Při instalaci video dohledu nebo nouzového osvětlení je nutné předem spočítat, jak dlouho vydrží baterie připojená k systému. Životnost baterie závisí především na kapacitě baterie. Ale závislost na spotřebě proudu se stává nepřímo úměrná. Jak dlouho baterie vydrží, můžete vypočítat podle její kapacity.
Doba vybíjení baterie v závislosti na zátěžovém proudu
V bateriových zdrojích je kapacita indikována na základě toho, jaký proud dokáže baterie vyrobit za standardní dobu. V případě, že tato doba není uvedena ve specifikacích zdroje, obvykle se bere 20 hodin. Pokud je například kapacita na baterii uvedena jako 200 A*h, pak to lze interpretovat jako skutečnost, že baterie je schopna dodávat proud 10A po dobu 20 hodin.
Je zajímavé, že takový výpočet životnosti baterie není použitelný pro velké zatížení. V případě baterií byl zaznamenán neobvyklý vzor. Spočívá v neschopnosti vydat velké procento kapacity při vyšší zátěži. Ukazuje se tedy, že jak se zatěžovací proud zvyšuje, procento výstupní kapacity baterie klesá. Například zdroj 200 A*h bude produkovat proud 200A po dobu 15-30 minut, ale ne celou hodinu.
Zajímavý fakt! Kapacita baterie, která se vybije velkou zátěží, nikam nemizí, ale zůstává v baterii. Pokud se například baterie 100 A*h vybije proudem 50 A, pak při nabití spotřebuje přibližně 50 A*h. Ale pokud to chvíli necháte, kapacita se obnoví díky difúzi iontů ve zdrojových elektrodách.
Tento efekt je způsoben tím, že proud v baterii protéká vlivem iontové vodivosti. Pokud je vodivost v elektrolytu na dostatečně vysoké úrovni a nenese žádné zvláštní hodnoty, pak bude přenos iontů v deskách baterie a nosičích překonávající fázové oddělení od elektrody a elektrolytu probíhat pomalu. Jinými slovy, pokud se baterie rychle vybije, některé ionty jednoduše nestihnou vystoupit z elektrody do elektrolytu nebo překonat tuto vzdálenost v opačném pořadí během doby vybíjení. Právě to omezí kapacitu baterie při rychlém vybíjení.
Tato anomálie byla pozorována již dlouho. A pro výpočet doby vybíjení se používají mnohem obsáhlejší vzorce, které jsou o tento efekt korigovány.
Metody výpočtu pracovní doby
Peukertův exponent
Pro výpočet provozní doby baterie se vyplatí použít Peckertův vzorec:
Vzorec používá následující zápisy pro množství:
- T – časový úsek, hodiny.
- C je koeficient vypočítaný Peckertem, který udává kapacitu baterie při vybíjení proudem 1A.
- I je proud, při kterém dochází k výboji.
- N – Peukertův exponent.
V některých případech je exponent okamžitě uveden v dokumentaci nebo charakteristikách baterie. Vypočítává se na základě údajů C-rating baterie, tzn. kapacit v různých časových intervalech vybíjení. Peukertův koeficient lze vypočítat nezávisle pomocí vzorce:
Zde R označuje hodinové hodnocení kapacity.
Peckertův vzorec pomáhá co nejpřesněji vypočítat provozní dobu autonomního zdroje energie.
Jednoduchý vzorec
Chcete-li vypočítat, jak dlouho baterie vydrží, můžete použít následující vzorec:
Používá následující zápis:
- E – kapacita použité baterie, A*h.
- U – napětí.
- P – zátěžový výkon, Watt.
Tento vzorec je značně zjednodušený. S jeho pomocí lze rychle vypočítat přibližnou dobu (5-15 hodin vybíjení), jak dlouho bude zdroj pracovat. Tato rovnice nekoriguje pokles energetického výkonu baterie během krátkého vybití a nárůst stejného indikátoru po dlouhou dobu. Rovněž se neberou v úvahu koeficienty, které nám umožňují poskytnout nejpřesnější údaje.
V případě jednoduché metody výpočtu existuje pokročilejší vzorec:
Používá zápisy jako:
- T – doba, po kterou může zdroj pracovat, h.
