Онлайн-калькулятор позволяет рассчитать, сколько времени проработает аккумулятор заданной емкости при заданном токе нагрузки. Это позволяет рационально подобрать источник питания для вашего электронного устройства в строгом соответствии с необходимыми размерами устройства.
Калькулятор времени работы аккумулятора
Емкость аккумулятора (mAh)
Время работы аккумулятора до разряда (часы)
Как считает этот онлайн-калькулятор? Прежде всего, время работы устройства от аккумулятора и его разряд зависят от величины потребления устройства, измеряемой в миллиамперах (mA) и емкости батареи, измеряемой в ампер-часах (mAh).
Ампер – это основная электрическая величина, определяющая количество тока, проходящего через нагрузку. Время работы и разряда батареи вычисляется, исходя из текущего значения емкости батареи и величины нагрузки.
Цикл работы аккумулятора до допустимого разряда вычисляется по формуле:
Время работы аккумулятора = Емкость аккумулятора в mAh / ток нагрузки устройства в mA * 0.70*
* Поправочный коэффициент 0.70 необходим для учета внешних факторов, которые могут повлиять на срок службы батареи.
Упрощенная формула вычисления времени работы
В более упрощенном онлайн-калькуляторе расчета аккумулятора, время работы может быть высчитано из значений емкости АКБ, измеряемой в ампер-часах и мощности потребляемой нагрузки, измеряемой в Ваттах.
В таком случае значение вычисляется по формуле:
Время работы аккумулятора = (10 * емкость батареи) / нагрузка
Упрощенная формула
Емкость в Ампер-часах (Ah)
Как правильно и корректно рассчитать время автономии, которое необходимо получить для вашего потребителя?
Для простоты мы сделали калькуляторы расчета:
- Расчет количества аккумуляторов по нагрузке и автономии
- Расчет времени автономии по нагрузке
А теперь представим алгоритм расчета:
1) Определяем совокупную мощность нагрузки и постоянный ток разряда.
2) Вычисляем необходимую емкость аккумулятора для заданной автономии.
3) Определяем тип аккумулятора
Пример
Дано: две светодиодные ленты мощностью по 10Вт и работающие от 12В. Необходимая автономия: 10ч. Срок службы: год при ежедневной эксплуатации. Условия эксплуатации: постоянная комнатная температура 20 градусов.
Найти: минимально допустимые и оптимальные аккумуляторы для решения задачи.
Решение
1) Совокупная мощность W=10Вт*2=20Вт. Постоянный ток разряда: I=20/12=1.67A. Для точных расчетов желательно померить ток потребления при помощи мультимера.
2) Для определения необходимой емкости следует пройти по пунктам:
а) Для того, чтобы продержать нагрузку на таком токе разряда необходимо определить минимальную расчетную емкость АКБ: 1,67*10=16,7Ач.
б) Нужно иметь ввиду, что емкость аккумуляторных батарей указывается производителями исходя из определенного времени разряда. Обычно это 10 часов. Но некоторые производители указывают 20 часов. Тут нам поможет спецификация по АКБ, которую можно взять на нашем сайте. Посмотрим спецификацию Delta DTM 1226:
Разрядные характеристики ближайшего планируемого АКБ
В нашем случае, время работы от АКБ 10 часов, значит мы можем считать емкость равной номинальной. Однако, если в задаче стоит 5 часов, то нужно делать поправку на то, что при таком времени разряда емкость АКБ будет ниже (умножаем ток разряда на часы – 4,8А*5ч=24Ач вместо 28).
в) Далее, нужно учитывать кол-во циклов заряда-разряда, на который мы проектируем систему (из спецификации):
Расчётное количество циклов
В задаче мы можем видеть, что планируемое кол-во циклов у нас 365. Ориентировочная предельная глубина разряда в нашем случае – около 57%. Желательно взять с запасом, будем рассчитывать на 50% разряд (реальные условия эксплуатации отличны от идеальных лабораторных условий).
Таким образом, вводим поправку 0,5: 16,7/0,8=33,4Ач.
