كيفية حساب وقت تشغيل UPS: الصيغة والأمثلة وحجم البطارية 

إلى متى ستستمر UPS في تشغيل المعدات أثناء انقطاع التيار الكهربائي؟ تعتمد الإجابة على أكثر من رقم VA المطبوع على اللوحة الأمامية. يتم تحديد وقت تشغيل UPS من خلال الحمل المتصل الحقيقي، وطاقة البطارية، وكفاءة العاكس، وسعة التفريغ القابلة للاستخدام، وحالة البطارية ودرجة حرارة التشغيل.

إجابة سريعة: تقدير التخطيط العملي هو:

وقت التشغيل (ساعات) ≈ جهد بنك البطارية × أمبير ساعة × سلاسل متوازية × الكفاءة × عامل السعة القابلة للاستخدام ÷ الحمل المتصل بالواط

هذه الصيغة مفيدة للتحجيم المبكر، ولكنها ليست وقت تشغيل مضمونًا. سلوك تفريغ حمض الرصاص غير خطي، والأنظمة الحقيقية لها أيضًا حدود قطع العاكس وعمر البطارية وفقدان الكابلات وتأثيرات درجة الحرارة. يجب أن يستخدم الاختيار النهائي بيانات وقت التشغيل الخاصة بالشركة المصنعة لـ UPS وحساب البطارية الخاص بالتطبيق.

المدخلات الخمسة التي تحتاجها

قبل حساب وقت النسخ الاحتياطي لبطارية UPS، اجمع هذه القيم:

1. الحمل المتصل بالواط: الطاقة الحقيقية التي تستهلكها جميع المعدات التي ستبقى قيد التشغيل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
2. UPS واط وVA التقييمات: يجب أن يظل الحمل أقل من كلا الحدين.
3. جهد تيار مستمر لبنك البطارية: الجهد المشترك للبطاريات المتصلة على التوالي.
4. سعة البطارية (أمبير ساعة): تصنيف Ah لسلسلة واحدة؛ سلاسل متوازية تزيد من إجمالي آه.
5. عوامل الكفاءة والتدهور: بدلات لفقد العاكس وعمق التفريغ القابل للاستخدام وعمر البطارية ودرجة الحرارة.

إذا كانت أي من هذه القيم مفقودة، فقد تكون النتيجة مضللة.

VA، واتس ووات ساعات ليست هي نفسها

تبدأ العديد من أخطاء تحجيم UPS بمعاملة VA والواط والواط ساعة على أنها قابلة للتبديل.

العلاقة الأساسية بين الواط وVA هي:

الواط = VA × معامل القدرة

لذلك:

VA المطلوبة = الحمولة ÷ عامل الطاقة

مثال: إذا كانت المعدات تستهلك 1800 واط وكان عامل الطاقة المطبق هو 0.9:

1800 واط ÷ 0.9 = 2000 فولت أمبير

يجب أن تدعم UPS ما لا يقل عن 1800 واط و2000 فولت أمبير. ويجب بعد ذلك إضافة هامش التخطيط وبدل النمو المستقبلي قبل اختيار النموذج النهائي.

صيغة وقت تشغيل UPS خطوة بخطوة

الخطوة 1: حساب طاقة البطارية الاسمية

لسلسلة بطارية واحدة:

طاقة البطارية الاسمية (Wh) = جهد ناقل التيار المستمر × البطارية Ah

إذا كانت السلاسل المتماثلة متصلة على التوازي:

طاقة البطارية الاسمية (Wh) = جهد ناقل التيار المستمر × Ah × عدد السلاسل المتوازية

في السلسلة المتسلسلة، تتم إضافة جهد البطارية ولكن لا يتم إضافة تصنيف Ah. في الأوتار المتوازية، تزداد سعة Ah بينما يظل جهد السلسلة كما هو.

الخطوة 2: تطبيق الكفاءة

يستهلك العاكس ومكونات UPS الداخلية الطاقة. قد يطبق حساب التخطيط عامل كفاءة مثل 0.85 إلى 0.95، اعتمادًا على النظام والحمل.

