Как да изчислим времето за работа на UPS: формула, примери и размер на батерията 

Колко дълго UPS ще поддържа оборудването работещо при прекъсване на захранването? Отговорът зависи от нещо повече от VA номера, отпечатан на предния панел. Времето на работа на UPS се определя от реалния свързан товар, енергията на батерията, ефективността на инвертора, използваемия капацитет на разреждане, състоянието на батерията и работната температура.

Бърз отговор: Една практическа прогноза за планиране е:

Време на работа (часове) ≈ напрежение на батерията × ампер-часове × паралелни низове × ефективност × коефициент на използваем капацитет ÷ свързано натоварване във ватове

Тази формула е полезна за ранно оразмеряване, но не е гарантирано време за изпълнение. Поведението на оловно-киселинен разряд е нелинейно и реалните системи също имат граници на прекъсване на инвертора, стареене на батерията, загуби в кабела и температурни ефекти. Окончателният избор трябва да използва данните за времето на работа на производителя на UPS и изчисление на батерията за конкретно приложение.

Петте входа, от които се нуждаете

Преди да изчислите резервното време на батерията на UPS, съберете тези стойности:

1. Присъединителен товар във ватове: реалната мощност, консумирана от цялото оборудване, което ще остане включено по време на прекъсване.
2. Рейтинги на UPS във ватове и VA: натоварването трябва да остане под двете граници.
3. DC напрежение на батерията: комбинираното напрежение на последователно свързани батерии.
4. Капацитет на батерията в амперчасове: рейтингът Ah на един сериен низ; паралелни струни увеличават общото Ah.
5. Коефициенти на ефективност и намаляване на мощността: допуски за загуби на инвертора, използваема дълбочина на разреждане, възраст на батерията и температура.

Ако някоя от тези стойности липсва, резултатът може да бъде подвеждащ.

VA, ватове и ват-часове не са едно и също

Много грешки при оразмеряването на UPS започват с третиране на VA, ватове и ватчасове като взаимозаменяеми.

Основната връзка между ватове и VA е:

Ватове = VA × фактор на мощността

Следователно:

Необходим VA = ватове на натоварване ÷ фактор на мощността

Пример: ако оборудването консумира 1800 W и приложимият фактор на мощността е 0,9:

1800 W ÷ 0,9 = 2000 VA

UPS трябва да поддържа поне 1800 W и 2000 VA. След това трябва да се добави марж за планиране и надбавка за бъдещ растеж, преди да се избере окончателният модел.

Стъпка по стъпка Формула за работа на UPS

Стъпка 1: Изчислете номиналната енергия на батерията

За една батерия:

Номинална енергия на батерията (Wh) = DC напрежение на шината × батерия Ah

Ако еднакви низове са свързани паралелно:

Номинална енергия на батерията (Wh) = DC напрежение на шината × Ah × брой паралелни низове

В сериен низ напреженията на батерията се добавят, но рейтингът Ah не. В паралелни струни капацитетът в Ah се добавя, докато напрежението на струната остава същото.

Стъпка 2: Приложете ефективност

Инверторът и вътрешните UPS компоненти консумират енергия. Изчислението на планирането може да приложи коефициент на ефективност като 0,85 до 0,95, в зависимост от системата и натоварването.

Загуби на енергия след преобразуване = номинална Wh × ефективност на UPS

Използвайте действителните данни на производителя, когато са налични.

Стъпка 3: Приложете фактори за използваем капацитет и състояние

Една батерия не трябва да се третира така, сякаш 100% от енергията, посочена в нейната табелка, винаги ще достигне товара. Приложете фактори за:

• минимално допустимо разрядно напрежение;
• химия на батерията и скорост на разреждане;
• възраст и здравословно състояние;
• температура на околната среда;
• проектантски резерв;
• загуби на кабел и връзка.

За предварително планиране те могат да бъдат комбинирани в коефициент на използваем капацитет. Правилната стойност трябва да идва от изискванията за конструкцията на батерията и UPS.

Стъпка 4: Разделете използваемата енергия на товара

Време на работа (часове) = използваема енергия на батерията (Wh) ÷ натоварване (W)

Умножете по 60 за минути:

Време на работа (минути) = Време на работа (часове) × 60

Работен пример 1: Малък сървърен шкаф

Да приемем:

• присъединителна мощност: 800 W;
• акумулаторна батерия: 48 V, 100 Ah;
• един батериен низ;
• ефективност на планиране: 90%;
• коефициент на използваем капацитет: 70%.

