Com calcular el temps d'execució de l'UPS: fórmula, exemples i mida de la bateria 

Quant de temps mantindrà un SAI en funcionament durant un tall de corrent? La resposta depèn de més que el número VA imprès al tauler frontal. El temps d'execució del SAI ve determinat per la càrrega real connectada, l'energia de la bateria, l'eficiència de l'inversor, la capacitat de descàrrega utilitzable, l'estat de la bateria i la temperatura de funcionament.

Resposta ràpida: Una estimació pràctica de planificació és:

Temps d'execució (hores) ≈ Tensió del banc de bateries × amperes-hora × cordes paral·leles × eficiència × factor de capacitat útil ÷ càrrega connectada en watts

Aquesta fórmula és útil per a la mida primerenca, però no és un temps d'execució garantit. El comportament de la descàrrega de plom-àcid no és lineal i els sistemes reals també tenen límits de tall de l'inversor, envelliment de la bateria, pèrdues de cable i efectes de temperatura. La selecció final hauria d'utilitzar les dades de temps d'execució del fabricant del SAI i un càlcul de bateria específic de l'aplicació.

Les cinc entrades que necessiteu

Abans de calcular el temps de còpia de seguretat de la bateria del SAI, reculli aquests valors:

1. Càrrega connectada en watts: l'energia real consumida per tots els equips que romandran encès durant una interrupció.
2. Classificacions en watts i VA de l'UPS: la càrrega ha de romandre per sota dels dos límits.
3. Tensió de CC del banc de bateries: la tensió combinada de les bateries connectades en sèrie.
4. Capacitat de la bateria en amperes-hora: la qualificació Ah d'una cadena de sèrie; les cordes paral·leles augmenten Ah total.
5. Factors d'eficiència i reducció: permesos per pèrdues de l'inversor, profunditat útil de descàrrega, antiguitat de la bateria i temperatura.

Si falta algun d'aquests valors, el resultat pot ser enganyós.

VA, watts i watt-hora no són el mateix

Molts errors de mida del SAI comencen tractant VA, watts i watts-hora com a intercanviables.

La relació bàsica entre watts i VA és:

Watts = VA × Factor de potència

Per tant:

VA requerit = Watts de càrrega ÷ Factor de potència

Exemple: si l'equip consumeix 1.800 W i el factor de potència aplicable és 0,9:

1.800 W ÷ 0,9 = 2.000 VA

El SAI ha de suportar almenys 1.800 W i 2.000 VA. A continuació, s'hauria d'afegir un marge de planificació i una dotació de creixement futur abans de triar el model final.

Fórmula de temps d'execució UPS pas a pas

Pas 1: calculeu l'energia nominal de la bateria

Per a una cadena de bateria:

Energia nominal de la bateria (Wh) = tensió del bus DC × Ah de la bateria

Si es connecten cadenes idèntiques en paral·lel:

Energia nominal de la bateria (Wh) = tensió del bus de CC × Ah × nombre de cadenes paral·leles

En una cadena en sèrie, els voltatges de la bateria s'afegeixen, però la classificació Ah no. En cadenes paral·leles, la capacitat d'Ah s'afegeix mentre que la tensió de la cadena continua sent la mateixa.

Pas 2: aplicar l'eficiència

L'inversor i els components interns del SAI consumeixen energia. Un càlcul de planificació pot aplicar un factor d'eficiència com ara 0,85 a 0,95, depenent del sistema i la càrrega.

Energia després de les pèrdues de conversió = Wh nominal × eficiència del SAI

Utilitzeu les dades reals del fabricant quan estiguin disponibles.

Pas 3: apliqueu els factors de capacitat i condicions útils

Una bateria no s'ha de tractar com si el 100% de l'energia de la seva placa d'identificació sempre arribés a la càrrega. Aplicar factors per a:

• tensió de descàrrega mínima permesa;
• química de la bateria i velocitat de descàrrega;
• edat i estat de salut;
• temperatura ambient;
• reserva de disseny;
• pèrdues de cable i connexió.

Per a la planificació preliminar, es poden combinar en un factor de capacitat útil. El valor correcte ha de provenir dels requisits de disseny de la bateria i del SAI.

Pas 4: Dividiu l'energia utilitzable per la càrrega

Durada (hores) = Energia útil de la bateria (Wh) ÷ Càrrega (W)

Multiplica per 60 per minuts:

Temps d'execució (minuts) = Temps d'execució (hores) × 60

Exemple de treball 1: bastidor de servidor petit

Suposem:

• càrrega connectada: 800 W;
• banc de bateries: 48 V, 100 Ah;
• una cadena de bateria;
• eficiència de planificació: 90%;
• factor de capacitat útil: 70%.

