Po prostudování tohoto článku se dozvíte, které baterie jsou nejvhodnější pro organizaci nepřetržitého napájení venkovského domu, a v případě potřeby budete schopni vypočítat, jak dlouho bude střídač pracovat z baterie, když centralizované napájení, generátor paliva nebo ostatní zdroje energie jsou vypnuty.
Kromě toho poradíme, jak prodloužit životnost baterie napájecího systému založeného na měničích.
Typ baterie
Pro nepřerušitelné nebo záložní napájecí systémy jsou vhodné pouze baterie s hlubokým cyklem. Na rozdíl od startovacích (automobilových) analogů jsou schopny vydržet dlouhodobé nabíjení a vybíjení.
Výrobky jsou odolné. Zdroj moderních modelů stačí na 12 nebo více let provozu. Analog automobilu selže po 10 vybitích.
Baterie s hlubokým cyklem jsou:
- gel (GEL), elektrolyt je gelovitá hmota;
- olověná kyselina (AGM), elektrolyt se nachází v pórech desek z tenkých skleněných vláken.
Oba typy baterií mají své výhody a nevýhody.
Gelové modely se vyznačují vyšší účinností. Zařízení lze umístit v libovolné poloze, protože zde není žádný tekutý elektrolyt. Dokonce je možné provozovat měnič z baterie s poškozeným pouzdrem. Technologie GEL byla vyvinuta pro letecký a vojenský průmysl. Podle statistik vydrží gelové baterie v cyklickém provozu o něco déle než protějšky AGM.
Mezi nevýhody zařízení patří: nutnost udržovat přesný nabíjecí proud (gelové baterie se používají s mikroprocesorovými ovladači) a možnost nabobtnání a výbuchu baterie při varu elektrolytu.
Baterie AGM nemají výše uvedené nevýhody. Mezi výhody baterií tohoto typu patří také vysoká odolnost proti hlubokému vybití (přístroje vydrží více než 600 takových cyklů).
Technologie AGM zajišťuje udržování trvale vysokého proudu v jakémkoli stavu nabití baterie. Další výhodou takových baterií je nízké samovybíjení. Za rok odstávky se kapacita sníží pouze o 20 %.
Výpočet životnosti baterie záložního napájecího systému
Výpočet výkonu měniče bude vyžadovat vytvoření speciální tabulky. Do dvou sloupců zadejte seznam elektrospotřebičů a jejich příkon. Dopadne to nějak takhle.
Čím vyšší je kapacita baterie nebo bateriového systému, tím déle bude připojené zařízení fungovat bez centralizovaného napájení nebo přístupu k jiným zdrojům energie.
Pro výpočet životnosti baterie měniče napětí potřebujete vědět:
- kapacita a počet baterií;
- výkon spotřebovaný zátěží za hodinu.
Během procesu výpočtu je třeba vzít v úvahu skutečnost, že maximální výkon elektrických spotřebičů neodráží skutečné zatížení baterie. Zařízení se zapínají a vypínají. V mnoha případech je spotřeba energie zařízení mnohem nižší než maximální hodnota.
Podívejme se na příklad. V tomto případě jsou k měniči připojeny následující:
- Rychlovarná konvice;
- lednice třídy A;
- 15 úsporných žárovek;
- motor posuvné brány a řídicí systém;
- kotel s nuceným hořákem;
- 4 oběhová čerpadla topení;
- studniční čerpadlo.
Počítáme průměrnou hodinovou spotřebu energie zařízení. Dostáváme následující.
| Zařízení | Průměrná hodinová spotřeba |
| Rychlovarná konvice 2 kW, vařící voda 6 minut, tzn. 1/10 hodiny (za předpokladu, že byla během této hodiny zapnuta pouze jednou) | 200 W/h |
| Lednice třídy A | 70 W/h |
| Energeticky úsporné osvětlovací žárovky (každá 20 W/h), řekněme, že svítí celkem 15 žárovek | 300 W/h |
| Brána 1,5 kW, doba otevírání a zavírání – 1 minuta (2 hodiny = 1/30 hodiny) | 50 W/h |
| Kotel s nuceným hořákem 100 W/h a 4 topnými oběhovými čerpadly po 75 W/h | 400 W/h |
| Čerpadlo studny 3 kW, zapne se 3x na 2 minuty za hodinu (6 minut = 1/10 hodiny) | 300 W/h |
| Celkem celkem: | 1320 W/h |
Nyní spočítejme celkovou kapacitu dostupných baterií. Řekněme, že v systému je 12 12voltových baterií (každá kapacita je 200 ampérhodin). Dostaneme 12*12*200 = 28800 Watt/h.
