Cách tính thời gian chạy UPS: Công thức, ví dụ và kích thước pin 

UPS sẽ duy trì thiết bị hoạt động trong bao lâu khi mất điện? Câu trả lời phụ thuộc vào nhiều hơn số VA được in trên bảng mặt trước. Thời gian hoạt động của UPS được xác định bởi tải thực tế được kết nối, năng lượng của ắc quy, hiệu suất biến tần, công suất xả có thể sử dụng, tình trạng ắc quy và nhiệt độ vận hành.

Trả lời nhanh: Dự toán quy hoạch thực tế là:

Thời gian chạy (giờ) ≈ Điện áp bộ pin × amp-giờ × chuỗi song song × hiệu suất × hệ số công suất sử dụng được tải kết nối tính bằng watt

Công thức này hữu ích cho việc định cỡ sớm nhưng nó không phải là thời gian chạy được đảm bảo. Hành vi xả axit chì là phi tuyến tính và các hệ thống thực cũng có giới hạn cắt biến tần, lão hóa pin, tổn thất cáp và ảnh hưởng nhiệt độ. Lựa chọn cuối cùng nên sử dụng dữ liệu thời gian chạy của nhà sản xuất UPS và tính toán pin dành riêng cho ứng dụng.

Năm đầu vào bạn cần

Trước khi tính toán thời gian dự phòng của ắc quy UPS, hãy thu thập các giá trị sau:

1. Tải kết nối tính bằng watt: công suất thực tế được tiêu thụ bởi tất cả các thiết bị sẽ vẫn hoạt động trong thời gian mất điện.
2. Xếp hạng UPS và VA: tải phải duy trì dưới cả hai giới hạn.
3. Điện áp DC của bộ pin: điện áp tổng hợp của các pin mắc nối tiếp.
4. Dung lượng pin tính bằng amp-giờ: xếp hạng Ah của một chuỗi chuỗi; các dây song song làm tăng tổng số Ah.
5. Hiệu quả và các yếu tố suy giảm: mức cho phép đối với tổn thất biến tần, độ sâu xả có thể sử dụng, tuổi thọ và nhiệt độ của pin.

Nếu thiếu bất kỳ giá trị nào trong số này, kết quả có thể sai lệch.

VA, Watts và Watt-Giờ không giống nhau

Nhiều lỗi về kích thước UPS bắt đầu bằng cách coi VA, watt và watt-giờ có thể thay thế cho nhau.

Mối quan hệ cơ bản giữa watt và VA là:

Watts = VA × Hệ số công suất

Vì vậy:

VA yêu cầu = Tải Watts Hệ số công suất

Ví dụ: nếu thiết bị tiêu thụ 1.800 W và hệ số công suất áp dụng là 0,9:

1.800 W 0,9 = 2.000 VA

UPS phải hỗ trợ ít nhất 1.800 W và 2.000 VA. Sau đó, cần phải thêm biên độ lập kế hoạch và trợ cấp tăng trưởng trong tương lai trước khi chọn mô hình cuối cùng.

Công thức thời gian chạy UPS từng bước

Bước 1: Tính năng lượng pin danh nghĩa

Đối với một chuỗi pin:

Năng lượng danh định của pin (Wh) = Điện áp bus DC × pin Ah

Nếu các chuỗi giống hệt nhau được kết nối song song:

Năng lượng danh nghĩa của pin (Wh) = Điện áp bus DC × Ah × số chuỗi song song

Trong một chuỗi nối tiếp, điện áp của pin sẽ tăng thêm nhưng xếp hạng Ah thì không. Trong các dây song song, công suất Ah tăng thêm trong khi điện áp của dây vẫn giữ nguyên.

Bước 2: Áp dụng hiệu quả

Bộ biến tần và các bộ phận bên trong của UPS tiêu thụ năng lượng. Tính toán quy hoạch có thể áp dụng hệ số hiệu suất như 0,85 đến 0,95, tùy thuộc vào hệ thống và tải trọng.

