UPS:n käyttöajan laskeminen: kaava, esimerkit ja akun koko 

Kuinka kauan UPS pitää laitteet käynnissä sähkökatkon aikana? Vastaus riippuu muustakin kuin etupaneeliin painetusta VA-numerosta. UPS:n käyttöaika määräytyy todellisen kytketyn kuorman, akun energian, invertterin tehokkuuden, käyttökelpoisen purkauskapasiteetin, akun kunnon ja käyttölämpötilan perusteella.

Pika vastaus: Käytännön suunnitteluarvio on:

Käyttöaika (tuntia) ≈ Akkupankin jännite × ampeeritunnit × rinnakkaisjohdot × hyötysuhde × käyttökapasiteettikerroin ÷ kytketty kuorma watteina

Tämä kaava on hyödyllinen varhaisessa koon määrittämisessä, mutta se ei ole taattu suoritusaikaa. Lyijy-happopurkauskäyttäytyminen on epälineaarista, ja todellisissa järjestelmissä on myös invertterin katkaisurajat, akun vanheneminen, kaapelihäviöt ja lämpötilavaikutukset. Lopullisessa valinnassa tulisi käyttää UPS-valmistajan käyttöaikatietoja ja sovelluskohtaista akkulaskelmaa.

Viisi tarvitsemasi tuloa

Ennen kuin lasket UPS:n akun varautumisajan, kerää seuraavat arvot:

1. Kytketty kuorma watteina: kaikkien sähkökatkon aikana päällä olevien laitteiden todellinen kuluttama teho.
2. UPS:n watti- ja VA-luokitukset: kuorman tulee pysyä molempien rajojen alapuolella.
3. Akkupankin tasajännite: sarjaan kytkettyjen akkujen yhdistetty jännite.
4. Akun kapasiteetti ampeeritunteina: yhden sarjan merkkijonon Ah-luokitus; rinnakkaiset merkkijonot lisäävät kokonaismäärää Ah.
5. Tehokkuus ja vähennystekijät: invertterihäviöt, käyttökelpoinen purkaussyvyys, akun ikä ja lämpötila.

Jos jokin näistä arvoista puuttuu, tulos voi olla harhaanjohtava.

VA, wattit ja wattitunnit eivät ole sama asia

Monet UPS-mitoitusvirheet alkavat käsittelemällä VA:ta, wattia ja wattituntia keskenään vaihdettavissa olevina.

Wattien ja VA:n välinen perussuhde on:

wattia = VA × tehokerroin

Siksi:

Vaadittu VA = kuormitus wattia ÷ tehokerroin

Esimerkki: jos laite kuluttaa 1 800 W ja sovellettava tehokerroin on 0,9:

1 800 W ÷ 0,9 = 2 000 VA

UPS:n on tuettava vähintään 1 800 W ja 2 000 VA. Suunnittelumarginaali ja tuleva kasvukorvaus tulee sitten lisätä ennen lopullisen mallin valintaa.

Vaiheittainen UPS Runtime Formula

Vaihe 1: Laske akun nimellisenergia

Yhdelle akkusarjalle:

Akun nimellisenergia (Wh) = DC-väylän jännite × akku Ah

Jos identtiset merkkijonot on kytketty rinnakkain:

Akun nimellisenergia (Wh) = DC-väylän jännite × Ah × rinnakkaisten merkkijonojen lukumäärä

Sarjajonossa akkujännitteet lisäävät, mutta Ah-luokitus ei. Rinnakkaisissa merkkijonoissa Ah-kapasiteetti kasvaa, kun merkkijonojännite pysyy samana.

Vaihe 2: Käytä tehokkuutta

Invertteri ja sisäiset UPS-komponentit kuluttavat energiaa. Suunnittelulaskelmassa voidaan käyttää hyötysuhdetta, kuten 0,85 - 0,95, riippuen järjestelmästä ja kuormituksesta.