Номинална енергия:

48 V × 100 Ah = 4800 Wh

Очаквана използваема енергия:

4800 Wh × 0,90 × 0,70 = 3024 Wh

Време за изпълнение на планиране:

3024 Wh ÷ 800 W = 3,78 часа или приблизително 227 минути

Това е опростена оценка на енергията. Действителното време на работа може да бъде по-кратко, тъй като капацитетът на оловната киселина се променя със степента на разреждане, възрастта на батерията и напрежението на прекъсване. Необходима е крива на времето за изпълнение на производителя, преди да се обещаят 227 минути на краен потребител.

Работен пример 2: Трифазно бизнес натоварване

Да приемем:

• критично натоварване: 10 000 W;
• DC батерия: 384 V, 100 Ah;
• един батериен низ;
• ефективност на планиране: 92%;
• коефициент на използваем капацитет: 70%.

Номинална енергия:

384 V × 100 Ah = 38 400 Wh

Очаквана използваема енергия:

38 400 Wh × 0,92 × 0,70 = 24 729,6 Wh

Време за изпълнение на планиране:

24 729,6 Wh ÷ 10 000 W = 2,47 часа или приблизително 148 минути

Този пример показва как работи формулата, а не универсален дизайн. Количеството на батерията, постояннотоковото напрежение и капацитетът на зареждане трябва да съответстват на избрания UPS. Високоволтовите батерийни системи изискват професионален инженеринг, защитни устройства и безопасни процедури за инсталиране.

Защо реалното време на работа на UPS обикновено е по-ниско от идеалното изчисление

Идеалното изчисление разделя номиналните ватчасове на ватовете на товара. Реалното време за работа на батерията се влияе от допълнителни условия.

Скорост на разреждане на батерията

Оловно-киселинните батерии осигуряват по-малък използваем капацитет при високи скорости на разреждане, отколкото може да предполага просто изчисление на Ah. Това поведение е една от причините времето за изпълнение да не се променя по съвършено линеен начин с натоварването.

Възраст на батерията

Капацитетът на батерията намалява с времето. Система, оразмерена само за производителност на нова батерия, може да не успее да изпълни необходимото време на работа близо до края на интервала за смяна.

температура

Ниските температури могат да намалят наличния капацитет. Високите температури могат временно да увеличат мощността, но да ускорят стареенето на батерията. Батерийното помещение трябва да остане в препоръчителния работен диапазон.

Изключване и резерв на UPS

Инверторът спира да се разрежда преди теоретичната енергия на батерията да достигне нула. Това предпазва батерията и поддържа контрол върху системата.

Промени в натоварването

Сървърите, охлаждащите вентилатори, двигателите и индустриалното оборудване не винаги черпят постоянна мощност. Пусковите токове и пиковите натоварвания трябва да бъдат включени в проекта.

Колко UPS пространство трябва да добавите?

След като изчислите свързания товар, добавете капацитет за оперативен марж и очакван растеж. Често използваната начална точка е приблизително 20–25% над текущото натоварване, но подходящият запас зависи от приложението.

Избягвайте и двете крайности:

• Твърде малко пространство за главата: увеличава риска от претоварване, намалява капацитета за разширяване и може да съкрати времето за работа.
• Прекомерно преоразмеряване: повишава разходите за покупка и може да работи с UPS далеч под неговия ефективен проектен диапазон.

При модулни инсталации капацитетът може да се разширява на етапи. на USYTU YT-UM Rack-Modular UPS 10–200kVA поддържа модулни конфигурации за нарастващи критични натоварвания.

UPS планиране на времето за работа по приложение

Времето за изпълнение трябва да се основава на оперативната цел. „Доколкото е възможно“ не е пълно инженерно изискване.

Избор на батерии за UPS Runtime

Изборът на батерия трябва да съответства на системата за зареждане на UPS, постояннотоковото напрежение, тока на разреждане и средата на инсталиране.

USYTU предоставя a продуктова категория на батерията с множество капацитети на акумулаторна батерия от 12 V. Купувачите, които оценяват системи с удължено време на работа, могат да прегледат 12V 100Ah акумулаторна батерия и 12V 200Ah акумулаторна батерия като референтни продукти.