Năng lượng sau tổn thất chuyển đổi = Wh danh nghĩa × hiệu suất của UPS

Sử dụng dữ liệu thực tế của nhà sản xuất khi có sẵn.

Bước 3: Áp dụng các yếu tố về năng lực sử dụng và điều kiện

Không nên coi pin như thể 100% năng lượng trên bảng tên của nó sẽ luôn đạt đến mức tải. Áp dụng các hệ số cho:

• điện áp phóng tối thiểu cho phép;
• hóa học và tốc độ xả pin;
• tuổi tác và tình trạng sức khỏe;
• nhiệt độ môi trường xung quanh;
• dự trữ thiết kế;
• tổn thất cáp và kết nối.

Đối với quy hoạch sơ bộ, những yếu tố này có thể được kết hợp thành hệ số công suất sử dụng. Giá trị chính xác phải dựa trên yêu cầu thiết kế của pin và UPS.

Bước 4: Chia năng lượng sử dụng được cho tải

Thời gian chạy (giờ) = Năng lượng pin có thể sử dụng (Wh) ÷ Tải (W)

Nhân với 60 trong vài phút:

Thời gian chạy (phút) = Thời gian chạy (giờ) × 60

Ví dụ hoạt động 1: Giá đỡ máy chủ nhỏ

Giả sử:

• tải kết nối: 800 W;
• bộ ắc quy: 48 V, 100 Ah;
• một dây pin;
• hiệu quả quy hoạch: 90%;
• hệ số công suất sử dụng: 70%.

Năng lượng danh nghĩa:

48 V × 100 Ah = 4.800 Wh

Ước tính năng lượng sử dụng:

4.800 Wh × 0,90 × 0,70 = 3.024 Wh

Lập kế hoạch thời gian chạy:

3.024 Wh 800 W = 3,78 giờ, tương đương khoảng 227 phút

Đây là một ước tính năng lượng đơn giản. Thời gian chạy thực tế có thể ngắn hơn do dung lượng axit chì thay đổi theo tốc độ xả, tuổi pin và điện áp cắt. Cần có đường cong thời gian chạy của nhà sản xuất trước khi hứa hẹn 227 phút cho người dùng cuối.

Ví dụ hoạt động 2: Tải trọng kinh doanh ba giai đoạn

Giả sử:

• tải tới hạn: 10.000 W;
• Bộ ắc quy DC: 384 V, 100 Ah;
• một dây pin;
• hiệu quả quy hoạch: 92%;
• hệ số công suất sử dụng: 70%.

Năng lượng danh nghĩa:

384 V × 100 Ah = 38.400 Wh

Ước tính năng lượng sử dụng:

38.400 Wh × 0,92 × 0,70 = 24.729,6 Wh

Lập kế hoạch thời gian chạy:

24.729,6 Wh 10.000 W = 2,47 giờ, tương đương khoảng 148 phút

Ví dụ này cho thấy cách thức hoạt động của công thức chứ không phải là một thiết kế phổ quát. Số lượng ắc quy, điện áp DC và dung lượng sạc phải phù hợp với UPS đã chọn. Hệ thống ắc quy điện áp cao đòi hỏi kỹ thuật chuyên nghiệp, thiết bị bảo vệ và quy trình lắp đặt an toàn.

Tại sao thời gian chạy thực tế của UPS thường thấp hơn so với phép tính lý tưởng

Một phép tính lý tưởng chia số watt-giờ danh nghĩa cho số watt tải. Thời gian sao lưu pin thực bị ảnh hưởng bởi các điều kiện bổ sung.

Tốc độ xả pin

Pin axit chì cung cấp ít dung lượng sử dụng hơn ở tốc độ xả cao hơn so với phép tính Ah đơn giản có thể gợi ý. Hành vi này là một lý do khiến thời gian chạy không thay đổi theo cách hoàn toàn tuyến tính khi tải.

Tuổi pin

Dung lượng pin giảm dần theo thời gian. Một hệ thống chỉ có kích thước phù hợp với hiệu suất của pin mới có thể không đáp ứng được thời gian chạy cần thiết khi gần hết thời gian thay thế.

