Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Калькулятор ИБП и аккумуляторов решает две задачи: расчёт аккумулятора на время автономной работы от имеющейся батареи и подбор ёмкости АКБ под требуемое время. Третий режим — расчёт аккумуляторов для пожарной сигнализации по СП 6.13130.2021. В отличие от простых формул «ёмкость × напряжение / мощность», калькулятор учитывает пять слоёв поправок: КПД инвертора и его idle-draw, глубину разряда по типу АКБ, эффект Пейкерта для свинцовых батарей, температурную коррекцию по IEEE 485 и коэффициент старения.
Этот калькулятор ИБП онлайн использует формулы, основанные на стандартах IEC 62040-3, IEEE 485-2020 и IEEE 1184-2006. Каждый промежуточный коэффициент показывается в ходе расчёта с указанием источника — это позволяет проектировщику защитить результат перед заказчиком.
Ниже — полный набор формул расчёта аккумулятора для ИБП, пожарной сигнализации и автономных систем. Каждая формула расчёта аккумулятора приведена с источником.
где P — активная мощность нагрузки (Вт), η — КПД инвертора (0,85–0,92 в зависимости от топологии), P_idle — собственное потребление инвертора даже без нагрузки (20–40 Вт), C_эфф — эффективная ёмкость с учётом Пейкерта и глубины разряда, U — напряжение батарейной цепи (12/24/36/48 В). Формула idle-draw — одно из главных отличий от простого расчёта: при нагрузке 40 Вт (котёл) инвертор потребляет P_бат = 40/0,85 + 25 = 72 Вт — почти вдвое больше мощности нагрузки.
где DoD — допустимая глубина разряда (50% для AGM, 80% для LiFePO4), K_ст — коэффициент старения (1,25 при EoL 80%, IEEE 485 п.6.3.4), Kt — температурный коэффициент. Результат округляется до ближайшего значения из стандартного ряда VRLA 12 В: 1,2 / 2,3 / 5 / 7 / 9 / 12 / 17 / 26 / 40 / 55 / 65 / 100 / 150 / 200 А·ч.
При разряде свинцовой АКБ током выше номинального (C/20) реальная отдаваемая ёмкость снижается. Например, батарея 7 А·ч при токе 31,5 А (C-rate 4,5C) отдаёт всего 3,6 А·ч — вдвое меньше номинала. Экспонент Пейкерта k зависит от типа: AGM k = 1,15, гелевая 1,12, обслуживаемая 1,25, LiFePO4 1,03. Для литий-железо-фосфатных батарей эффект Пейкерта минимален — ёмкость практически не зависит от тока разряда. Источник: W. Peukert, 1897; Linden's Handbook of Batteries; Victron Energy.
При температуре ниже 25°C свинцовая АКБ отдаёт меньше ёмкости. При 10°C потеря составляет 9%, при 0°C — 15%, при −20°C — 27% и более. Формула — линейная аппроксимация из СП 6.13130 и IEEE 485-2020 (Table 1). При отрицательных температурах реальная потеря может быть в 1,5–2 раза больше — рекомендуется использовать данные производителя АКБ.
ИБП имеет два ограничения — по ВА и по Вт, нарушение любого вызывает перегрузку. Типовые значения cos φ: ПК без APFC — 0,6–0,7, сервер с PFC — 0,95–0,99, лампы накаливания — 1,0, двигатели — 0,7–0,85. ИБП 1000 ВА с cos φ = 0,6 выдаёт максимум 600 Вт активной мощности. Источник: APC FAQ FA157485, Eaton.
Вводная: офисный ПК 300 Вт (cos φ = 0,65), ИБП APC Back-UPS BX650LI с батареей 12 В, 7 А·ч AGM. Температура 25°C. КПД инвертора 0,85, idle-draw 25 Вт.
Наивный расчёт «ёмкость × напряжение / мощность» дал бы 7 × 12 × 0,85 / 300 = 14 мин — в 4 раза больше реального. Разница объясняется эффектом Пейкерта при экстремальном C-rate 4,5C и idle-draw инвертора. Реальные 3–4 минуты совпадают с таблицами runtime на сайте APC.
Вводная: газовый котёл + циркуляционный насос (110 Вт, cos φ = 0,72), ИБП с двумя батареями 12 В 17 А·ч AGM (24 В). Неотапливаемое помещение, T = 10°C. КПД 0,85, idle-draw 25 Вт.
Наивный расчёт без поправок: 17 × 24 × 0,85 × 0,5 / 110 = 95 мин. Реальное время — 54 мин, разница 43%. Три причины: Пейкерт при C-rate 0,38C (−26% ёмкости), idle-draw инвертора (+25 Вт к нагрузке), температура 10°C (−9% ёмкости).
Вводная: сервер 1U с PFC (500 Вт, cos φ = 0,95), требуемое время 30 мин, online ИБП (η = 0,92, idle-draw 35 Вт), 48 В (4 АКБ), AGM, K_ст = 1,25.
