Kako izračunati čas delovanja UPS: formula, primeri in velikost baterije 

Kako dolgo bo UPS vzdrževal delovanje opreme med izpadom električne energije? Odgovor je odvisen od več kot od številke VA, natisnjene na sprednji plošči. Čas delovanja UPS je določen z dejansko priključno obremenitvijo, energijo baterije, učinkovitostjo pretvornika, uporabno zmogljivostjo praznjenja, stanjem baterije in delovno temperaturo.

Hiter odgovor: Praktična načrtovalska ocena je:

Čas delovanja (ure) ≈ Napetost baterije × amperske ure × vzporedni nizi × učinkovitost × faktor uporabne zmogljivosti ÷ priključna obremenitev v vatih

Ta formula je uporabna za zgodnje določanje velikosti, vendar ni zajamčeno čas izvajanja. Obnašanje praznjenja svinčene kisline je nelinearno, resnični sistemi pa imajo tudi omejitve pretvornika, staranje akumulatorja, izgube kablov in temperaturne učinke. Pri končni izbiri je treba uporabiti podatke o času delovanja proizvajalca UPS in izračun baterije za posamezno aplikacijo.

Pet vnosov, ki jih potrebujete

Pred izračunom časa rezervne baterije UPS zberite te vrednosti:

1. Priključna moč v vatih: dejansko moč, ki jo porabi vsa oprema, ki bo ostala vključena med izpadom.
2. Ocene UPS v vatih in VA: obremenitev mora ostati pod obema mejama.
3. DC napetost akumulatorja: kombinirana napetost zaporedno povezanih baterij.
4. Kapaciteta baterije v amp urah: vrednost Ah niza ene serije; vzporedni nizi povečajo skupno Ah.
5. Faktorji učinkovitosti in zmanjšanja: nadomestila za izgube pretvornika, uporabno globino praznjenja, starost baterije in temperaturo.

Če katera od teh vrednosti manjka, je lahko rezultat zavajajoč.

VA, vati in vatne ure niso enaki

Številne napake pri določanju velikosti UPS se začnejo z obravnavanjem VA, vatov in vatnih ur kot zamenljivih.

Osnovno razmerje med vati in VA je:

Vati = VA × faktor moči

Zato:

Zahtevana VA = vati obremenitve ÷ faktor moči

Primer: če oprema porabi 1800 W in je veljavni faktor moči 0,9:

1800 W ÷ 0,9 = 2000 VA

UPS mora podpirati vsaj 1800 W in 2000 VA. Nato je treba pred izbiro končnega modela dodati rezervo za načrtovanje in prihodnjo rast.

Korak za korakom formula delovanja UPS

1. korak: Izračunajte nazivno energijo baterije

Za en akumulatorski niz:

Nazivna energija baterije (Wh) = napetost vodila DC × baterija Ah

Če so enaki nizi povezani vzporedno:

Nazivna energija baterije (Wh) = napetost vodila DC × Ah × število vzporednih nizov

V serijskem nizu se napetosti baterije dodajo, vrednost Ah pa ne. Pri vzporednih nizih se zmogljivost v Ah poveča, medtem ko napetost niza ostane enaka.

2. korak: Uporabite učinkovitost

Pretvornik in notranje komponente UPS porabljajo energijo. Izračun načrtovanja lahko uporabi faktor učinkovitosti, kot je 0,85 do 0,95, odvisno od sistema in obremenitve.

Izgube energije po pretvorbi = nominalna Wh × učinkovitost UPS

Uporabite dejanske podatke proizvajalca, če so na voljo.

3. korak: Uporabite faktorje uporabne zmogljivosti in stanja

Z baterijo ne bi smeli ravnati, kot da bo 100 % energije z njene ploščice vedno doseglo breme. Uporabi faktorje za:

• najmanjša dovoljena napetost praznjenja;
• kemija baterije in stopnja praznjenja;
• starost in zdravstveno stanje;
• temperatura okolice;
• oblikovalska rezerva;
• izgube kabla in povezave.

Za predhodno načrtovanje se lahko ti združijo v faktor uporabne zmogljivosti. Pravilna vrednost mora izhajati iz konstrukcijskih zahtev za baterijo in UPS.

4. korak: razdelite uporabno energijo glede na obremenitev

Čas delovanja (ure) = uporabna energija baterije (Wh) ÷ obremenitev (W)

Pomnožite s 60 za minute:

Čas delovanja (minute) = Čas delovanja (ure) × 60

Delovni primer 1: majhna strežniška omara

Predpostavimo:

• priključna moč: 800 W;
• akumulatorska baterija: 48 V, 100 Ah;
• en akumulatorski niz;
• učinkovitost načrtovanja: 90 %;
• faktor uporabne zmogljivosti: 70 %.

