Proračun trajanja baterije. Automatski odabir modela besprekidnog napajanja

Neprekidno napajanje je uređaj dizajniran za zaštitu opreme spojene na njega od kratkotrajnih i dugotrajnih nestanka struje, kao i od neprihvatljivih padova napona u mreži.

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

• snaga opterećenja spojenog na UPS;
• broj i kapacitet baterija spojenih na UPS;
• Dizajn UPS-a.

Po dizajnu, besprekidna napajanja uglavnom se dijele na dvije vrste: UPS s ugrađenim baterijama i UPS dizajniran za rad s 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, osobnih računala). Vrijeme rada u autonomnom načinu rada za takve UPS-ove u pravilu nije više od 5 - 15 minuta.

UPS-ovi dizajnirani za rad s vanjskim baterijama mogu osigurati dugo trajanje baterije budući da mogu podnijeti veliki broj baterija velikog kapaciteta. Takvi se UPS-ovi koriste, na primjer, za izgradnju sustava neprekinutog napajanja za privatne kuće i vikendice, a vijek trajanja baterije može doseći dva ili više dana.

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

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

Pojednostavljena formula izgleda ovako:

, gdje:

- Broj baterija;
- Konstantna snaga opterećenja, W.

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

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

Rafinirana formula je sljedeća:

Trajanje baterije, sat;
- Kapacitet jedne baterije, A * h;
- Napon jedne baterije, V;
- Broj baterija u grupi;
- Broj grupa baterija;
- učinkovitost UPS-a;
- Koeficijent dubine pražnjenja baterija, uzet jednak 0,8 - 0,9, ovisno o vrsti i dotrajalosti baterija;
- Koeficijent ovisno o temperaturi na kojoj baterije rade (pri temperaturi od 25 ° C uzima se jednakim 1, pri temperaturi od 0 ° C uzima se jednakim 0,88);
- Koeficijent ovisi o vremenu pražnjenja akumulatora. Uz pražnjenje od 10 sati, pretpostavlja se da je jednako jedan. Ovisnost ovog koeficijenta prikazana je na sljedećem grafikonu:

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

U općem slučaju, ako se, na primjer, izračuna sustav neprekinutog 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 pri izračunavanju vijeka trajanja baterije.

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

Naši iskusni stručnjaci ne samo da će najtočnije izračunati vaša opterećenja, već će i ispravno izračunati vrijeme autonomnog rada na temelju dugogodišnjeg iskustva u izgradnji sustava neprekinutog napajanja.

Radi jednostavnosti napravili smo računske kalkulatore:

Sada ćemo predstaviti algoritam izračuna:

1) Odredite ukupnu snagu opterećenja i konstantnu struju pražnjenja.

2) Izračunavamo potreban kapacitet baterije za zadanu autonomiju.

3) Odredite vrstu baterije

Primjer

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

Pronaći: minimalno prihvatljive i optimalne baterije za rješavanje problema.

Riješenje

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

2) Da biste odredili potrebni kapacitet, trebali biste proći kroz točke:

a) Kako 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 temelju određenog vremena pražnjenja. Obično je to 10 sati. Ali neki proizvođači navode 20 sati. Ovdje će nam pomoći baterija, koju možete uzeti na našoj web stranici. Pogledajmo specifikaciju:

U našem slučaju, vrijeme rada iz baterije je 10 sati, što znači da kapacitet možemo smatrati jednakim nazivnom. 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 s marginom, oslanjat ćemo se na 50% pražnjenja (stvarni radni uvjeti se razlikuju od idealnih laboratorijskih uvjeta).

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

G) Ako imamo posla s temperaturom koja nije optimalna radna temperatura (25 stupnjeva), potrebno je unijeti korekcijski faktor, koji također možemo uzeti iz specifikacije:

Dakle pri temperaturi od 10 stupnjeva treba unijeti koeficijent 0,9, t.j. + 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 s neprekinutim napajanjem, možete koristiti prosječne podatke za UPS većine proizvođača. Na primjer, s 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 temelj za nastanak obveza dobavljača ili pritužbi kupaca. Treba imati na umu da proizvođači neprekinutih izvora 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. No, stvarni uvjeti rada UPS-a neprekinutih izvora napajanja razlikuju se od idealnih.