г) В случае, если мы имеем дело с отличной от оптимальной температурой эксплуатации (25градусов), необходимо водить поправочный коэффициент, который тоже можем взять из спецификации:
Влияние температуры на емкость аккумулятора
Так при температуре 10 градусов следует ввести коэффициент 0.9, т.е. ещё +10% к расчётной емкости.
3) В случае, если нам необходимы долгие режимы разряда – следует обратить внимание на серии AGM аккумуляторов популярных на российском рынке производителей:
- У АКБ Delta – серия DTM
- У CSB – GP
- У BB Battery – BC
В случае, если разряд производится высокими токами, но короткое время:
- Delta – серии HR, HRL, FTS
- CSB – HR, HRL
- BB Battery – HR, HRL
Это АКБ оптимизированы на высокую энергоотдачу, хотя и для долгих разрядов они подходят не хуже (они просто дороже). Аккумуляторы по технологии GEL не совсем оптимальны для данной задачи, т.к. заметно дороже, а глубокий разряд хоть и допустим, но резко снижает срок службы.
Ответ: минимально: Delta DTM 1233 (33Ач), оптимально: Delta DTM 1240 (40Ач), либо аналоги.
Похожая статья про способы расчета в нашем блоге: https://tok-shop.ru/tok-blog/time-ups-akb/
Перейти к содержимому
Предлагаем Вашему вниманию простой онлайн-калькулятор, при помощи которого можно рассчитать, сколько времени проработает аккумулятор определенной емкости при указанном токе нагрузки. Это позволит правильно подобрать источник питания для различных электронных устройств, в том числе и собранных своими руками.
Введите значения в поля, и нажмите «Вычислить». Результат покажет максимально возможное время работы Вашего аккумулятора.
Теоретически можно производить расчет по формуле: t=C_ак/I_н , где:
- t – продолжительность «работы» аккумуляторной батареи (ч);
- Сак – емкость аккумулятора (мА*ч);
- Iн – ток нагрузки (мА).
Но, проблема заключается в том, что при увеличении нагрузки на АКБ, также увеличивается скорость разряда емкости. Например, аккумулятор емкостью 800 мА*ч при нагрузке 800 мА, будет работать не час, а несколько меньше. В связи с этим используется следующая формула для расчета: t=C_ак/(I_н × K_I ), то есть, добавлен коэффициент KI, это табличное значение, подбираемое в зависимости от типа АКБ. В данном онлайн-калькуляторе используется усредненное значение коэффициента KI, равное 1,428.
Для получения результата достаточно ввести емкость АКБ (в мА*ч) и ток нагрузки (в мА). После этого нажать кнопку «Вычислить» и ознакомиться с результатом.
Telegram канал @asutpp_ru
При установке видеонаблюдения или аварийного освещения необходимо заранее рассчитать, на сколько хватит подключенного к системе аккумулятора. Время автономной работы в первую очередь зависит от емкости батареи. А вот зависимость от тока потребления приобретает обратно пропорциональный характер. Можно рассчитать, на сколько хватит аккумулятора, зная его емкость.
Содержание
- Время разряда батареи в зависимости от тока нагрузки
- Методы расчета времени работы
- Экспонента Пекерта
- Простая формула
- Расчет по таблицам из спецификаций АКБ
- Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ
- Расчеты нагрузки только на один АКБ
- Просмотр и изучение разрядных таблиц аккумуляторов и последующий подбор подходящего элемента
- Проведение реальных разрядов
- Заключение
Время разряда батареи в зависимости от тока нагрузки
В аккумуляторных источниках емкость указывается из расчёта того, сколько АКБ может выдавать тока в стандартный промежуток времени. В том случае, если в специфике источника это время не указано, то в основном берется 20 часов. Например, если на АКБ емкость указана как 200 А*ч, то это можно расшифровать как то, что батарея способна питать током 10А на протяжении 20 часов.
Интересно то, что подобный расчёт времени работы аккумулятора применим не для большой нагрузки. В случае батарей была замечена необычная закономерность. Она заключается в невозможности отдавать большой процент емкости при большей нагрузке. Таким образом, получается, что при увеличении тока нагрузки уменьшается процент отдачи емкости со стороны АКБ. Например, источник в 200 А*ч будет выдавать ток в 200А на протяжении 15-30 минут, но никак не полноценного часа.