Nhiệt độ

Nhiệt độ thấp có thể làm giảm công suất sẵn có. Nhiệt độ cao có thể tạm thời tăng sản lượng nhưng lại đẩy nhanh quá trình lão hóa pin. Phòng pin phải nằm trong phạm vi hoạt động được khuyến nghị.

Cắt và dự trữ UPS

Biến tần dừng xả trước khi năng lượng lý thuyết của pin đạt đến mức 0. Điều này bảo vệ pin và duy trì khả năng kiểm soát hệ thống.

Tải thay đổi

Máy chủ, quạt làm mát, động cơ và thiết bị công nghiệp không phải lúc nào cũng tiêu thụ điện năng liên tục. Dòng khởi động và đỉnh tải phải được đưa vào thiết kế.

Bạn nên thêm bao nhiêu khoảng trống cho UPS?

Sau khi tính toán phụ tải kết nối, hãy cộng công suất cho biên lợi nhuận hoạt động và mức tăng trưởng dự kiến. Điểm bắt đầu thường được sử dụng là cao hơn tải hiện tại khoảng 20–25%, nhưng mức dự trữ thích hợp tùy thuộc vào ứng dụng.

Tránh cả hai thái cực:

• Khoảng không gian trên đầu quá ít: tăng nguy cơ quá tải, giảm khả năng mở rộng và có thể rút ngắn thời gian chạy.
• Kích thước quá lớn: làm tăng chi phí mua hàng và có thể vận hành UPS thấp hơn nhiều so với phạm vi thiết kế hiệu quả của nó.

Đối với việc lắp đặt theo mô-đun, công suất có thể được mở rộng theo từng giai đoạn. của USYTU UPS mô-đun giá đỡ YT-UM 10–200kVA hỗ trợ các cấu hình mô-đun để tăng tải quan trọng.

Lập kế hoạch thời gian chạy UPS theo ứng dụng

Thời gian chạy phải dựa trên mục tiêu hoạt động. “Càng lâu càng tốt” không phải là một yêu cầu kỹ thuật hoàn chỉnh.

Chọn Pin cho UPS Runtime

Việc lựa chọn ắc quy phải phù hợp với hệ thống sạc UPS, điện áp DC, dòng xả và môi trường lắp đặt.

USYTU cung cấp một danh mục sản phẩm pin với nhiều dung lượng pin lưu trữ 12 V. Người mua đánh giá các hệ thống có thời gian chạy kéo dài có thể xem lại Ắc quy lưu trữ 12V 100Ah và Ắc quy lưu trữ 12V 200Ah làm sản phẩm tham khảo.

Không nên chọn pin chỉ bằng Ah. Xác nhận:

• hóa học của pin và mục đích sử dụng dự phòng;
• điện áp danh định và điện áp sạc;
• dữ liệu phóng điện có công suất không đổi hoặc dòng không đổi;
• công suất dòng điện của thiết bị đầu cuối và cáp;
• cấu hình nối tiếp và song song;
• vòng đời dự kiến và vòng đời nổi;
• nhiệt độ hoạt động;
• không gian giá hoặc tủ;
• yêu cầu thông gió và an toàn;
• phương pháp giám sát và bảo trì;
• khả năng tương thích với bộ sạc UPS.

Việc trộn lẫn các loại pin có độ tuổi, dung lượng hoặc điều kiện khác nhau trong một chuỗi có thể làm giảm độ tin cậy.

Quy trình định cỡ UPS thực tế

1. Xây dựng danh sách tải quan trọng

Ghi lại từng thiết bị, số watt đo được, VA hoặc hệ số công suất, hành vi khởi động và mức độ ưu tiên. Loại bỏ các thiết bị không cần pin dự phòng.

2. Tính Watt và VA

Thêm công suất thực tính bằng watt và công suất biểu kiến tính bằng VA. UPS được chọn phải đáp ứng cả hai xếp hạng.

3. Thêm lề thiết kế

Bao gồm khoảng không hoạt động hợp lý và khả năng mở rộng đã biết trong tương lai.