Вводная: ППКП Болид С2000-М с адресной системой, неотапливаемый склад T = 5°C. Ток дежурного режима 150 мА, ток тревоги 500 мА. Время: 24 ч дежурный + 1 ч тревога (СП 6.13130.2021). K_ст = 1,25 (EoL 80%).
Без температурной коррекции результат составил бы 5,13 А·ч — формально достаточно 7 А·ч в обоих случаях, но запас при 5°C составляет всего 22% вместо 37%. Для неотапливаемых помещений с отрицательными температурами запас критичен.
Классификация по IEC 62040-3: VFD (Voltage and Frequency Dependent) — offline, VI (Voltage Independent) — line-interactive, VFI (Voltage and Frequency Independent) — online с двойным преобразованием. При нагрузке менее 30% от номинала КПД инвертора падает до 70–80% — фиксированные потери (idle-draw) составляют большую долю (Schneider Electric WP #1, Riello UPS).
Расчёт ёмкости аккумулятора для систем пожарной автоматики выполняется по СП 6.13130.2021 (Приложение А, формула А.1). Требование — обеспечить работоспособность системы в течение 24 часов в дежурном режиме и 1 часа в режиме тревоги (пожар). Для некоторых объектов время тревоги увеличивается до 3 часов.
Коэффициент старения K_стр = 100% / S, где S — остаточная ёмкость АКБ в конце срока: при S = 80% → K_стр = 1,25, при S = 70% → K_стр = 1,43 (ГОСТ Р 59638-2021 п. Б.2.28). Для неотапливаемых помещений дополнительно применяется температурный коэффициент Kt.
При одинаковой номинальной ёмкости 100 А·ч и нагрузке 500 Вт (48 В) батарея LiFePO4 обеспечивает в 1,8 раза больше времени автономии: 391 мин против 220 мин для AGM. Причины: допустимый DoD 80% вместо 50%, минимальный эффект Пейкерта (k = 1,03 vs 1,15), срок службы 8–10 лет вместо 3–5.
Определите мощность нагрузки в ваттах (P), найдите ёмкость АКБ (C) и напряжение батарейной цепи (U) в паспорте ИБП. Расчёт времени работы аккумулятора: t = C × U × η × DoD / P, где η — КПД инвертора (0,85 для line-interactive), DoD — глубина разряда (0,5 для AGM). Для точного результата учитывайте idle-draw инвертора (25 Вт) и эффект Пейкерта при высоких токах разряда.
Расчёт АКБ для ИБП: C = P × t / (U × η × DoD), где t — время в часах, U — напряжение цепи. Результат умножьте на коэффициент старения 1,25 (IEEE 485) и округлите до стандартного ряда (7, 9, 17, 26, 40, 55, 100 А·ч). Для холодных помещений добавьте температурный коэффициент Kt.
Калькулятор ИБП по мощности и времени должен учитывать как минимум четыре фактора: КПД инвертора, глубину разряда, idle-draw и температуру. Вендорские калькуляторы (APC, CyberPower) используют табличные данные только для своих моделей. Универсальный расчёт ИБП по мощности и времени подходит для любого ИБП, если вы знаете ёмкость и напряжение батарейной цепи.
Расчёт мощности ИБП начинается с суммирования мощности всех потребителей в ваттах. Умножьте на запас 1,2–1,3. Переведите в ВА: S = P / cos φ (для ПК cos φ ≈ 0,65, для серверов с PFC ≈ 0,95). Выберите ИБП с номиналом не менее полученного значения S. Для серверов — online (VFI), для офиса — line-interactive (VI), для дома — off-line (VFD).
По СП 6.13130.2021: C = K_ст × (I_деж × 24 + I_трев × 1). Ток дежурного и тревожного режимов — из паспорта ППКП (Болид С2000-М: ~150 мА дежурный, ~500 мА тревога). K_ст = 1,25 при EoL 80%. Для неотапливаемых помещений умножьте на Kt = 1 + 0,006 × (25 − T).
Четыре причины: эффект Пейкерта (паспортная ёмкость указана для 20-часового разряда, при быстром разряде отдаётся меньше), idle-draw инвертора (20–40 Вт сверх нагрузки), деградация АКБ с возрастом (через 2–3 года ёмкость падает до 80%), и temperature — при T ниже 25°C ёмкость уменьшается. После замены АКБ выполните калибровку через PowerChute/IPP для корректного отображения runtime.
Простая формула C = P × t / (U × η) даёт заниженный результат — не учитывает глубину разряда и старение. Правильная: C = P_бат × t / (U × DoD) × K_ст × Kt, где P_бат = P/η + P_idle. Это формула из IEEE 485-2020 в упрощённом виде. Для свинцовых АКБ при высоких токах дополнительно применяется поправка Пейкерта.
Расчёт работы ИБП от аккумулятора: t = C_эфф × U × DoD / P_бат. Удвоение ёмкости АКБ не удваивает время — при большей ёмкости ток разряда ниже, эффект Пейкерта слабее, и реальный прирост составляет 2,2–2,5× вместо 2×. Также учитывайте, что время зарядки растёт пропорционально ёмкости: 1 блок ≈ 8 ч, 2 блока ≈ 16 ч.
ООО «Иннер Инжиниринг»