UPS ランタイムの計算方法: 式、例、バッテリーのサイズ設定 

UPS は停電時にどれくらいの時間機器を稼働し続けますか?答えは、前面パネルに印刷されている VA 番号以外にも依存します。 UPS の実行時間は、実際に接続されている負荷、バッテリ エネルギー、インバータ効率、使用可能な放電容量、バッテリの状態、および動作温度によって決まります。

簡単な答え: 実際の計画の見積もりは次のとおりです。

実行時間 (時間) ≈ バッテリーバンク電圧 × アンペア時 × 並列ストリング × 効率 × 使用可能な容量係数 ÷ 接続負荷 (ワット単位)

この式は初期のサイジングに役立ちますが、実行時間が保証されるわけではありません。鉛酸の放電挙動は非線形であり、実際のシステムにはインバータのカットオフ制限、バッテリの経年劣化、ケーブル損失、温度の影響もあります。最終的な選択では、UPS メーカーの実行時データとアプリケーション固有のバッテリー計算を使用する必要があります。

必要な 5 つの入力

UPS バッテリ バックアップ時間を計算する前に、次の値を収集します。

1. 接続負荷 (ワット単位): 停電中にオンのままになるすべての機器によって消費される実際の電力。
2. UPS のワット数と VA 定格: 負荷は両方の制限値未満に維持する必要があります。
3. バッテリーバンクの DC 電圧: 直列に接続された電池の合計電圧。
4. バッテリー容量（アンペア時）: 1 つのシリーズ文字列の Ah 評価。並列ストリングは合計 Ah を増加します。
5. 効率とディレーティング要因: インバーター損失、使用可能な放電深度、バッテリーの使用年数、および温度の許容値。

これらの値のいずれかが欠落している場合、結果は誤解を招く可能性があります。

VA、ワットとワット時は同じではありません

UPS のサイジングの間違いの多くは、VA、ワット、およびワット時を交換可能なものとして扱うことから始まります。

ワットと VA の基本的な関係は次のとおりです。

ワット = VA × 力率

したがって:

必要な VA = 負荷ワット数 ÷ 力率

例: 機器の消費量が 1,800 W で、該当する力率が 0.9 の場合:

1,800W ÷ 0.9 = 2,000VA

UPS は少なくとも 1,800 W と 2,000 VA をサポートする必要があります。最終モデルを選択する前に、計画マージンと将来の成長の余裕を追加する必要があります。

ステップバイステップの UPS ランタイム公式

ステップ 1: 公称バッテリーエネルギーを計算する

1 つのバッテリー ストリングの場合:

公称バッテリーエネルギー (Wh) = DC バス電圧 × バッテリー Ah

同一の文字列が並列に接続されている場合:

公称バッテリーエネルギー (Wh) = DC バス電圧 × Ah × 並列ストリング数

直列ストリングでは、バッテリー電圧は増加しますが、Ah 定格は増加しません。並列ストリングでは、ストリング電圧は同じままですが、Ah 容量が追加されます。

ステップ 2: 効率を適用する

インバーターと内部 UPS コンポーネントはエネルギーを消費します。計画計算では、システムと負荷に応じて、0.85 ～ 0.95 などの効率係数が適用される場合があります。

変換損失後のエネルギー = 公称 Wh × UPS 効率

入手可能な場合は、実際の製造元のデータを使用してください。

ステップ 3: 使用可能な容量と条件係数を適用する

バッテリーは、銘板のエネルギーの 100% が常に負荷に到達するかのように扱われるべきではありません。次の要因を適用します。

• 最小許容放電電圧。
• バッテリーの化学的性質と放電率。
• 年齢と健康状態。
• 周囲温度。
• デザインリザーブ。
• ケーブルと接続の損失。

事前計画の場合、これらを組み合わせて使用可能な容量係数を作成できます。正しい値は、バッテリと UPS の設計要件から得られる必要があります。

ステップ 4: 使用可能なエネルギーを負荷で割る

稼働時間 (時間) = 使用可能なバッテリーエネルギー (Wh) ÷ 負荷 (W)

