Přesný výpočet životnosti baterie pomocí matematických výpočtů není triviální úkol. V tomto ohledu jsme tento úkol zjednodušili implementací výpočetního algoritmu do kalkulaček:
Podívejme se však na přístupy k určení výdrže baterie.
1) Jednoduchý vzorec
T = E•U/P
- E – kapacita baterie v Ah
- U – napětí
- P – zátěžový výkon ve W.
Jedná se o velmi zjednodušený vzorec, který poskytuje velmi přibližný výsledek pro výboje v rozmezí 5-15 hodin. Vhodné pro rychlý odhad doby autonomie ve vaší hlavě. Algoritmus nezohledňuje pokles výdeje energie baterie při krátkých vybíjeních a nárůst při dlouhých vybíjeních, stejně jako různé koeficienty.
Existuje vylepšený vzorec s koeficienty:
T = Uab * Sak * K * h * Kr * Kg / Pnagr
- T – životnost baterie zdroje nepřerušitelného napájení, h;
- Uab – napětí baterie, V;
- Kapacita baterie Sak, Ah;
- K – počet baterií v obvodu;
- h – účinnost měniče (h=0,75-0,9), často se mění v závislosti na zatížení;
- Kr – koeficient hloubky výboje 0,8–0,9 (80%-90%), je třeba uvažovat 80%;
- Kg – koeficient dostupné kapacity (závisí na režimu vybíjení a teplotě, viz charakteristika baterie)
- Rload – výkon zátěže.
Tento algoritmus poskytuje relativně přesné výsledky, ale pro dlouhodobé vybíjení 1 hodiny nebo více. Při krátkých vybitích mohou být výsledky značně zkreslené v důsledku funkce nelineárního vybíjení olověných akumulátorů. Podobnou metodu jsme použili v článku Výpočet autonomního provozu spotřebitele pomocí baterií.
2) Peukertův vzorec
T=Cp/I^n
- T – čas v hodinách
- Cp – Peckertova kapacita (kapacita baterie při vybití proudem 1A)
- I – vybíjecí proud
- n – Peukertův exponent
Peukertův exponent je někdy uveden v charakteristikách baterie a je vypočítán na základě údajů C-rating baterie (kapacita při různých dobách vybíjení). Kapacita Peukert se vypočítá podle vzorce – Ср=R(C/R)^n (R je hodnocení v hodinách odpovídající této kapacitě, např. 10).
Naše kalkulačky jsou založeny na tomto vzorci a berou v úvahu účinnost střídačů a hloubku vybití. Počítají dobu autonomie s vysokou přesností pro krátké i dlouhé výboje.
3) Výpočet pomocí tabulek ze specifikací baterií
Životnost baterie můžete profesionálně a přesně vypočítat pomocí tabulek vybíjení baterie. Pojďme si popsat algoritmus krok za krokem:
Krok 1. Výpočet celkového výkonu do výkonu baterie
Rakb = (Pload*cos(φ)*Knagr)/účinnost inv
- Plload – výkon v kVA
- cos(φ) – charakteristika účiníku (zatěžovací charakteristika)
- Knagr – úroveň zátěže UPS
- Efficiency inv – účinnost měniče
Vezměme si například 120 kVA UPS pracující při 70% zatížení s účiníkem 0.8:
Rakb= (120000 0,8*0,7*0,94)/71=489 XNUMX W – Je to tato zátěž, která dopadne na celou baterii, když je UPS napájena z baterie.
Krok 2. Vypočítejte zatížení jedné baterie
Pojďme si přepočítat zátěž na jednu baterii. Zpravidla se ve velkých UPS baterie zapojují do série v množství 32-40 ks. Pro výpočet zatížení jedné baterie se 40 bateriemi:
71 489Вт/40=1 788Вт.
V datovém listu baterie je obvykle uveden výkon na článek (Pel), kterých je 6 kusů. v 12V baterii. Proto:
Rel = 1788/6 = 298 W.
Krok 3. Studie tabulek vybíjení baterie a výběr.
V článku Jak vybrat správnou baterii do UPS jsme se podívali na podtypy baterií v kontextu různého zamýšleného použití. Jednou ze základních charakteristik je energetický výdej, tzn. kolik energie je baterie schopna dodat za určitou dobu.
Podívejme se na vybíjecí tabulky 100Ah Delta baterií dvou různých řad.
Delta DTM 12100 l:
Delta HRL 12100:
Připomeňme, že naše zatížení prvku je 298W. Hloubka vybití – 10,8V nebo 1,80V na prvek. Z těchto tabulek tedy můžeme usoudit, že DTM 12100 l vydrží zátěž cca 13,8 minuty (lze vypočítat úměrně, zkreslení je minimální), Delta HRL 12100 – 16,3 minuty. rozdíl objednávky 15%. Mimochodem, cenový rozdíl je přibližně stejný.
4) Provádění skutečných výbojů
Ideální je samozřejmě provádět skutečné bitové testy. Je třeba vzít v úvahu, že baterie dosáhnou své maximální kapacity do 10. cyklu nabití-vybití.
