч

Артикул:2527

В наличии

6 138

В корзину

АКБ Li-ion 14,8 Вольт 4S6P (10,8-16,8В) 15,6 А*ч - 39 А*ч

Артикул:2533

В наличии

9 535

В корзину

Время работы ИБП с учетом параметров АКБ и мощности нагрузки

В таблице приведены приблизительные значения периода автономной работы бесперебойника в зависимости от энерговооруженности его батарей (умножьте емкость на напряжение) и мощности подключенной к нему техники.

Определение средней потребляемой мощности

При определении усредненной потребляемой мощности учитывают количество потребленной энергии за определенный период. Например, компрессор с заявленной мощностью 180 Вт, включающийся на 3 минуты через каждые 8 минут, имеет среднюю мощность 67,5 Вт (180х3/8). А блок питания компьютера мощностью 750 Вт реально потребляет 250 Вт.

Значит, бесперебойник с батареей энерговооруженностью 120 Вт·ч (емкостью 10 А·ч и напряжением 12 В) сможет заменить компьютеру штатную сеть электропитания примерно на 26 минут. Обычно для завершения рабочих процессов и корректного выключения ПК нужно максимум 5–7 минут. Значит, для блока питания компьютера подойдет ИБП с менее емкой батареей – например, энерговооруженностью 24 Вт·ч (емкостью 2 А·ч при напряжении 12 В).

Бесперебойники с более емкими и мощными батареями используют для техники, питание которой от АКБ нужно поддерживать на протяжении длительного срока. В отличие от компьютерной техники и систем аварийного освещения, такие приборы как холодильник или газовый котел с циркуляционным насосом требуют уточненных расчетов и большей автономности.

Расчетная методика на примере газового котла

Представим, что нам нужно организовать бесперебойное питание газового котла и циркуляционного насоса, причем:

• потребляемая мощность подключаемых устройств (суммарно) – 600 Вт;
• нужно, чтобы в случае отключения электроэнергии они работали от источника бесперебойного питания 3 часа (максимальный период пропадания электричества).

При выборе АКБ для бесперебойника можно воспользоваться той же универсальной формулой, но увеличить расчетное значение хотя бы на 20–30%. Значит, энерговооруженность АКБ в нашем примере должна составлять: PхT/0,92+30%=600х3/0,92+30%≈2545 Вт·ч. При напряжении 12 В емкость подходящей батареи составит 2545:12=212 А·ч. Остается выбрать модель с похожими характеристиками, лучше – с дополнительным запасом емкости.

При выборе бесперебойника необходимо учесть, что величина пусковых токов нагрузки может значительно превышать номинальные значения. Так, у компрессора холодильника мощностью около 200 Вт пусковая потребляемая мощность достигает 1000 Вт. Циркуляционные насосы при запуске тоже кратковременно потребляют мощность, которая может быть в 3–8 раз больше номинального значения. Выходная мощность бесперебойника должна перекрывать пиковые нагрузки. Производители электроприборов указывают данные о значениях потребляемой мощности и пусковых токах в технической документации.

Поправочные коэффициенты

Конечно, батареи не используют накапливаемую энергию на 100%. Для корректной работы накопителей энергии важно избегать глубоких разрядов. Полезная (используемая) емкость АКБ зависит от технологии их изготовления и химического состава. У Li-ion батарей полезная емкость составляет 80% от общей, а у моделей подвида LiFePO4 – 90%. Это желательно учесть в расчетах. Но с другой стороны, потребляемая мощность подключаемого оборудования обычно гораздо меньше заявленного значения. Поэтому для ориентировочного определения уровня автономности в большинстве случаев этими факторами пренебрегают.

В более точных расчетах времени работы ИБП учитывают поправочные коэффициенты, фактическую емкость батареи, уровень ее износа, условия эксплуатации, отклонение от оптимальной температуры и другие факторы. В частности, такие расчетные методики используют при организации бесперебойного питания автоматики газовых котлов, систем обеспечения, телекоммуникационного и серверного оборудования.

Выводы

Есть разные методики, позволяющие рассчитать примерный период работы бесперебойника при отключении электроэнергии. В простейшем случае находим значение энерговооруженности батареи (умножаем ее емкость на напряжение), делим на суммарную мощность нагрузки и полученное значение умножаем на 0,9. При такой методике исчислений не учитываются многие факторы, но она позволяет примерно оценить, сколько конкретный UPS сможет обеспечивать питание той или иной техники от своих аккумуляторов.

Ранее мы рассказали в блоге VirtusTec.ru о том, как проверить АКБ источника бесперебойного питания на работоспособность.