الطاقة بعد خسائر التحويل = Wh الاسمية × كفاءة UPS

استخدم بيانات الشركة المصنعة الفعلية عندما تكون متاحة.

الخطوة 3: تطبيق عوامل السعة والحالة القابلة للاستخدام

لا ينبغي التعامل مع البطارية كما لو أن 100% من طاقة اللوحة الخاصة بها ستصل دائمًا إلى الحمل. تطبيق العوامل على:

• الحد الأدنى المسموح به من جهد التفريغ؛
• كيمياء البطارية ومعدل التفريغ؛
• العمر والحالة الصحية؛
• درجة الحرارة المحيطة
• احتياطي التصميم
• فقدان الكابلات والاتصال.

بالنسبة للتخطيط الأولي، يمكن دمجها في عامل القدرة القابلة للاستخدام. يجب أن تأتي القيمة الصحيحة من البطارية ومتطلبات تصميم UPS.

الخطوة 4: قسمة الطاقة القابلة للاستخدام على الحمل

وقت التشغيل (ساعات) = طاقة البطارية القابلة للاستخدام (Wh) ÷ الحمل (W)

اضرب في 60 للدقائق:

وقت التشغيل (بالدقائق) = وقت التشغيل (ساعات) × 60

المثال العملي 1: حامل خادم صغير

افترض:

• الحمل المتصل: 800 واط؛
• بنك البطارية: 48 فولت، 100 أمبير؛
• سلسلة بطارية واحدة؛
• كفاءة التخطيط: 90%؛
• عامل القدرة القابلة للاستخدام: 70%.

الطاقة الاسمية:

48 فولت × 100 أمبير = 4800 واط ساعة

الطاقة القابلة للاستخدام المقدرة:

4,800 واط × 0.90 × 0.70 = 3,024 واط ساعي

التخطيط لوقت التشغيل:

3,024 واط ÷ 800 واط = 3.78 ساعة، أو 227 دقيقة تقريبًا

هذا تقدير مبسط للطاقة. يمكن أن يكون وقت التشغيل الفعلي أقصر لأن سعة حمض الرصاص تتغير مع معدل التفريغ وعمر البطارية وجهد القطع. مطلوب منحنى وقت تشغيل الشركة المصنعة قبل الوعد بـ 227 دقيقة للمستخدم النهائي.

المثال العملي 2: تحميل الأعمال على ثلاث مراحل

افترض:

• الحمل الحرج: 10000 واط؛
• بنك بطارية التيار المستمر: 384 فولت، 100 أمبير؛
• سلسلة بطارية واحدة؛
• كفاءة التخطيط: 92%؛
• عامل القدرة القابلة للاستخدام: 70%.

الطاقة الاسمية:

384 فولت × 100 أمبير = 38,400 واط ساعة

الطاقة القابلة للاستخدام المقدرة:

38,400 واط × 0.92 × 0.70 = 24,729.6 واط ساعي

التخطيط لوقت التشغيل:

24,729.6 واط ساعي ÷ 10,000 واط = 2.47 ساعة، أو حوالي 148 دقيقة

يوضح هذا المثال كيفية عمل الصيغة، وليس التصميم العام. يجب أن تتطابق كمية البطارية وجهد التيار المستمر وسعة الشحن مع UPS المحدد. تتطلب أنظمة البطاريات ذات الجهد العالي هندسة احترافية وأجهزة حماية وإجراءات تركيب آمنة.

لماذا عادة ما يكون وقت تشغيل UPS الحقيقي أقل من الحساب المثالي

الحساب المثالي يقسم واط ساعة الاسمية حسب واط الحمل. يتأثر الوقت الحقيقي للنسخ الاحتياطي للبطارية بشروط إضافية.

معدل تفريغ البطارية

توفر بطاريات الرصاص الحمضية سعة أقل قابلة للاستخدام بمعدلات تفريغ عالية مما قد توحي به عملية حسابية بسيطة. يعد هذا السلوك أحد أسباب عدم تغير وقت التشغيل بطريقة خطية تمامًا مع التحميل.