Energia muunnoshäviöiden jälkeen = Nimellinen Wh × UPS:n hyötysuhde

Käytä todellisia valmistajan tietoja, kun ne ovat saatavilla.

Vaihe 3: Käytä käyttökapasiteetin ja kunnon tekijöitä

Akkua ei pidä käsitellä ikään kuin 100 % sen tyyppikilven energiasta saavuttaisi aina kuorman. Käytä tekijöitä:

• pienin sallittu purkausjännite;
• akun kemia ja purkausnopeus;
• ikä ja terveydentila;
• ympäristön lämpötila;
• suunnittelu reservi;
• kaapeli- ja yhteyshäviöt.

Nämä voidaan alustavassa suunnittelussa yhdistää käyttökapasiteettikertoimeksi. Oikean arvon tulee perustua akun ja UPS:n suunnitteluvaatimuksiin.

Vaihe 4: Jaa käyttöenergia kuormalla

Käyttöaika (tuntia) = Käytettävä akun energia (Wh) ÷ Kuorma (W)

Kerro minuutilla 60:llä:

Kesto (minuutteja) = Kesto (tunteja) × 60

Toiminut esimerkki 1: Pieni palvelinteline

Oletetaan:

• kytketty kuorma: 800 W;
• akkupankki: 48 V, 100 Ah;
• yksi akku merkkijono;
• suunnittelun tehokkuus: 90 %;
• käyttökapasiteettikerroin: 70 %.

Nimellisenergia:

48 V × 100 Ah = 4 800 Wh

Arvioitu käyttöenergia:

4 800 Wh × 0,90 × 0,70 = 3 024 Wh

Suoritusajan suunnittelu:

3 024 Wh ÷ 800 W = 3,78 tuntia eli noin 227 minuuttia

Tämä on yksinkertaistettu energiaarvio. Todellinen käyttöaika voi olla lyhyempi, koska lyijyhappokapasiteetti muuttuu purkausnopeuden, akun iän ja katkaisujännitteen mukaan. Valmistajan suoritusaikakäyrä vaaditaan ennen kuin loppukäyttäjälle luvataan 227 minuuttia.

Toiminut esimerkki 2: Kolmivaiheinen liikekuorma

Oletetaan:

• kriittinen kuorma: 10 000 W;
• DC-akkupankki: 384 V, 100 Ah;
• yksi akku merkkijono;
• suunnittelun tehokkuus: 92 %;
• käyttökapasiteettikerroin: 70 %.

Nimellisenergia:

384 V × 100 Ah = 38 400 Wh

Arvioitu käyttöenergia:

38 400 Wh × 0,92 × 0,70 = 24 729,6 Wh

Suoritusajan suunnittelu:

24 729,6 Wh ÷ 10 000 W = 2,47 tuntia eli noin 148 minuuttia

Tämä esimerkki näyttää kuinka kaava toimii, ei universaali malli. Akun määrän, tasajännitteen ja latauskapasiteetin on vastattava valittua UPS:ää. Suurjänniteakkujärjestelmät vaativat ammattimaista suunnittelua, suojalaitteita ja turvallisia asennusmenetelmiä.

Miksi todellinen UPS-käyttöaika on yleensä alhaisempi kuin ihanteellinen laskelma?

Ihanteellinen laskelma jakaa nimelliset wattitunnit kuormituswateilla. Lisäolosuhteet vaikuttavat todelliseen akun varautumisaikaan.

Akun purkausnopeus

Lyijyakut tarjoavat vähemmän käyttökapasiteettia suurilla purkautumisnopeuksilla kuin yksinkertainen Ah-laskelma antaa ymmärtää. Tämä käyttäytyminen on yksi syy, miksi suoritusaika ei muutu täysin lineaarisesti kuormituksen myötä.

Akun ikä

Akun kapasiteetti heikkenee ajan myötä. Järjestelmä, joka on mitoitettu vain uuden akun suorituskykyä varten, ei välttämättä täytä vaadittua käyttöaikaa vaihtovälin lopussa.