- U – Napětí baterie, Volt.
- C – kapacita baterie, A*h.
- K – počet baterií použitých pro napájení.
- h – Koeficient účinnosti platný pro měnič. Jeho indikátory jsou 0.75-0.9 a mění se poměrně často, protože indikátor závisí na zatížení.
- Kr1 – koeficient upřesňující hloubku vybití zdroje 0.8-0.9. Doporučuje se použít nižší hodnotu (tj. 80 %).
- K2 je ukazatel dostupné kapacity.
- P – výkon zátěže.
Tento vzorec umožňuje vypočítat přesnější dobu provozu autonomního zdroje energie, ale pro delší vybíjení od 60 minut. Pro krátké vybití se získaná data budou značně lišit od skutečných indikátorů kvůli přítomnosti funkce nelineárního vybíjení v olověných bateriích.
Výpočet pomocí tabulek ze specifikací baterií
Metoda výpočtu životnosti baterie pomocí tabulek ze specifikací baterií umožňuje získat přesné výsledky. Tento způsob zjišťování, jak dlouho může baterie fungovat, je rozdělen do tří fází.
Výpočet celkového výkonu baterie z příkonu zátěže baterie
Vzorec používá následující zápis:
- P1 – výkon, W;
- Сos(φ) – charakteristika účiníku;
- K – stupeň aplikovaného zatížení UPS;
- Účinnost invertoru.
Pokud například vezmete 120 kW UPS, která pracuje při 70% zatížení. A účiník je 0.8, pak dostanete následující výpočet:
To je přesně zátěž, která půjde do UPS, když je zdroj zařízení napájen z baterie.
Výpočty zatížení pouze pro jednu baterii
V této fázi je důležité přepočítat zátěž právě na jednu baterii. Protože obvykle velké zdroje nepřerušitelného napájení používají více baterií zapojených do série. Počet baterií se může lišit až do 40 kusů.
Vzorec pro výpočet zatížení jedné baterie za předpokladu, že je v řetězu 40 kusů, vypadá takto:
Stačí jednoduše vydělit předchozí výsledek počtem prvků v řetězci. Také datové listy baterií udávají výkon pouze jednoho prvku, kterého je zpravidla 6 kusů ve 12V bateriích. Z toho vyplývá, že zatížení bude mít následující hodnotu:
Kde Rel je síla jednoho prvku.
Prohlížení a studium tabulek vybití baterie a následný výběr vhodného prvku
Základní charakteristikou každé baterie je její zásoba energie. Tento indikátor ukazuje množství energie dodávané baterií za určité časové období. V tabulkách charakteristik odkazují pokyny na hloubku vybití. Tabulky vypadají takto:
Například byly pořízeny dvě tabulky akumulátoru Delta ze dvou sérií. Při výpočtu bylo identifikováno zatížení 298W. Tabulky ukazují, že první zdroj vydrží zatížení téměř 14 minut a druhý – 16. Je zřejmé, že je lepší zvolit druhou baterii.
Provádění skutečných šoků
Nejpřesnější indikátory jsou získány testováním se skutečnými výboji. Tento postup je ale velmi zdlouhavý. Nezapomeňte také, že baterie nabude maximální kapacity až při 10. cyklu nabití-vybití.
Závěr
Zjistit, jak dlouho baterie vydrží napájet konkrétní zařízení, je poměrně jednoduché. Formule jsou velmi lehké. Existují i speciální kalkulačky, do kterých stačí zadat všechny potřebné údaje.
Téměř každé moderní elektronické zařízení se schopností autonomního provozu má lithium-iontové „na palubě“
Obyčejné kyselinové baterie postupně ztrácejí na oblibě. Jsou nahrazovány vylepšenými technologiemi
Často kvůli nezkušenosti uživatele dochází k situacím, kdy místo správného připojení baterie majitel
Moderní lidé používají chytré telefony, notebooky, bezdrátová sluchátka a další gadgety. Jejich špatná kvalita je omezená
Pro jednoduchost jsme vytvořili kalkulačky:
Nyní si představíme výpočetní algoritmus:
1) Určete celkový výkon zátěže a konstantní vybíjecí proud.