Интересный факт! Емкость АКБ, который разряжен большой нагрузкой, никуда не девается, а остается в батарее. Например, если батарея в 100 А*ч разряжена на 50А, то при ее заряде она потребит где-то 50 А*ч. Но, если оставить ее на некоторое время, то емкость восстановится за счет диффузии ионов в электродах источника.
Такой эффект связан с тем, что ток в аккумуляторе протекает под воздействием ионной проводимости. Если в электролите проводимость на достаточно высоком уровне и при этом не несет особых значений, то перенос ионов в пластинах АКБ и преодоление переносчиками фазового раздела из электрода и электролита будет происходит медленно. Другими словами, если батарея будет быстро разряжаться, некоторые ионы просто не будут успевать выйти в электролит из электрода или преодолеть это расстояние в обратном порядке за время разряжения. Именно это и будет ограничивать емкость аккумулятора при быстром разряде.
Такая анормальность была давно замечена. И для расчёта времени разряда используют куда более емкие формулы, в которые внесены поправки на такой эффект.
Методы расчета времени работы
Экспонента Пекерта
Для того, чтобы рассчитать время работы АКБ, стоит воспользоваться формулой Пекерта:
В формуле используются следующие обозначения величин:
- Т – временной промежуток, ч.
- С – коэффициент, вычисленный Пекертом, который обозначает емкость батареи при разряжении током величиной в 1А.
- I – ток, при котором совершается разряд.
- N – Экспонента Пекерта.
Экспонента в некоторых случаях сразу же указывается в документации или характеристиках аккумулятора. Она рассчитывается на основе данных с-рейтинга АКБ, т.е. емкости в разных временных промежутках разряда. Коэффициент Пекерта можно рассчитать самостоятельно по формуле:
Здесь R обозначает часовой рейтинг присущий емкости.
Формула Пекерта помогает максимально точно рассчитать время работы автономного источника питания.
Простая формула
Чтобы рассчитать, на сколько хватит аккумулятора, можно использовать следующую формулу:
В ней используются следующие обозначения:
- Е – емкость используемого АКБ, А*ч.
- U – напряжение.
- Р – мощность нагрузки, Ватт.
Данная формула сильно упрощена. Ее можно использовать, чтобы быстро рассчитать примерное время (5-15 часов разряда) того, сколько будет работать источник. В этом уравнении нет поправок на снижение отдачи энергии батареи во время короткого разряда и увеличение этого же показателя на длительных периодах. Также здесь не учтены коэффициенты, которые позволяют дать максимально точные данные.
В случае с простым способом расчёта есть и более совершенная формула:
В ней используются такие обозначения, как:
- Т – время, на протяжении которого может работать источник питания, ч.
- U – Напряжение АКБ, Вольт.
- С – емкость аккумулятора, А*ч.
- К – количество используемых батарей для питания.
- h – Коэффициент полезного действия, применимый к преобразователю. Его показатели равняются 0.75-0.9, и довольно часто изменяются, так как показатель зависит от нагрузки.
- Кр1 – коэффициент задающий глубину разряда источника 0.8-0.9. Рекомендуется использовать меньшее значение (т.е. 80%).
- К2 – показатель доступной емкости.
- Р – мощность от нагрузки.
Такая формула позволяет посчитать более точное время работы автономного источника питания, но для более длительных разрядов от 60 минут. На непродолжительном разряде полученные данные будут сильно разниться с реальными показателями из-за наличия нелинейной функции разрядов в кислотно-свинцовых батареях.
Расчет по таблицам из спецификаций АКБ
Способ расчета времени работы аккумулятора по таблицам из спецификаций батарей позволяет получить точные результаты. Этот метод выяснения времени, сколько может работать АКБ делится на три этапа.
