Питание камер, шлагбаума и ворот от накопителя: малые нагрузки 24/7

Камеры, видеорегистратор, шлагбаум и ворота — нагрузка небольшая, но круглосуточная: порядка 110 Вт, или около 2,8 кВт·ч в сутки. Автономия на трое суток требует примерно 10 кВт·ч батареи при питании напрямую от 48 В и около 13 кВт·ч через обычный инвертор: на малых нагрузках он теряет заметную долю энергии на собственное потребление. Ниже — суточный расчёт, сравнение схем, роль панелей в декабре и защита от мороза.

Малая нагрузка, которая никогда не выключается

Видеонаблюдение и автоматика въезда отличаются от бытовой нагрузки: потребление мало, зато оно идёт 24 часа в сутки. Поэтому для них важны не мощность инвертора, а потери в режиме ожидания и общий расход за сутки. Шлагбаум и ворота добавляют кратковременные пики: мотор в момент старта потребляет в несколько раз больше, чем в движении.

Суточный расчёт

Возьмём типовой въезд на территорию предприятия или посёлка. Значения ориентировочные, мощность каждого прибора смотрите в его паспорте.

НагрузкаСоставМощность, ВтЗа сутки, кВт·ч
IP-камеры8 шт. × 6 Вт481,15
PoE-коммутатор и потери PoEодин блок170,41
Видеорегистратородин блок150,36
LTE-роутер или канал связиодин блок100,24
Шлагбаум в режиме ожиданияблок управления100,24
Ворота в режиме ожиданияблок управления100,24
Движение шлагбаума и воротоколо 100 циклов × 10 с × 200 Втпик 400–6000,06
Итогооколо 110около 2,7

Округлим до 2,8 кВт·ч в сутки с запасом. Для автономии на трое суток нужно 2,8 × 3 = 8,4 кВт·ч полезной энергии. Это важно: в отличие от офисного резерва на несколько часов, здесь решающий параметр не мощность, а запас на дни без сети.

12/24 В напрямую или инвертор 230 В

Большинство камер и регистраторов работают от 12 В, шлагбаумы чаще всего от 24 В, а при PoE камеры получают 48 В. Значит, можно питать их напрямую от батареи через понижающий DC-DC преобразователь, не превращая постоянный ток в переменный 230 В, чтобы потом блоками питания снова превратить его в постоянный. Каждое преобразование что-то теряет.

ПоказательЧерез инвертор 230 ВНапрямую от 48 В через DC-DC
Полезная нагрузка110 Вт110 Вт
Потери в блоках питания 230 В / DC-DCКПД около 88 %: 110 ÷ 0,88 = 125 ВтКПД около 93 %: 110 ÷ 0,93 = 118 Вт
Собственное потребление инвертораоколо 30 Вт (по паспорту)нет
Итого от батареиоколо 155 Втоколо 118 Вт
За сутки3,7 кВт·ч2,8 кВт·ч
На 3 суток с запасом (÷ 0,837)около 13,3 кВт·чоколо 10,2 кВт·ч

Почти треть расхода при инверторной схеме съедают потери на малой нагрузке. Собственное потребление инвертора в режиме ожидания — один из самых недооценённых параметров, посмотрите его в паспорте. На больших нагрузках оно не заметно, а на нагрузке 100 Вт сопоставимо с самой нагрузкой.

Но у прямого питания есть цена: нужны понижающие преобразователи нужной мощности, надёжная защита и более толстые кабели при низких напряжениях. О расчёте сечений — в материале сечение кабеля для систем постоянного тока. Если часть оборудования всё равно требует 230 В (например, откатные ворота с мотором на 230 В), небольшой инвертор можно держать на отдельной линии и включать по сигналу.

Прикидка: когда инвертор оправдан

Если на объекте уже есть гибридный инвертор для других нужд, питание камер через него проще и дешевле. Но если накопитель ставят только под камеры и шлагбаум, схема с прямым питанием 24 или 48 В выгоднее, и батарею можно сделать меньше.

Солнечная панель и проблема декабря

На удалённой точке соблазн запитать камеры целиком от солнца. Но в Беларуси в декабре с одного киловатта панелей получают в среднем около 0,6 кВт·ч в сутки (по PVGIS для Минска — около 19 кВт·ч за весь декабрь), а в пасмурные недели в разы меньше. Чтобы покрыть 2,8 кВт·ч в сутки, даже по средним декабрьским цифрам нужно около 4,5 кВт панелей, а с запасом на пасмурные дни — 6–9 кВт, и это для нагрузки в сто ватт. Подробнее о зимней выработке — в статье выработка солнечных панелей зимой в Беларуси.

Разумный подход такой:

Принципы проектирования автономных точек разобраны в статье автономное питание удалённых объектов, а пример готовой системы — в рассказе про онлайн-камеру в Беловежской пуще.

Уличный шкаф и мороз

Если батарея стоит в уличном шкафу, главное ограничение — температура. Заряд LFP-батареи при температуре ниже 0 °C запрещён: налёт металлического лития на аноде необратимо снижает ёмкость. Разряд допустим примерно до −20 °C, но с потерей доступной ёмкости. Варианты решения:

Подробнее — в материале накопитель на морозе. Не забудьте и про защиту от влаги: IP-класс шкафа должен соответствовать условиям, а клеммы батареи — быть закрыты.

Защита и контроль на удалённой точке

Если до объекта далеко ехать, система должна сама сообщать о проблемах. Минимум, который стоит предусмотреть:

Заранее проверьте также, на какое минимальное напряжение рассчитаны ваши камеры и регистратор: на длинных кабелях 12 В на дальних устройствах напряжение просаживается, и при разряженной батарее камеры перезагружаются раньше, чем сработает защита.

Частые вопросы

Хватит ли небольшого ИБП для камер?

На несколько часов да. Для трёх суток автономии стандартный ИБП на свинцовых батареях не подходит: нужна батарея на единицы кВт·ч.

Что делать с пиками мотора шлагбаума?

Выбирайте источник, у которого допустимый кратковременный ток превышает пиковый ток мотора. Для 24 В двигателей это единицы или десятки ампер; точные значения в паспорте привода.

Можно ли оставить систему без панелей?

Да, если рядом есть сеть и накопитель нужен только на случай отключения. Панели нужны на точках, куда сеть не дотянута.

Короткий вывод

Камеры, регистратор, шлагбаум и ворота потребляют около 110 Вт и около 2,8 кВт·ч в сутки. Прямое питание 24 или 48 В сокращает потери и позволяет взять батарею на 10 кВт·ч вместо 13 на трое суток. Панели на удалённой точке не отменяют резерв на декабрь, а на морозе батарее нужен подогрев или тёплый шкаф. Для выбора схемы под конкретный объект воспользуйтесь подбором системы.

Telegram