Proračun trajanja baterije. Automatski odabir modela besprekidnog napajanja

Neprekidno napajanje je uređaj dizajniran da zaštiti opremu koja je na njega povezana od kratkotrajnih i dugotrajnih nestanka struje, kao i od neprihvatljivih skokova napona u mreži.

Na vijek trajanja baterije neprekidnog napajanja utječu mnogi faktori, od kojih su glavni:

• snaga opterećenja priključenog na UPS;
• broj i kapacitet baterija povezanih na UPS;
• UPS dizajn.

Po dizajnu, besprekidna napajanja se uglavnom dijele na dva tipa: UPS sa ugrađenim baterijama i UPS dizajniran za rad sa vanjskim baterijama.

UPS-ovi s ugrađenim baterijama nisu dizajnirani za dugo vrijeme rada. Koriste se za brzo i ispravno gašenje i gašenje opreme (na primjer, personalnih računara). Vrijeme rada u autonomnom režimu za takve UPS-ove u pravilu nije više od 5 - 15 minuta.

UPS-ovi dizajnirani za rad s vanjskim baterijama mogu pružiti dug vijek trajanja baterije jer mogu podnijeti veliki broj baterija velikog kapaciteta. Takvi UPS-ovi se koriste, na primjer, za izgradnju sistema neprekidnog napajanja za privatne kuće i vikendice, a vijek trajanja baterije može doseći dva ili više dana.

Postoji nekoliko načina za izračunavanje vijeka trajanja baterije, među kojima se mogu razlikovati glavni.

Metoda 1. Proračun pomoću pojednostavljene formule (Ova metoda je usrednjena i daje približan rezultat).

Pojednostavljena formula izgleda ovako:

, gdje:

- Broj baterija;
- Konstantna snaga opterećenja, W.

Na primjer, sijalica sa žarnom niti od 100 W sa jednom baterijom od 75 amper sata radiće neprekidno 9 sati (75 * 12 * 1/100).

Metoda 2. Proračun trajanja baterije UPS-a prema rafiniranoj formuli.

Rafinirana formula je sljedeća:

Trajanje baterije, sat;
- Kapacitet jedne baterije, A*h;
- napon jedne baterije, V;
- Broj baterija u grupi;
- Broj grupa baterija;
- efikasnost UPS-a;
- Koeficijent dubine pražnjenja baterija, uzet jednak 0,8 - 0,9, u zavisnosti od vrste i dotrajalosti baterija;
- Koeficijent u zavisnosti od temperature na kojoj baterije rade (pri temperaturi od 25°C uzima se 1, na temperaturi od 0°C uzima se kao 0,88);
- Koeficijent u zavisnosti od vremena pražnjenja akumulatora. Uz pražnjenje od 10 sati, pretpostavlja se da je jednako jedan. Zavisnost ovog koeficijenta prikazana je na grafikonu ispod:

- Konstantna prosječna snaga opterećenja, W. Važno je razumjeti šta je konstantna prosječna snaga opterećenje. Na primjer, ako je opterećenje televizor, čija je potrošnja energije 100 W, i ako radi 30% vremena, tada se konstantna prosječna snaga takvog opterećenja uzima jednakom 30 W.

U općenitom slučaju, ako se, na primjer, izračuna sistem neprekidnog napajanja za privatnu kuću, tada se zbraja nazivna snaga svih opterećenja, i prosječna konstantna snaga uzeti jednako 20-25% rezultirajuće vrijednosti.

Metoda 3. Kontaktirajte stručnjake naše trgovine za pomoć u izračunavanju vijeka trajanja baterije.

Ako se ne želite baviti formulama i brojevima za izračunavanje vijeka trajanja baterije, uvijek možete dobiti stručni savjet od naših stručnjaka.

Naši iskusni stručnjaci ne samo da će najpreciznije izračunati vaša opterećenja, već će i ispravno izračunati vrijeme autonomnog rada na osnovu dugogodišnjeg iskustva u izgradnji sistema za besprekidno napajanje.

Radi jednostavnosti, napravili smo računske kalkulatore:

Sada da predstavimo algoritam proračuna:

1) Odredite ukupnu snagu opterećenja i konstantnu struju pražnjenja.

2) Izračunavamo potreban kapacitet baterije za datu autonomiju.

