Proračun trajanja baterije UPS-a. Proračun autonomnog rada potrošača iz baterija

Koji UPS odabrati? Ovu temu smo pokrenuli u prethodnom članku i ispitali vrste UPS-a koje nude proizvođači. Danas ćemo govoriti o tome kako odabrati besprekidno napajanje ovisno o vašim zadacima i vrsti vaše opreme, kao i izračunati potrebnu snagu UPS-a.

Koji UPS vam je potreban zavisi od nekoliko glavnih tačaka:

1. Od kojih problema na mreži želite da zaštitite svoju opremu?
2. Karakteristike dizajna opreme koju želite spojiti na UPS.
3. Projektovani kapacitet UPS-a.
4. Potreban vijek trajanja baterije.

Dakle, u ovom članku ćemo razmotriti izbor neprekidnog napajanja, uzimajući u obzir sljedeća pitanja:

• Izračunavamo kapacitet baterija za poznato trajanje baterije.
• Izračunavamo vijek trajanja baterije, znajući kapacitet UPS-a.

Zašto vam je potreban UPS?

Odgovor na pitanje: koje besprekidno napajanje odabrati ovisi prvenstveno o tome zašto vam je potreban.

	Za što?	Šta kupiti
	Ispravno isključite računar i imajte vremena da sačuvate podatke tokom nestanka struje.	U ovom slučaju, slobodno uzmite jeftin off-line tip ili linijski interaktivni UPS sa trajanjem baterije od 5-15 minuta.
	Omogućite napajanje opremi u slučaju dovoljno dugog nestanka struje.	Ako je nesinusoidalni valni oblik prikladan za vašu opremu, kupite off-line ili linijski interaktivni UPS, ali sa povećanim kapacitetom, uz očekivanje dugog vijeka trajanja baterije. U nastavku možete pročitati kako izračunati kapacitet. Najveća rezerva vremena rada u samostalnom režimu je kod UPS-a sa eksternim baterijama, zbog mogućnosti povećanja kapaciteta dodatnim baterijama (paralelno spojenim). Ovakva neprekidna napajanja najčešće su iz kategorije skupe, dvostruke konverzije. Ako je neophodno stvarno dugo vrijeme rada, desetine sati, možda bi najbolje rješenje bila kupovina generatora.
	Zaštitite opremu od prenapona ili podnapona, padova, opasnih za tehnologiju isključivanja na nekoliko sekundi (naši električari vole povući prekidač naprijed-nazad).	Za ove svrhe potreban vam je UPS sa funkcijom AVR (automatska regulacija napona): interaktivni UPS ili skuplji UPS sa dvostrukom konverzijom. Stabilizacija napona u line-interactive UPS-u najčešće se implementira u stepenastom, grubom obliku, u online modelima stabilizator radi nesmetano.
	Zaštitite osjetljivu opremu od maksimalnog broja kvarova i smetnji u električnoj mreži.	Za ove svrhe je prikladno samo on-line neprekidno napajanje.

Imajte na umu da ako trebate samo stabilizirati napajanje i ne morate osigurati autonomni rad opreme u slučaju nestanka struje, preporučljivije je kupiti poseban stabilizator.

Također, vrlo često koriste kombinaciju stabilizatora + jeftin UPS (neprekidno napajanje se spaja na mrežu NAKON stabilizatora). Takav tandem ne samo da omogućava regulaciju napona u slučaju da UPS to ne omogućava, već i produžava vijek trajanja UPS baterija.

Koju opremu kupujete UPS da biste zaštitili?

Koji UPS odabrati zavisi i od karakteristika dizajna povezane opreme.

Općenito pravilo je da se gotovo svaka oprema može spojiti na UPS s ispravnim sinusnim valom na izlazu, samo trebate pravilno izračunati snagu. Ne može se sva oprema spojiti na ostatak UPS-a, posebno offline tip.