Lämpötila

Alhaiset lämpötilat voivat heikentää käytettävissä olevaa kapasiteettia. Korkeat lämpötilat voivat tilapäisesti lisätä tehoa, mutta nopeuttaa akun vanhenemista. Akkutilan tulee pysyä suositellun toiminta-alueen sisällä.

UPS-katkaisu ja -varaus

Invertteri lakkaa purkamasta ennen kuin teoreettinen akun energia saavuttaa nollan. Tämä suojaa akkua ja ylläpitää järjestelmän hallintaa.

Lataa muutokset

Palvelimet, tuulettimet, moottorit ja teollisuuslaitteet eivät aina käytä tasaista virtaa. Käynnistysvirrat ja kuormitushuiput on sisällytettävä suunnitteluun.

Kuinka paljon UPS-päätilaa sinun pitäisi lisätä?

Kun olet laskenut kytketyn kuorman, lisää kapasiteetti käyttökatteelle ja odotetulle kasvulle. Yleisesti käytetty lähtökohta on noin 20–25 % nykyisen kuormituksen yläpuolella, mutta sopiva marginaali riippuu sovelluksesta.

Vältä molempia ääripäitä:

• Liian vähän päätilaa: lisää ylikuormitusriskiä, vähentää laajennuskapasiteettia ja saattaa lyhentää käyttöaikaa.
• Liiallinen ylimitoitus: nostaa hankintakustannuksia ja saattaa käyttää UPS:ää huomattavasti sen tehokkaan suunnittelualueen alapuolella.

Modulaarisissa asennuksissa kapasiteettia voidaan laajentaa vaiheittain. USYTU:n YT-UM-teline-Modulaarinen UPS 10–200kVA tukee modulaarisia kokoonpanoja kriittisten kuormien kasvattamiseen.

UPS-käyttöajan suunnittelu sovelluksen mukaan

Kestoajan tulee perustua toiminnalliseen tavoitteeseen. "Niin kauan kuin mahdollista" ei ole täydellinen suunnitteluvaatimus.

Akkujen valitseminen UPS Runtimelle

Akun valinnan on vastattava UPS-latausjärjestelmää, tasajännitettä, purkausvirtaa ja asennusympäristöä.

USYTU tarjoaa a akun tuoteluokka useilla 12 V:n akkukapasiteetilla. Ostajat, jotka arvioivat pidennetyn suoritusajan järjestelmiä, voivat tarkastella 12V 100Ah akku ja 12V 200Ah akku referenssituotteina.

Älä valitse akkua pelkällä Ah:lla. Vahvista:

• akun kemia ja suunniteltu valmiuskäyttö;
• nimellis- ja latausjännite;
• vakioteho- tai vakiovirtapurkaustiedot;
• terminaalin ja kaapelin nykyinen kapasiteetti;
• sarja- ja rinnakkaiskokoonpano;
• odotettu syklin käyttöikä ja kelluntaikä;
• käyttölämpötila;
• teline- tai kaappitila;
• ilmanvaihto- ja turvallisuusvaatimukset;
• seuranta- ja ylläpitomenetelmä;
• yhteensopivuus UPS-laturin kanssa.

Eri ikäisten, kapasiteetin tai eri olosuhteiden paristojen sekoittaminen samaan ketjuun voi heikentää luotettavuutta.

Käytännöllinen UPS-mitoitustyönkulku

1. Luo kriittisten kuormitusluettelo

Tallenna jokainen laite, sen mitatut watit, VA tai tehokerroin, käynnistyskäyttäytyminen ja prioriteetti. Poista laitteet, jotka eivät tarvitse akkuvarmistusta.

2. Laske wattit ja VA

Lisää todellinen teho watteina ja näennäinen teho VA. Valitun UPS:n on täytettävä molemmat luokitukset.