3) Odredite vrstu baterije

Primjer

Dato: dvije LED trake snage 10W i rade od 12V. Potrebna autonomija: 10h. Vijek trajanja: godinu dana uz svakodnevnu upotrebu. Radni uslovi: konstantna sobna temperatura 20 stepeni.

Nađi: minimalno prihvatljive i optimalne baterije za rješavanje problema.

Rješenje

1) Ukupna snaga W = 10W * 2 = 20W. Kontinuirana struja pražnjenja: I = 20/12 = 1,67 A. Za precizne proračune, preporučljivo je izmjeriti trenutnu potrošnju pomoću multimetra.

2) Da biste odredili potreban kapacitet, trebate proći kroz točke:

a) Da bi se održalo opterećenje na takvoj struji pražnjenja, potrebno je odrediti minimalni izračunati kapacitet baterije: 1,67 * 10 = 16,7 Ah.

b) Treba imati na umu da kapacitet punjivih baterija proizvođači navode na osnovu određenog vremena pražnjenja. Obično je to 10 sati. Ali neki proizvođači navode 20 sati. Tu će nam pomoći baterija koju možete preuzeti na našoj web stranici. Pogledajmo specifikaciju:

U našem slučaju, vrijeme rada iz baterije je 10 sati, što znači da kapacitet možemo smatrati jednakim nominalnom. Međutim, ako zadatak košta 5 sati, tada morate uzeti u obzir činjenicu da će s takvim vremenom pražnjenja kapacitet baterije biti manji (pomnožite struju pražnjenja sa satima - 4,8A * 5h = 24Ah umjesto 28).

U zadatku vidimo da je planirani broj ciklusa koji imamo 365. Približna maksimalna dubina pražnjenja u našem slučaju je oko 57%. Preporučljivo je uzimati sa maržom, oslanjaćemo se na 50% pražnjenja (stvarni radni uslovi se razlikuju od idealnih laboratorijskih uslova).

Dakle, uvodimo amandman od 0,5: 16,7 / 0,8 = 33,4 Ah.

G) Ako se radi o temperaturi koja nije optimalna radna temperatura (25 stepeni), potrebno je unijeti faktor korekcije, koji također možemo uzeti iz specifikacije:

Dakle, na temperaturi od 10 stepeni treba uneti koeficijent 0,9, tj. + 10% više na izračunati kapacitet.

3) Ako su nam potrebni dugi načini pražnjenja, trebamo obratiti pažnju na AGM seriju baterija od proizvođača popularnih na ruskom tržištu:

• Delta baterija - serija
• CSB -

Da biste izračunali vrijeme rada UPS-a za neprekidno napajanje, možete koristiti prosječne podatke za UPS većine proizvođača. Na primjer, sa UPS opterećenjem od 100%, vrijeme autonomije je 4 ... 8 minuta, 75% - 7 ... 12 minuta, 50% - 12 ... 20 minuta. Ili posebne tablice koje pokazuju vijek trajanja baterije UPS-a za neprekidno napajanje za različite vrijednosti snage u opterećenju i kapacitet ugrađenih punjivih baterija. Važno je uzeti u obzir da su vrijednosti trajanja baterije koje je naveo proizvođač procjene i ne predstavljaju osnovu za nastanak obaveza dobavljača ili reklamacije kupaca. Treba imati na umu da proizvođači izvora neprekidnog napajanja (UPS) navode vrijednosti UPS snage, kapaciteta baterije i vremena autonomnog rada za rad na temperaturi od 20 ... 25C. Upravo je ta temperatura optimalna za rad UPS-a i baterija. Ali stvarni radni uslovi UPS-a za neprekidno napajanje se razlikuju od idealnih.

Određivanje tačnog vremena autonomije UPS-a nije lak zadatak, uzimajući u obzir mnoge parametre koji su različiti za svaki slučaj proračuna. Pojednostavljeno, otprilike, vijek trajanja baterije UPS-a za neprekidno napajanje kada radi na baterijsko napajanje može se izračunati pomoću formule:

T =E* U/ P(sat.)

E- kapacitet akumulatorske baterije (sat)

U- napon baterije (V)

P- UPS snaga opterećenja (W)

Ako tehnički zadatak kupca dozvoljava greške tokom rada UPS-a za neprekidno napajanje, tada se proračun može izvršiti pomoću takve formule.