عمر البطارية

تنخفض سعة البطارية بمرور الوقت. قد يفشل النظام الذي تم تصميمه خصيصًا لأداء البطارية الجديدة في تلبية وقت التشغيل المطلوب بالقرب من نهاية الفاصل الزمني للاستبدال.

درجة الحرارة

درجات الحرارة المنخفضة يمكن أن تقلل من القدرة المتاحة. قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة الإنتاج مؤقتًا ولكنها تسرع من شيخوخة البطارية. يجب أن تظل غرفة البطارية ضمن نطاق التشغيل الموصى به.

قطع UPS والاحتياطي

يتوقف العاكس عن التفريغ قبل أن تصل طاقة البطارية النظرية إلى الصفر. وهذا يحمي البطارية ويحافظ على التحكم في النظام.

تحميل التغييرات

لا تستمد الخوادم ومراوح التبريد والمحركات والمعدات الصناعية دائمًا طاقة ثابتة. يجب تضمين تيارات بدء التشغيل وقمم التحميل في التصميم.

ما مقدار مساحة UPS التي يجب عليك إضافتها؟

بعد حساب الحمل المتصل، قم بإضافة السعة لهامش التشغيل والنمو المتوقع. نقطة البداية شائعة الاستخدام هي حوالي 20-25% أعلى من الحمل الحالي، ولكن الهامش المناسب يعتمد على التطبيق.

تجنب كلا الطرفين:

• مساحة رأس قليلة جدًا: يزيد من مخاطر التحميل الزائد، ويقلل من سعة التوسع وقد يؤدي إلى تقصير وقت التشغيل.
• المبالغة في الحجم: يرفع تكلفة الشراء وقد يقوم بتشغيل UPS بدرجة أقل بكثير من نطاق التصميم الفعال.

بالنسبة للتركيبات المعيارية، يمكن توسيع السعة على مراحل. USYTU YT-UM وحدات UPS ذات الحامل 10 – 200 كيلو فولت أمبير يدعم التكوينات المعيارية لزيادة الأحمال الحرجة.

تخطيط وقت تشغيل UPS عن طريق التطبيق

يجب أن يعتمد وقت التشغيل على الهدف التشغيلي. "أطول فترة ممكنة" ليست مطلبًا هندسيًا كاملاً.

اختيار البطاريات لوقت تشغيل UPS

يجب أن يتطابق اختيار البطارية مع نظام شحن UPS وجهد التيار المستمر وتيار التفريغ وبيئة التثبيت.

يوفر USYTU أ فئة منتجات البطارية مع سعات بطارية تخزين متعددة 12 فولت. يمكن للمشترين الذين يقومون بتقييم أنظمة وقت التشغيل الممتد مراجعة بطارية تخزين 12 فولت 100 أمبير و بطارية تخزين 12 فولت 200 أمبير كمنتجات مرجعية.

لا تقم باختيار بطارية بواسطة Ah وحده. تأكيد:

• كيمياء البطارية والاستخدام المقصود في وضع الاستعداد؛
• الجهد الاسمي والشحن.
• بيانات التفريغ ذات الطاقة الثابتة أو التيار المستمر؛
• القدرة الحالية للمحطة والكابلات ؛
• تكوين سلسلة ومتوازية.
• دورة الحياة المتوقعة وحياة الطفو؛
• درجة حرارة التشغيل
• مساحة الرف أو الخزانة؛
• متطلبات التهوية والسلامة؛
• طريقة المراقبة والصيانة؛
• التوافق مع شاحن UPS.

يمكن أن يؤدي خلط البطاريات ذات الأعمار أو السعات أو الظروف المختلفة في سلسلة واحدة إلى تقليل الموثوقية.

سير عمل عملي لتحجيم UPS

1. قم ببناء قائمة التحميل الحرج

سجل كل جهاز، وقياس الوات، وVA أو عامل الطاقة، وسلوك بدء التشغيل والأولوية. قم بإزالة المعدات التي لا تحتاج إلى بطارية احتياطية.

2. حساب واتس وVA

أضف القوة الحقيقية بالواط والطاقة الظاهرة بـ VA. يجب أن تستوفي UPS المحددة كلا التصنيفين.

