Πώς να υπολογίσετε το χρόνο εκτέλεσης του UPS: Τύπος, Παραδείγματα και μέγεθος μπαταρίας 

Πόσο καιρό θα διατηρεί ένα UPS σε λειτουργία τον εξοπλισμό κατά τη διάρκεια μιας διακοπής ρεύματος; Η απάντηση εξαρτάται από περισσότερα από τον αριθμό VA που είναι τυπωμένος στον μπροστινό πίνακα. Ο χρόνος λειτουργίας του UPS καθορίζεται από το πραγματικό συνδεδεμένο φορτίο, την ενέργεια της μπαταρίας, την απόδοση του μετατροπέα, τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα εκφόρτισης, την κατάσταση της μπαταρίας και τη θερμοκρασία λειτουργίας.

Γρήγορη απάντηση: Μια πρακτική εκτίμηση προγραμματισμού είναι:

Χρόνος λειτουργίας (ώρες) ≈ Τάση μπαταρίας × Αμπερώρες × παράλληλες στοιχειοσειρές × απόδοση × συντελεστής ωφέλιμης χωρητικότητας ÷ συνδεδεμένο φορτίο σε watt

Αυτή η φόρμουλα είναι χρήσιμη για πρώιμο μέγεθος, αλλά δεν είναι εγγυημένος χρόνος εκτέλεσης. Η συμπεριφορά εκφόρτισης μολύβδου-οξέος είναι μη γραμμική και τα πραγματικά συστήματα έχουν επίσης όρια αποκοπής μετατροπέα, γήρανση της μπαταρίας, απώλειες καλωδίων και επιδράσεις θερμοκρασίας. Η τελική επιλογή θα πρέπει να χρησιμοποιεί τα δεδομένα χρόνου εκτέλεσης του κατασκευαστή του UPS και έναν υπολογισμό μπαταρίας για συγκεκριμένη εφαρμογή.

Οι πέντε εισροές που χρειάζεστε

Πριν υπολογίσετε τον χρόνο εφεδρικής μπαταρίας UPS, συλλέξτε αυτές τις τιμές:

1. Συνδεδεμένο φορτίο σε watt: η πραγματική ισχύς που καταναλώνεται από όλο τον εξοπλισμό που θα παραμείνει αναμμένος κατά τη διάρκεια μιας διακοπής λειτουργίας.
2. Αξιολογήσεις UPS watt και VA: το φορτίο πρέπει να παραμείνει κάτω από τα δύο όρια.
3. Τάση DC μπαταρίας: η συνδυασμένη τάση των μπαταριών που συνδέονται σε σειρά.
4. Χωρητικότητα μπαταρίας σε αμπ/ώρες: η βαθμολογία Ah μιας συμβολοσειράς σειράς. οι παράλληλες χορδές αυξάνουν το συνολικό Ah.
5. Παράγοντες απόδοσης και μείωσης: δικαιώματα για απώλειες μετατροπέα, χρησιμοποιήσιμο βάθος εκφόρτισης, ηλικία μπαταρίας και θερμοκρασία.

Εάν λείπει κάποια από αυτές τις τιμές, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι παραπλανητικό.

VA, Watt και Watt-Hours δεν είναι ίδιες

Πολλά λάθη στο μέγεθος του UPS ξεκινούν αντιμετωπίζοντας το VA, τα βατ και τις βατώρες ως εναλλάξιμα.

Η βασική σχέση μεταξύ watt και VA είναι:

Watts = VA × Συντελεστής ισχύος

Επομένως:

Απαιτούμενη VA = Watts φορτίου ÷ Συντελεστής ισχύος

Παράδειγμα: εάν ο εξοπλισμός καταναλώνει 1.800 W και ο ισχύων συντελεστής ισχύος είναι 0,9:

1.800 W ÷ 0,9 = 2.000 VA

Το UPS πρέπει να υποστηρίζει τουλάχιστον 1.800 W και 2.000 VA. Ένα περιθώριο προγραμματισμού και ένα μελλοντικό επίδομα ανάπτυξης θα πρέπει στη συνέχεια να προστεθούν πριν από την επιλογή του τελικού μοντέλου.