U slučaju prekida u opskrbi naponom kritičnog opterećenja potrebno je osigurati njegov autonoman rad. Upotreba UPS-a (neprekidnog napajanja) u strujnom krugu omogućava vam da riješite ovaj problem. Trajanje baterije UPS-a glavni je pokazatelj pri odabiru takvih uređaja za određenu opremu. Vijek trajanja baterije UPS-a ovisi o kapacitetu opterećenja i kapacitetu baterija za skladištenje. Odgovorni potrošači su serveri, upravljačka kola kotlova, sofisticirana laboratorijska oprema za ciklična istraživanja, medicinska oprema za sisteme za održavanje života. Za preciznije izračunavanje vremena autonomnog rada UPS-a neprekidnog napajanja pri radu na baterijsko napajanje za odgovorne potrošače, formula za proračun treba uzeti u obzir efikasnost efikasnosti pretvarača (obično 0,75 ... 0,8), broj baterija u bateriji, stepen istrošenosti baterije, dubina pražnjenja baterije (0,8...0,9. Baterije smanjuju svoj kapacitet na 5% za svaki stepen porasta temperature nakon 40C.) režim pražnjenja baterije i temperatura okoline), temperatura okoline (kada temperatura okoline poraste iznad 25C, potrebno je smanjiti snagu opterećenja UPS-a za 20% za svaki porast temperature od 10C).

Prilikom odabira neprekidnog napajanja, bolje je kupiti UPS s dodatnim mogućnostima, na primjer, s mogućnošću povezivanja stabilizatora, dodatnih ploča za punjenje. Ova UPS konfiguracija će omogućiti buduće uštede kako se kapacitet opterećenja povećava.

Proračun individualne konfiguracije UPS-a za neprekidno napajanje najbolje je prepustiti stručnjacima.

To je integralna garancija pouzdanosti sistema napajanja. Parametri UPS-a moraju biti striktno uporedivi sa opterećenjem koje će biti priključeno na UPS. U suprotnom, neprekidno napajanje neće donijeti željenu korist, a novac će biti bačen.

Kako izračunati besprekidno napajanje? Da biste to učinili, potrebno je uzeti u obzir niz parametara, od kojih je ključ snaga. Ako kupite UPS koji je manje moćan od opterećenja, on jednostavno neće raditi. Da biste dovoljno precizno izračunali snagu, morate se sjetiti malo fizike.

Faktor snage opterećenja ili drugim riječima Faktor snage je vrlo važan kada se izračunava snaga neprekidnog napajanja. Ova slika pokazuje koliki udio snage opterećenje zapravo troši, odnosno aktivne snage. Ako smatramo opterećenje kao idealan otpor, tada će u ovom slučaju vrijednost koeficijenta biti jednaka jedan, što je maksimalna vrijednost. Kondenzatori i zavojnice nisu potrošači energije, pa je vrijednost koeficijenta za njih jednaka nuli. U opremi mogu dominirati i kapacitivne i induktivne komponente.

Oprema sa kapacitivnom komponentom uključuje računare i servere. Induktivna komponenta je prisutna u uređajima sa elektromotorima, može biti pumpa, klima uređaj itd. Ova informacija je neophodna u slučaju kada će UPS štititi opremu različitih tipova, jer faktor snage prvog teži jedinici, dok potonji je u intervalu od 0,8 do 0,9. U ovom slučaju morate pronaći prosječni faktor snage da biste dobili tačan rezultat.

Kako da izračunam snagu UPS-a s obzirom na faktor snage opterećenja? Da biste izračunali snagu, pomnožite nazivnu snagu UPS-a sa faktorom snage. Kao rezultat operacije dobiva se broj koji pokazuje maksimalnu aktivnu snagu koju može opskrbiti neprekidno napajanje. Na primjer, kapacitet UPS-a je 100kVA, a faktor snage opterećenja je 0,9. U ovom slučaju, aktivna snaga opterećenja će biti 90 kW. Ukupna snaga opterećenja ne bi trebala prelaziti 90 kW, a bolje je ako je nešto manja.

