Источники питания - выбор и расчёт

Ресурс аккумулятора или количество циклов заряда-разряда зависит от глубины разряда. Наиболее щадящий режим эксплуатации аккумулятора достигается при работе с глубиной разряда в 30%. Оптимальным с точки зрения потребителя - глубина разряда 50%. Наихудший вариант (при котором ресурс батареи минимален) - глубина разряда 100% (полный разряд)

Например если аккумулятор 12В 75Ач обладает энергией 900 Вт*ч, то при глубине разряда DoD 30% мы используем всего лишь 270 Вт*ч.

Оптимальным выглядит решение, когда батарея разряжается наполовину своей емкости (DoD 50%). Это позволяет продлить ресурс АКБ и потреблять больше энергии. Тогда от батареи 75Ач нам будет доступна энергия в 450Вт*ч.

Типовой ресурс аккумуляторных батарей

Свинцово-кислотный AGM АКБ

Ресурс работы (количество циклов заряд/разряд): до 200 (DoD 100%), до 350 (DoD 50%), до 800 (DoD 30%)

Мультигелевый АКБ (AGM MG)

Ресурс работы (количество циклов заряд/разряд): до 300 (DoD 100%), до 800 (DoD 50%), до 1400 (DoD 30%)

Гелевый АКБ (GEL)

Ресурс работы (количество циклов заряд/разряд): до 400 (DoD 100%), до 1200 (DoD 50%), до 1800 (DoD 30%)

Литий железо фосфатный аккумулятор (LifePo4)

Ресурс работы: > 4000 циклов заряд/разряд (DoD 80%)

Предположим что система состоит из 4х IP камер с потребляемой мощностью 5Вт каждая и сетевого видеорегистратора (NVR) с HDD который потребляет мощность не более 20Вт. Суммарная потребляемая системой видеонаблюдения мощность составляет 4 х 5 + 20 = 40Вт.

Предполагаем что вся система будет получать питание от ИБП 220в.

Количество энергии (Вт*ч), необходимое системе 40 Вт в течении 12 часов - Qс=40*12 = 480 Вт*ч.

Подразумеваем что глубина разряда аккумулятора будет 50%. Таким образом коэффициент разряда k = 0,5.

Коэффициент полезного действия ИБП 220в в режиме работы от аккумуляторных батарей примем 90% или 0,9 (разный у разных моделей).

Таким образом требуемое количество запасённой энергии в аккумуляторной батарее Qa = 480 / (0,5*0,9) = 1067 Вт*ч.

Требуемая ёмкость батареи в случае напряжения батареи 12в: E=Qа/Vx где Vx это напряжение батареи. E= 1067/12 = 89 а*ч.

Требуемая ёмкость блока батарей в случае напряжения батареи 24в (2штх12в последовательно): E=Qа/Vx где Vx это напряжение батареи. E= 1067/24 = 44 а*ч.

Требуемая ёмкость блока батарей в случае напряжения батареи 36в (3штх12в последовательно): E=Qа/Vx где Vx это напряжение батареи. E= 1067/36 = 30 а*ч.

Требуемая ёмкость блока батарей в случае напряжения батареи 48в (4штх12в последовательно): E=Qа/Vx где Vx это напряжение батареи. E= 1067/48 = 22 а*ч

Требуемая ёмкость блока батарей в случае напряжения батареи 72в (6штх12в последовательно): E=Qа/Vx где Vx это напряжение батареи. E= 1067/72 = 15 а*ч

*При последовательном соединении аккумуляторных батарей, емкость общей батареи остается такой же как и у каждого аккумулятора из цепи.

Теперь дело за выбором ИБП 220в. ИБП 220в со встроенными аккумуляторами обычно оснащаются батареями емкостью не более 9А*ч. Этого не достаточно для того чтобы продержать нагрузку в 40Вт в течении полусуток не уйдя в глубокий разряд батарей что негативно скажется на их ресурсе.

Значит нам необходимо остановить свой выбор на ИБП 220в с возможностью подключения внешних батарей, так как в этом случае мы можем использовать аккумуляторы большей ёмкости.

Перечень подходящих моделей:

LPA-W-PSW-500VA (350Вт) в комплекте с батареей FEL-12100

Інвертор ЕХА SL 600 в комплекте с батареей FEL-12100

Производитель в названии батареи обычно указывает время разряда при котором аккумуляторная батарея обладает максимальной ёмкостью. 

Так обозначение 12V 65Ah/10H на корпусе батареи FEL-1265 обозначает что емкость 65Ah актуальна лишь при разряде аккумулятора в течении 10 часов величиной тока 0,1 от ёмкости.

При разряде бОльшим током, когда полный разряд происходит в течении 3 часов, ёмкость этой же батареи равна 42 Ah, а при полном разряде большим током в течении 1 часа ёмкость составляет всего лишь 28 Ah.

Поэтому, для оптимального использования ёмкости батареи рекомендуется нагружать её током 0,1 C и менее.

Паспортные данные батареи FEL-1265

Разрядные характеристики батареи при разных токах нагрузки

AGM и GEL батареи имеют разные характеристики заряда. Если в цикличном режиме рекомендуемое напряжение заряда AGM батареи - 14,7В то у гелевой батареи оно ниже - 14,1В.

Таким образом если ваш ИБП обеспечивал напряжение заряда в 14,7В то прямая замена AGM на GEL недопустима и ведёт к преждевременному выходу из строя GEL батареи.

Обратная замена также недопустима, так как максимальный ток заряда гелевой батареи 0,2 С в отличии от 0,1 С у AGM.

Поэтому замена одного типа батарей на другой подразумевает наличие возможности переключения соответствующих режимов в ИБП.

Зарядные характеристики AGM и GEL батарей (сравнение)

Блоки бесперебойного питания Full Energy отключают нагрузку при понижении напряжения батареи ниже 10,5в для предотвращения глубокого разряда аккумуляторной батареи.