Βήμα προς βήμα Φόρμουλα χρόνου εκτέλεσης UPS

Βήμα 1: Υπολογίστε την ονομαστική ενέργεια της μπαταρίας

Για μία σειρά μπαταρίας:

Ονομαστική ενέργεια μπαταρίας (Wh) = τάση διαύλου DC × μπαταρία Ah

Αν ταυτόσημες συμβολοσειρές συνδέονται παράλληλα:

Ονομαστική ενέργεια μπαταρίας (Wh) = τάση διαύλου DC × Ah × αριθμός παράλληλων στοιχειοσειρών

Σε μια σειρά σειράς, οι τάσεις της μπαταρίας προστίθενται, αλλά η βαθμολογία Ah όχι. Στις παράλληλες σειρές, η χωρητικότητα Ah προστίθεται ενώ η τάση της χορδής παραμένει η ίδια.

Βήμα 2: Εφαρμογή αποτελεσματικότητας

Ο μετατροπέας και τα εσωτερικά εξαρτήματα του UPS καταναλώνουν ενέργεια. Ένας υπολογισμός προγραμματισμού μπορεί να εφαρμόσει έναν συντελεστή απόδοσης όπως 0,85 έως 0,95, ανάλογα με το σύστημα και το φορτίο.

Απώλειες ενέργειας μετά τη μετατροπή = Ονομαστική Wh × απόδοση UPS

Χρησιμοποιήστε τα πραγματικά δεδομένα κατασκευαστή όταν είναι διαθέσιμα.

Βήμα 3: Εφαρμογή συντελεστών ωφέλιμης χωρητικότητας και κατάστασης

Μια μπαταρία δεν πρέπει να αντιμετωπίζεται σαν το 100% της ενέργειας της πινακίδας της να φτάνει πάντα στο φορτίο. Εφαρμόστε παράγοντες για:

• ελάχιστη επιτρεπόμενη τάση εκφόρτισης.
• χημεία μπαταρίας και ρυθμός εκφόρτισης.
• ηλικία και κατάσταση υγείας·
• θερμοκρασία περιβάλλοντος?
• αποθεματικό σχεδιασμού?
• απώλειες καλωδίων και συνδέσεων.

Για προκαταρκτικό σχεδιασμό, αυτά μπορούν να συνδυαστούν σε έναν συντελεστή χρησιμοποιήσιμης χωρητικότητας. Η σωστή τιμή πρέπει να προέρχεται από τις απαιτήσεις σχεδιασμού της μπαταρίας και του UPS.

Βήμα 4: Διαιρέστε τη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια με το φορτίο

Χρόνος λειτουργίας (ώρες) = Χρησιμοποιήσιμη ενέργεια μπαταρίας (Wh) ÷ Φορτίο (W)

Πολλαπλασιάστε επί 60 για λεπτά:

Χρόνος εκτέλεσης (λεπτά) = Χρόνος εκτέλεσης (ώρες) × 60

Παράδειγμα εργασίας 1: Μικρό ράφι διακομιστή

Υποθέστε:

• συνδεδεμένο φορτίο: 800 W;
• τράπεζα μπαταρίας: 48 V, 100 Ah;
• μία σειρά μπαταρίας.
• αποδοτικότητα σχεδιασμού: 90%;
• συντελεστής ωφέλιμης χωρητικότητας: 70%.

Ονομαστική ενέργεια:

48 V × 100 Ah = 4.800 Wh

Εκτιμώμενη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια:

4.800 Wh × 0,90 × 0,70 = 3.024 Wh

Προγραμματισμός χρόνου εκτέλεσης:

3.024 Wh ÷ 800 W = 3,78 ώρες ή περίπου 227 λεπτά

Αυτή είναι μια απλοποιημένη εκτίμηση ενέργειας. Ο πραγματικός χρόνος λειτουργίας μπορεί να είναι μικρότερος επειδή η χωρητικότητα μολύβδου-οξέος αλλάζει με τον ρυθμό εκφόρτισης, την ηλικία της μπαταρίας και την τάση διακοπής. Απαιτείται μια καμπύλη χρόνου εκτέλεσης κατασκευαστή πριν υποσχεθούν 227 λεπτά σε έναν τελικό χρήστη.

Παράδειγμα εργασίας 2: Επιχειρησιακό φορτίο τριών φάσεων

Υποθέστε:

• κρίσιμο φορτίο: 10.000 W;
• Συστοιχία μπαταρίας DC: 384 V, 100 Ah;
• μία σειρά μπαταρίας.
• αποδοτικότητα σχεδιασμού: 92%;
• συντελεστής ωφέλιμης χωρητικότητας: 70%.

