วิธีการคำนวณรันไทม์ของ UPS: สูตร ตัวอย่าง และขนาดแบตเตอรี่ 

UPS จะให้อุปกรณ์ทำงานได้นานเท่าใดในระหว่างที่ไฟฟ้าดับ คำตอบขึ้นอยู่กับหมายเลข VA มากกว่าหมายเลขที่พิมพ์บนแผงด้านหน้า ระยะเวลาการทำงานของ UPS จะพิจารณาจากโหลดที่เชื่อมต่อจริง พลังงานแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ ความสามารถในการคายประจุที่ใช้ได้ สภาพของแบตเตอรี่ และอุณหภูมิในการทำงาน

คำตอบด่วน: การประมาณการการวางแผนเชิงปฏิบัติคือ:

เวลารันไทม์ (ชั่วโมง) µ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี × แอมป์-ชั่วโมง × สตริงขนาน × ประสิทธิภาพ × ปัจจัยความจุที่ใช้งาน ÷ โหลดที่เชื่อมต่อเป็นวัตต์

สูตรนี้มีประโยชน์สำหรับการกำหนดขนาดตั้งแต่เนิ่นๆ แต่ไม่ใช่รันไทม์ที่รับประกัน พฤติกรรมการปล่อยกรดตะกั่วไม่เป็นเชิงเส้น และระบบจริงยังมีขีดจำกัดการตัดอินเวอร์เตอร์ อายุของแบตเตอรี่ การสูญเสียสายเคเบิล และผลกระทบของอุณหภูมิ การเลือกขั้นสุดท้ายควรใช้ข้อมูลรันไทม์ของผู้ผลิต UPS และการคำนวณแบตเตอรี่เฉพาะแอปพลิเคชัน

ห้าอินพุตที่คุณต้องการ

ก่อนที่จะคำนวณเวลาสำรองแบตเตอรี่ของ UPS ให้รวบรวมค่าเหล่านี้:

1. โหลดที่เชื่อมต่อเป็นวัตต์: พลังงานจริงที่ใช้โดยอุปกรณ์ทั้งหมดที่จะเปิดค้างระหว่างที่ไฟดับ
2. พิกัดวัตต์และ VA ของ UPS: โหลดจะต้องอยู่ต่ำกว่าขีดจำกัดทั้งสอง
3. แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของแบตเตอรี: แรงดันไฟรวมของแบตเตอรี่ที่ต่ออนุกรมกัน
4. ความจุของแบตเตอรี่เป็นแอมป์-ชั่วโมง: การจัดอันดับ Ah ของสตริงซีรีย์หนึ่ง; สายคู่ขนานจะเพิ่มผลรวม Ah
5. ปัจจัยด้านประสิทธิภาพและการลดอันดับ: ค่าเผื่อการสูญเสียของอินเวอร์เตอร์ ความลึกของการคายประจุที่ใช้ได้ อายุแบตเตอรี่ และอุณหภูมิ

หากไม่มีค่าใดเหล่านี้ ผลลัพธ์อาจทำให้เข้าใจผิดได้

VA, วัตต์ และวัตต์-ชั่วโมงไม่เหมือนกัน

ข้อผิดพลาดด้านขนาด UPS หลายประการเริ่มต้นจากการปฏิบัติต่อ VA, วัตต์ และวัตต์-ชั่วโมง ว่าสามารถใช้แทนกันได้

ความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างวัตต์และ VA คือ:

วัตต์ = VA × ตัวประกอบกำลัง

ดังนั้น:

VA ที่ต้องการ = โหลดวัตต์ KW ตัวประกอบกำลัง

ตัวอย่าง: หากอุปกรณ์ใช้ไฟ 1,800 W และค่าตัวประกอบกำลังที่ใช้คือ 0.9:

1,800 วัตต์ ۞ 0.9 = 2,000 VA

UPS จะต้องรองรับอย่างน้อย 1,800 W และ 2,000 VA ควรเพิ่มระยะขอบการวางแผนและค่าเผื่อการเติบโตในอนาคตก่อนที่จะเลือกแบบจำลองขั้นสุดท้าย

สูตรรันไทม์ของ UPS ทีละขั้นตอน

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณพลังงานแบตเตอรี่ที่กำหนด

สำหรับสายแบตเตอรี่หนึ่งเส้น:

