На сколько хватит аккумулятора 12 В при подключении ноутбука, колонки и усилителя?

Методы расчета времени работы

Экспонента Пекерта

Для того, чтобы рассчитать время работы АКБ, стоит воспользоваться формулой Пекерта:

В формуле используются следующие обозначения величин:

1. Т – временной промежуток, ч.
2. С – коэффициент, вычисленный Пекертом, который обозначает емкость батареи при разряжении током величиной в 1А.
3. I – ток, при котором совершается разряд.
4. 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:

1. Е – емкость используемого АКБ, А*ч.
2. U – напряжение.
3. 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:

1. Т – время, на протяжении которого может работать источник питания, ч.
2. U – Напряжение АКБ, Вольт.
3. С – емкость аккумулятора, А*ч.
4. К – количество используемых батарей для питания.
5. h – Коэффициент полезного действия, применимый к преобразователю. Его показатели равняются 0.75-0.9, и довольно часто изменяются, так как показатель зависит от нагрузки.
6. Кр1 – коэффициент задающий глубину разряда источника 0.8-0.9. Рекомендуется использовать меньшее значение (т.е. 80%).
7. К2 – показатель доступной емкости.
8. 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.

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.

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.

Сколько времени будет работать ИБП?

Время работы системы резервирования для дома определяется следующими факторами:

• Мощность нагрузки. Здесь нет линейного расчета, поскольку работа 20 минут пылесоса и 3 часов системы освещения при прочих равных условиях даст разные значения – учитываются коэффициенты для каждого типа приборов.
• КПД инвертора. Базовый показатель – указывает, насколько эффективно преобразуется накопленный постоянный ток в переменный для питания бытовых потребителей. Также влияет наличие выпрямителя тока, который отвечает за стабилизацию выходного напряжения.
• Суммарная емкость аккумуляторных батарей. Во-первых, определяемся с типом АКБ – для коттеджа оптимальным будет применение аккумуляторов типа AGM по сроку службы и возможностям по току заряда-разряда. Во-вторых, основное значение имеет способ подключение АКБ в системе: параллельное или последовательное.

На сколько хватает заряда колонки

В модельном ряде JBL присутствуют маленькие и большие гаджеты. Маленькие легко можно пристегнуть к одежде, к велосипеду, рюкзаку. Они мало весят, при этом отлично звучат. Но с их размерами связано то, что в них помещается только небольшой аккумулятор. Поэтому при интенсивном использовании их будет хватать на около 5 часов. После этого понадобится их подзарядка.

Также данные маленькие гаджеты не содержат полноценной индикации уровня заряда. Поэтому для них можно использовать специальные утилиты на мобильном телефоне, чтобы увидеть уровень заряда в процессе работы.

Чем колонка больше по размеру, тем более массивный аккумулятор в неё можно вместить. Поэтому более объёмных обычно хватает дольше. Например, модели JBL Charge 4 – на 20 часов работы.

Срок, за которой колонка не потребует заряда, зависит от того, насколько вы её интенсивно используете. На это могут повлиять такие факторы:

1. Постоянно ли включено устройство. Обычно, если оно не используется и к нему не подключён мобильный телефон, то оно переходит в выключенный режим и не расходует энергию. Если вы используете приложение для того, чтобы узнать заряд девайса, то оно будет периодически коннектиться к колонке и её немного разряжать. В других случаях устройство должно регулировать время своей работы в неактивном режиме автоматически.
2. Громкость звука прямо влияет на время функционирования. Именно звук является основной функцией этого девайса, поэтому он расходует больше всего энергии. При низкой или средней громкости расход ресурса будет значительно меньше.
3. Условия, в которых работает аппарат, также имеют значение. Использованию аккумулятора за предельными температурами, например при минусовом морозе, либо при экстремальной жаре — также может вызвать его неправильную работу. Например, при морозе он будет намного более быстро истощается, и срок его «жизни» станет меньше. При жаре он будет разогреваться, что также может привести к неправильному функционированию всего устройства.

Что учесть при расчете и выборе?