Ονομαστική ενέργεια:

384 V × 100 Ah = 38.400 Wh

Εκτιμώμενη χρησιμοποιήσιμη ενέργεια:

38.400 Wh × 0,92 × 0,70 = 24.729,6 Wh

Προγραμματισμός χρόνου εκτέλεσης:

24.729,6 Wh ÷ 10.000 W = 2,47 ώρες ή περίπου 148 λεπτά

Αυτό το παράδειγμα δείχνει πώς λειτουργεί ο τύπος, όχι μια καθολική σχεδίαση. Η ποσότητα της μπαταρίας, η τάση DC και η χωρητικότητα φόρτισης πρέπει να ταιριάζουν με το επιλεγμένο UPS. Τα συστήματα μπαταριών υψηλής τάσης απαιτούν επαγγελματική μηχανική, προστατευτικές συσκευές και ασφαλείς διαδικασίες εγκατάστασης.

Γιατί ο πραγματικός χρόνος εκτέλεσης του UPS είναι συνήθως χαμηλότερος από τον ιδανικό υπολογισμό

Ένας ιδανικός υπολογισμός διαιρεί τις ονομαστικές βατώρες με τα βατ φορτίου. Ο πραγματικός χρόνος δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας της μπαταρίας επηρεάζεται από πρόσθετες συνθήκες.

Ρυθμός εκφόρτισης μπαταρίας

Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος παρέχουν λιγότερη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα σε υψηλούς ρυθμούς εκφόρτισης από ό,τι μπορεί να προτείνει ένας απλός υπολογισμός Ah. Αυτή η συμπεριφορά είναι ένας λόγος που ο χρόνος εκτέλεσης δεν αλλάζει με απόλυτα γραμμικό τρόπο με το φορτίο.

Ηλικία μπαταρίας

Η χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται με την πάροδο του χρόνου. Ένα σύστημα που έχει μέγεθος μόνο για απόδοση καινούργιας μπαταρίας μπορεί να αποτύχει να καλύψει τον απαιτούμενο χρόνο λειτουργίας κοντά στο τέλος του διαστήματος αντικατάστασης.

Θερμοκρασία

Οι χαμηλές θερμοκρασίες μπορούν να μειώσουν τη διαθέσιμη χωρητικότητα. Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να αυξήσουν προσωρινά την απόδοση αλλά να επιταχύνουν τη γήρανση της μπαταρίας. Ο χώρος της μπαταρίας πρέπει να παραμένει εντός του συνιστώμενου εύρους λειτουργίας.

UPS Cutoff and Reserve

Ο μετατροπέας σταματά να αποφορτίζεται πριν η θεωρητική ενέργεια της μπαταρίας φτάσει στο μηδέν. Αυτό προστατεύει την μπαταρία και διατηρεί τον έλεγχο του συστήματος.

Αλλαγές φορτίου

Οι διακομιστές, οι ανεμιστήρες ψύξης, οι κινητήρες και ο βιομηχανικός εξοπλισμός δεν αντλούν πάντα σταθερή ισχύ. Τα ρεύματα εκκίνησης και οι κορυφές φορτίου πρέπει να περιλαμβάνονται στο σχέδιο.

Πόσο χώρο κεφαλής UPS πρέπει να προσθέσετε;

Αφού υπολογίσετε το συνδεδεμένο φορτίο, προσθέστε χωρητικότητα για το λειτουργικό περιθώριο και την αναμενόμενη ανάπτυξη. Ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο σημείο εκκίνησης είναι περίπου 20–25% πάνω από το τρέχον φορτίο, αλλά το κατάλληλο περιθώριο εξαρτάται από την εφαρμογή.

Αποφύγετε και τα δύο άκρα:

• Πολύ μικρός χώρος για το κεφάλι: αυξάνει τον κίνδυνο υπερφόρτωσης, μειώνει την ικανότητα επέκτασης και μπορεί να συντομεύσει το χρόνο λειτουργίας.
• Υπερβολικό υπερμεγέθη: αυξάνει το κόστος αγοράς και μπορεί να λειτουργήσει το UPS πολύ κάτω από το αποδοτικό εύρος σχεδιασμού του.

Για αρθρωτές εγκαταστάσεις, η χωρητικότητα μπορεί να επεκταθεί σταδιακά. USYTU’s YT-UM Rack-Modular UPS 10–200kVA υποστηρίζει αρθρωτές διαμορφώσεις για αυξανόμενα κρίσιμα φορτία.