Energia nominal:

48 V × 100 Ah = 4.800 Wh

Energia útil estimada:

4.800 Wh × 0,90 × 0,70 = 3.024 Wh

Planificació del temps d'execució:

3.024 Wh ÷ 800 W = 3,78 hores, o aproximadament 227 minuts

Aquesta és una estimació energètica simplificada. El temps d'execució real pot ser més curt perquè la capacitat de plom-àcid canvia amb la velocitat de descàrrega, l'edat de la bateria i la tensió de tall. Es requereix una corba d'execució del fabricant abans de prometre 227 minuts a un usuari final.

Exemple treballat 2: Càrrega comercial trifàsica

Suposem:

• càrrega crítica: 10.000 W;
• Banc de bateries de CC: 384 V, 100 Ah;
• una cadena de bateria;
• eficiència de planificació: 92%;
• factor de capacitat útil: 70%.

Energia nominal:

384 V × 100 Ah = 38.400 Wh

Energia útil estimada:

38.400 Wh × 0,92 × 0,70 = 24.729,6 Wh

Planificació del temps d'execució:

24.729,6 Wh ÷ 10.000 W = 2,47 hores, o aproximadament 148 minuts

Aquest exemple mostra com funciona la fórmula, no un disseny universal. La quantitat de bateria, la tensió de CC i la capacitat de càrrega han de coincidir amb el SAI seleccionat. Els sistemes de bateries d'alta tensió requereixen enginyeria professional, dispositius de protecció i procediments d'instal·lació segurs.

Per què el temps d'execució real de l'UPS sol ser inferior al càlcul ideal

Un càlcul ideal divideix els watts-hora nominals per els watts de càrrega. El temps real de còpia de seguretat de la bateria es veu afectat per condicions addicionals.

Taxa de descàrrega de la bateria

Les bateries de plom-àcid ofereixen menys capacitat útil a altes taxes de descàrrega del que pot suggerir un simple càlcul Ah. Aquest comportament és una de les raons per les quals el temps d'execució no canvia d'una manera perfectament lineal amb la càrrega.

Edat de la bateria

La capacitat de la bateria disminueix amb el temps. Un sistema dimensionat només per al rendiment de la bateria nova pot no complir el temps d'execució requerit prop del final de l'interval de substitució.

Temperatura

Les baixes temperatures poden reduir la capacitat disponible. Les altes temperatures poden augmentar temporalment la producció, però accelerar l'envelliment de la bateria. La sala de bateries ha de romandre dins del rang de funcionament recomanat.

Tall i reserva d'UPS

L'inversor deixa de descarregar-se abans que l'energia teòrica de la bateria arribi a zero. Això protegeix la bateria i manté el control del sistema.

Carrega els canvis

Els servidors, els ventiladors de refrigeració, els motors i els equips industrials no sempre treuen energia constant. Els corrents d'arrencada i els pics de càrrega s'han d'incloure en el disseny.

Quant d'espai per a UPS hauríeu d'afegir?

Després de calcular la càrrega connectada, afegiu la capacitat per al marge operatiu i el creixement esperat. Un punt de partida que s'utilitza habitualment és aproximadament un 20-25% per sobre de la càrrega actual, però el marge adequat depèn de l'aplicació.

Eviteu els dos extrems:

• Massa poc marge: augmenta el risc de sobrecàrrega, redueix la capacitat d'expansió i pot escurçar el temps d'execució.
• Sobredimensionament excessiu: augmenta el cost de compra i pot fer funcionar el SAI molt per sota del seu rang de disseny eficient.

Per a instal·lacions modulars, la capacitat es pot ampliar per etapes. USYTU's SAI modular de bastidor YT-UM 10–200 kVA admet configuracions modulars per augmentar les càrregues crítiques.

Planificació del temps d'execució d'UPS per aplicació

El temps d'execució s'ha de basar en l'objectiu operatiu. "Tan temps com sigui possible" no és un requisit complet d'enginyeria.

Selecció de bateries per al temps d'execució de l'UPS

La selecció de la bateria ha de coincidir amb el sistema de càrrega del SAI, la tensió de CC, el corrent de descàrrega i l'entorn d'instal·lació.

USYTU ofereix un categoria de producte de la bateria amb múltiples capacitats de bateries d'emmagatzematge de 12 V. Els compradors que avaluen sistemes de temps d'execució estès poden revisar el Bateria d'emmagatzematge de 12V 100Ah i Bateria d'emmagatzematge de 12V 200Ah com a productes de referència.