Bereme v úvahu ztrátový faktor. Příklad uvažuje nové baterie. Maximální účinnost – 95 %. Dostaneme 2800*0,95=27360 W/h.
Nyní tuto hodnotu vydělíme průměrnou hodinovou zátěží a nakonec získáme provozní dobu střídače z baterie. 27360/1320 = 20,7 hod. Výsledek zaokrouhlíme dolů. Ukázalo se, že zdroj bateriového systému bude stačit na 20 hodin autonomního provozu připojeného zařízení.
V tomto příkladu jsme se podívali na typický (teoretický) výpočet. Životnost baterie zařízení je ovlivněna mnoha různými faktory. Mezi nimi:
Přítomnost automobilového invertoru, který převádí stejnosměrné napětí 12 voltů palubní sítě na střídavé napětí 220 voltů ve voze, vám umožňuje používat známé domácí spotřebiče na dlouhé cestě a zpříjemňuje život v polních podmínkách. Vše však závisí na době provozu střídače.
Současně, pokud existuje taková příležitost, je lepší zakoupit a používat elektrické spotřebiče v autě, které lze normálně nabíjet nebo pracovat přímo ze zásuvky zapalovače cigaret nebo speciální vestavěné 12V zásuvky. To je nejen pohodlnější, ale také ušetří autobaterii a prodlouží její životnost.
Nebo jiný případ. Pokud je například potřeba napájení pro notebook, pak nemá smysl jej připojovat k palubnímu zdroji napájení automobilu přes invertor. Proč nejprve převést stejnosměrné napětí 12 voltů na střídavé napětí 220 voltů a poté použít napájení notebooku zpět na konstantní napětí potřebné pro jeho provoz? Praktičtější by bylo připojit notebook přímo do zásuvky zapalovače přes nějaký univerzální napájecí adaptér do auta.
Výpočet doby provozu zařízení přes měnič z autobaterie bez nastartování motoru.
Teoreticky by se v každém konkrétním případě měla tato provozní doba měniče vypočítat samostatně na základě různých hodnot a podmínek:
— Kapacita autobaterie.
— Jeho stav, stupeň nabití a opotřebení.
— Podmínky použití, včetně počasí.
— Výkon připojených zařízení a proud, který spotřebovávají.
— Typ zatížení
– A tak dále.
Ale i v tomto případě nebude zcela přesný výpočet doby provozu střídače možný, protože závisí také na mnoha dalších objektivních a subjektivních faktorech. Ano, není to opravdu potřeba, proč se obtěžovat s takovými obtížemi? V našem případě potřebujeme ty nejjednodušší výpočty, i když jsou velmi přibližné. Nejdůležitější je přece úplně nevybít autobaterii.
Při dalších výpočtech doby provozu měniče budeme vycházet především z kapacity baterie. Jmenovitá kapacita baterie se měří v ampérhodinách a je vyznačena na jejím obalu. Skutečná kapacita baterie závisí na jejím vybití a do značné míry na okolní teplotě.
Výpočet doby provozu měniče z baterie bez nastartování motoru automobilu na základě hodnot napětí.
Když používáte měnič do auta k napájení zařízení přímo z autobaterie bez nastartování motoru, musíte jasně porozumět době, po kterou může pracovat bez poškození baterie. A nevybíjejte jej do takového stavu, když startování motoru pomocí startéru bude obtížné nebo dokonce nemožné.
Nedoporučuje se vybíjet autobaterii o více než 50 % v teplém počasí a o více než 25 % v chladném počasí. Jinak může být obtížné nastartovat motor. Pro určení stupně vybití můžete použít velmi zjednodušenou metodu založenou na hodnotách napětí baterie.
Přestože tato metoda není přesná, vyžaduje pouze digitální voltmetr schopný měřit desetiny voltu. A to bude pravděpodobně v každém palubním počítači auta. Ve voltech lze tyto hodnoty určit velmi, velmi přibližně a nepřesně – pro 50% vybití to bude asi 11.6 voltů a pro 25% – asi 12.0 voltů.
V ideálním případě by měnič do auta měl mít vestavěnou funkci, která vás bude informovat, když napětí baterie klesne na kritickou hranici. Pokud taková funkce existuje, měli byste se podívat na to, jaké hodnoty napětí výrobce považuje za extrémně nízké.
Faktem je, že u některých modelů měničů jsou tyto hodnoty 9,7-10,3 V, což je téměř 100% vybití baterie. Proto je vhodné častěji se dívat na hodnoty voltmetru nebo palubního počítače a nenechat napětí klesnout pod 11.6 V v teplém období a pod 12.0 V v chladném období.
