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

Koji UPS odabrati? Ovu smo temu 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 ovisi o nekoliko glavnih točaka:

1. Od kakvih problema s mrežom želite zaštititi svoju opremu?
2. Značajke dizajna opreme koju želite spojiti na UPS.
3. Predviđena nosivost UPS-a.
4. Potreban vijek trajanja baterije.

Dakle, u ovom članku razmotrit ćemo izbor neprekinutog 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?	Što kupiti
	Ispravno isključite računalo i imajte vremena za spremanje podataka tijekom nestanka struje.	U tom slučaju slobodno uzmite jeftin off-line tip ili linijski interaktivni UPS s trajanjem baterije od 5-15 minuta.
	Osigurajte napajanje opremi u slučaju dovoljno dugog nestanka struje.	Ako je nesinusoidni valni oblik prikladan za vašu opremu, kupite off-line ili linijski interaktivni UPS, ali s povećanim kapacitetom, uz očekivanje dugog vijeka trajanja baterije. U nastavku možete pročitati kako izračunati kapacitet. Najveća rezerva vremena rada u samostalnom načinu rada je u UPS-u s vanjskim baterijama, zbog mogućnosti povećanja kapaciteta dodatnim baterijama (paralelno spojenim). Ovakva neprekidna napajanja najčešće su iz kategorije skupe, dvostruke pretvorbe. Ako je potrebno stvarno dugo vrijeme rada, deseci sati, možda bi najbolje rješenje bila kupnja generatora.
	Zaštitite opremu od prenapona ili podnapona, padova, opasnih za tehnologiju isključivanja na nekoliko sekundi (naši električari vole povući prekidač naprijed-natrag).	Za ove svrhe potreban vam je UPS s funkcijom AVR (automatska regulacija napona): linijski interaktivni UPS ili skuplji UPS s dvostrukom konverzijom. Stabilizacija napona u line-interactive UPS-u najčešće se provodi u stepenastom, grubom obliku, u online modelima stabilizator radi glatko.
	Zaštitite osjetljivu opremu od maksimalnog broja kvarova i smetnji u električnoj mreži.	Za te je svrhe prikladno samo on-line neprekidno napajanje.

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

Također, vrlo često koriste kombinaciju stabilizatora + jeftin UPS (neprekidno napajanje je spojeno na mrežu NAKON stabilizatora). Takav tandem ne samo da omogućuje regulaciju napona u slučaju da UPS to ne pruža, već i produljuje vijek trajanja UPS baterija.

Koju opremu kupujete UPS za zaštitu?

Koji UPS odabrati također ovisi o značajkama dizajna spojene opreme.

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

Osobitost	Optimalni tip UPS-a	Obrazloženje
Elementi koji su osjetljivi na nesinusoidne valne oblike.		Najčešći slučaj je uređaji s elektromotorom, pumpom, kompresorom, uključujući pumpe za plinske kotlove, kao i gotovo sve kućanske aparate: hladnjake, sušila za kosu, perilice rublja, električne bušilice itd. Koračni sinusni val ili, štoviše, meandar negativno utječe na elektromotor: pojavljuju se vrtložne struje, induktivni otpor pada, kao rezultat toga, motor se pregrije dok ne izgori. U nekim uređajima, npr. laserski pisači, fotokopirni uređaji također mogu postojati komponente koje zahtijevaju sinusoidalni valni oblik napona za rad, a trajat će mnogo kraći vijek trajanja kada rade na pravokutnom 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 jamstveni. Osim toga, bilo je slučajeva kada je reaktivno opterećenje oštetilo UPS koji nije za to dizajniran.
Transformatorsko (linearno) napajanje.	UPS on-line tip.	Prilikom odabira UPS-a za uređaje s transformatorskim napajanjem, morate biti oprezni s UPS-om koji na izlazu ne proizvodi čisti sinusni val. Pri napajanju naponom u obliku meandra ili stepenastog sinusoida povećavaju se gubici u transformatoru, što će, kada je on jako opterećen, dovesti do deseterostrukog smanjenja resursa transformatora. Također, u praksi je bilo slučajeva kada je sam UPS, na koji je priključeno takvo opterećenje, izgorio. S druge strane, vrlo često oprema s transformatorskim napajanjem male snage, na primjer, radio telefoni, tiho radi u tandemu s izvanmrežnim UPS-om. Međutim, mnogi proizvođači, kao iu slučaju induktivnih opterećenja, najčešće ne savjetuju spajanje transformatora napajanja na konvencionalne UPS-ove. Kako razlikovati transformatorsko napajanje od konvencionalnog sklopnog 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 elektroničkoj opremi, kao što su modemi, prekidači, usmjerivači, računala, sada koriste impulsni izvori 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, kvaliteta napajanja nije određena samo naponom. Osjetljiva telekomunikacijska, audio-video, mjerna, medicinska oprema također negativno reagira na: nestabilna frekvencija napajanja, radiofrekventne smetnje u mreži, harmonijsko izobličenje napona, nanosekundni i mikrosekundni naponski impulsi. Sve to ne samo da može narušiti rad opreme, već i skratiti razdoblje njezina rada.
	UPS on-line tipa s odgovarajućim kapacitetom opterećenja.	Oprema koja sadrži elektromotore, pumpe, kompresore i druge strukturne elemente koji troše veliku količinu električne energije u trenutku pokretanja ne smije se spajati na UPS male snage. Početne struje mogu premašiti standardnu ​​potrošnju 3-7 puta ili više.

Kako izračunati kapacitet UPS-a?