3. أضف هامش التصميم

قم بتضمين مساحة تشغيل معقولة وتوسع مستقبلي معروف.

4. قم بتعيين هدف وقت التشغيل

حدد وقت التشغيل بالحمل المتوقع، وليس بنسبة مئوية عشوائية مطبوعة في كتيب.

5. اختر طوبولوجيا UPS

بالنسبة للتطبيقات الحساسة أو ذات المهام الحرجة أو ذات الشبكة الضعيفة، أ نظام UPS عبر الإنترنت يمكن أن يوفر تكييف طاقة مزدوج التحويل مستمرًا ووقت نقل صفر إلى البطارية.

6. قم بضبط حجم نظام البطارية

قم بحساب متطلبات الطاقة الأولية، ثم تحقق منها باستخدام بيانات UPS وتفريغ البطارية المحددة.

7. خطة التثبيت والصيانة

تشمل ترتيبات الالتفافية والقواطع والكابلات ورفوف البطاريات والتهوية والمراقبة والاختبار الدوري واستبدال البطارية.

ورقة عمل RFQ لعرض أسعار وقت تشغيل UPS

قم بتقديم المعلومات التالية للحصول على اقتراح دقيق:

الأسئلة المتداولة

هل يمكن حساب وقت تشغيل UPS من VA وحده؟

رقم VA يصف سعة الطاقة الظاهرة، وليس الطاقة المخزنة. تتطلب حسابات وقت التشغيل الحمل الحقيقي بالواط ومعلومات حول نظام البطارية.

هل مضاعفة بطارية آه مضاعفة وقت التشغيل؟

في ظل ظروف مماثلة، يمكن أن تؤدي مضاعفة طاقة البطارية القابلة للاستخدام إلى مضاعفة وقت التشغيل تقريبًا. ومن الناحية العملية، يجب التحقق من معدل التفريغ وحدود شحن UPS وتكوين البطارية وفقدان النظام.

هل تعمل UPS الأكبر تلقائيًا لفترة أطول؟

لا، فتصنيف الطاقة الأكبر يعني أن UPS يمكنه دعم حمل أكبر. يعتمد وقت التشغيل بشكل أساسي على طاقة البطارية والحمل المتصل. يمكن أن يكون لنظامي UPS لهما نفس تصنيف kVA أوقات تشغيل مختلفة تمامًا.

ما المدة التي يمكن لبطارية 100 أمبير تشغيل UPS فيها؟

ولا يمكن تحديده من آه وحدها. مطلوب أيضًا جهد البطارية وعدد البطاريات وواط الحمل وكفاءة UPS ومعدل التفريغ وجهد القطع.

لماذا يختلف وقت التشغيل الخاص بالشركة المصنعة عن صيغتي؟

قد تمثل بيانات الشركة المصنعة منحنيات تفريغ البطارية الحقيقية وسلوك العاكس وحدود القطع. الصيغة البسيطة هي مجرد تقدير تخطيطي.

هل يجب اختبار وقت التشغيل بعد التثبيت؟

يجب أن يتحقق التشغيل من UPS وأجهزة الإنذار والتجاوز ونظام البطارية والمراقبة. يجب أن يتبع أي اختبار وقت تشغيل يتم التحكم فيه إرشادات الشركة المصنعة لأن التفريغ الكامل يمكن أن يترك الحمل الحرج مؤقتًا دون احتياطي كافٍ للبطارية.

الخط السفلي

لتقدير وقت تشغيل UPS، قم بتحويل بنك البطارية إلى واط ساعة قابلة للاستخدام وتقسيمه على الحمل المتصل الحقيقي. ثم تعامل مع النتيجة كقيمة تخطيطية، وليس ضمانًا. يجب التحقق من وقت التشغيل النهائي مقابل UPS المحدد وبيانات تفريغ البطارية وحدود قطع النظام وظروف الموقع.

للحصول على حساب مخصص، أرسل وحدات الوات وVA للحمل الحرج، ووقت التشغيل المطلوب، وطاقة الإدخال/الإخراج، وهدف التكرار، وبيئة التثبيت. اتصل بـ USYTU للحصول على دعم UPS وحجم البطارية.