Вычисление полной мощности аккумулятора, от потребляемой мощности нагрузки на АКБ
В формуле применяются такие обозначения, как:
- Р1 – мощность, Вт;
- Соs(φ) – характеристика на коэффициент мощности;
- К – степень прилагаемой нагрузки ИБП;
- КПД инвертора.
Например, если взять ИБП мощностью в 120 кВт, который работает при нагрузке в 70%. А коэффициент мощности в 0.8, то получится следующий расчёт:
Именно такая нагрузка и пойдёт на ИБП при питании источника устройства от аккумулятора.
Расчеты нагрузки только на один АКБ
На этом этапе важно перерассчитать нагрузку именно на одну батарею. Потому что обычно в больших источниках бесперебойного питания используются несколько батарей, соединенных последовательно. Количество АКБ может варьироваться до 40 штук.
Формула для вычисления нагрузки на одну батарею при условии, что в цепочке 40 штук выглядит так:
Достаточно просто разделить предыдущий результат на количество элементов в цепи. Также в дата-листах АКБ указывают мощность только на один элемент, которых, как правило, 6 штук в 12В батареях. Из этого следует, что нагрузка примет такое значение:
Где Рэл – это мощность одного элемента.
Просмотр и изучение разрядных таблиц аккумуляторов и последующий подбор подходящего элемента
Базовой характеристикой каждой батареи считается ее энергоподача. Этот показатель указывает на количество выдаваемой мощности АКБ в определенный временной промежуток. В характеристических таблицах ориентиры идут на глубину разряда. Таблицы выглядят следующим образом:
Для примера были взяты две таблицы аккумулятора Дельта из двух серий. В ходе вычисления была выявлена нагрузка в 298Вт. По таблицам видно, что первый источник выдержит нагрузку почти 14 минут, а второй — 16. Очевидно, что выбор лучше делать на второй аккумулятор.
Проведение реальных разрядов
Самые точные показатели дает проверка проведением реальных разрядов. Но эта процедура очень длительная. Также не стоит забывать, что АКБ приобретает максимальную ёмкость только на 10 цикле заряд-разряд.
Заключение
Узнать на сколько хватает аккумулятора для питания той или иной техники достаточно просто. Формулы весьма легкие. Также существуют специальные калькуляторы, в которые достаточно вбить все необходимые данные.
На чтение 7 мин. Просмотров 4.4k. Опубликовано 17.05.2020
Далеко не все знают, как правильно выполнять расчеты и определять емкость АКБ.
Именно поэтому, создаются различные формулы и калькуляторы которые помогают разобраться во многих вопросах.
Как определить емкость аккумуляторной батареи
Узнать емкость можно при учете данных, которые указываются изготовителем на упаковке, а также посредством простейших вычислений. Мин. показатель напряжения на выходе при полном разряде для автомобильной батареи составляет 10,8 вольта. На полноценный цикл разрядки нужно примерно 10−20 часов.
Если на батарейке указано значение емкости 72 Ач, то значит, она выдает ток 3,6 Ампера на протяжении всего процесса подзарядки. После отвода нагрузки, напряжение на выходе должно быть 10,8. В и больше.
Чтобы выполнить расчет емкости аккумулятора онлайн, используется следующая формула Ср= Ik * t, в которой учитывается время разряда (t) и коэффициент Пейкерта (k). Для свинцовых модификаций показатель должен начинаться от 1,15 до 1,35. При выполнении расчетов нужно учесть деление емкости на номинальную и запасную. К особенностям этих двух показателей можно причислить нижеуказанные факты:
- Номинального типа емкость определяется с помощью разряда маленьким током, например, при длительной эксплуатации разного электрического оборудования.
- Резервная емкость помогает узнать, насколько хватит аккумулятора без использования генератора. В таком случае ток разряда составляет 25 ампер.
Важно! Расчет емкости аккумулятора онлайн сделать намного проще, ведь все выполняется автоматически.
Номинальный параметр АКБ для автомобиля вычисляется при учете ее особенностей. На емкость влияют условия эксплуатации аккумулятора.
Как определить, на сколько он заряжен
Многих волнует вопрос: как проверить заряжена ли аккумуляторная батарея?
Есть старый способ, который поможет проверить устройство.