2) Vypočítáme potřebnou kapacitu baterie pro danou autonomii.
3) Určete typ baterie
příklad
Vzhledem k: dva LED pásky o výkonu 10W každý a pracující na 12V. Požadovaná autonomie: 10h. Životnost: jeden rok při každodenním používání. Provozní podmínky: stálá pokojová teplota 20 stupňů.
Hledat: minimální přijatelné a optimální baterie pro řešení problému.
rozhodnutí
1) Celkový výkon W=10W*2=20W. Konstantní vybíjecí proud: I=20/12=1.67A. Pro přesné výpočty je vhodné měřit spotřebu proudu pomocí multimetru.
2) Chcete-li určit požadovanou kapacitu, měli byste projít následujícími body:
) Pro podporu zátěže při takovém vybíjecím proudu je nutné určit minimální vypočtenou kapacitu baterie: 1,67 * 10 = 16,7 Ah.
b) Je třeba mít na paměti, že kapacitu dobíjecích baterií udávají výrobci na základě určité doby vybíjení. Obvykle je to 10 hodin. Někteří výrobci ale uvádějí 20 hodin. Zde nám pomůže specifikace baterie, kterou najdete na našem webu. Podívejme se na specifikaci Delta DTM 1226:
Charakteristiky vybíjení nejbližší plánované baterie
V našem případě je doba provozu z baterie 10 hodin, což znamená, že kapacitu můžeme považovat za rovnou nominální. Pokud však úkol vyžaduje 5 hodin, musíte počítat s tím, že při takové době vybíjení bude kapacita baterie nižší (vybíjecí proud vynásobíme hodinami – 4,8A * 5h = 24Ah místo 28 ).
c) Dále musíme vzít v úvahu počet cyklů nabití-vybití, pro které systém navrhujeme (ze specifikace):
Odhadovaný počet cyklů
V problému vidíme, že plánovaný počet cyklů je 365. Přibližná maximální hloubka výboje je v našem případě asi 57 %. Je vhodné to brát s rezervou, budeme počítat s 50% vybitím (reálné provozní podmínky se liší od ideálních laboratorních podmínek).
Zavedeme tedy korekci 0,5: 16,7/0,8 = 33,4 Ah.
d) Pokud máme co do činění s jinou než optimální provozní teplotou (25 stupňů), je nutné zadat korekční faktor, který můžeme také převzít ze specifikace:
Vliv teploty na kapacitu baterie
Takže při teplotě 10 stupňů byste měli zadat koeficient 0.9, tzn. dalších +10 % k vypočtené kapacitě.
3) Pokud potřebujeme režimy dlouhého vybíjení, měli bychom věnovat pozornost sérii baterií AGM od oblíbených výrobců na ruském trhu:
- Baterie Delta má řadu DTM
- CSB má GP
- Baterie BB – BC
V případě, že se výboj provádí vysokými proudy, ale na krátkou dobu:
Tyto baterie jsou optimalizovány pro vysokou energetickou účinnost, i když nejsou o nic horší pro dlouhé vybíjení (jen jsou dražší). Baterie založené na technologii GEL nejsou pro tento úkol zcela optimální, protože. znatelně dražší a hluboké vybití, i když přijatelné, výrazně snižuje životnost.
Odpověď: minimum: Delta DTM 1233 (33Ah), optimální: Delta DTM 1240 (40Ah), nebo analogy.
Podobný článek o metodách výpočtu na našem blogu: https://tok-shop.ru/tok-blog/time-ups-akb/
Viz také:
O autorovi
Sergej Ledněv
Vedoucí komplexních projektů na stabilní a nepřerušované napájení. 220@tok-shop.ru
Proč jste pro své výpočty vzali specifikaci 26Ah baterie, když je nakonec potřeba 33Ah baterie?
Faktem je, že jsme z grafů převzali výpočtové koeficienty, nikoli absolutní hodnoty. Pro baterie podobné kapacity budou tyto koeficienty téměř totožné, takže pro výpočet můžete vzít specifikaci zamýšlené baterie
Jak dlouho vydrží baterie Delta agm 12100 l při vybíjení proudem 14,5 A až 10,5 V? Děkuji předem!