3. Lisää suunnittelumarginaali

Sisällytä kohtuullinen toimintatila ja tunnettu tuleva laajennus.

4. Aseta suoritusaikatavoite

Määritä suoritusaika odotetulla kuormituksella – ei mielivaltaisella prosenttimäärällä, joka on painettu esitteeseen.

5. Valitse UPS-topologia

Herkkiin, toimintakriittisiin tai huonojen verkkojen sovelluksiin, an online-UPS-järjestelmä voi tarjota jatkuvan kaksinkertaisen muuntamisen tehonkäsittelyn ja nollan siirtoajan akkuun.

6. Määritä akkujärjestelmän koko

Laske alustava energiantarve ja tarkista se sitten valitun UPS:n ja akun purkaustietojen avulla.

7. Suunnittele asennus ja huolto

Sisällytä ohitusjärjestelyt, katkaisijat, kaapelit, akkutelineet, ilmanvaihto, valvonta, määräajoin testaus ja akun vaihto.

RFQ-työtaulukko UPS-käyttöaikatarjousta varten

Anna seuraavat tiedot saadaksesi tarkan ehdotuksen:

Usein kysytyt kysymykset

Voidaanko UPS:n käyttöaika laskea pelkästään VA:sta?

Ei. VA kuvaa näennäistä tehokapasiteettia, ei varastoitua energiaa. Käyttöaikalaskelmat edellyttävät todellista kuormitusta watteina ja tietoja akkujärjestelmästä.

Tuplaako akun Ah kaksinkertainen käyttöaika?

Samoissa olosuhteissa käyttökelpoisen akun energian kaksinkertaistaminen voi noin kaksinkertaistaa käyttöajan. Käytännössä purkausnopeus, UPS:n latausrajat, akun kokoonpano ja järjestelmähäviöt on tarkistettava.

Toimiiko suurempi UPS automaattisesti pidempään?

Ei. Suurempi teho tarkoittaa, että UPS voi tukea suurempaa kuormaa. Käyttöaika riippuu ensisijaisesti akun energiasta ja kytketystä kuormasta. Kahdella UPS-järjestelmällä, joilla on sama kVA-luokitus, voi olla hyvin erilaiset käyttöajat.

Kuinka kauan 100 Ah:n akku kestää UPS:n?

Sitä ei voida määrittää pelkästään Ah:n perusteella. Tarvitaan myös akun jännite, akkujen lukumäärä, kuormituswatti, UPS-tehokkuus, purkausnopeus ja katkaisujännite.

Miksi valmistajan suoritusaika eroaa kaavastani?

Valmistajan tiedot voivat ottaa huomioon todelliset akun purkauskäyrät, invertterin käyttäytymisen ja katkaisurajat. Yksinkertainen kaava on vain suunnitteluarvio.

Pitäisikö käyttöaika testata asennuksen jälkeen?

Käyttöönoton tulee tarkistaa UPS, hälytykset, ohitus, akkujärjestelmä ja valvonta. Kaikissa kontrolloiduissa käyntiaikatesteissä on noudatettava valmistajan ohjeita, koska täysi purkaus voi tilapäisesti jättää kriittisen kuorman ilman riittävää akkuvarausta.

Bottom Line

Arvioi UPS:n käyttöaika muuttamalla akkupankki käyttökelpoisiksi wattitunteiksi ja jakamalla se todellisella kytketyllä kuormalla. Käsittele sitten tulosta suunnitteluarvona – ei takuuna. Lopullinen käyttöaika on tarkistettava valitun UPS:n, akun purkaustietojen, järjestelmän katkaisurajojen ja paikan olosuhteiden perusteella.

Räätälöityä laskelmaa varten lähetä kriittisen kuorman watit ja VA, vaadittu käyttöaika, tulo/lähtöteho, redundanssitavoite ja asennusympäristö. Ota yhteyttä USYTU:hun saadaksesi UPS- ja akun mitoitustukea.