Como calcular o tempo de execución do UPS: fórmula, exemplos e tamaño da batería 

Canto tempo manterá un SAI en funcionamento durante un corte de enerxía? A resposta depende de máis que o número VA impreso no panel frontal. O tempo de execución do UPS está determinado pola carga conectada real, a enerxía da batería, a eficiencia do inversor, a capacidade de descarga útil, o estado da batería e a temperatura de funcionamento.

Resposta rápida: Unha estimación práctica de planificación é:

Tempo de execución (horas) ≈ Tensión do banco de baterías × amperios-hora × cordas paralelas × eficiencia × factor de capacidade útil ÷ carga conectada en vatios

Esta fórmula é útil para o tamaño inicial, pero non é un tempo de execución garantido. O comportamento da descarga de chumbo-ácido é non lineal e os sistemas reais tamén teñen límites de corte do inversor, envellecemento da batería, perdas de cable e efectos de temperatura. A selección final debe utilizar os datos de tempo de execución do fabricante do SAI e un cálculo de batería específico da aplicación.

As cinco entradas que necesitas

Antes de calcular o tempo de reserva da batería do SAI, recompila estes valores:

1. Carga conectada en vatios: a enerxía real consumida por todos os equipos que permanecerán acesos durante unha interrupción.
2. Clasificación de vatios e VA de UPS: a carga debe permanecer por debaixo dos dous límites.
3. Tensión de CC do banco de baterías: a tensión combinada das baterías conectadas en serie.
4. Capacidade da batería en amperios-hora: a clasificación Ah dunha cadea de serie; cordas paralelas aumentan o Ah total.
5. Factores de eficiencia e reducción de potencia: tolerancias por perdas do inversor, profundidade útil de descarga, antigüidade da batería e temperatura.

Se falta algún destes valores, o resultado pode ser enganoso.

VA, vatios e vatios-hora non son os mesmos

Moitos erros de dimensionamento do UPS comezan tratando VA, vatios e vatios-hora como intercambiables.

A relación básica entre vatios e VA é:

Vatios = VA × Factor de potencia

Polo tanto:

VA necesario = Carga Watts ÷ Factor de potencia

Exemplo: se o equipo consome 1.800 W e o factor de potencia aplicable é 0,9:

1.800 W ÷ 0,9 = 2.000 VA

O UPS debe soportar polo menos 1.800 W e 2.000 VA. A continuación, debe engadirse unha marxe de planificación e unha asignación de crecemento futuro antes de escoller o modelo final.

Fórmula de tempo de execución de UPS paso a paso

Paso 1: Calcula a enerxía nominal da batería

Para unha cadea de batería:

Enerxía nominal da batería (Wh) = tensión do bus de CC × Ah da batería

Se se conectan cadeas idénticas en paralelo:

Enerxía nominal da batería (Wh) = tensión do bus DC × Ah × número de cadeas paralelas

Nunha cadea en serie, as tensións da batería engádense pero a clasificación Ah non. En cordas paralelas, a capacidade de Ah engádese mentres a tensión da corda segue sendo a mesma.

Paso 2: aplicar a eficiencia

O inversor e os compoñentes internos do SAI consomen enerxía. Un cálculo de planificación pode aplicar un factor de eficiencia como 0,85 a 0,95, dependendo do sistema e da carga.

Enerxía despois das perdas de conversión = Wh nominal × eficiencia do SAI

Use os datos reais do fabricante cando estean dispoñibles.

Paso 3: aplicar os factores de capacidade e condicións útiles

Unha batería non debe ser tratada como se o 100% da enerxía da súa placa de identificación chegara sempre á carga. Aplicar factores para:

• tensión de descarga mínima permitida;
• química da batería e taxa de descarga;
• idade e estado de saúde;
• temperatura ambiente;
• reserva de deseño;
• perdas de cable e conexión.

Para a planificación preliminar, poden combinarse nun factor de capacidade útil. O valor correcto debe proceder dos requisitos de deseño da batería e do SAI.

Paso 4: Divide a enerxía útil pola carga

Duración (horas) = Enerxía útil da batería (Wh) ÷ Carga (W)

Multiplica por 60 por minutos:

Tempo de execución (minutos) = Tempo de execución (horas) × 60

Exemplo traballado 1: Rack de servidor pequeno

Supoña:

• carga conectada: 800 W;
• banco de baterías: 48 V, 100 Ah;
• unha cadea de batería;
• eficiencia da planificación: 90%;
• Factor de capacidade útil: 70%.