Sergey Lednev 08.11.2016 | Odpověď
Chcete-li to provést, musíte se podívat na charakteristiky vybíjení baterie v pdf – http://tok-shop.ru/newpdf/dtm-12100-l-pdf_1_90.pdf. Asi 4,5 hodiny.
Ahoj. Mám otázku. snímač spotřebuje 12 voltů při 2 ampérech. Potřebuji spočítat, která baterie je vhodná na 4 měsíce výdrže baterie.
Sergey Lednev 04.09.2017 | Odpověď
Pokud vezmeme lineární výpočet. 4 měsíce jsou asi 2880 hodin. Utratíte ~2Ah za hodinu. Minimálně 5760Ah, tzn. potřebujete ~30 baterií o kapacitě 200 Ah
Ahoj. Prosím řekni mi. Jakou baterii mám zvolit pro provoz autonomního ohřívače po dobu 10 hodin?Je známo, že spotřebuje 60W.Děkuji.
Sergey Lednev 21.02.2019 | Odpověď
Ahoj! Výpočet pro baterii si můžete prohlédnout v naší kalkulačce: https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=60&tavt=10&kpd=80&grzd=80
Dobrý den, moje Ariadne nano má spotřebu 40MA, maximálně 50MA s pohybovým senzorem, kolik 18650 baterií potřebuji a s jakou kapacitou, aby fungovaly 1 rok a 2 měsíce bez nabíjení? Děkuji předem!
Sergey Lednev 21.10.2019 | Odpověď
Ahoj! Chemické složení lithiových baterií se znatelně liší od olověných baterií, a proto platí mírně odlišné vzorce výpočtu. Ale přibližně, výpočet je: 40mA*24h.*(365+60d.)=408000mAh. Další úpravy se provádějí pro samovybíjení (vysoce závislé na teplotě), při pokojové teplotě asi 40 % ročně ze 100 % nabití. 408000*1,4=571200mAh. Průměrně má jedna 18650 cca 2500mAh, 571200/2500=285ks. U takové sestavy by se měly provést korekce na chod BMS, průtoky, odpor sestavy atd. a to může velmi vážně upravit požadovaný objem směrem k jeho zvýšení.
Dobrý den, sdělte mi dobu vybíjení 60Ah baterie ze zatěžovacího proudu 0,2A
Sergey Lednev 29.11.2019 | Odpověď
Ahoj! Zpravidla byste neměli pracovat s vybíjecím proudem, ale s výkonem, protože Proud se bude zvyšovat, jak se baterie vybíjí při stálém výkonu. Nicméně 0,2A je 2,4W, proto: https://tok-shop.ru/calcvr/?kolak=1&emak=60&mng=2.4&kpd=100&grzd=80
Použil jsem vaši kalkulačku a získal údaje pro požadovanou baterii, která byla asi dvakrát vyšší. Zrovna teď jsem testoval nově zakoupenou baterii do UPS, vydržela tak dlouho, jak by podle vaší kalkulačky měly vydržet 2 takové baterie. Není to špatný způsob, jak zdvojnásobit tržby!
Sergey Lednev 16.04.2020 | Odpověď
Alexandre, s největší pravděpodobností jsi provedl měření špatně. Svůj UPS s baterií můžete přinést k nám do kanceláře a já vám dokáži, že kalkulačka počítá s rezervou cca 20 %, aby nedošlo k hlubokému vybití baterie.
V měření je nemožné udělat chybu. Tady se zázraky nedějí. Po prvním nabití UPS s novou baterií Sven SV 1290 (9 Ah, 12 V) pracovala přesně 55 minut. Jako zátěž byly použity dvě žárovky o celkovém výkonu 85 W. Vaše kalkulačka ukazuje, že k provozu po dobu 1 hodiny při tomto výkonu potřebujete dvě baterie 12 Ah nebo 3 baterie 7 Ah. To je dokonce více než 2krát příliš vysoké požadované parametry!