Posebnost	Optimalni UPS tip	Objašnjenje
Elementi koji su osjetljivi na nesinusoidne valne oblike.		Najčešći slučaj je uređaji sa elektromotorom, pumpom, kompresorom, uključujući pumpe za plinske bojlere, kao i gotovo sve kućne aparate: frižidere, fen za kosu, mašine za pranje veša, električne bušilice, itd. Na elektromotor negativno utiče koračni sinusni talas ili, štaviše, meandar: pojavljuju se vrtložne struje, induktivni otpor pada, kao rezultat toga, motor se pregrijava dok ne izgori. U nekim uređajima, npr. laserski štampači, fotokopir aparati takođe mogu postojati komponente koje zahtevaju sinusoidalni napon za rad, i trajaće mnogo kraći radni vek kada rade na pravougaonom ili stepenastom UPS-u.
Induktivni elementi (induktori, prigušnice).	UPS on-line tip.	Često se postavlja pitanje - je li moguće spojiti uređaje s induktivnim opterećenjem, na primjer, fluorescentne svjetiljke, na obično jeftino neprekidno napajanje? U praksi se povezuju i čini se da sve funkcionira. Ali treba imati na umu da mnogi proizvođači to kategorički ne preporučuju i pripisuju slučajeve kvara UPS-a nakon povezivanja induktivnog opterećenja onima koji nisu u jamstvu. Osim toga, bilo je slučajeva kada je reaktivno opterećenje oštetilo UPS koji nije dizajniran za to.
Transformatorsko (linearno) napajanje.	UPS on-line tip.	Prilikom odabira UPS-a za uređaje s transformatorskim napajanjem, morate paziti na UPS, koji ne proizvodi čisti sinusni val na izlazu. Kada se napaja naponom u obliku meandra ili stepenastog sinusoida, gubici u transformatoru se povećavaju, što će pri velikom opterećenju dovesti do deseterostrukog smanjenja resursa transformatora. Takođe, u praksi je bilo slučajeva da je sam UPS, na koji je priključeno takvo opterećenje, izgoreo. S druge strane, prilično često oprema s transformatorskim napajanjem male snage, na primjer, radio telefoni, tiho radi u tandemu s UPS-om izvan mreže. Međutim, mnogi proizvođači, kao iu slučaju induktivnih opterećenja, najčešće ne savjetuju povezivanje transformatora napajanja na konvencionalne UPS-ove. Kako razlikovati transformatorsko napajanje od konvencionalnog prekidačkog napajanja? Ako govorimo o vanjskom PSU-u, onda je impulsni obično lagan i mali, a transformator je teži i više, zbog činjenice da se sam transformator nalazi unutar njega. Vrsta ugrađenog napajanja je teže odrediti, ovdje se morate usredotočiti na dokumentaciju proizvođača. Dobra vijest je da se u većini slučajeva u elektronskoj opremi, kao što su modemi, prekidači, ruteri, kompjuteri, sada koriste impulsna napajanja.
Nutritivno osjetljive komponente.	Samo UPS on-line tip.	Gotovo svi znaju da tehnologija bolno percipira pad napona u mreži ili stalno podcijenjeni (precijenjeni) napon. Međutim, kvalitet napajanja ne određuje samo napon. Osetljiva telekomunikaciona, audio-video, merna, medicinska oprema takođe negativno reaguje na: nestabilna frekvencija napajanja, radio frekvencijske smetnje u mreži, harmonijsko izobličenje napona, nanosekundni i mikrosekundni naponski impulsi. Sve to ne samo da može narušiti rad opreme, već i skratiti period njenog rada.
	UPS on-line tipa sa odgovarajućim kapacitetom opterećenja.	Oprema koja sadrži elektromotore, pumpe, kompresore i druge konstruktivne elemente koji troše veliku količinu električne energije u trenutku puštanja u rad ne smije biti priključena na UPS male snage. Startne struje mogu premašiti standardnu ​​potrošnju 3-7 puta ili više.

Kako izračunati kapacitet UPS-a?

Da biste odabrali pravo neprekidno napajanje, potrebno je izračunati ukupnu snagu opreme koju ćete na njega priključiti. Vrijednosti snage mogu se pojasniti u tehničkim specifikacijama (pasoš ili upute za tehniku).

Razmotrimo jedan uslovni primjer.

Želimo se povezati na UPS:

• kompjuter za 250 W,
• LCD monitor 60 W,
• Klima uređaj od 2000 W (cos φ = 0,8).

Ovdje postoji jedna stvar: čak i ako je snaga svih uređaja izražena u jednoj jedinici, u ovom slučaju u vatima, morate izračunati dvije snage: u volt-amperima i vatima.

Snaga u volt-amperima i vatima - u čemu je razlika?