Određivanje točnog vremena autonomije UPS-a nije lak zadatak, uzimajući u obzir mnoge parametre koji su različiti za svaki slučaj izračuna. Pojednostavljeno, otprilike, vijek trajanja baterije UPS-a neprekinutog napajanja 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- Snaga UPS-a (W)

Ako tehnički zadatak kupca dopušta pogreške tijekom rada UPS-a za neprekidno napajanje, tada se izračun može izvršiti pomoću takve formule.

U slučaju prekida u opskrbi naponom kritičnog opterećenja potrebno je osigurati njegov autonoman rad. Korištenje UPS-a (neprekidnih izvora napajanja) u krugu napajanja omogućuje rješavanje ovog problema. 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 pohranu. Odgovorni potrošači su poslužitelji, upravljački krugovi kotla, sofisticirana laboratorijska oprema za ciklička istraživanja, medicinska oprema za sustave za održavanje života. Za točniji izračun vremena autonomnog rada UPS-a neprekinutog napajanja pri radu na baterijsko napajanje odgovornih potrošača, formula za izračun treba uzeti u obzir učinkovitost učinkovitosti pretvarača (obično 0,75 ... 0,8), broj baterija u bateriji , stupanj istrošenosti baterije, dubina pražnjenja baterije (0,8 ... 0,9. Baterije smanjuju svoj kapacitet na 5% za svaki stupanj porasta temperature nakon 40C.) način 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 neprekinutog napajanja, bolje je kupiti UPS s dodatnim mogućnostima, na primjer, s mogućnošću spajanja stabilizatora, dodatnih ploča za punjenje. Ova konfiguracija UPS-a omogućit će buduće uštede kako se kapacitet opterećenja povećava.

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

To je integralno jamstvo pouzdanosti sustava napajanja. Parametri UPS-a moraju biti strogo usporedivi s opterećenjem koje će biti spojeno na UPS. Inače, 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 snažan 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 vrlo je važan pri izračunu snage neprekinutog napajanja. Ova slika pokazuje koliki udio snage zapravo troši opterećenje, odnosno aktivne snage. Ako opterećenje smatramo idealnim otporom, tada će u ovom slučaju vrijednost koeficijenta biti jednaka jedan, što je maksimalna vrijednost. Kondenzatori i zavojnice nisu potrošači energije, stoga je vrijednost koeficijenta za njih jednaka nuli. U opremi mogu dominirati i kapacitivne i induktivne komponente.

Oprema s kapacitivnom komponentom uključuje računala i poslužitelje. Induktivna komponenta je prisutna u uređajima s elektromotorima, to može biti pumpa, klima uređaj itd. Ova informacija je neophodna u slučaju kada UPS štiti opremu različitih tipova, budući da faktor snage prvog teži jedinici, dok potonji je u intervalu od 0,8 do 0,9. U ovom slučaju morate pronaći prosječni faktor snage kako biste dobili točan rezultat.

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

Takve poteškoće u proračunu snage mogu se izbjeći korištenjem UPS-a kao pokazatelja izlazne snage. U tom će se slučaju proračun neprekinutog napajanja izvršiti bez pogrešaka. Velika je pogreška 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 računala, tada je njihova snaga u većini slučajeva određena snagom izvora napajanja. Ali ovaj algoritam izračuna nije točan u svim slučajevima. Tako se, na primjer, na računalo može ugraditi jedinica za napajanje snage 450 W, ali ukupna snaga komponenata računala je samo 120 W. Takvih značajki može biti puno i potrebno ih je uzeti u obzir pri izračunu neprekinutog napajanja.

Još jedna situacija koju treba uzeti u obzir kako bi se izračunao rad UPS-a odnosi se na hladnjak. Primjerice, može imati snagu od 250 W, ali treba imati na umu da hladnjak ne radi stalno, već tek nakon određenih intervala. U tom slučaju morate saznati godišnju potrošnju električne energije. U izračunima je potrebno ovu vrijednost podijeliti s 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 točne podatke, jer ne uzimaju u obzir takve nijanse. Ako se ipak odlučite koristiti takve usluge, tada uz dobiveni rezultat morate dodati oko 20%. Važno je razmišljati o mogućnostima povećanja snage opterećenja. Ako se opterećenje u budućnosti poveća, bolje je odmah kupiti snažniji UPS. Slična situacija je i s uslugama koje vam omogućuju da izračunate vrijeme rada UPS-a na mreži.