Výpočet doby provozu měniče z baterie bez nastartování motoru auta pomocí vzorců.
Výpočet provozní doby měniče z baterie bez nastartování motoru pomocí nějakého vzorce je obvykle velmi, velmi nepřesný. Především z toho důvodu, že neexistuje lineární závislost poklesu napětí baterie na minimální přípustné hodnoty.
Z toho důvodu, že během provozu střídače je baterie ovlivněna mnoha neznámými a předem nepředvídatelnými faktory, které jsou popsány výše. Ať je to však jakkoli, výpočet provozní doby střídače pomocí vzorce je docela možný.
Pro příklad a přehlednost výpočtů provozní doby měniče si vezměme následující údaje:
— Kapacita baterie je 60 ampérhodin.
— Napájené zařízení — Notebook Lenovo G550. Vstupní napětí je 19 V, proudová spotřeba 3.42 A a podle toho je výkon 19×3.42 = 64.98 wattů (zaokrouhleno na 65).
— Automobilový střídač má obvykle účinnost asi 85 % (přesněji uvedeno v návodu), to znamená, že pokud je k němu připojena zátěž 100 Wattů, odebere z baterie 115 Wattů.
Provozní dobu vypočítáme pomocí vzorce T (hodina) = Ah (ampérhodina) x V (volt) x N (0.85) x K (koeficient 0.5 nebo 0.25) / P (watt), kde:
T — provozní doba připojeného zařízení v hodinách.
Ah — kapacita autobaterie v ampérhodinách.
V — minimální přípustné napětí autobaterie ve voltech.
N – Účinnost měniče, vezměte hodnotu 85%, ve vzorci – 0.85.
K — maximální procento přípustného stupně vybití autobaterie v závislosti na teplotě vzduchu: 0.5 nebo 0.25.
P — výkon zařízení připojeného k měniči ve wattech.
V důsledku toho dostaneme:
– pro teplé počasí: T = 60×11.6×0.85×0.5/65 = 4.5 nebo 4 hodiny 30 minut.
– pro chladné období: T = 60x12x0.85×0.25/65 = 2.3 nebo 2 hodiny 18 minut.
Vše napsané výše bude platit pro zařízení, která spotřebovávají konstantní výkon rovnající se jmenovitému výkonu a uvedenému na nich. Ale u zařízení, která spotřebovávají jmenovitý výkon pouze při zapnutí nebo zatížení, je výpočet životnosti baterie mnohem obtížnější. Protože procesy vrtání, řezání atd. obvykle krátkodobě, ale v každém případě baterie vydrží delší dobu provozu.
Výpočet doby provozu měniče z autobaterie při běžícím motoru.
Pokud je baterie vybitá na „spodní mez“ během provozu měniče, pak by se to zdálo jednodušší – nastartovat motor a pokračovat v používání měniče. Teoreticky tomu tak je, při běžícím motoru a běžícím generátoru, pokud je výkon generátoru větší nebo roven výkonu připojené zátěže, je doba provozu zařízení přes střídač prakticky neomezená. A záleží pouze na vaší touze nebo dostupnosti paliva v nádrži auta.
V zásadě není problém vypočítat výkon generátoru při běžícím motoru. Vezmeme průměrné napětí 13.6 V a vynásobíme ho proudem generátoru, například 80 A. Dostaneme 13.6×80 = 1088 Wattů. To znamená, že se teoreticky ukázalo, připojte zátěž k měniči 800-1000 W a nestarejte se o nic, dokud nedojde plyn. V praxi je vše trochu složitější.
Faktem je, že automobilový generátor vyvíjí svůj jmenovitý výkon pouze při odpovídající rychlosti. A napětí dostatečné k nabití baterie bude produkováno pouze při 2000 otáčkách za minutu a více. Volnoběžné otáčky jsou obvykle 800-900 ot./min. S teoreticky vypočtenými 1088 watty byste proto neměli počítat. Kromě toho bude mít generátor i své spotřebitele, kterým bude dávat část svého výkonu. A již vybitá baterie, pokud nevypnete střídač s připojenou zátěží, se bude spíše pomalu vybíjet než plně nabíjet.
Opravdu se vyplatí neustále prohánět motor v otáčkách nad 2000? Pokud je velmi silná potřeba dlouhodobého provozu přístrojů a zařízení přes měnič v autonomních podmínkách, není lepší se poohlédnout po malém 220V benzínovém nebo naftovém generátoru a požadovaném výkonu?