Snaga koja je izražena u volt-amperima (VA, VA) se naziva puna moć... Prikazuje stvarno opterećenje opreme, uzimajući u obzir aktivno i reaktivno.

Snaga, koja je izražena u vatima (W, W), naziva se aktivna snaga.

To su dvije različite količine i obje morate uzeti u obzir pri odabiru UPS-a za snagu koja vam je potrebna. Ovo je posebno važno ako namjeravate spojiti reaktivno opterećenje na UPS, jer se u takvoj opremi ukupna i aktivna snaga mogu značajno razlikovati.

Proračun snage u volt-amperima.

Za pretvaranje aktivne snage (u vatima) u ukupnu snagu u volt-amperima, koristimo formulu:

gdje:

• VA - prividna snaga,
• W - aktivna snaga,
• P je faktor snage opreme.

Ako oprema pripada aktivnom opterećenju, to je praktično sva mrežna, telekomunikaciona oprema, uređaji za rasvjetu i grijanje, odnosno oprema bez induktivnosti, bez jalove snage, kao i računarska oprema sa jedinicama za kontrolu faktora snage (APFC), trenutne koeficijent se može uzeti jednak 1, ili bolje sa malom marginom - 0,95.

Ako ćete na UPS spojiti laserski štampač, klimu, fluorescentne lampe - opremu koja ima elektromotore i slično, sve gdje postoji induktivnost i reaktivna snaga, kao i kompjutere sa napajanjima bez APFC, faktor snage treba pogledati u pasošu uređaja ili na naljepnici na stražnjem zidu. Za takvu tehniku ​​najčešće je naznačena. Faktor snage je označen kao faktor snage (PF) ili cos φ.

U slučaju kada proizvođač nije naveo vrijednost faktora snage, ali opterećenje definitivno nije potpuno aktivno, može se uzeti najčešća vrijednost: 0,7.

Vratimo se našem primjeru.

Napajanje u računaru nema podešavanje faktora snage, pa uzimamo vrijednost P jednaku 0,7. Monitor je sličan. Ukupno dobijamo punu snagu:

• za računar sa monitorom: (250 + 60) / 0,7 = 442 VA,
• za klima uređaj: 2000 / 0.8 = 2500 VA,
• Zajedno: 2942 VA.

Dakle, kupujemo li UPS od 3000VA? Uzmite si vremena, nije to tako jednostavno.

Proračun snage u vatima.

Najčešće se javlja najjednostavniji slučaj - kada je snaga u vatima, naziva se i aktivna snaga, već naznačeno u dokumentaciji za opremu. Ako nije, snaga se može pretvoriti iz volt-ampera u vati koristeći istu tehniku ​​kao i za punu snagu.

Izračunajmo snagu naše opreme u vatima:

• kompjuter sa monitorom - 310 W,
• klima uređaj - 2000 W,
• Zajedno: 2310 W.

U našoj online prodavnici, među UPS-ovima za 3000VA, na primjer, su:

Kako izračunati potreban kapacitet neprekidnog napajanja?

Uobičajeno, kada biramo besprekidno napajanje, imamo neke specifične zahtjeve za vrijeme tokom kojeg će ono podržavati rad opreme koja je na njega povezana u slučaju nestanka struje. Mnogi proizvođači navode približan raspon, na primjer, pišu da će, ovisno o opterećenju, vijek trajanja baterije biti 4-20 minuta. Ili naznačite da kada radite pri maksimalnom opterećenju, ovo vrijeme će biti 5 minuta.

Ali ovo je približno i moramo biti sigurni da će UPS koji smo kupili obezbijediti rad baterije za određenu listu opreme. Ili izračunajte koliko dugo će neki odabrani UPS model zadržati naše opterećenje.

Izračunavamo kapacitet baterija za poznato trajanje baterije

Za proračune nam je potrebno:

• Ukupna aktivna snaga (u vatima) opreme koju ćemo spojiti na UPS (W).
• Trajanje baterije (T).
• Nazivni napon baterije.

Koristimo formulu:

gdje:

• T je vrijeme planiranog samostalnog rada (h),
• P je snaga priključene opreme (W),
• KPD - efikasnost neprekidnog napajanja (možete uzeti oko 0,85).

I formula za pretvaranje kapaciteta u W * h u kapacitet u AH:

Recimo da želimo da računar i monitor iz gornjeg primjera rade 2 sata nakon nestanka struje.