4. Đặt mục tiêu thời gian chạy

Chỉ định thời gian chạy ở mức tải dự kiến—không phải ở tỷ lệ phần trăm tùy ý được in trong tài liệu quảng cáo.

5. Chọn cấu trúc liên kết của UPS

Đối với các ứng dụng nhạy cảm, nhiệm vụ quan trọng hoặc mạng lưới kém, hệ thống UPS trực tuyến có thể cung cấp khả năng điều hòa năng lượng chuyển đổi kép liên tục và không có thời gian chuyển sang pin.

6. Kích thước hệ thống pin

Tính toán yêu cầu năng lượng sơ bộ, sau đó xác minh yêu cầu đó bằng cách sử dụng dữ liệu xả pin và UPS đã chọn.

7. Lập kế hoạch lắp đặt và bảo trì

Bao gồm bố trí rẽ nhánh, cầu dao, cáp, giá đỡ ắc quy, thông gió, giám sát, kiểm tra định kỳ và thay thế ắc quy.

Bảng tính RFQ cho Báo giá Thời gian chạy UPS

Cung cấp các thông tin sau để có được đề xuất chính xác:

Câu hỏi thường gặp

Thời gian chạy của UPS có thể được tính chỉ từ VA không?

Không. VA mô tả công suất điện biểu kiến, không phải năng lượng dự trữ. Tính toán thời gian chạy yêu cầu tải thực tế tính bằng watt và thông tin về hệ thống pin.

Liệu việc tăng gấp đôi pin Ah có tăng gấp đôi thời gian chạy không?

Trong các điều kiện giống nhau, việc tăng gấp đôi năng lượng pin có thể sử dụng có thể tăng gấp đôi thời gian chạy. Trong thực tế, phải kiểm tra tốc độ xả, giới hạn sạc của UPS, cấu hình ắc quy và tổn thất hệ thống.

UPS lớn hơn có tự động chạy lâu hơn không?

Không. Định mức công suất lớn hơn có nghĩa là UPS có thể hỗ trợ tải lớn hơn. Thời gian chạy phụ thuộc chủ yếu vào năng lượng pin và tải được kết nối. Hai hệ thống UPS có cùng định mức kVA có thể có thời gian chạy rất khác nhau.

Ắc quy 100Ah sẽ chạy UPS được bao lâu?

Nó không thể được xác định chỉ từ Ah. Điện áp pin, số lượng pin, công suất tải, hiệu suất của UPS, tốc độ xả và điện áp cắt cũng được yêu cầu.

Tại sao thời gian chạy của nhà sản xuất khác với công thức của tôi?

Dữ liệu của nhà sản xuất có thể tính đến đường cong xả pin thực tế, hoạt động của biến tần và giới hạn ngắt. Một công thức đơn giản chỉ là ước tính quy hoạch.

Thời gian chạy có nên được kiểm tra sau khi cài đặt không?

Việc vận hành phải xác minh UPS, cảnh báo, đường vòng, hệ thống ắc quy và giám sát. Bất kỳ thử nghiệm thời gian chạy được kiểm soát nào cũng phải tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất vì việc xả hết có thể tạm thời rời khỏi tải tới hạn mà không có đủ pin dự trữ.

Dòng dưới cùng

Để ước tính thời gian chạy của UPS, hãy chuyển đổi bộ pin thành số watt có thể sử dụng được và chia cho tải thực được kết nối. Sau đó coi kết quả là giá trị lập kế hoạch—không phải là sự đảm bảo. Thời gian chạy cuối cùng phải được xác minh dựa trên UPS đã chọn, dữ liệu xả pin, giới hạn ngắt hệ thống và điều kiện địa điểm.

Để có phép tính phù hợp, hãy gửi watt và VA của tải tới hạn, thời gian chạy cần thiết, công suất đầu vào/đầu ra, mục tiêu dự phòng và môi trường lắp đặt. Liên hệ USYTU để được hỗ trợ về kích thước UPS và pin.