Сначала нужно купить в магазине ареометр. Это такая трубочка из стекла с грушей и поплавком, которую необходимо засунуть в аккумулятор, после поплавок должен показать заряжен ли агрегат.
Ареометр работает по принципу измерения плотности электрофизического состава. Грушей наберите электролит из АКБ, а поплавок потонет или всплывает, все зависит от плотности. На поплавке – шкала, отображающая плотность и уровень заряженности. Также есть табличка, которая вносит поправки в показания, если температура во время проверки отличается от 25 °C.
Это самый простой способ определения емкости.
Итак: таблица напряжений заряженной аккумуляторной батареи:
| Напряжение В | Заряд |
| 12,6 и больше | 100% |
| 12,5 | 90% |
| 12,42 | 80% |
| 12,32 | 70% |
| 12,20 | 60% |
| 12,06 | 50% |
| 11,9 | 40% |
| 11,75 | 30% |
| 11,58 | 20% |
| 11,31 | 10% |
| 10,5 | 0% |
Хорошо, что температурный режим воздуха почти не оказывает влияение на напряжение. Т.е. на холоде напряжение будет лишь чуточку меньше.
Приблизительного типа зависимость емкости аккумулятора от температурного режима воздуха
| Градусы | Емкость |
| 25 | 100% |
| 20 | 95% |
| 10 | 90% |
| 85% | |
| -10 | 70% |
| -20 | 50% |
| -30 | 40% |
Если аккумулятор полностью заряжен при 25°, то чем, ниже температурный режим, тем меньше он может отдать собственной емкости. Но если АКБ разряжена, примерно на 50%, то при снижении до -20, завести транспортное средство можно будет, лишь с помощью друга. Да и разряженная батарея может просто замерзнуть.
Внимание! Ничего не понятно? Используйте калькулятор разряда аккумулятора.
Как определить мощность нагрузки на аккумулятор
Расчет поможет вам получить неточные данные, однако даже этих примерных цифр хватит для оценки мощности отдельного агрегата. Чтобы рассчитать все правильно, рассмотрим закон Ома для полной цепочки: I = Ε/(R + r).
Если судить по этой формуле, то получается, что чем больше значение r, тем меньший ток может отдавать аккумуляторная батарея. Так как ЭДС (Ε) можно принять как базисное напряжение (Uном) на АКБ при разомкнутой цепочке, то изменим закон Ома:
Uном = IR + Ir.
Пока из этого выражения не совсем понятно, как получить макс. мощность, выдаваемую аккумулятором. Однако стоит вспомнить про то, что АКБ может функционировать лишь в конкретном диапазоне напряжений. При нагрузке, из-за сопротивления внутреннего, напряжение на батарее не должно стать ниже Umin.
Зная закон Ома для участка цепочки (U=IR), можно отразить в нашем выражении так:
Uном = Umin + Ir
Используя этот результат, уже точно можно получить значение макс. тока, который может выдать АКБ:
I = (Uном — Umin)/r
Понимая, что мощность, поглощаемая участком цепочки = произведению силы тока на напряжение, подаваемое на этот участок, можно вычислить макс. мощность, выдаваемую батареей:
P = Umin*(Uном — Umin)/r
И вот, вы, практически подошли к тому значению макс. мощности, выдаваемой агрегатом. Для определения мощности АКБ потребуется умножить выведенное значение для одного аккумулятора на число аккумуляторов в батарее.
Вы можете задаться вопросом: «И что, это так легко узнать макс. мощность, которую выдает аккумулятор»? – Да, но, здесь приведен оценочного типа расчет мощности, выдаваемой при разряде – в начале разрядки АКБ может выдавать больше мощности, чем в конце.
Второй проблемный фактор – потеря мощности, происходящая внутри батареи из-за наличия внутреннего сопротивления. Во время нагрузки АКБ разогревается пропорционально квадрату силы тока и времени функционирования (Q=I2*r*Δt). Так как батарея имеет определенную рабочую температуру, потребуется учесть разогрев аккумулятора при проектировании АКБ, и, при нужде, обеспечить нормальную систему охлаждения.