Sergey Lednev 16.04.2020 |
Pojďme se na to blíže podívat. Za prvé, zde jsou výpočty podle vašich podmínek – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=85&tavt=0.9&kpd=90&grzd=100. Na odporové zátěži je CP vyšší a dovolíte hluboké vybití. Kalkulačka ukazuje požadovaných 12Ah. A to je přesně asi 20% rezervy, o které jsem psal výše. Za druhé, s tolerancemi pro nízkou účinnost a mělký výboj dostaneme následující výpočet – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=85&tavt=0.9&kpd=80&grzd=80, tzn. 15Ah. Docela relevantní hodnoty pro řešení problému. Zatřetí se můžete podívat na tabulku charakteristik vaší baterie – https://tok-shop.ru/newpdf/sven-sv-1290-instr-pdf_0_6015.pdf. Vidíme, že při 1 hodinovém vybíjení na 1,75V na článek dostaneme výkon 10,76W. A to je 65W energie z celé baterie za hodinu. Podívejme se na kalkulačku – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=65&tavt=1&kpd=100&grzd=100. Vše je přesné, pokud odstraníme tolerance hloubky a účinnosti. A dostanete 85W*0,9=76,5W, což je o 15 procent více než v dokumentaci. To znamená jediné – nesprávná naměřená data. Pro přesné výpočty nelze použít jmenovitý výkon žárovky. Za čtvrté, musíme pochopit a vzít v úvahu degradaci baterie v průběhu času a provést pro to úpravy. Pokud tedy chcete získat garantovanou vypočítanou kapacitu bateriové banky, s přihlédnutím k možné nízké účinnosti měniče a mělkému vybití baterie, s přihlédnutím k degradaci baterie, lze hodnoty kalkulátoru považovat za spolehlivé. A mimochodem, kalkulačka zaokrouhlí počet potřebných baterií na celá čísla.
Dobrý den, prosím o radu jakou kapacitu záložní baterie použít pro autonomní provoz 60W autochladničky na 10 hodin provozu v noci, když neběží motor auta? Jsem řidič kamionu a v ledničce se několikrát vybily baterie a nepodařilo se mi nastartovat motor, a teď přemýšlím o záložní baterii do chladničky.
Sergey Lednev 03.05.2020 | Odpověď
Ahoj! Musíte zjistit, kolik energie chladnička nakonec přes noc spotřebuje, protože. nemusí mít neustále spotřebu 60W, ale pokud je to stálá zátěž, tak ti bude stačit jedna 80Ah baterie – https://tok-shop.ru/calcakum/?mng=60&tavt=10&kpd=80&grzd=80
Dobrý den, prosím o informaci, jakou kapacitu baterie je potřeba pro motor 75 kW, max. 22500 300 ot./min, 250 V, 10 A, takže může běžet XNUMX hodin.
Sergey Lednev 03.12.2020 | Odpověď
Ahoj! Váš problém nemá řešení) Požadovaná baterie je příliš velká. Problém vyřeší pouze naše vlastní generace
Dobré odpoledne Řekněte mi prosím, jaké baterie a jakou kapacitu je nejlepší použít pro čerpadlo určené k čerpání paliva. Výkon čerpadla 300W. Požadovaná provozní doba je XNUMX hodin denně. Baterie se budou dobíjet solárními panely.
Dobrý den, prosím o sdělení jakou kapacitu záložní baterie použít pro autonomní provoz autochladničky.V dokumentaci se píše:
1.DC 12V/24V
2. výkon 45 Watt,
3.příkon 0,2-0,25 kw.h/24h
Nerozuměl jsem, na který bod 2 nebo 3 se zaměřit při výběru kapacity záložní baterie.
Dobrý den, zajímá mě následující dotaz: Chceme si s sebou vzít na túru baterii Delta DT 12012 (12V / 1.2Ah) a připojit 12V LED žárovky, jak moc nám bude svítit při plném nabití? Je to racionální? Nebo jsem si měl vzít velký stroj?
Jak nejlépe vypočítat počet 5NK-125 (5KL-125P) alkalických baterií na loď s požadovaným stálým odběrem minimálně 2 kW po dobu 24 hodin při denním nabíjení části baterií na břehu?