Takve poteškoće u proračunu snage mogu se izbjeći korištenjem UPS-a kao indikatora izlazne snage. U tom slučaju će se proračun neprekidnog napajanja izvršiti bez grešaka. Velika je greška uspoređivati ​​snage izražene u volt-amperima i vatima, jer se vrijednosti značajno razlikuju.

Također treba imati na umu da snaga koju troši oprema može biti nešto niža od nominalne. To se može dogoditi u raznim slučajevima. Na primjer, ako uzmemo u obzir kompjutere, onda je njihova snaga u većini slučajeva određena snagom izvora napajanja. Ali ovaj algoritam proračuna nije tačan u svim slučajevima. Tako se, na primjer, na računar može instalirati jedinica za napajanje snage 450 W, ali ukupna snaga računarskih komponenti je samo 120 W. Takvih karakteristika može biti mnogo i potrebno ih je uzeti u obzir prilikom izračunavanja neprekidnog napajanja.

Još jedna situacija koju treba uzeti u obzir da bi se izračunao rad UPS-a odnosi se na frižider. Na primjer, može imati snagu od 250 W, ali treba imati na umu da hladnjak ne radi stalno, već samo nakon određenih intervala. U tom slučaju morate saznati godišnju potrošnju električne energije. U proračunima je potrebno koristiti ovu vrijednost podijeljenu sa 9. Treba napomenuti da se snaga opterećenja mora očitati u vatima.

Na nekim stranicama možete pronaći izračun snage UPS-a na mreži, ali ne mogu dati tačne podatke, jer ne uzimaju u obzir takve nijanse. Ako se ipak odlučite koristiti takve usluge, tada uz dobiveni rezultat trebate dodati oko 20%. Važno je razmisliti o mogućnostima povećanja snage opterećenja. Ako se opterećenje poveća u budućnosti, bolje je odmah kupiti jači UPS. Slična situacija je i sa uslugama koje vam omogućavaju da izračunate vreme rada UPS-a na mreži.

Proračun baterije

Ako trebate izračunati kapacitet UPS-a za datu snagu i vrijeme rada, tada se koristi jednostavna formula:

Kapacitet = 100 * vrijeme * snaga opterećenja

Trajanje baterije je izraženo u satima, a snaga opterećenja u kilovatima. Još jednom skrećemo pažnju da se snaga ne izražava u volt-amperima. Na primjer, neprekidno napajanje štiti računar sa 500 W (0,5 kW). Neprekidno napajanje mora osigurati vrijeme rada od 2 sata. Pod ovim uslovima, formula za izračunavanje kapaciteta baterije za UPS ima sledeći oblik:

100 * 0,5kW * 8h = 400 Ah

Dakle, za opterećenje snage 500 W potrebna je baterija kapaciteta 400 Ah da bi se osigurao rad 8 sati. Takav proračun kapaciteta baterije za UPS primjenjiv je za bateriju s naponom od 12 V. Osim toga, mora se uzeti u obzir da je formula pogodna za dugo trajanje baterije, odnosno oko 9-10 sati. To je zbog činjenice da ovisnost kapaciteta baterije o vremenu punjenja nije linearna.

Ako je vrijeme rada kraće, onda je potrebno uvesti izmjene. To je zbog činjenice da je za kratko vrijeme struja pražnjenja velika i baterija daje opterećenju samo određeni dio svog kapaciteta. Dakle, ako vam treba radno vrijeme od 30 minuta, onda rezultat treba podijeliti sa dva, za 2 sata treba ga smanjiti za 40%, za 4 sata - 30%, za 6 sati - 40%. Za određivanje tačne vrijednosti potrebno je koristiti tačnu vrijednost efikasnosti pretvarača koji je instaliran na UPS-u i uporediti podatke sa krivom pražnjenja određene vrste baterije.

Nakon što se pronađe ukupan kapacitet, potrebno je izračunati broj baterija za UPS. Da biste ga dovršili, trebate podijeliti ukupan kapacitet s kapacitetom jedne baterije. U našem slučaju, ukupni kapacitet je bio 400 Ah. Pretpostavimo da je kapacitet jedne baterije 50 Ah. U ovom slučaju nam je potrebno 8 takvih punjivih baterija.

Radni sati

Mnogi korisnici su zainteresovani za vreme rada koje ovaj ili onaj UPS može da obezbedi. Kako izračunati vrijeme rada besprekidnog napajanja? Da biste to učinili, morate znati snagu priključenog opterećenja na UPS, efikasnost pretvarača i ukupan kapacitet baterije.