Оборудование для систем резервирования электропитания выпускают разные производители, и у каждого различные решения, направленные на конкретные задачи. Прежде всего, стоит понимать, что время автономной работы ИБП напрямую зависит от количества и объема установленных аккумуляторных батарей, но не только от них. Учитывается КПД, мощность инверторной системы, номинальная и пиковая мощность потребителей электрической энергии в коттедже, основное назначение оборудования, его подключение к источникам автономного энергоснабжения (например, солнечным панелям, ветрогенераторам), к используемым аккумуляторам. Поэтому самостоятельный расчет оптимального ИБП только на основе мощности и последующий выбор оборудования – сложная задача, если не консультироваться с профессионалами. Лучше всего при выборе оборудования положиться на специалистов, которые рассчитают и подберут оптимальный вариант системы резервирования.

Что касается мощности в целом, то нужно учитывать её вместе с номинальной емкостью аккумуляторов и заявленным временем работы – это простейший способ подобрать самостоятельно подходящий источник бесперебойного электропитания для вашего коттеджа, если вы хотите сами выбрать резервное электроснабжение для коттеджа.

Готовые таблицы значения времени резерва бесперебойников серии SKAT и TEPLOCOM

Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-300

Необходим один внешний аккумулятор напряжением 12 Вольт

Ёмкость, в Ач	Мощность нагрузки, ВА
100	150	200	250	270
26	2ч 18мин	1ч 22мин	55мин	44мин	39мин
40	3ч 37мин	2ч 15мин	1ч 36мин	1ч 15мин	1ч 09мин
65	7ч 01мин	4ч 00мин	2ч 45мин	2ч 12мин	1ч 54мин
100	12ч 00мин	7ч 12мин	5ч 00мин	3ч 40мин	3ч 26мин

Таблица примерного времени резерва TEPLOCOM-1000

Необходимо два внешних аккумулятора напряжением 12 Вольт

Емкость АКБ, Ач	Нагрузка, ВА
100	200	300	400	500	600	700	800	900	1000
2х40	9,37	4,06	2,31	1,51	1,36	1,22	1,07	0,53	0,39	0,34
2х65	16,15	7,12	4,40	3,02	2,29	1,56	1,44	1,36	1,28	1,11
2х100	27,11	11,55	7,33	5,23	4,12	3,05	2,44	2,22	2,01	1,49
2х120	32,37	14,52	9,44	6,10	5,11	4,12	3,14	2,51	2,33	2,15
2х150	40,47	17,40	11,24	8,19	5,57	5,07	4,17	3,28	2,57	2,42
2х200	54,23	24,48	15,47	11,27	9,09	6,50	5,45	5,08	4,31	3,54

Таблица примерного времени резерва SKAT-UPS 3000 RACK

Необходимо 8 внешних аккумуляторов напряжением 12 Вольт

Емкость АКБ, Ач	Нагрузка, ВА
500	1000	1500	2000	2500	3000
65	12ч 20мин	5ч 10мин	2ч 55мин	2ч 15мин	1ч 40мин	1ч 25мин
100	19ч 25мин	8ч 40мин	5ч 20мин	3ч 40мин	2ч 45мин	2ч 15мин
120	23ч 05мин	11ч 35мин	7ч 00мин	4ч 45мин	3ч 30мин	2ч 45мин
150	28ч 55мин	14ч 20мин	8ч 45мин	6ч 30мин	4ч 50мин	3ч 40мин
200	38ч 30мин	19ч 10мин	12ч 45мин	8ч 45мин	7ч 00мин	5ч 20мин

Линейка ИБП марок SKAT

иTEPLOCOM обеспечивает возможность организации надёжного бесперебойного питания потребителей различной ёмкости и назначения. Бесперебойники дают возможность организовать бесперебойное питание от маленького котла отопления или циркуляционного насоса до питания всего дома или офиса. Специализированные ИБП дают возможность организации бесперебойного питания особо важных объектов, таких как системы связи, коммуникационное оборудование, системы безопасности и контроля.

ТОП колонок JBL, которые лучше всего держат заряд

Как упоминалось выше, то, на сколько хватает устройства, зависит не так от модели, как от его размеров. Вы можете изначально рассчитывать на то, то вам придётся его подзаряжать от повербанка, ноутбука или от сети.

Маленькие лёгкие устройства, которые удобно брать с собой в походы, прогулки, велосипедные поездки, вполне подходят для того, чтобы носить с ними powerbank. Экземпляры побольше могут проработать всё то время, которая вам необходимо. И вы зарядите их уже дома.

