Вати, ват-години й ампер-години: як не заплутатися

Одна з цих величин описує швидкість, друга – кількість. Плутанина між ними коштує дорожче за будь-яку іншу помилку в резервному живленні.

СтартОновлено 9 вересня 20267 хв читання

Коротка відповідь

Ват (Вт) – це потужність, тобто швидкість витрачання енергії просто зараз. Ват-година (Вт·год) – це енергія, тобто кількість, яку віддали або запасли. Формула зв'язку одна: Вт·год = Вт × години. Ампер-година (А·год) – це заряд, і сама по собі вона не говорить про енергію, доки не відома напруга: Вт·год = А·год × В. Саме тому 100 А·год у пристрої на 12 В і 100 А·год у пристрої на 48 В відрізняються за енергією вчетверо.

Аналогія, яка працює

Уявіть відро з водою і кран.

Ват – це напір крана. Скільки літрів на секунду тече просто зараз. Потужний кран наповнить склянку швидко, слабкий – повільно.

Ват-година – це об'єм відра. Скільки води у вас узагалі є.

З великим краном і маленьким відром ви швидко все витратите. З великим відром і слабким краном води багато, але наповнити ванну одночасно з пранням не вийде. Обидві характеристики потрібні, і жодна не замінює другу.

У цій аналогії ампер-година – це об'єм, виміряний у якихось невідомих ковшах. Поки ви не знаєте, скільки літрів у ковші (тобто яка напруга), число ковшів нічого не каже про кількість води.

Формули, яких вистачає

Останній рядок таблиці пояснює ще одну поширену плутанину: кіловат (кВт) і кіловат-година (кВт·год) – різні речі, як кілометр на годину й кілометр. У платіжці за електроенергію рахують кВт·год, у характеристиках генератора – кВт.

Переведення ампер-годин у ват-години

Оскільки Вт·год = А·год × В, одне й те саме число ампер-годин означає різну енергію на різних напругах. Це головна причина, чому порівнювати акумулятори «за ампер-годинами» безглуздо.

Практичний наслідок: банк 100 А·год на 24 В містить рівно стільки ж енергії, скільки два банки по 100 А·год на 12 В. Продавець, який називає лише ампер-години, або не розуміє цього, або розраховує, що не зрозумієте ви.

Чому 100 А·год – це не 100 А·год

Навіть за однакової напруги дві батареї з однаковим числом на корпусі віддають різну кількість корисної енергії. Причин чотири, і вони перемножуються.

1. Глибина розряду. Літій-залізо-фосфатний акумулятор дозволяється розряджати приблизно на 90% ємності без втрати ресурсу. AGM і GEL – приблизно на 50%, інакше термін служби падає в рази. Стартерний автомобільний акумулятор витримує циклічний розряд не глибше 30%, бо він спроєктований для короткого потужного струму, а не для щоденних циклів.

2. Напруга під навантаженням. Ємність в ампер-годинах вимірюють за певного струму розряду. Чим більший струм, тим нижча напруга на клемах і тим менше ампер-годин ви фактично знімете. У свинцевих батарей цей ефект виражений сильно: розряд утричі швидший за номінальний може відібрати 20–30% ємності. У LiFePO4 він помітно менший.

3. ККД інвертора. Батарея зберігає постійний струм, розетка потребує змінного. Перетворення коштує 8–15% енергії. Крім того, інвертор має власне споживання 5–25 Вт незалежно від навантаження, і в режимі очікування воно з'їдає запас непомітно.

4. Температура. На морозі доступна ємність падає, а заряджати літій нижче нуля градусів взагалі не можна без підігріву. Батарея на неопалюваному балконі віддає взимку помітно менше, ніж у кімнаті.

Ось звідки береться відповідь на питання в заголовку розділу: паспортна ампер-година описує заряд, який хімія колись прийняла, а не енергію, яку ви отримаєте у розетці. Між цими величинами стоїть ланцюжок множників, і кожен з них менший за одиницю.

Три приклади розрахунку

Вати, вольт-ампери й cos φ

Ще одна пара, яку плутають. У характеристиках ДБЖ і генераторів часто стоїть вольт-ампер (ВА) або кіловольт-ампер (кВА). Це повна потужність, а вати – активна, тобто та, що виконує роботу.

Зв'язок: Вт = ВА × cos φ. Для побутових ДБЖ коефіцієнт потужності зазвичай 0,6–0,8, для сучасних генераторів 0,8–1,0.

ДБЖ на «1000 ВА» з коефіцієнтом 0,6 віддає лише 600 Вт активної потужності. Якщо в характеристиках указані обидва числа, орієнтуйтеся на вати. Докладніше про це в матеріалі про розрахунок потужності генератора.

Що з цього запам'ятати назавжди

• Порівнюючи накопичувачі, приводьте все до ват-годин на розетці, а не до ампер-годин на наліпці.
• Порівнюючи навантаження, розділяйте пікову і середню потужність. Час роботи рахують за середньою.
• Не діліть паспортну ємність на паспортну потужність приладу: обидва числа завищені по-різному, і результат буде випадковим.
• Якщо вам називають лише одну характеристику, друга зазвичай невигідна продавцю.

Для практичних розрахунків користуйтеся калькулятором часу автономії і зведеною шпаргалкою з одиниць. Причини, з яких реальний час роботи виявляється меншим за паспортний, детально розібрані окремо, а глибина розряду різних хімій – у розділі про акумулятори.