Ukupni proračun baterija za UPS je izuzetno jednostavan. U većini slučajeva, izvori neprekidnog napajanja sadrže tipične baterije. Da biste izvršili ukupan proračun baterija za UPS, morate njihov broj pomnožiti sa kapacitetom jedne baterije.

Da bi se izračunao vijek trajanja baterije UPS-a, preporučuje se da se efikasnost pretvarača uzme jednaka 0,85. Ukupna snaga opterećenja treba biti izražena u vatima. O tome kako ga pronaći, govorili smo na početku članka.

Obračun radnog vremena UPS-a vrši se prema sljedećoj formuli:

Vrijeme = ukupan kapacitet baterije * napon baterije * (efikasnost pretvarača / snaga opterećenja)

Ova vrijednost je približna i može se promijeniti tokom vijeka trajanja neprekidnog napajanja. Izračun vremena rada UPS-a je približan, jer vrijeme zavisi od istrošenosti baterije i radnih uslova, uglavnom od temperature vazduha. Tako, na primjer, porast temperature za jedan stepen nakon oznake od 40 ° C smanjuje kapacitet baterije za 5%, što je vrlo značajno. Za maksimalni radni vek, preporučuje se smanjenje opterećenja UPS-a za svakih 10 stepeni nakon 25 °C za 20%. Ili možete organizirati dobar sistem hlađenja i spriječiti bilo kakav porast temperature, na čemu će vam neprekidni izvor biti samo zahvalan.

Ako su vam takvi izračuni nerazumljivi, možete se obratiti stručnjacima iz ove oblasti ili koristiti poseban kalkulator - program za izračunavanje UPS-a. Međutim, u ovom slučaju potrebno je koristiti provjereni softver kreiran od strane profesionalaca kako bi se izbjegle greške i pogrešan izbor UPS-a. Prednost ovakvih programa je proračun. Prilikom proračuna možete odabrati vrstu jezgre za transformator. Proračuni uzimaju u obzir gubitke koji su mogući u jezgri i bakrenim žicama.

Može doći do trenutaka kada nema potrebe za apsolutno tačnim podacima. U tom slučaju možete koristiti posebne tablice koje prikazuju vijek trajanja baterije za različite vrste neprekidnog napajanja. Ove tablice uključuju vrijeme rada ovisno o kapacitetu baterija i ukupnoj snazi ​​opterećenja. Tako možete uporediti svoje podatke sa tabelarnim podacima i saznati približno vrijeme.

Znajući kako izračunati UPS, možete napraviti najispravniji izbor UPS-a. Sada znate da vijek trajanja baterije ne ovisi o snazi ​​UPS-a ili o ukupnom naponu baterije, već o kapacitetu baterija. Stoga, pri odabiru UPS-a, prednost treba dati većem kapacitetu baterije u skladu sa navedenom snagom. Ovaj izbor će osigurati maksimalnu autonomiju.

Napisati pismo

Za sva pitanja možete koristiti ovaj obrazac.

Snaga i vrsta priključenog opterećenja je glavni faktor koji treba da utiče na izbor određenog modela neprekidnog napajanja. Ispravan izračun snage UPS-a po opterećenju omogućit će vam da kupite uređaj koji učinkovito radi kada je mreža isključena, bez preplaćivanja dodatnih vati koje je proizvođač naveo.

Proračun snage UPS-a po opterećenju

Da biste izbjegli situacije u kojima se UPS isključuje pod opterećenjem bez posebnog očiglednog razloga, uzmite u obzir sljedeće električne indikatore povezanih uređaja i samog UPS-a:

• Aktivna snaga priključenih uređaja (W).
• Faktor snage. Za običan računar je 0,6-0,7, za serversku opremu teži 1 (u proračunima se koristi vrijednost od 0,95), za kućanske aparate sa električnim motorom - 0,7-0,8. Faktor je potreban za određivanje prividne potrošnje energije (VA).
• Iznos startne struje. Relevantno za uređaje sa elektromotorima. Ova brojka može biti 3-10 A. To je koliko puta će se morati povećati snaga UPS-a da bi se osiguralo pokretanje motora. U suprotnom, doći ćete do situacije da UPS ne drži opterećenje kada je glavno napajanje isključeno.
• Vlastita efikasnost besprekidnog napajanja. Zavisi od tipa UPS-a, obično u rasponu od 0,7-0,9.