Kapacitet (W * h) = 2 * 310 / 0,85 = 730 W * h.

Međutim, kapacitet baterija obično je naznačen u amper-satima. Za pretvaranje kapaciteta u vat-satima u amper-sate, morat ćete navesti nazivni napon baterija.

Za 12V baterije:

Kapacitet (A * h) = 730/12 == 60,83 ≈ 61 Ah.

Za 24V baterije:

730/24 = 30,42 ≈ 30 Ah.

Budući da UPS najčešće koristi 1-2 baterije, rjeđe 4, kapaciteta 7-9AH, teško ćemo odabrati standardni UPS za takve vrijednosti ukupnog kapaciteta. Najbolje je kupiti besprekidno napajanje sa mogućnošću povezivanja eksternih baterija i odabirom kapaciteta prema vašim potrebama.

UPS katalog sa priključkom za eksternu bateriju.

Efikasnost UPS-a (može se uzeti otprilike 0,85).

Koristimo formule:

• V - nazivni napon baterije (V),
• AH - kapacitet jedne baterije (AH),
• N je broj baterija.

• E - ukupni kapacitet (W*h),
• KPD - efikasnost neprekidnog napajanja (podrazumevano, možete uzeti 0,85,
• P je potrošnja energije povezane opreme.

Uzmite PowerCom BNT-800AP USB UPS kao primjer. Proizvođač tvrdi da baterija traje 5 minuta pri maksimalnom opterećenju. I koliko dugo naš računar može da radi sa monitorom sa potrošnjom energije od 310 W?

Ukupni kapacitet (W * h) UPS = 12V * 7,2AH * 1 = 86,4 W * h.

Vrijeme = 86,4 * 0,85 / 310 = 0,237 sati ≈ 14 minuta.

Zaključak

Sada da ukratko sumiramo.

Da biste odabrali UPS, morate:

• definirati, koji tip UPS-a vam je potreban.
• Izračunajte potrebnu ukupnu i aktivnu snagu UPS-a, uzimajući u obzir udarne struje i malu marginu.
• Ako trebate održavati napajanje određeno vrijeme, izračunajte koliki je kapacitet UPS-a potreban za to. I ovisno o izračunatom kapacitetu, kupite redovno neprekidno napajanje ili UPS i set dodatnih baterija za njega.

site

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 mora 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.

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 baterija za pohranu. 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.

Prisjetimo se nečega iz fizike

Prilikom procjene snage koju troši opterećenje, treba uzeti u obzir prividnu snagu. Prividna snaga (jedinica VA - volt-amper) je sva snaga koju troši uređaj. Sastoji se od aktivne (mjerna jedinica "W" - vat) i reaktivne (mjerna jedinica VAR - volt-amper reaktivne) komponente snage. Potrošači električne energije često imaju i aktivne i reaktivne komponente.

... Kod ove vrste opterećenja sva potrošena energija se pretvara u toplinu. Za brojne uređaje ova komponenta je glavna. To uključuje, na primjer, električne peći, rasvjetne lampe, električne grijače, pegle, grijaće elemente itd.

Reaktivna opterećenja ... Gotovo sve ostalo. Mogu biti induktivni i kapacitivni. Tipičan predstavnik električnog uređaja koji ima induktivnu komponentu opterećenja je električni motor. Prividna snaga (P) i aktivna snaga (Pa) su međusobno povezane faktorom cosF.

Pa = cosF x P

Koji je način izračunavanja snage električnih potrošača?

Da biste napravili optimalan izbor modela UPS-a prema kriteriju potrebne snage, potrebno je izračunati ukupnu snagu koju troši vaše opterećenje. Pod opterećenjem se u ovom slučaju podrazumijevaju svi električni uređaji koji se nalaze u vašem domu (kancelarija, stan, proizvodna prostorija) koji su podložni zaštiti.

Snaga koju troši određeni uređaj najbolje je odrediti pasošem ili uputama za upotrebu ovog proizvoda. Ponekad su potrošnja energije i faktor cosF naznačeni na poleđini uređaja ili uređaja. Treba napomenuti da se količina snage u dokumentima za različite uređaje može naznačiti ili u vatima ili u volt-amperima. Kako bismo izbjegli greške u proračunu snage uređaja, sumiramo posebno za svaku mjernu jedinicu u dvije kolone.