Ниже – приблизительный перечень популярных современных аппаратов, и на сколько их хватает. Список приведён от меньшей автономной работы к большей.

JBL GO 2

Эта модель — наиболее компактный звуковой гаджет, которая держит заряд около 5 часов. Как и остальные девайсы бренда, она не боится воды, пыли и падений.

JBL Clip 3

Данное устройство выдерживает около 10 часов. Это миниатюрная колонка JBL, которую очень удобно пристегнуть к элементам одежды, рюкзаку, транспорту и слушать музыку в дороге.

JBL Flip 5

Этого звукового девайса хватает на 12 часов. Гаджет выполнен в стандартной форме цилиндра. Как и остальные модели, он снабжён мощной пылевлагозащитой.

JBL Xtreme 2

Это самый мощный аппарат из представленных. Он больше по размеру и поддерживает большую громкость. С его помощью можно организовать вечеринку или мини-концерт. Автономная работа здесь может продлиться до 15 часов.

JBL Charge 4

Этот девайс, что понятно уже из названия, имеет свою суперсилу — объёмный заряд. Он даже может использоваться для того, чтобы заряжать внешние устройства, например телефоны и планшеты. То есть помимо колонки, его можно использовать как Powerbank. Самого заряда хватит на 20 часов непрерывной работы. При этом он имеет средние размеры и остаётся компактным.

Как правильно выбрать для своих устройств блок питания

Итак, предположим ситуацию- Вам необходимо приобрести новый адаптер питания взамен вышедшего из строя. К сожалению такое бывает.

Или ваше устройство способно работать не только от батареек, но ещё и имеет вход для подключения внешнего блока питания, но им не комплектовался  и вы уже устали покупать батарейки. Такое часто  бывает с тонометрами и не только.

В первом случае, при наличии вышедшего из строя адаптера прежде чем бежать за покупкой, обратите внимание на старый адаптер,  вам нужно будет выяснить некоторые параметры. А именно:

А именно:

• выходное напряжение — измеряется в вольтах ( V )
• выходной ток — измеряется в амперах ( А ) или  миллиамперах (mA)
• полярность на разъёме
• тип и размер разъёма (штекера)

Часто эти надписи могут быть довольно мелкими поэтому возможно придётся воспользоваться лупой

В качестве примера рассмотрим довольно мощный блок питания от ноутбука, но на этом фото хорошо видны все параметры на которые нужно обратить внимание

Прежде всего  интересуют параметры которые имеются именно на выходе источника питания, те что под надписью  “Output” – выход.

В нашем примере это 19 вольт, 6,32 ампера. Обозначение полярности указывает что на разъёме питания “Плюс” внутри, а “Минус” снаружи разъёма. Это наиболее популярный вариант но случается что производители делают и по другому.  Думаю из ниже приведённой графической схемы понятно как определить полярность. Точка изображает  внутренний контакт разъёма, а полумесяц внешний.

Когда подбираем для себя адаптер питания важно, чтобы ток который выдаёт приобретаемый адаптер был не меньше того значения которое было в старом адаптере, но можно и несколько больше.  А напряжение должно полностью соответствовать, тому которое потребляет ваше устройство

Но вышесказанное не относится к напряжению, оно должно быть точно таким же какое требуется для устройства и указанно на “родном” адаптере! Это Важно!

Итак прочитав нужные надписи на своём адаптере вы определились с напряжением, током и полярностью. Последнее, что нужно учесть это тип и размер самого разъёма питания. Их существует довольно много. Вот лишь несколько вариантов для общего представления.

Поэтому самым простым будет, взять свой требующий замены адаптер в магазин и сравнивать его разъём с разъёмом претендента  на приобретение.

Некоторые устройства (очень редко встречается)  питаются хоть и через адаптер но переменным током в таком случае полярность на адаптере указанна не будет, а рядом с указанным выходным напряжением будет нарисован символ переменного тока ∼

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.

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.

Почему нужен стабилизированный блок питания

Ну вот, теперь пришло время вернуться к истории с которой я и начал.

Итак почему же газовая колонка не желала работать от внешнего блока питания, хотя и напряжение и ток были достаточными?