Proračun baterije

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

Kapacitet = 100 * vrijeme * snaga opterećenja

Trajanje baterije izraženo je u satima, a snaga opterećenja u kilovatima. Još jednom skrećemo pažnju da se snaga ne izražava u volt-amperima. Primjerice, neprekidno napajanje štiti računalo s 500 W (0,5 kW). Neprekidno napajanje mora osigurati vrijeme rada od 2 sata. Pod ovim uvjetima, formula za izračun kapaciteta baterije za UPS ima sljedeći oblik:

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

Dakle, za opterećenje snage 500 W potrebna je baterija kapaciteta 400 Ah da bi se osigurao rad tijekom 8 sati. Takav izračun kapaciteta baterije za UPS primjenjiv je za bateriju s naponom od 12 V. Osim toga, mora se uzeti u obzir da je formula prikladna za dugo trajanje baterije, naime 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 s kratkim vremenom struja pražnjenja velika i baterija daje opterećenju samo određeni dio svog kapaciteta. Dakle, ako vam je potrebno radno vrijeme od 30 minuta, tada rezultat treba podijeliti s dva, za 2 sata treba ga smanjiti za 40%, za 4 sata - 30%, za 6 sati - 40%. Za određivanje točne vrijednosti potrebno je koristiti točnu vrijednost učinkovitosti pretvarača koji je instaliran na UPS-u i usporediti podatke s krivuljom pražnjenja određene vrste baterije.

Nakon što se pronađe ukupni kapacitet, potrebno je izračunati broj baterija za UPS. Da biste ga dovršili, trebate podijeliti ukupni 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 trebamo 8 takvih punjivih baterija.

Radni sati

Mnoge korisnike zanima vrijeme rada koje ovaj ili onaj UPS može pružiti. Kako izračunati vrijeme rada besprekidnog napajanja? Da biste to učinili, morate znati snagu priključenog opterećenja na UPS, učinkovitost pretvarača i ukupni kapacitet baterije.

Ukupni izračun baterija za UPS iznimno je jednostavan. U većini slučajeva, neprekidna napajanja sadrže tipične baterije. Da biste izvršili ukupni izračun baterija za UPS, trebate njihov broj pomnožiti s kapacitetom jedne baterije.

Kako bi se izračunao vijek trajanja baterije UPS-a, preporučuje se učinkovitost pretvarača uzeti jednaku 0,85. Ukupna snaga opterećenja mora biti izražena u vatima. O tome kako ga pronaći, razgovarali smo na početku članka.

Izračun vremena rada UPS-a provodi se prema sljedećoj formuli:

Vrijeme = ukupni kapacitet baterije * napon baterije * (učinkovitost pretvarača / snaga opterećenja)

Ova vrijednost je približna i može se promijeniti tijekom vijeka trajanja neprekidnog napajanja. Izračun vremena rada UPS-a je približan, budući da vrijeme ovisi o istrošenosti baterije i uvjetima rada, uglavnom o temperaturi zraka. Tako, na primjer, porast temperature za jedan stupanj nakon oznake od 40 ° C smanjuje kapacitet baterije za 5%, što je vrlo značajno. Za maksimalni vijek trajanja, preporuča se smanjiti opterećenje UPS-a za svakih 10 stupnjeva nakon 25 °C za 20%. Ili možete organizirati dobar sustav hlađenja i uopće spriječiti bilo kakav porast temperature, na čemu će vam neprekidni izvor biti samo zahvalan.

Ako su vam takvi izračuni nerazumljivi, možete se obratiti stručnjacima u ovom području ili koristiti poseban kalkulator - program za izračun UPS-a. No, u ovom slučaju potrebno je koristiti provjereni softver koji su izradili profesionalci kako bi se izbjegle pogreške i pogrešan odabir UPS-a. Prednost ovakvih programa je izračun. Prilikom izračuna možete odabrati vrstu jezgre za transformator. Izračuni uzimaju u obzir gubitke koji su mogući u jezgri i bakrenim žicama.

Može doći do trenutaka kada nema potrebe za apsolutno točnim 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 usporediti svoje podatke s tabličnim 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 s navedenom snagom. Ovaj izbor će osigurati maksimalnu autonomiju.

Napisati pismo

Za sva pitanja možete koristiti ovaj obrazac.

Snaga i vrsta priključenog opterećenja glavni je čimbenik koji bi trebao utjecati na izbor pojedinog modela neprekinutog napajanja. Ispravan izračun snage UPS-a po opterećenju omogućit će vam da kupite uređaj koji učinkovito radi kada je mreža isključena, bez preplaćivanja dodatnih vata koje je naveo proizvođač.