分を表すには 60 を掛けます。

実行時間 (分) = 実行時間 (時間) × 60

施工例1：小型サーバーラック

次のように仮定します。

• 接続負荷: 800 W;
• バッテリーバンク: 48 V、100 Ah;
• バッテリーストリング1本。
• 計画効率: 90%。
• 使用可能容量係数: 70%。

公称エネルギー:

48V × 100Ah = 4,800Wh

推定使用可能エネルギー:

4,800Wh × 0.90 × 0.70 = 3,024Wh

ランタイムの計画:

3,024Wh ÷ 800W = 3.78時間、または約227分

これは単純化されたエネルギー推定値です。鉛蓄電池の容量は放電率、バッテリーの寿命、カットオフ電圧によって変化するため、実際の稼働時間は短くなる可能性があります。エンドユーザーに 227 分を約束する前に、メーカーのランタイム曲線が必要です。

動作例 2: 三相業務負荷

次のように仮定します。

• 臨界負荷: 10,000 W;
• DC バッテリーバンク: 384 V、100 Ah;
• バッテリーストリング1本。
• 計画効率: 92%;
• 使用可能容量係数: 70%。

公称エネルギー:

384V × 100Ah = 38,400Wh

推定使用可能エネルギー:

38,400Wh × 0.92 × 0.70 = 24,729.6Wh

ランタイムの計画:

24,729.6Wh ÷ 10,000 W = 2.47 時間、または約 148 分

この例は、ユニバーサル デザインではなく、公式がどのように機能するかを示しています。バッテリーの量、DC 電圧、および充電容量は、選択した UPS と一致する必要があります。高電圧バッテリー システムには、専門的なエンジニアリング、保護装置、安全な設置手順が必要です。

実際の UPS ランタイムが通常、理想的な計算よりも低い理由

理想的な計算では、公称ワット時を負荷ワットで割ります。実際のバッテリ バックアップ時間は、追加の条件によって影響を受けます。

バッテリーの放電率

鉛蓄電池は、高い放電率で使用できる容量が単純な Ah 計算よりも少なくなります。この動作は、ランタイムが負荷に対して完全に線形に変化しない理由の 1 つです。

バッテリー寿命

バッテリー容量は時間の経過とともに低下します。新しいバッテリのパフォーマンスだけを考慮してシステム サイズを設定した場合、交換間隔の終わり近くになると、必要な実行時間を満たせなくなる可能性があります。

温度

気温が低いと、利用可能な容量が減少する可能性があります。高温になると一時的に出力が増加しますが、バッテリーの劣化が促進される場合があります。バッテリー室は推奨動作範囲内にある必要があります。

UPS のカットオフとリザーブ

インバーターは理論上のバッテリーエネルギーがゼロに達する前に放電を停止します。これによりバッテリーが保護され、システム制御が維持されます。

負荷の変更

サーバー、冷却ファン、モーター、産業用機器は常に一定の電力を消費するとは限りません。起動電流と負荷ピークを設計に含める必要があります。

UPS のヘッドルームをどれくらい追加する必要がありますか?

接続負荷を計算した後、動作マージンと予想される成長に対応する容量を追加します。一般的に使用される開始点は現在の負荷より約 20 ～ 25% 高い値ですが、適切なマージンはアプリケーションによって異なります。

両極端を避けてください。

• ヘッドルームが少なすぎる: 過負荷のリスクが高まり、拡張能力が低下し、実行時間が短くなる可能性があります。
• 過度のオーバーサイズ: 購入コストが上昇し、効率的な設計範囲をはるかに下回って UPS が動作する可能性があります。

モジュール式設置の場合、容量は段階的に拡張できます。 USYTUの YT-UM ラックモジュラー UPS 10 ～ 200kVA 増大する重要な負荷に対応するモジュール構成をサポートします。

アプリケーション別の UPS ランタイム計画

実行時間は運用目的に基づく必要があります。 「可能な限り長く」は完全なエンジニアリング要件ではありません。

UPS ランタイム用のバッテリーの選択

バッテリの選択は、UPS の充電システム、DC 電圧、放電電流、設置環境と一致する必要があります。

USYTU は、 バッテリー製品カテゴリー 複数の 12 V 蓄電池容量を備えています。拡張ランタイム システムを評価している購入者は、 12V 100Ah蓄電池 そして 12V 200Ah蓄電池 参考商品として。