Важно! Потребление аккумулятора составляет кВт 2,0 в сутки, но многое еще зависит от модели.
Расчет времени работы аккумулятора
Итак, как произвести расчет времени работы от аккумулятора?
Емкость АКБ частенько указывают в ампер-часах, ну или в мА·ч.
Вроде ничего сложного, ведь все есть, у вас скажем, батарея емкостью (C) 800 мА·ч часов и прибор с потребляемым током (I) в 100 мА·ч, значит, по формуле, он может обеспечивать работу этого девайса 8 часов. Так? Не совсем. Кол-во электрической энергии, которое можно извлечь из АКБ, зависит от тока разряда аккумулятора. То есть при довольно большом токе разряда батарея садится молниеносно и отдает мало энергии.
Это явление было замечено много лет назад, но первым, кто попытался учесть его количественно, был Пекерт (Peukert), который изменил формулу.
По Пекерту, время разрядки АКБ равно,
где n – экспонента Peukert.
Сp – емкость Peukert.
I – ток разряда.
Значение экспоненты Пекерта можно определить экспериментальным образом. Оно зависит от типа агрегата и даже от его выпуска. В основном, это значение лежит в диапазоне от 1.1 до 1.3.
Для некоторых АКБ изготовитель его указывает, но это случается нечасто. В основном можно заметить данные по емкости батареи для разного времени разряда. Этого в принципе хватит, чтобы узнать значение экспоненты Peukert самостоятельно. Вот вы и узнали, как рассчитать, на сколько хватит аккумулятора.
На сколько времени хватит аккумулятора для работы инвертора
Итак, как рассчитать, на сколько хватит аккумулятора? Теоретически, в каждой конкретной ситуации, время работы инвертора стоит подсчитывать отдельным образом, исходя из следующих факторов:
- Емкости АКБ.
- Состояния агрегата, уровня износа и заряда.
- Условий эксплуатации.
- Мощности подсоединяемых приборов и поглощаемой ими силы тока.
- Типа нагрузки и объема.
Но даже если все учесть, точный подсчет времени функционирования инвертора сложно произвести. Расчет аккумулятора для инвертора без запуска двигателя по формулам часто бывает довольно неточным. В первую очередь, потому что, что линейного типа зависимость в падении напряжения АКБ до минимально допускаемых значений отсутствует.
Это все потому что в процессе функционирования инвертора на батарею влияет много важных факторов. Но, так или иначе, расчет по формуле вполне возможен.
Для примера и наглядности расчетов времени функционирования инвертора используем следующие данные:
- Емкость АКБ 60 ампер-часов.
- Питаемый девайс, ноутбук Леново G550.
Входного типа напряжение, у которого 19 Ватт, поглощаемая сила тока — 3.42 А,
мощность — 19х3.42 = 64.98 Ватт (округляем до 65).
Инвертор для авто чаще всего имеет КПД около 85%, получается если к нему подключена нагрузка 100. В, то от батареи он будет поглощать 115 В.
Вычисление времени функционирования выполняем по формуле T (час) = Ah (ампер-час) х V (вольт) х N (0.85) х K (коэффициент 0.5 или 0.25) / P (В), в которой:
- T — время работы подсоединенного девайса в часах. Ah — емкость батареи машины в ампер-час. V — мин. напряжение в вольтах.
- N — КПД инверторного устройства, берем значение в 85%, в формуле — 0.85.
- K — макс. процент допустимой степени разряда батареи в зависимости от температурного режима воздуха: 0.5 или 0.25.
- P — мощность подсоединенного к инвертору девайса в ваттах.
В результате получается: для теплых погодных условий: Т = 60х11.6х0.85х0.5/65 = 4.5 или четыре часа тридцать минут, для минусовой температуры: Т = 60х12х0.85х0.25/65 = 2.3 или два часа и восемнадцать минут.
Если у вас не получается выполнить расчет времени работы аккумулятора и вы не разбираетесь в формулах, воспользуйтесь помощником. Калькулятор сразу решит все ваши проблемы, главное, это правильно указать данные.