พลังงานแบตเตอรี่ที่กำหนด (Wh) = แรงดันบัส DC × แบตเตอรี่ Ah

หากสายที่เหมือนกันเชื่อมต่อแบบขนาน:

พลังงานแบตเตอรี่ที่กำหนด (Wh) = แรงดันบัส DC × Ah × จำนวนสายขนาน

ในสตริงอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น แต่อัตรา Ah ไม่ได้เพิ่ม ในสายคู่ขนาน ความจุ Ah จะเพิ่มขึ้นในขณะที่แรงดันไฟสายยังคงเท่าเดิม

ขั้นตอนที่ 2: ใช้ประสิทธิภาพ

อินเวอร์เตอร์และส่วนประกอบภายในของ UPS ใช้พลังงาน การคำนวณการวางแผนอาจใช้ปัจจัยด้านประสิทธิภาพ เช่น 0.85 ถึง 0.95 ขึ้นอยู่กับระบบและโหลด

พลังงานหลังการสูญเสียการแปลง = Wh ที่กำหนด × ประสิทธิภาพของ UPS

ใช้ข้อมูลผู้ผลิตจริงเมื่อมี

ขั้นตอนที่ 3: ใช้ปัจจัยความจุและเงื่อนไขที่ใช้งานได้

ไม่ควรปฏิบัติต่อแบตเตอรี่เหมือนกับว่าพลังงานแผ่นป้ายชื่อ 100% จะไปถึงโหลดเสมอ ใช้ปัจจัยสำหรับ:

• แรงดันไฟฟ้าจำหน่ายขั้นต่ำที่อนุญาต
• เคมีของแบตเตอรี่และอัตราการคายประจุ
• อายุและสภาวะสุขภาพ
• อุณหภูมิแวดล้อม
• สำรองการออกแบบ
• การสูญเสียสายเคเบิลและการเชื่อมต่อ

สำหรับการวางแผนเบื้องต้น สิ่งเหล่านี้อาจรวมกันเป็นปัจจัยด้านความสามารถในการใช้งาน ค่าที่ถูกต้องต้องมาจากข้อกำหนดการออกแบบแบตเตอรี่และ UPS

ขั้นตอนที่ 4: แบ่งพลังงานที่ใช้งานได้ด้วยโหลด

ระยะเวลาใช้งาน (ชั่วโมง) = พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้ (Wh) ۞ โหลด (W)

คูณด้วย 60 เป็นเวลานาที:

รันไทม์ (นาที) = รันไทม์ (ชั่วโมง) × 60

ตัวอย่างการทำงานที่ 1: ชั้นวางเซิร์ฟเวอร์ขนาดเล็ก

สมมติว่า:

• โหลดที่เชื่อมต่อ: 800 W;
• แบตเตอรีแบต: 48 V, 100 Ah;
• สายแบตเตอรี่หนึ่งเส้น
• ประสิทธิภาพการวางแผน: 90%;
• ปัจจัยความสามารถในการใช้งาน: 70%

พลังงานที่กำหนด:

48 โวลต์ × 100 อา = 4,800 วัตต์ชั่วโมง

พลังงานที่ใช้ได้โดยประมาณ:

4,800 วัตต์ชั่วโมง × 0.90 × 0.70 = 3,024 วัตต์ชั่วโมง

การวางแผนรันไทม์:

3,024 Wh หาร 800 W = 3.78 ชั่วโมง หรือประมาณ 227 นาที

นี่เป็นการประมาณพลังงานอย่างง่าย เวลารันไทม์จริงอาจสั้นลงได้เนื่องจากความจุของกรดตะกั่วเปลี่ยนแปลงไปตามอัตราการคายประจุ อายุแบตเตอรี่ และแรงดันไฟตัด ต้องมีเส้นโค้งรันไทม์ของผู้ผลิตก่อนที่จะให้สัญญากับผู้ใช้ปลายทางเป็นเวลา 227 นาที

ตัวอย่างการทำงาน 2: โหลดธุรกิจแบบสามเฟส

สมมติว่า:

• โหลดวิกฤต: 10,000 วัตต์;
• แบตเตอรีแบตเตอรี DC: 384 V, 100 Ah;
• สายแบตเตอรี่หนึ่งเส้น
• ประสิทธิภาพการวางแผน: 92%;
• ปัจจัยความสามารถในการใช้งาน: 70%