Не избирайте батерия само по Ah. Потвърдете:

• химия на батерията и предвидена употреба в режим на готовност;
• номинално и зарядно напрежение;
• данни за разреждане с постоянна мощност или постоянен ток;
• капацитет на клема и кабел;
• последователна и паралелна конфигурация;
• очакван живот на цикъла и живот на поплавъка;
• работна температура;
• рафт или шкаф пространство;
• изисквания за вентилация и безопасност;
• метод за наблюдение и поддръжка;
• съвместимост със зарядното за UPS.

Смесването на батерии с различна възраст, капацитет или състояние в един низ може да намали надеждността.

Практичен работен процес за оразмеряване на UPS

1. Създайте списък с критични натоварвания

Запишете всяко устройство, неговите измерени ватове, VA или фактор на мощността, поведение при стартиране и приоритет. Премахнете оборудването, което не се нуждае от резервно захранване с батерия.

2. Изчислете ватове и VA

Добавете реалната мощност във ватове и видимата мощност във VA. Избраният UPS трябва да отговаря и на двете оценки.

3. Добавяне на дизайнерско поле

Включете разумен оперативен запас и известно бъдещо разширяване.

4. Задайте цел за изпълнение

Посочете време за изпълнение при очакваното натоварване, а не при произволен процент, отпечатан в брошура.

5. Изберете топологията на UPS

За чувствителни, критични за мисията приложения или приложения с лоша мрежа, an онлайн UPS система може да осигури непрекъснато двойно преобразуване на захранването и нулево време за прехвърляне към батерията.

6. Оразмерете батерийната система

Изчислете предварително енергийно изискване, след което го проверете, като използвате избраните UPS и данни за разреждането на батерията.

7. Планирайте инсталирането и поддръжката

Включете устройства за байпас, прекъсвачи, кабели, стелажи за батерии, вентилация, мониторинг, периодично тестване и смяна на батерията.

Работен лист за RFQ за оферта за изпълнение на UPS

Предоставете следната информация, за да получите точно предложение:

Често задавани въпроси

Може ли времето за работа на UPS да се изчисли само от VA?

Не. VA описва привидния мощностен капацитет, а не съхранената енергия. Изчисленията на времето на работа изискват реалното натоварване във ватове и информация за системата на батерията.

Удвояването на батерията Ah удвоява ли времето за работа?

При еднакви условия удвояването на използваемата енергия на батерията може приблизително да удвои времето на работа. На практика трябва да се проверят степента на разреждане, границите на зареждане на UPS, конфигурацията на батерията и загубите в системата.

По-голям UPS работи ли автоматично по-дълго?

Не. По-голямата номинална мощност означава, че UPS може да поддържа по-голям товар. Времето на работа зависи основно от енергията на батерията и свързания товар. Две UPS системи с еднаква мощност в kVA могат да имат много различно време на работа.

Колко време батерия от 100Ah ще работи с UPS?

Не може да се определи само от Ах. Необходими са също напрежение на батерията, брой батерии, ватове на натоварване, ефективност на UPS, скорост на разреждане и напрежение на прекъсване.

Защо времето на работа на производителя се различава от моята формула?

Данните на производителя могат да отчитат реалните криви на разреждане на батерията, поведението на инвертора и границите на прекъсване. Една проста формула е само прогноза за планиране.

Трябва ли да се тества времето за изпълнение след инсталиране?

Пускането в експлоатация трябва да провери UPS, аларми, байпас, система за батерии и мониторинг. Всеки контролиран тест по време на работа трябва да следва инструкциите на производителя, тъй като пълното разреждане може временно да остави критичния товар без подходящ резерв на батерията.

Долен ред

За да оцените времето на работа на UPS, преобразувайте батерията в използваеми ватчасове и разделете на реалния свързан товар. След това третирайте резултата като планова стойност, а не гаранция. Окончателното време на работа трябва да бъде проверено спрямо избрания UPS, данните за разреждането на батерията, ограниченията за прекъсване на системата и условията на място.

За персонализирано изчисление изпратете ватовете и VA за критично натоварване, необходимото време на работа, входна/изходна мощност, цел за резервиране и инсталационна среда. Свържете се с USYTU за поддръжка за UPS и оразмеряване на батерията.