Proračun snage UPS-a po opterećenju

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

• Aktivna snaga priključenih uređaja (W).
• Faktor snage. Za obično računalo to je 0,6-0,7, za poslužiteljsku opremu teži 1 (u izračunima se koristi vrijednost od 0,95), za kućanske aparate s električnim motorom - 0,7-0,8. Faktor je potreban za određivanje prividne potrošnje energije (VA).
• Količina početne struje. Relevantno za uređaje s elektromotorima. Ova brojka može biti 3-10 A. To je koliko će se puta morati povećati snaga UPS-a kako bi se osiguralo pokretanje motora. Inače ćete dobiti situaciju u kojoj UPS ne drži opterećenje kada je glavno napajanje isključeno.
• Vlastita učinkovitost neprekinutog napajanja. Ovisi o vrsti UPS-a, obično u rasponu od 0,7-0,9.

Da biste dobili približnu vrijednost za snagu neprekinutog napajanja, trebate samo pomnožiti vrijednosti svih zadanih karakteristika. Neće biti suvišno dodati maržu od 10-20%.

Koje su posljedice netočnog izračuna opterećenja UPS-a

Odabir izvora manje snage dovest će do činjenice da u trenutku gašenja glavne mreže UPS neće moći opskrbljivati ​​opskrbljene uređaje električnom energijom te će se isključiti. Usput, ova situacija je tipična ne samo pri prelasku na baterijsko napajanje. To se posebno odnosi na uređaje koji rade na principu dvostruke konverzije i linijski interaktivni UPS. U slučaju nedovoljnog kapaciteta neprekinutog napajanja, postojat će stalni prijelaz u način rada "Bypass". To jest, opterećenje će se ponovno spojiti na glavnu mrežu, a neće primiti stabiliziranu snagu od pretvarača.

Vrijedi napomenuti da paralelno pokretanje UPS-a na opterećenju neće riješiti problem. Povezivanje 2-3 izvora na jednog potrošača tehnički je teško implementirati. Poanta je da je potrebna maksimalna sinkronizacija načina 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, morat ćete kupiti neprekidno napajanje veće snage.

Značajke rada UPS-a bez opterećenja

Još jedna točka na koju vrijedi obratiti pažnju pri odabiru je vlastita potrošnja energije neprekinutog napajanja. Koliko UPS troši bez opterećenja ovisi o načinu rada uređaja u određenom trenutku. Postoje 2 glavne situacije u kojima će se potrošnja energije značajno razlikovati:

• S potpuno napunjenom baterijom, količina potrošene energije ovisi isključivo o struji praznog hoda uređaja, odnosno o značajkama dizajna UPS-a. Za visokokvalitetne uređaje, ova brojka ne prelazi 5-10 vata. Ali uređaji u segmentu proračunskih cijena potrošit će 20 W ili više za vlastite potrebe.
• Povećanje vlastite potrošnje događa se tijekom razdoblja punjenja baterije. Standardni pokazatelj amperaže u ovom načinu rada obično ne prelazi 0,15 kapaciteta baterije. Pomnoženjem ove vrijednosti s naponom punjenja, dobivate snagu koju troši neprekidno napajanje.

Proračun vremena čekanja za napajanje opterećenja iz UPS-a

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

T = C x V x učinkovitost / P

Točniji izračun koji vam omogućuje da odredite vrijeme rada UPS-a ovisno o opterećenju zahtijeva uzimanje u obzir dodatnih čimbenika. Uzmite u obzir koeficijent određen krivuljom pražnjenja baterije. Što je veća priključena snaga, to je veća struja pražnjenja i brže će baterija odustati od svoje snage. Od ovih pokazatelja ovisi vrijednost koeficijenta razjašnjavanja. Imajte na umu da se veličina ove vrijednosti mijenja nelinearno.

Usput, ovo nije jedini kvalifikacijski faktor. Uz točne izračune, morat ćete uzeti u obzir vrstu baterije, njezinu starost i temperaturu okoline.

Ako su vam električni izračuni teški, možete koristiti online kalkulator za određivanje snage UPS-a ovisno o parametrima priključenog opterećenja. Ali točniji rezultat može se dobiti uz savjet stručnjaka. Nazovite nas odmah ili ostavite zahtjev za besplatni povratni poziv. Pomoći ćemo vam odrediti optimalne parametre neprekidnog napajanja za rad u vašim uvjetima.