พลังงานที่กำหนด:

384 โวลต์ × 100 อา = 38,400 วัตต์ชั่วโมง

พลังงานที่ใช้ได้โดยประมาณ:

38,400 วัตต์ชั่วโมง × 0.92 × 0.70 = 24,729.6 วัตต์ชั่วโมง

การวางแผนรันไทม์:

24,729.6 Wh ۞ 10,000 W = 2.47 ชั่วโมง หรือประมาณ 148 นาที

ตัวอย่างนี้แสดงวิธีการทำงานของสูตร ไม่ใช่การออกแบบสากล ปริมาณแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง และความสามารถในการชาร์จจะต้องตรงกับ UPS ที่เลือก ระบบแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงต้องใช้วิศวกรรมมืออาชีพ อุปกรณ์ป้องกัน และขั้นตอนการติดตั้งที่ปลอดภัย

เหตุใดรันไทม์จริงของ UPS จึงมักจะต่ำกว่าการคำนวณในอุดมคติ

การคำนวณในอุดมคติจะแบ่งวัตต์-ชั่วโมงที่ระบุด้วยวัตต์โหลด ระยะเวลาการสำรองแบตเตอรี่จริงจะได้รับผลกระทบจากเงื่อนไขเพิ่มเติม

อัตราการคายประจุแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีความจุในการใช้งานน้อยกว่าที่อัตราการคายประจุที่สูงเกินกว่าที่การคำนวณ Ah ธรรมดาอาจแนะนำ ลักษณะการทำงานนี้เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้รันไทม์ไม่เปลี่ยนแปลงในลักษณะเชิงเส้นตรงสมบูรณ์ตามโหลด

อายุแบตเตอรี่

ความจุของแบตเตอรี่ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ระบบที่มีขนาดเฉพาะสำหรับประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ใหม่อาจไม่ตรงตามรันไทม์ที่ต้องการเมื่อใกล้สิ้นสุดช่วงเวลาการเปลี่ยน

อุณหภูมิ

อุณหภูมิต่ำอาจทำให้ความจุที่มีอยู่ลดลง อุณหภูมิที่สูงอาจเพิ่มเอาต์พุตชั่วคราว แต่เร่งอายุแบตเตอรี่ ห้องแบตเตอรี่ควรคงอยู่ในช่วงการทำงานที่แนะนำ

UPS ตัดยอดและสำรอง

อินเวอร์เตอร์จะหยุดคายประจุก่อนที่พลังงานแบตเตอรี่ตามทฤษฎีจะเป็นศูนย์ สิ่งนี้จะช่วยปกป้องแบตเตอรี่และรักษาการควบคุมระบบ

โหลดการเปลี่ยนแปลง

เซิร์ฟเวอร์ พัดลมระบายความร้อน มอเตอร์ และอุปกรณ์อุตสาหกรรมไม่ได้ใช้พลังงานคงที่เสมอไป กระแสเริ่มต้นและยอดโหลดต้องรวมอยู่ในการออกแบบ

คุณควรเพิ่มพื้นที่ว่างของ UPS เท่าใด

หลังจากคำนวณโหลดที่เชื่อมต่อแล้ว ให้เพิ่มกำลังการผลิตสำหรับอัตรากำไรจากการดำเนินงานและการเติบโตที่คาดหวัง จุดเริ่มต้นที่ใช้โดยทั่วไปจะสูงกว่าโหลดปัจจุบันประมาณ 20–25% แต่ระยะขอบที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการใช้งาน

หลีกเลี่ยงความสุดขั้วทั้งสอง:

• พื้นที่ว่างน้อยเกินไป: เพิ่มความเสี่ยงในการโอเวอร์โหลด ลดความสามารถในการขยาย และอาจลดรันไทม์ลง
• ขนาดใหญ่เกินไป: เพิ่มต้นทุนการซื้อและอาจใช้งาน UPS ได้ต่ำกว่าช่วงการออกแบบที่มีประสิทธิภาพมาก