Enerxía nominal:

48 V × 100 Ah = 4.800 Wh

Enerxía útil estimada:

4.800 Wh × 0,90 × 0,70 = 3.024 Wh

Planificación do tempo de execución:

3.024 Wh ÷ 800 W = 3,78 horas, ou aproximadamente 227 minutos

Esta é unha estimación de enerxía simplificada. O tempo de execución real pode ser máis curto porque a capacidade de chumbo-ácido cambia coa taxa de descarga, a idade da batería e a tensión de corte. Requírese unha curva de tempo de execución do fabricante antes de prometer 227 minutos a un usuario final.

Exemplo traballado 2: Carga comercial trifásica

Supoña:

• carga crítica: 10.000 W;
• Banco de baterías de CC: 384 V, 100 Ah;
• unha cadea de batería;
• eficiencia da planificación: 92%;
• Factor de capacidade útil: 70%.

Enerxía nominal:

384 V × 100 Ah = 38.400 Wh

Enerxía útil estimada:

38.400 Wh × 0,92 × 0,70 = 24.729,6 Wh

Planificación do tempo de execución:

24.729,6 Wh ÷ 10.000 W = 2,47 horas, ou aproximadamente 148 minutos

Este exemplo mostra como funciona a fórmula, non un deseño universal. A cantidade de batería, a tensión de CC e a capacidade de carga deben coincidir co SAI seleccionado. Os sistemas de baterías de alta tensión requiren enxeñería profesional, dispositivos de protección e procedementos de instalación seguros.

Por que o tempo de execución real do UPS adoita ser inferior ao cálculo ideal

Un cálculo ideal divide os vatios-hora nominais entre os vatios de carga. O tempo real de reserva da batería vese afectado por condicións adicionais.

Taxa de descarga da batería

As baterías de chumbo-ácido ofrecen menos capacidade útil a altas taxas de descarga do que pode suxerir un simple cálculo de Ah. Este comportamento é un dos motivos polo que o tempo de execución non cambia dun xeito perfectamente lineal coa carga.

Idade da batería

A capacidade da batería diminúe co paso do tempo. Un sistema dimensionado só para o rendemento da batería nova pode non cumprir o tempo de execución necesario preto do final do intervalo de substitución.

Temperatura

As baixas temperaturas poden reducir a capacidade dispoñible. As altas temperaturas poden aumentar temporalmente a saída pero acelerar o envellecemento da batería. O cuarto da batería debe permanecer dentro do rango de funcionamento recomendado.

Corte e reserva de UPS

O inversor deixa de descargarse antes de que a enerxía teórica da batería chegue a cero. Isto protexe a batería e mantén o control do sistema.

Cargar cambios

Os servidores, os ventiladores de refrixeración, os motores e os equipos industriais non sempre consumen enerxía constante. As correntes de arranque e os picos de carga deben incluírse no deseño.

Canto espazo para UPS debería engadir?

Despois de calcular a carga conectada, engade capacidade para a marxe de operación e o crecemento esperado. Un punto de partida de uso habitual é aproximadamente un 20-25% por encima da carga actual, pero a marxe adecuada depende da aplicación.

Evite os dous extremos:

• Demasiado pouco espazo libre: aumenta o risco de sobrecarga, reduce a capacidade de expansión e pode acurtar o tempo de execución.
• Sobredimensionamento excesivo: aumenta o custo de compra e pode operar o UPS moi por debaixo do seu rango de deseño eficiente.

Para instalacións modulares, a capacidade pódese ampliar por etapas. USYTU's UPS modular en rack YT-UM 10–200 kVA admite configuracións modulares para cargas críticas crecentes.

Planificación do tempo de execución de UPS por aplicación

O tempo de execución debe estar baseado no obxectivo operativo. "Tanto tempo como sexa posible" non é un requisito completo de enxeñería.

Selección das baterías para o tempo de execución do UPS

A selección da batería debe coincidir co sistema de carga do SAI, a tensión de CC, a corrente de descarga e o ambiente de instalación.

USYTU ofrece un categoría de produtos de batería con múltiples capacidades de batería de almacenamento de 12 V. Os compradores que avalían sistemas de tempo de execución prolongado poden revisar o Batería de almacenamento 12V 100Ah e Batería de almacenamento 12V 200Ah como produtos de referencia.