Всё дело в том, что тот мужчина использовал не стабилизированный блок питания, а блок управления газовой колонки не смог с эти мирится и отказывался работать.

Есть некоторые виды приборов которые требуют хорошего, стабилизированного напряжения. К таким приборам относятся кстати  и тонометры и часто в аптеках где их продают, продают и отдельно адаптеры к ним, полностью соответствующие требованиям

Но всё равно обращайте внимание на напряжение, в разных моделях тонометров оно может отличатся

Почему некоторые приборы требуют стабилизированного напряжения?

Чтобы не вдаваться в электротехнические подробности, объясню просто, стабилизированные источники питания на выходе имеют более качественное напряжение.

Да, да напряжение тоже может быть качественным и не  очень качественным.

На фото выше вы видите универсальный адаптер питания, его универсальность в том, что он имеет в своём арсенале комплект штекеров различных размеров, возможность менять полярность и изменяемый диапазон напряжений от 1,5 до 12 вольт

Его выходной ток небольшой 300mA, но обратите внимание, на коробке написано, что это стабилизированный блок питания. То есть тот, который выдаёт более качественное напряжение

Это не значит, что не стабилизированные блоки питания ни на что не пригодны, нет это не так, просто есть устройства более требовательные к качеству напряжения питания. Как правило это высокотехнологичные устройства  имеющие в своём составе микроконтроллер.

А что касается газовой колонки, так она вообще рассчитана на питание от батареек, источника чистейшего постоянного тока. А потому в своих электрических цепях не имеет никакого стабилизатора и это значит, что при переходе на питание от сети нуждается в качественном стабилизированном напряжении.

Надеюсь эта статья будет кому то полезной, пожалуйста оставляйте ваши отзывы, дополнения задавайте вопросы, всё это можно сделать ниже, в разделе комментарии. И конечно нажимайте на кнопочки соц сетей.

Для меня важен Ваш отклик!

История о блоке питания и газовой колонке

Однажды, пока я ремонтировал клиенту пульт, он рассказал о том, что захотел на свою газовую колонку, ту которая питается от двух батареек LR20, приспособить блок питания, чтобы не покупать довольно дорогие алкалиновые батарейки. Он нашел универсальный блок питания, в котором есть возможность выставить напряжение 3 Вольта и способный выдать ток на нагрузке до 1 Ампера.

Этого тока было бы с лихвой для поставленной задачи, но тем не менее газовая колонка от блока питания не хотела работать, в то время как от батареек прекрасно работала. Так в чём же дело? А дело было в том, что для газовой колонки был необходим стабилизированный блок питания.

Немного позже я объясню в чём разница между блоком питания стабилизированным и не стабилизированным и почему  одни устройства прекрасно работают от не стабилизированного источника, а другие нет.

Случай с этим мужчиной послужил поводом написать небольшую статью о том, как правильно выбрать для своих устройств блок питания или как его ещё называют адаптер питания.

Устройствами  для которых нужен адаптер могут  быть не только смартфоны, телефоны или планшеты.  Речь скорее о таких устройствах как роутеры, зарядные устройства от радиотелефонов, цифровые, спутниковые приставки и телевизоры питающиеся от внешнего блока питания, различные игрушки, светодиодные светильники, тонометры и многое другое. В общем всё то что питается от сети через специальный адаптер.

Уточненный способ расчёта времени резерва бесперебойника

Для уточнения расчёта времени резерва дополнительно вводятся специальные коэффициенты: КПД инвертора, коэффициент разряда аккумулятора, коэффициент доступной ёмкости в зависимости от температуры окружающей среды.

С учётом этих коэффициентов формула расчета принимает следующий вид.

T = E * U / P * KPD * KRA * KDE(часов),

где KPD (коэффициент полезного действия инвертора) находится в диапазоне 0,7—0,8,

KRA (коэффициент разряда аккумуляторов) находится в диапазоне 0,7—0,9,

KDE (коэффициент доступной ёмкости) находится в диапазоне 0,7—1,0.

Коэффициент доступной ёмкости имеет сложную зависимость от значения температуры и скорости прикладывания нагрузки. Чем холоднее температура воздуха, тем ниже коэффициент доступной ёмкости. Чем медленнее расходуется энергия батарей, тем больше значения коэффициента доступной ёмкости.