UPS Runtime Planning ανά εφαρμογή

Ο χρόνος εκτέλεσης πρέπει να βασίζεται στον επιχειρησιακό στόχο. Το "όσο το δυνατόν περισσότερο" δεν είναι μια πλήρης μηχανική απαίτηση.

Επιλογή μπαταριών για χρόνο λειτουργίας UPS

Η επιλογή της μπαταρίας πρέπει να ταιριάζει με το σύστημα φόρτισης του UPS, την τάση DC, το ρεύμα εκφόρτισης και το περιβάλλον εγκατάστασης.

Η USYTU παρέχει α κατηγορία προϊόντων μπαταρίας με πολλαπλές χωρητικότητες αποθήκευσης-μπαταρίας 12 V. Οι αγοραστές που αξιολογούν συστήματα εκτεταμένου χρόνου μπορούν να ελέγξουν το Μπαταρία αποθήκευσης 12V 100Ah και Μπαταρία αποθήκευσης 12V 200Ah ως προϊόντα αναφοράς.

Μην επιλέγετε μπαταρία μόνο από το Ah. Επιβεβαίωση:

• χημεία μπαταρίας και προβλεπόμενη χρήση σε κατάσταση αναμονής.
• ονομαστική και τάση φόρτισης.
• δεδομένα εκφόρτισης σταθερής ισχύος ή σταθερού ρεύματος.
• Δυνατότητα ρεύματος ακροδεκτών και καλωδίου.
• σειριακή και παράλληλη διαμόρφωση.
• αναμενόμενη διάρκεια ζωής κύκλου και διάρκεια ζωής πλωτήρα.
• θερμοκρασία λειτουργίας?
• ράφι ή χώρο ντουλαπιών?
• απαιτήσεις εξαερισμού και ασφάλειας·
• μέθοδος παρακολούθησης και συντήρησης·
• συμβατότητα με το φορτιστή UPS.

Η ανάμειξη μπαταριών διαφορετικής ηλικίας, χωρητικότητας ή συνθηκών σε μία σειρά μπορεί να μειώσει την αξιοπιστία.

Μια πρακτική ροή εργασίας για το μέγεθος του UPS

1. Δημιουργήστε τη λίστα κρίσιμου φορτίου

Καταγράψτε κάθε συσκευή, τα μετρημένα watt, VA ή συντελεστή ισχύος, τη συμπεριφορά εκκίνησης και την προτεραιότητα. Αφαιρέστε τον εξοπλισμό που δεν χρειάζεται εφεδρική μπαταρία.

2. Υπολογίστε Watt και VA

Προσθέστε την πραγματική ισχύ σε watt και τη φαινόμενη ισχύ σε VA. Το επιλεγμένο UPS πρέπει να ικανοποιεί και τις δύο αξιολογήσεις.

3. Προσθήκη περιθωρίου σχεδίασης

Συμπεριλάβετε εύλογο χώρο λειτουργίας και γνωστή μελλοντική επέκταση.

4. Ορίστε τον στόχο χρόνου εκτέλεσης

Καθορίστε το χρόνο εκτέλεσης στην αναμενόμενη φόρτωση—όχι σε αυθαίρετο ποσοστό τυπωμένο σε φυλλάδιο.

5. Επιλέξτε την Τοπολογία UPS

Για ευαίσθητες, κρίσιμες για την αποστολή εφαρμογές ή εφαρμογές κακού δικτύου, ένα online σύστημα UPS μπορεί να παρέχει συνεχή ρύθμιση ισχύος διπλής μετατροπής και μηδενικό χρόνο μεταφοράς στην μπαταρία.

6. Μέγεθος του συστήματος μπαταρίας

Υπολογίστε μια προκαταρκτική απαίτηση ενέργειας και, στη συνέχεια, επαληθεύστε την χρησιμοποιώντας το επιλεγμένο UPS και τα δεδομένα εκφόρτισης μπαταρίας.

7. Σχέδιο Εγκατάσταση και Συντήρηση

Συμπεριλάβετε διατάξεις παράκαμψης, διακόπτες, καλώδια, βάσεις μπαταριών, εξαερισμό, παρακολούθηση, περιοδικές δοκιμές και αντικατάσταση μπαταρίας.