No seleccioneu una bateria només per Ah. Confirmeu:

• química de la bateria i ús previst en espera;
• tensió nominal i de càrrega;
• dades de descàrrega de potència constant o de corrent constant;
• capacitat de corrent del terminal i del cable;
• configuració en sèrie i paral·lel;
• vida de cicle esperada i vida de flotació;
• temperatura de funcionament;
• espai de bastidor o armari;
• requisits de ventilació i seguretat;
• mètode de seguiment i manteniment;
• compatibilitat amb el carregador UPS.

Barrejar bateries de diferents edats, capacitats o condicions en una sola cadena pot reduir la fiabilitat.

Un flux de treball pràctic de mida UPS

1. Creeu la llista de càrrega crítica

Enregistreu cada dispositiu, els seus watts mesurats, VA o factor de potència, comportament d'arrencada i prioritat. Traieu els equips que no necessiten bateria de seguretat.

2. Calcula watts i VA

Afegiu la potència real en watts i la potència aparent en VA. El SAI seleccionat ha de complir ambdues qualificacions.

3. Afegiu un marge de disseny

Inclou un marge operatiu raonable i una expansió futura coneguda.

4. Estableix l'objectiu d'execució

Especifiqueu el temps d'execució a la càrrega esperada, no en un percentatge arbitrari imprès en un fulletó.

5. Trieu la topologia de l'UPS

Per a aplicacions sensibles, crítiques per a la missió o amb una xarxa deficient, an sistema UPS en línia pot proporcionar un condicionament continu de doble conversió i un temps de transferència zero a la bateria.

6. Mida el sistema de bateries

Calculeu un requeriment d'energia preliminar i, a continuació, verifiqueu-lo mitjançant les dades de SAI i descàrrega de la bateria seleccionades.

7. Planificació d'instal·lació i manteniment

Inclou disposicions de bypass, interruptors, cables, bastidors de bateries, ventilació, monitorització, proves periòdiques i substitució de bateries.

Full de treball de RFQ per a una cotització de temps d'execució d'UPS

Proporcioneu la informació següent per obtenir una proposta precisa:

Preguntes freqüents

Es pot calcular el temps d'execució de l'UPS només a partir de VA?

No. VA descriu la capacitat de potència aparent, no l'energia emmagatzemada. Els càlculs de temps d'execució requereixen la càrrega real en watts i informació sobre el sistema de bateries.

Doblar la bateria Ah duplica el temps d'execució?

En condicions idèntiques, duplicar l'energia utilitzable de la bateria pot aproximadament duplicar el temps d'execució. A la pràctica, cal comprovar la velocitat de descàrrega, els límits de càrrega del SAI, la configuració de la bateria i les pèrdues del sistema.

Un SAI més gran funciona automàticament més temps?

No. Una potència nominal més gran significa que el SAI pot suportar una càrrega més gran. El temps d'execució depèn principalment de l'energia de la bateria i de la càrrega connectada. Dos sistemes SAI amb la mateixa potència kVA poden tenir temps de funcionament molt diferents.

Quant de temps durarà una bateria de 100 Ah amb un SAI?

No es pot determinar només a partir de Ah. També es requereix la tensió de la bateria, el nombre de bateries, els watts de càrrega, l'eficiència del SAI, la velocitat de descàrrega i la tensió de tall.

Per què el temps d'execució del fabricant és diferent de la meva fórmula?

Les dades del fabricant poden tenir en compte les corbes reals de descàrrega de la bateria, el comportament de l'inversor i els límits de tall. Una fórmula senzilla és només una estimació de la planificació.

S'ha de provar el temps d'execució després de la instal·lació?

La posada en marxa ha de verificar el SAI, les alarmes, el bypass, el sistema de bateries i la supervisió. Qualsevol prova de temps de funcionament controlat ha de seguir les instruccions del fabricant perquè una descàrrega completa pot deixar temporalment la càrrega crítica sense una reserva adequada de bateria.

Línia de fons

Per estimar el temps d'execució del SAI, convertiu el banc de bateries en watts-hora utilitzables i dividiu-lo per la càrrega real connectada. A continuació, tracteu el resultat com un valor de planificació, no com una garantia. El temps d'execució final s'ha de verificar amb el SAI seleccionat, les dades de descàrrega de la bateria, els límits de tall del sistema i les condicions del lloc.

Per a un càlcul a mida, envieu els watts i VA de càrrega crítica, el temps d'execució necessari, la potència d'entrada/sortida, l'objectiu de redundància i l'entorn d'instal·lació. Poseu-vos en contacte amb USYTU per obtenir suport per al SAI i la mida de la bateria.