สำหรับการติดตั้งแบบโมดูลาร์ สามารถขยายความจุเป็นขั้นตอนได้ ของ USYTU YT-UM UPS แบบแร็คโมดูลาร์ 10–200kVA รองรับการกำหนดค่าแบบโมดูลาร์สำหรับการโหลดที่สำคัญที่เพิ่มขึ้น

การวางแผนรันไทม์ของ UPS ตามแอปพลิเคชัน

รันไทม์ควรขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการปฏิบัติงาน “ให้นานที่สุด” ไม่ใช่ข้อกำหนดทางวิศวกรรมที่สมบูรณ์

การเลือกแบตเตอรี่สำหรับรันไทม์ของ UPS

การเลือกแบตเตอรี่ต้องตรงกับระบบการชาร์จของ UPS แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง กระแสคายประจุ และสภาพแวดล้อมการติดตั้ง

USYTU จัดให้มี หมวดหมู่ผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่ พร้อมแบตเตอรี่ความจุ 12 V หลายความจุ ผู้ซื้อที่ประเมินระบบรันไทม์แบบขยายสามารถตรวจสอบได้ แบตเตอรี่สำรอง 12V 100Ah และ แบตเตอรี่สำรอง 12V 200Ah เป็นผลิตภัณฑ์อ้างอิง

อย่าเลือกแบตเตอรี่โดยอาเพียงอย่างเดียว ยืนยัน:

• เคมีของแบตเตอรี่และการใช้งานสแตนด์บายตามที่ตั้งใจไว้
• แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดและการชาร์จ
• ข้อมูลการปล่อยพลังงานคงที่หรือกระแสคงที่
• ความจุกระแสไฟฟ้าของเทอร์มินัลและสายเคเบิล
• การกำหนดค่าแบบอนุกรมและแบบขนาน
• วงจรชีวิตที่คาดหวังและอายุลอยตัว
• อุณหภูมิในการทำงาน
• พื้นที่ชั้นวางหรือตู้
• ข้อกำหนดด้านการระบายอากาศและความปลอดภัย
• วิธีการติดตามและบำรุงรักษา
• ความเข้ากันได้กับเครื่องชาร์จของ UPS

การผสมแบตเตอรี่ที่มีอายุ ความจุ หรือสภาวะที่แตกต่างกันในสายเดียวสามารถลดความน่าเชื่อถือได้

ขั้นตอนการกำหนดขนาดของ UPS ที่ใช้งานได้จริง

1. สร้างรายการโหลดวิกฤต

บันทึกอุปกรณ์แต่ละชิ้น วัตต์ที่วัดได้ VA หรือตัวประกอบกำลัง ลักษณะการเริ่มต้นและลำดับความสำคัญ ถอดอุปกรณ์ที่ไม่ต้องการแบตเตอรี่สำรองออก

2. คำนวณวัตต์และ VA

เพิ่มกำลังที่แท้จริงเป็นวัตต์และกำลังปรากฏชัดเจนใน VA UPS ที่เลือกจะต้องเป็นไปตามพิกัดทั้งสอง

3. เพิ่มระยะขอบการออกแบบ

รวมช่องว่างในการดำเนินงานที่เหมาะสมและการขยายธุรกิจในอนาคต

4. กำหนดเป้าหมายรันไทม์

ระบุรันไทม์ที่โหลดที่คาดหวัง ไม่ใช่ที่เปอร์เซ็นต์ที่กำหนดเองซึ่งพิมพ์ในโบรชัวร์

5. เลือกโทโพโลยีของ UPS

สำหรับแอปพลิเคชันที่มีความละเอียดอ่อน มีความสำคัญต่อภารกิจ หรือมีเครือข่ายไม่ดี ระบบยูพีเอสออนไลน์ สามารถให้การปรับสภาพกำลังแบบ double-conversion อย่างต่อเนื่องและเวลาในการถ่ายโอนไปยังแบตเตอรี่เป็นศูนย์

6. ปรับขนาดระบบแบตเตอรี่

คำนวณความต้องการพลังงานเบื้องต้น จากนั้นตรวจสอบโดยใช้ UPS และข้อมูลการคายประจุแบตเตอรี่ที่เลือก

7. วางแผนการติดตั้งและบำรุงรักษา

รวมถึงการจัดบายพาส เบรกเกอร์ สายเคเบิล ชั้นวางแบตเตอรี่ การระบายอากาศ การตรวจสอบ การทดสอบเป็นระยะ และการเปลี่ยนแบตเตอรี่