Da biste dobili približnu vrijednost za snagu neprekidnog napajanja, potrebno je samo pomnožiti vrijednosti svih datih karakteristika. Neće biti suvišno dodati maržu od 10-20%.

Koje su posljedice pogrešnog proračuna opterećenja UPS-a

Izbor izvora manje snage dovest će do toga da u trenutku gašenja glavne mreže UPS neće moći opskrbljivati ​​servisirane uređaje strujom i isključit će se. Usput, ova situacija je tipična ne samo pri prelasku na baterijsko napajanje. Ovo se posebno odnosi na uređaje koji rade na principu dvostruke konverzije i linijski interaktivni UPS. U slučaju nedovoljnog kapaciteta besprekidnog napajanja, postojat će stalni prijelaz u "Bypass" način rada. Odnosno, opterećenje će biti ponovo povezano na glavnu mrežu, a neće primati stabilizovanu snagu od pretvarača.

Vrijedi napomenuti da pokretanje UPS-a paralelno na opterećenje neće riješiti problem. Povezivanje 2-3 izvora na jednog potrošača tehnički je teško implementirati. Poenta je da je potrebna maksimalna sinhronizacija režima rada. A to je teško postići čak i pri odabiru uređaja prema njihovim karakteristikama. Rješenje može biti dijeljenje opterećenja uz naknadno povezivanje pojedinačnih potrošača na različite UPS-ove. Ako to nije moguće, onda ćete morati kupiti neprekidno napajanje veće snage.

Karakteristike rada UPS-a bez opterećenja

Još jedna stvar na koju vrijedi obratiti pažnju pri odabiru je vlastita potrošnja energije neprekidnog napajanja. Koliko UPS troši bez opterećenja zavisi od načina rada uređaja u određenom trenutku. Postoje 2 glavne situacije u kojima će se potrošnja energije značajno razlikovati:

• Kod potpuno napunjene baterije, količina potrošene energije ovisi isključivo o struji praznog hoda uređaja, odnosno o karakteristikama dizajna UPS-a. Za visokokvalitetne uređaje ova brojka ne prelazi 5-10 vati. Ali uređaji u segmentu jeftinih cijena potrošit će 20 W ili više za vlastite potrebe.
• Povećanje sopstvene potrošnje se dešava tokom perioda punjenja baterije. Standardni indikator amperaže u ovom načinu rada obično ne prelazi 0,15 kapaciteta baterije. Množenjem ove vrijednosti sa naponom punjenja, dobijate snagu koju troši neprekidno napajanje.

Proračun vremena pripravnosti za napajanje opterećenja iz UPS-a

Snaga priključenog opterećenja također utiče na ukupnu autonomiju uređaja kada je mreža isključena. Da biste odredili maksimalno vrijeme rezervnog napajanja, morate znati kapacitet (C) i napon (V) baterije, vrijednost priključene snage (P) i efikasnost izvora. Formula je:

T = C x V x efikasnost / P

Precizniji proračun koji vam omogućava da odredite vrijeme rada UPS-a ovisno o opterećenju zahtijeva da se uzmu u obzir dodatni faktori. Uzmite u obzir koeficijent određen krivuljom pražnjenja baterije. Što je veća priključena snaga, to je veća struja pražnjenja i brže će baterija ostaviti svu svoju snagu. Od ovih pokazatelja zavisi vrijednost koeficijenta razjašnjavanja. Imajte na umu da se veličina ove vrijednosti mijenja nelinearno.

Inače, ovo nije jedini kvalifikacioni faktor. Uz točne proračune, morat ćete uzeti u obzir vrstu baterije, njenu starost i temperaturu okoline.

Ako su vam električni proračuni teški, možete koristiti online kalkulator da odredite snagu UPS-a u zavisnosti od parametara priključenog opterećenja. Ali točniji rezultat može se dobiti uz savjet stručnjaka. Pozovite nas odmah ili ostavite zahtjev za besplatni povratni poziv. Pomoći ćemo vam da odredite optimalne parametre besprekidnog napajanja za rad u vašim uvjetima.