Φύλλο εργασίας RFQ για προσφορά UPS Runtime

Δώστε τις ακόλουθες πληροφορίες για να λάβετε μια ακριβή πρόταση:

Συχνές Ερωτήσεις

Μπορεί ο χρόνος εκτέλεσης του UPS να υπολογιστεί μόνο από το VA;

Όχι. Το VA περιγράφει τη φαινομενική χωρητικότητα ισχύος, όχι την αποθηκευμένη ενέργεια. Οι υπολογισμοί χρόνου εκτέλεσης απαιτούν το πραγματικό φορτίο σε watt και πληροφορίες σχετικά με το σύστημα μπαταρίας.

Ο διπλασιασμός της μπαταρίας Ah διπλασιάζει τον χρόνο λειτουργίας;

Υπό τις ίδιες συνθήκες, ο διπλασιασμός της χρησιμοποιήσιμης ενέργειας της μπαταρίας μπορεί να διπλασιάσει περίπου το χρόνο λειτουργίας. Στην πράξη, ο ρυθμός εκφόρτισης, τα όρια φόρτισης του UPS, η διαμόρφωση της μπαταρίας και οι απώλειες συστήματος πρέπει να ελέγχονται.

Ένα μεγαλύτερο UPS λειτουργεί αυτόματα περισσότερο;

Όχι. Μια μεγαλύτερη ονομαστική ισχύς σημαίνει ότι το UPS μπορεί να υποστηρίξει μεγαλύτερο φορτίο. Ο χρόνος λειτουργίας εξαρτάται κυρίως από την ενέργεια της μπαταρίας και το συνδεδεμένο φορτίο. Δύο συστήματα UPS με την ίδια βαθμολογία kVA μπορεί να έχουν πολύ διαφορετικούς χρόνους λειτουργίας.

Πόσο καιρό θα λειτουργεί ένα UPS μια μπαταρία 100 Ah;

Δεν μπορεί να προσδιοριστεί μόνο από το Αχ. Απαιτούνται επίσης τάση μπαταρίας, αριθμός μπαταριών, Watt φορτίου, απόδοση UPS, ρυθμός εκφόρτισης και τάση διακοπής.

Γιατί ο χρόνος εκτέλεσης του κατασκευαστή διαφέρει από τον τύπο μου;

Τα δεδομένα του κατασκευαστή μπορεί να αντιπροσωπεύουν πραγματικές καμπύλες εκφόρτισης μπαταρίας, συμπεριφορά μετατροπέα και όρια αποκοπής. Ένας απλός τύπος είναι μόνο μια εκτίμηση σχεδιασμού.

Πρέπει να ελεγχθεί ο χρόνος εκτέλεσης μετά την εγκατάσταση;

Η θέση σε λειτουργία θα πρέπει να επαληθεύει το UPS, τους συναγερμούς, την παράκαμψη, το σύστημα μπαταρίας και την παρακολούθηση. Οποιαδήποτε δοκιμή ελεγχόμενου χρόνου εκτέλεσης πρέπει να ακολουθεί τις οδηγίες του κατασκευαστή, επειδή μια πλήρης αποφόρτιση μπορεί να αφήσει προσωρινά το κρίσιμο φορτίο χωρίς επαρκή αποθεματικό μπαταρίας.

Κατώτατη γραμμή

Για να υπολογίσετε το χρόνο λειτουργίας του UPS, μετατρέψτε τη συστοιχία μπαταρίας σε χρησιμοποιήσιμες βατώρες και διαιρέστε με το πραγματικό συνδεδεμένο φορτίο. Στη συνέχεια, αντιμετωπίστε το αποτέλεσμα ως αξία προγραμματισμού — όχι ως εγγύηση. Ο τελικός χρόνος εκτέλεσης πρέπει να επαληθευτεί με το επιλεγμένο UPS, τα δεδομένα αποφόρτισης της μπαταρίας, τα όρια διακοπής του συστήματος και τις συνθήκες τοποθεσίας.

Για έναν προσαρμοσμένο υπολογισμό, στείλτε τα watt κρίσιμου φορτίου και το VA, τον απαιτούμενο χρόνο εκτέλεσης, την ισχύ εισόδου/εξόδου, τον στόχο πλεονασμού και το περιβάλλον εγκατάστασης. Επικοινωνήστε με το USYTU για υποστήριξη UPS και μέγεθος μπαταρίας.