แผ่นงาน RFQ สำหรับใบเสนอราคารันไทม์ของ UPS

ระบุข้อมูลต่อไปนี้เพื่อรับข้อเสนอที่ถูกต้อง:

คำถามที่พบบ่อย

สามารถคำนวณรันไทม์ของ UPS จาก VA เพียงอย่างเดียวได้หรือไม่

ไม่ VA อธิบายความจุไฟฟ้าที่ปรากฏ ไม่ใช่พลังงานที่สะสมไว้ การคำนวณรันไทม์ต้องใช้โหลดจริงเป็นวัตต์และข้อมูลเกี่ยวกับระบบแบตเตอรี่

แบตเตอรี่เพิ่มขึ้นสองเท่า Ah รันไทม์สองเท่าหรือไม่

ภายใต้สภาวะที่เหมือนกัน พลังงานแบตเตอรี่ที่ใช้ได้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าสามารถรันไทม์เป็นสองเท่าโดยประมาณ ในทางปฏิบัติ จะต้องตรวจสอบอัตราการคายประจุ ขีดจำกัดการชาร์จของ UPS การกำหนดค่าแบตเตอรี่ และความสูญเสียของระบบ

UPS ที่ใหญ่กว่าจะทำงานได้นานขึ้นโดยอัตโนมัติหรือไม่?

ไม่ อัตรากำลังไฟที่มากขึ้นหมายความว่า UPS สามารถรองรับโหลดที่มากขึ้นได้ รันไทม์ขึ้นอยู่กับพลังงานแบตเตอรี่และโหลดที่เชื่อมต่อเป็นหลัก ระบบ UPS สองระบบที่มีอัตรา kVA เท่ากันสามารถมีเวลารันไทม์ที่แตกต่างกันมาก

แบตเตอรี่ 100Ah ใช้งานกับ UPS ได้นานแค่ไหน

ไม่สามารถระบุได้จากอาคนเดียว จำเป็นต้องมีแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ จำนวนแบตเตอรี่ วัตต์โหลด ประสิทธิภาพของ UPS อัตราการคายประจุ และแรงดันไฟตัด

เหตุใดรันไทม์ของผู้ผลิตจึงแตกต่างจากสูตรของฉัน

ข้อมูลของผู้ผลิตอาจพิจารณาถึงเส้นโค้งการคายประจุแบตเตอรี่จริง พฤติกรรมของอินเวอร์เตอร์ และขีดจำกัดการตัด สูตรง่ายๆ เป็นเพียงการประมาณการวางแผนเท่านั้น

ควรทดสอบรันไทม์หลังการติดตั้งหรือไม่

การทดสอบการใช้งานควรตรวจสอบ UPS สัญญาณเตือน บายพาส ระบบแบตเตอรี่ และการตรวจสอบ การทดสอบรันไทม์แบบควบคุมใดๆ จะต้องปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิต เนื่องจากการคายประจุจนหมดอาจทำให้โหลดวิกฤตหลุดออกไปชั่วคราวโดยไม่มีแบตเตอรี่สำรองเพียงพอ

บรรทัดล่าง

หากต้องการประมาณเวลารันไทม์ของ UPS ให้แปลงแบตเตอรีแบงก์เป็นวัตต์-ชั่วโมงที่ใช้งานได้ และหารด้วยโหลดที่เชื่อมต่อจริง จากนั้นถือว่าผลลัพธ์เป็นมูลค่าการวางแผน ไม่ใช่การรับประกัน รันไทม์สุดท้ายต้องได้รับการตรวจสอบกับ UPS ที่เลือก ข้อมูลการคายประจุแบตเตอรี่ ขีดจำกัดการตัดระบบ และสภาพของสถานที่

สำหรับการคำนวณที่ปรับแต่งโดยเฉพาะ ให้ส่งวัตต์และ VA ของโหลดวิกฤต รันไทม์ที่ต้องการ กำลังไฟฟ้าอินพุต/เอาต์พุต เป้าหมายสำรอง และสภาพแวดล้อมการติดตั้ง ติดต่อ USYTU เพื่อขอการสนับสนุน UPS และขนาดแบตเตอรี่.