Ahだけでバッテリーを選定しないでください。確認します:

• バッテリーの化学的性質とスタンバイでの使用目的。
• 公称電圧と充電電圧。
• 定電力または定電流放電データ。
• 端子とケーブルの電流容量。
• 直列および並列構成。
• 予想されるサイクル寿命とフロート寿命。
• 動作温度。
• ラックまたはキャビネットのスペース。
• 換気と安全要件。
• 監視および保守方法。
• UPS充電器との互換性。

1 つのストリングに使用年数、容量、状態の異なるバッテリーを混在させると、信頼性が低下する可能性があります。

実用的な UPS サイジングワークフロー

1. クリティカル負荷リストを作成する

各デバイス、測定されたワット数、VA または力率、起動動作および優先度を記録します。バッテリーバックアップが必要ない機器は取り外してください。

2. ワットとVAを計算する

ワット単位の実電力と VA 単位の皮相電力を加算します。選択した UPS は両方の定格を満たす必要があります。

3. デザインマージンを追加する

合理的な運用ヘッドルームと既知の将来の拡張を含めます。

4. ランタイムターゲットを設定する

パンフレットに印刷されている任意の割合ではなく、予想される負荷での実行時間を指定します。

5. UPS トポロジの選択

機密性の高い、ミッションクリティカルな、または電力供給が不十分なアプリケーションの場合、 オンラインUPSシステム 継続的な二重変換電力調整とバッテリへの転送時間ゼロを実現できます。

6. バッテリーシステムのサイズを決定する

予備的なエネルギー要件を計算し、選択した UPS とバッテリの放電データを使用して検証します。

7. 設置とメンテナンスの計画

バイパスの配置、ブレーカー、ケーブル、バッテリーラック、換気、監視、定期テスト、バッテリー交換が含まれます。

UPS ランタイム見積用の RFQ ワークシート

正確な提案を得るには、次の情報を入力してください。

よくある質問

UPS のランタイムは VA のみから計算できますか?

No. VA は皮相電力容量を表し、蓄積エネルギーではありません。実行時の計算には、ワット単位の実際の負荷とバッテリー システムに関する情報が必要です。

バッテリーAhを2倍にすると稼働時間も2倍になりますか?

同一の条件下で、使用可能なバッテリーエネルギーを 2 倍にすると、実行時間は約 2 倍になります。実際には、放電率、UPS の充電制限、バッテリ構成、およびシステム損失をチェックする必要があります。

大型の UPS は自動的に長時間稼働しますか?

いいえ。定格電力が大きいほど、UPS がより大きな負荷をサポートできることを意味します。実行時間は主にバッテリーのエネルギーと接続された負荷に依存します。同じ kVA 定格を持つ 2 つの UPS システムでは、実行時間が大きく異なる場合があります。

100Ah バッテリーで UPS をどれくらい稼働できますか?

Ahだけでは判断できません。バッテリー電圧、バッテリーの数、負荷ワット、UPS 効率、放電率、カットオフ電圧も必要です。

メーカーのランタイムが私の計算式と異なるのはなぜですか?

メーカーのデータは、実際のバッテリーの放電曲線、インバーターの動作、カットオフ限界を考慮している場合があります。単純な計算式は計画上の見積もりにすぎません。

インストール後にランタイムをテストする必要がありますか?

試運転では、UPS、アラーム、バイパス、バッテリー システム、および監視を確認する必要があります。十分なバッテリー残量がないと完全に放電すると、一時的に重要な負荷が解除される可能性があるため、制御された実行時間テストは製造元の指示に従う必要があります。

結論

UPS の実行時間を見積もるには、バッテリ バンクを使用可能なワット時に変換し、実際に接続されている負荷で割ります。次に、結果を保証ではなく計画値として扱います。最終的な実行時間は、選択した UPS、バッテリ放電データ、システムのカットオフ制限、および設置場所の条件に照らして検証する必要があります。

カスタマイズされた計算のために、重要な負荷のワット数と VA、必要なランタイム、入出力電力、冗長ターゲット、および設置環境を送信します。 UPS とバッテリーのサイジングのサポートについては USYTU にお問い合わせください.