Nazivna energija:

48 V × 100 Ah = 4800 Wh

Ocenjena uporabna energija:

4800 Wh × 0,90 × 0,70 = 3024 Wh

Načrtovanje časa delovanja:

3024 Wh ÷ 800 W = 3,78 ure ali približno 227 minut

To je poenostavljena ocena energije. Dejanski čas delovanja je lahko krajši, ker se zmogljivost svinčene kisline spreminja s stopnjo praznjenja, starostjo baterije in izklopno napetostjo. Preden se končnemu uporabniku obljubi 227 minut, je potrebna krivulja časa delovanja proizvajalca.

Delovni primer 2: Trifazna poslovna obremenitev

Predpostavimo:

• kritična obremenitev: 10.000 W;
• DC baterija: 384 V, 100 Ah;
• en akumulatorski niz;
• učinkovitost načrtovanja: 92 %;
• faktor uporabne zmogljivosti: 70 %.

Nazivna energija:

384 V × 100 Ah = 38.400 Wh

Ocenjena uporabna energija:

38.400 Wh × 0,92 × 0,70 = 24.729,6 Wh

Načrtovanje časa delovanja:

24.729,6 Wh ÷ 10.000 W = 2,47 ure ali približno 148 minut

Ta primer prikazuje, kako deluje formula, ne pa univerzalne zasnove. Količina baterije, enosmerna napetost in polnilna zmogljivost se morajo ujemati z izbranim UPS-om. Visokonapetostni baterijski sistemi zahtevajo strokovno inženirstvo, zaščitne naprave in varne postopke namestitve.

Zakaj je dejanski čas delovanja UPS običajno nižji od idealnega izračuna

Idealen izračun deli nazivne vatne ure z vati obremenitve. Na realni čas delovanja baterije vplivajo dodatni pogoji.

Stopnja praznjenja baterije

Svinčevi akumulatorji zagotavljajo manjšo uporabno kapaciteto pri visokih stopnjah praznjenja, kot lahko kaže preprost izračun Ah. To vedenje je eden od razlogov, zakaj se čas izvajanja ne spreminja popolnoma linearno z obremenitvijo.

Starost baterije

Kapaciteta baterije sčasoma upada. Sistem, ki je zasnovan samo za zmogljivost nove baterije, morda ne bo dosegel zahtevanega časa delovanja proti koncu intervala zamenjave.

Temperatura

Nizke temperature lahko zmanjšajo razpoložljivo zmogljivost. Visoke temperature lahko začasno povečajo moč, vendar pospešijo staranje baterije. Prostor za baterije mora ostati v priporočenem območju delovanja.

Izklop in rezerva UPS

Pretvornik preneha s praznjenjem, preden teoretična energija baterije doseže nič. To ščiti baterijo in ohranja nadzor nad sistemom.

Naloži spremembe

Strežniki, hladilni ventilatorji, motorji in industrijska oprema ne črpajo vedno konstantne moči. Zagonski tokovi in ​​konične obremenitve morajo biti vključeni v projekt.

Koliko prostora za glavo UPS bi morali dodati?

Po izračunu priključne moči dodajte zmogljivost za obratovalno maržo in pričakovano rast. Običajno uporabljena začetna točka je približno 20–25 % nad trenutno obremenitvijo, vendar je ustrezna rezerva odvisna od aplikacije.

Izogibajte se obema skrajnostima:

• Premalo prostora za glavo: poveča tveganje preobremenitve, zmanjša zmogljivost razširitve in lahko skrajša čas delovanja.
• Prevelika velikost: zviša nakupne stroške in lahko UPS deluje daleč pod obsegom njegove učinkovitosti.

Pri modularnih inštalacijah se zmogljivosti lahko širijo postopoma. USYTU-ja YT-UM Rack-Modular UPS 10–200kVA podpira modularne konfiguracije za naraščajoče kritične obremenitve.

UPS Runtime Načrtovanje glede na aplikacijo

Čas delovanja mora temeljiti na operativnem cilju. "Čim dlje" ni popolna inženirska zahteva.

Izbira baterij za UPS Runtime

Izbira baterije se mora ujemati s polnilnim sistemom UPS, enosmerno napetostjo, tokom praznjenja in okoljem namestitve.

USYTU zagotavlja a kategorija izdelkov baterije z več zmogljivostmi 12 V akumulatorskih baterij. Kupci, ki ocenjujejo sisteme s podaljšanim časom delovanja, lahko pregledajo Akumulator 12V 100Ah in Akumulator 12V 200Ah kot referenčne izdelke.