1. navodimo sve električne potrošače koje treba zaštititi;
2. sumirati njihova ovlaštenja kao što je gore navedeno;
3. dobijene rezultate ćemo dovesti na jednu jedinicu mjerenja snage (po mogućnosti u volt-amperima). Za ovo:

   Ako su aktivna snaga i koeficijent cosF naznačeni u pasošu, onda ga je lako preračunati u punu snagu. Za to se aktivna snaga u "W" mora podijeliti sa cosF. Na primjer, ako proizvod kaže da je aktivna snaga 700 W i cosF = 0,7, to znači da će potrošena prividna snaga biti jednaka 700 / 0,7 = 1000 VA. Ako cosF nije naveden, tada ćemo za približan proračun uzeti da je jednak 0,7.

Ovako izračunatu snagu treba dodati zbiru snaga u drugom stupcu (zbirno u VA).

Bilješka: za električne uređaje sa samo otpornim opterećenjem, faktor cosF se uzima kao 1.

Treba uzeti u obzir još jednu izuzetno važnu tačku - udarne struje. Svaki elektromotor (kompresor) u trenutku uključivanja troši energiju nekoliko puta više nego u nominalnom režimu rada. U slučaju kada opterećenje uključuje električni motor (na primjer: potopna pumpa, hladnjak, bušilica), njegova nazivna potrošnja energije mora se pomnožiti s najmanje 3 (poželjno 5) kako bi se izbjeglo preopterećenje stabilizatora ili UPS-a kada uređaj je uključen. Napravite ova prilagođavanja svojih proračuna.

Dakle, snaga je izračunata.

Međutim, uzećemo u obzir još dve tačke.

1. U životu praktički nema slučajeva kada apsolutno sve opterećenje radi istovremeno. Zaista, ako sretnete goste, malo je vjerovatno da se rublje pere u ovom trenutku, da se osvjetljenje ne uključuje tokom dana itd. U praksi postoji nešto poput "koeficijenta istovremenog uključivanja". Tako se izračunata vrijednost može smanjiti (tj. pomnožiti sa otprilike faktorom 0,3-0,5).
2. S druge strane, neprihvatljivo je raditi u režimu punog opterećenja. Za stvaranje "poštednog" načina rada, poželjno je povećati snagu dobivenu kao rezultat prethodnih proračuna za oko 10-15%. Na taj način povećavate vijek trajanja opreme, povećavate pouzdanost i stvarate sebi rezervu snage za povezivanje nove opreme.

Tražena cifra je pronađena. Sada, na osnovu konkretnih primjera, izaberimo UPS.

Da biste olakšali zadatak određivanja snage, možete dati tablicu s približnim podacima o potrošnji električne energije od strane kućanskih aparata.

• Hladnjak - do 1 kW
• TV - 0,08 kW
• Mašina za pranje rublja - 1,5 kW
• Kuhalo za vodu - 2 kW
• Usisivač - 0,8 kW
• Pegla - 1 kW
• Mikrovalna pećnica - 1 kW
• Rasvjeta (sijalice sa žarnom niti - 1 kom.) - 0,06 kW.
• Računari i monitori:

Potrošnja energije savremenih CRT monitora

• 15 "70-100W
• 17 "90-110W
• 19 "100-150W
• 22 "110-180W

Potrošnja energije savremenih LCD monitora

• 15" - 25-45 W
• 17" - 35-50 W
• 19" - 40-60 W

29. marta 2016

Precizno izračunavanje trajanja baterije pomoću matematičkih proračuna nije trivijalan zadatak. S tim u vezi, pojednostavili smo zadatak implementacijom algoritma proračuna u kalkulatore:

Međutim, pogledajmo pristupe određivanju vijeka trajanja baterije.

1) Jednostavna formula

T = E U / P

• E - kapacitet baterije u Ah
• U - napon
• P je snaga opterećenja u vatima.

Ovo je vrlo pojednostavljena formula koja daje vrlo grubu procjenu za pražnjenja u rasponu od 5-15 sati. Pogodno za brzo izračunavanje vremena autonomije u vašem umu. Algoritam ne uzima u obzir smanjenje energetske efikasnosti baterije pri kratkim pražnjenjima i povećanje pri dugim pražnjenjima, kao ni različite koeficijente.