Non seleccione unha batería por Ah só. Confirmar:

• química da batería e uso previsto en espera;
• tensión nominal e de carga;
• datos de descarga de potencia constante ou de corrente constante;
• capacidade de corrente de terminal e cable;
• configuración en serie e paralela;
• ciclo de vida esperado e vida flotante;
• temperatura de funcionamento;
• espazo en rack ou armario;
• requisitos de ventilación e seguridade;
• método de seguimento e mantemento;
• compatibilidade co cargador UPS.

Mesturar baterías de diferentes idades, capacidades ou condicións nunha soa cadea pode reducir a fiabilidade.

Un fluxo de traballo práctico de dimensionamento de UPS

1. Construír a lista de carga crítica

Grava cada dispositivo, os seus vatios medidos, VA ou factor de potencia, comportamento de arranque e prioridade. Retire os equipos que non necesiten batería de respaldo.

2. Calcula vatios e VA

Engade a potencia real en vatios e a potencia aparente en VA. O SAI seleccionado debe satisfacer ambas as clasificacións.

3. Engadir marxe de deseño

Inclúe un espazo operativo razoable e unha expansión futura coñecida.

4. Establece o destino de execución

Especifique o tempo de execución coa carga esperada, non nunha porcentaxe arbitraria impresa nun folleto.

5. Escolla a Topoloxía UPS

Para aplicacións sensibles, de misión crítica ou de mala rede, an sistema UPS en liña pode proporcionar un acondicionamento de enerxía de dobre conversión continua e un tempo de transferencia cero á batería.

6. Dimensiona o sistema de baterías

Calcule un requisito de enerxía preliminar e, a continuación, verifíqueo utilizando os datos de descarga da batería e do SAI seleccionados.

7. Plan de instalación e mantemento

Inclúe arranxos de derivación, interruptores, cables, bastidores de baterías, ventilación, vixilancia, probas periódicas e substitución da batería.

Folla de traballo de RFQ para unha cotización de tempo de execución de UPS

Proporcione a seguinte información para obter unha proposta precisa:

Preguntas frecuentes

Pódese calcular o tempo de execución do UPS só a partir de VA?

No VA describe a capacidade de potencia aparente, non a enerxía almacenada. Os cálculos do tempo de execución requiren a carga real en vatios e información sobre o sistema de batería.

Dobrar a batería Ah duplica o tempo de execución?

En idénticas condicións, duplicar a enerxía útil da batería pode duplicar aproximadamente o tempo de execución. Na práctica, debe comprobarse a taxa de descarga, os límites de carga do SAI, a configuración da batería e as perdas do sistema.

Un UPS máis grande funciona automaticamente máis tempo?

Non. Unha potencia nominal maior significa que o UPS pode soportar unha carga maior. O tempo de execución depende principalmente da enerxía da batería e da carga conectada. Dous sistemas UPS coa mesma clasificación de kVA poden ter tempos de execución moi diferentes.

Canto tempo durará unha batería de 100 Ah un UPS?

Non se pode determinar só a partir de Ah. Tamén se require a tensión da batería, o número de baterías, os vatios de carga, a eficiencia do SAI, a taxa de descarga e a tensión de corte.

Por que o tempo de execución do fabricante difire da miña fórmula?

Os datos do fabricante poden ter en conta as curvas reais de descarga da batería, o comportamento do inversor e os límites de corte. Unha fórmula sinxela é só unha estimación de planificación.

Debe probarse o tempo de execución despois da instalación?

A posta en servizo debe verificar o SAI, as alarmas, o bypass, o sistema de batería e a monitorización. Calquera proba de tempo de execución controlada debe seguir as instrucións do fabricante porque unha descarga completa pode deixar temporalmente a carga crítica sen unha reserva adecuada da batería.

Liña de fondo

Para estimar o tempo de execución do SAI, converte o banco de baterías en vatios-hora utilizables e divídao pola carga conectada real. Despois trate o resultado como un valor de planificación, non como unha garantía. O tempo de execución final debe verificarse en función do UPS seleccionado, os datos de descarga da batería, os límites de corte do sistema e as condicións do sitio.

Para un cálculo personalizado, envíe os vatios de carga crítica e VA, o tempo de execución necesario, a potencia de entrada/saída, o obxectivo de redundancia e o ambiente de instalación. Póñase en contacto con USYTU para obter soporte para o SAI e o tamaño da batería.