Ne izbirajte baterije samo po Ah. Potrdi:

• kemija baterije in predvidena uporaba v stanju pripravljenosti;
• nazivna in polnilna napetost;
• podatki o konstantni moči ali konstantnem toku praznjenja;
• priključna in kabelska tokovna zmogljivost;
• serijska in vzporedna konfiguracija;
• pričakovana življenjska doba cikla in življenjska doba plovca;
• delovna temperatura;
• prostor za stojalo ali omarico;
• prezračevalne in varnostne zahteve;
• način spremljanja in vzdrževanja;
• združljivost s polnilnikom UPS.

Mešanje baterij različnih starosti, kapacitet ali stanj v enem nizu lahko zmanjša zanesljivost.

Praktični potek dela za določanje velikosti UPS

1. Sestavite seznam kritičnih obremenitev

Zabeležite vsako napravo, njene izmerjene vate, VA ali faktor moči, vedenje ob zagonu in prednost. Odstranite opremo, ki ne potrebuje rezervne baterije.

2. Izračunajte Watts in VA

Dodajte dejansko moč v vatih in navidezno moč v VA. Izbrani UPS mora izpolnjevati obe oceni.

3. Dodajte oblikovni rob

Vključite razumen operativni prostor in znano prihodnjo širitev.

4. Nastavite cilj izvajalnega časa

Določite čas izvajanja pri pričakovani obremenitvi – ne pri poljubnem odstotku, natisnjenem v brošuri.

5. Izberite topologijo UPS

Za občutljive, kritične aplikacije ali aplikacije s slabim omrežjem, an spletni sistem UPS lahko zagotovi neprekinjeno kondicioniranje moči z dvojno pretvorbo in ničelni čas prenosa na baterijo.

6. Velikost baterijskega sistema

Izračunajte predhodno energijsko zahtevo, nato pa jo preverite z izbranim UPS in podatki o izpraznjenosti baterije.

7. Načrtujte namestitev in vzdrževanje

Vključuje ureditev obvodov, odklopnike, kable, stojala za baterije, prezračevanje, nadzor, periodično testiranje in zamenjavo baterij.

Delovni list RFQ za ponudbo izvajanja UPS

Za pridobitev natančnega predloga navedite naslednje podatke:

Pogosto zastavljena vprašanja

Ali je mogoče čas delovanja UPS izračunati samo iz VA?

Ne. VA opisuje navidezno zmogljivost moči, ne pa shranjene energije. Izračuni časa delovanja zahtevajo dejansko obremenitev v vatih in podatke o baterijskem sistemu.

Ali podvojitev baterije Ah podvoji čas delovanja?

Pod enakimi pogoji lahko podvojitev uporabne energije baterije približno podvoji čas delovanja. V praksi je treba preveriti stopnjo praznjenja, omejitve polnjenja UPS, konfiguracijo baterije in sistemske izgube.

Ali večji UPS samodejno deluje dlje?

Ne. Večja nazivna moč pomeni, da lahko UPS prenese večjo obremenitev. Čas delovanja je odvisen predvsem od energije baterije in priključne obremenitve. Dva sistema UPS z enako močjo kVA imata lahko zelo različna časa delovanja.

Kako dolgo bo baterija 100 Ah poganjala UPS?

Samo iz Aha tega ni mogoče določiti. Potrebni so tudi napetost baterije, število baterij, vati obremenitve, učinkovitost UPS-a, stopnja praznjenja in izklopna napetost.

Zakaj se čas delovanja proizvajalca razlikuje od moje formule?

Podatki proizvajalca lahko upoštevajo dejanske krivulje praznjenja baterije, obnašanje pretvornika in mejne vrednosti. Preprosta formula je samo načrtovalska ocena.

Ali je treba preizkusiti runtime po namestitvi?

Pri zagonu je treba preveriti UPS, alarme, obvod, baterijski sistem in nadzor. Vsak nadzorovan preizkus časa delovanja mora slediti navodilom proizvajalca, ker lahko popolna izpraznitev začasno zapusti kritično obremenitev brez ustrezne rezerve baterije.

Bottom Line

Če želite oceniti čas delovanja UPS, pretvorite banko baterij v uporabne vatne ure in delite z dejansko priključeno obremenitvijo. Nato rezultat obravnavajte kot načrtovalno vrednost – ne kot jamstvo. Končni čas delovanja je treba preveriti glede na izbrani UPS, podatke o izpraznjenosti baterije, omejitve izklopa sistema in pogoje na mestu.

Za prilagojen izračun pošljite vate kritične obremenitve in VA, zahtevani čas delovanja, vhodno/izhodno moč, cilj redundance in okolje namestitve. Obrnite se na USYTU za podporo za UPS in velikost baterije.