Postoji poboljšana formula sa koeficijentima:

T = Uab * Sak * K * h * Cr * Kg / Rnagr

• T je vijek trajanja baterije neprekidnog napajanja, h;
• Uab - napon baterije, V;
• Kapacitet baterije za skladištenje vrećice, Ah;
• K je broj baterija u kolu;
• h - efikasnost pretvarača (h = 0,75-0,9), često varira sa veličinom opterećenja;
• Kr - koeficijent dubine pražnjenja 0,8 –0,9 (80% –90%), treba uzeti u obzir 80%;
• Kg - koeficijent raspoloživog kapaciteta (ovisi o načinu pražnjenja i temperaturi, pogledajte karakteristike baterije)
• Rnagr - snaga opterećenja.

Ovaj algoritam daje relativno precizne rezultate, ali za duga pražnjenja od 1 sata ili više. Kod kratkih pražnjenja rezultati mogu biti ozbiljno izobličeni zbog funkcije nelinearnog pražnjenja olovnih baterija. U članku smo koristili sličnu metodu.

2) Peckertova formula

T = Cp / I ^ n

• T - vrijeme u satima
• Cp - Peckertov kapacitet (kapacitet baterije pri 1A pražnjenju)
• I - struja pražnjenja
• n - Peckertov eksponent

Peckertov eksponent je ponekad naznačen u karakteristikama baterije, a izračunava se na osnovu podataka C-raninga baterije (kapaciteta u različitim vremenima pražnjenja). Peckertov kapacitet se izračunava po formuli - Sr = R (C / R) ^ n (R je ocjena u satima koja odgovara datom kapacitetu, na primjer, 10).

Naši kalkulatori su zasnovani na ovoj formuli, uzimajući u obzir efikasnost invertera i dubinu pražnjenja. Oni računaju vreme autonomije sa velikom preciznošću i za kratka i za duga pražnjenja.

3) Proračun prema tabelama iz specifikacija baterije

Korak 1. Proračun ukupne snage u snazi ​​opterećenja na baterije

Rakb = (Pload * cos (φ) * Knagr) / efikasnostinv

• Opterećenje - snaga u kVA
• cos (φ) - karakteristika faktora snage (karakteristika opterećenja)
• Knagr - stepen opterećenja UPS-a
• KPDinv - efikasnost pretvarača

Na primjer, uzmimo UPS od 120 kVA koji radi na 70% opterećenja s faktorom snage 0,8:

Rakb = (120 000 * 0,8 * 0,7) / 0,94 = 71 489 W - to je opterećenje koje će pasti na čitav niz baterija kada se UPS napaja iz baterije.

Korak 2. Izračunavanje opterećenja jedne baterije

Preračunajmo opterećenje jedne baterije. U pravilu, u velikim UPS-ovima baterije se spajaju serijski u količini od 32-40 kom. Da biste izračunali opterećenje jedne baterije na 40AKB:

71 489 W / 40 = 1 788 W.

U tehničkom listu baterija u pravilu je naznačena snaga po ćeliji (Pel), od čega 6 kom. u 12V bateriji. dakle:

Pel = 1788/6 = 298 W.

Korak 3. Proučavanje tablica pražnjenja baterija i izbor.

U članku smo ispitali podvrste baterija u kontekstu različitih namjena. Jedna od osnovnih karakteristika je izlazna energija, tj. koliko baterija može dati u određenom vremenu.

Pogledajmo tabelu za 100Ah Delta baterije u dvije različite serije.

Delta DTM 12100 l:

Delta HRL 12100:

Podsjetimo da je naše opterećenje ćelije 298W. Dubina pražnjenja je 10,8V ili 1,80V po ćeliji. Dakle, iz ovih tabela možemo zaključiti da će DTM 12100 l izdržati opterećenje oko 13,8 minuta (može se smatrati proporcionalnim, izobličenja su minimalna), Delta HRL 12100 - 16,3 minuta. razlika redosleda 15% ... Inače, razlika u cijeni je otprilike ista.

4) Sprovođenje stvarnih pražnjenja

Naravno, testovi pražnjenja u stvarnom svijetu su idealni. Treba imati na umu da baterije dostižu svoj maksimalni kapacitet do 10. ciklusa punjenja-pražnjenja.