Kako biste odabrali pravo neprekidno napajanje, morate izračunati ukupnu snagu opreme koju ćete na nju spojiti. Vrijednosti snage mogu se pojasniti u tehničkim specifikacijama (putovnica ili upute za tehniku).

Razmotrimo uvjetni primjer.

Želimo se spojiti na UPS:

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

Ovdje postoji jedna točka: 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 se izražava u volt-amperima (VA, VA) naziva se puna moć... Prikazuje stvarno opterećenje opreme, uzimajući u obzir aktivno i reaktivno.

Snaga, koja se izražava 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. To je osobito 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 praktički sva mrežna, telekomunikacijska oprema, uređaji za rasvjetu i grijanje, odnosno oprema bez induktivnosti, bez jalove snage, kao i računalna oprema s jedinicama za kontrolu faktora snage (APFC), trenutne koeficijent se može uzeti jednak 1, ili bolje s malom marginom - 0,95.

Ako ćete na UPS spojiti laserski printer, klima uređaj, fluorescentne svjetiljke – opremu koja ima elektromotore i slično, sve što ima induktivnost i jalove snage, kao i računala s napajanjem bez APFC-a, faktor snage bi trebao možete vidjeti u putovnici uređaja ili na naljepnici na stražnjoj stijenci. 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 računalu nema prilagodbu faktora snage, pa uzimamo vrijednost P jednaku 0,7. Monitor je sličan. Ukupno dobivamo punu snagu:

• za računalo s 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 događa najjednostavniji slučaj - kada je snaga u vatima, također se naziva aktivna snaga, već naznačeno u dokumentaciji za opremu. Ako nije, snaga se može pretvoriti iz volt-ampera u vate koristeći istu tehniku ​​kao i za punu snagu.

Izračunajmo snagu naše opreme u vatima:

• računalo s monitorom - 310 W,
• klima uređaj - 2000 W,
• Zajedno: 2310 W.

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

Kako izračunati potreban kapacitet neprekinutog napajanja?

Obično pri odabiru besprekidnog napajanja imamo neke specifične zahtjeve za vrijeme tijekom kojeg će ono podržavati rad opreme spojene na njega u slučaju nestanka struje. Mnogi proizvođači navode približan raspon, na primjer, pišu da će, ovisno o opterećenju, trajanje baterije biti 4-20 minuta. Ili naznačite da će to vrijeme biti 5 minuta kada radite pri maksimalnom opterećenju.

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

Izračunavamo kapacitet baterija za poznato trajanje baterije

Za izračune trebamo:

• 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 - učinkovitost neprekinutog napajanja (možete uzeti oko 0,85).

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

Recimo da želimo da računalo 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, bit će nam teško odabrati standardni UPS za takve vrijednosti ukupnog kapaciteta. Najbolje je kupiti besprekidno napajanje s mogućnošću povezivanja vanjskih baterija i odabirom kapaciteta prema vašim potrebama.

UPS katalog s priključkom za eksternu bateriju.

Učinkovitost 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 - učinkovitost neprekinutog napajanja (prema zadanim postavkama, možete uzeti 0,85,
• P je potrošnja energije priključene opreme.

Uzmimo PowerCom BNT-800AP USB UPS kao primjer. Proizvođač tvrdi da baterija traje 5 minuta pri maksimalnom opterećenju. I koliko dugo naše računalo može raditi s monitorom s potrošnjom energije od 310 W?

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

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

Zaključak

Sada ukratko rezimiramo.

Da biste odabrali UPS, morate:

• Definirati, koju vrstu UPS-a trebate.
• 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 redovito neprekidno napajanje ili UPS i set dodatnih baterija za njega.

mjesto

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 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, 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, a 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 besprekidno 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 izračun 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 koristiti ovu vrijednost podijeljenu 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 jači UPS. Slična je situacija 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, onda 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, izvori neprekidnog 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, preporuča se učinkovitost pretvarača uzeti jednaku 0,85. Ukupna snaga opterećenja treba biti izražena u vatima. O tome kako ga pronaći, govorili 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. Međutim, 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 treba dati prednost većem kapacitetu baterije u skladu s navedenom snagom. Ovaj izbor će osigurati maksimalnu autonomiju.

Napisati pismo

Za sva pitanja možete koristiti ovaj obrazac.

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-ova 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 (neprekidnog napajanja) u krugu napajanja omogućuje 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 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 jedinice neprekidnog napajanja kada radi na baterijsko napajanje za odgovorne potrošače, formula za izračun treba uzeti u obzir koeficijent učinkovitosti učinkovitosti pretvarača (obično je ta vrijednost 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.

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" - Watt) i jalove (mjerna jedinica VAR - volt-amper jalove) komponente snage. Potrošači električne energije često imaju i aktivne i reaktivne komponente.

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

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

Pa = cosF x P

Koji je način izračunavanja snage električnih potrošača?

Kako 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 (ured, stan, proizvodna prostorija) koji podliježu zaštiti.

Snagu koju troši određeni uređaj najbolje je odrediti putovnicom ili uputama za uporabu ovog proizvoda. Ponekad su potrošnja energije i faktor cosF naznačeni na stražnjoj strani uređaja ili uređaja. Treba napomenuti da se količina snage u dokumentima za različite uređaje može navesti u vatima ili u volt-amperima. Kako bismo izbjegli pogreške u proračunu snage uređaja, sažimamo zasebno za svaku mjernu jedinicu u dva stupca.

1. navodimo sve električne potrošače koje treba zaštititi;
2. sažeti njihove ovlasti kako je gore navedeno;
3. dobivene rezultate ćemo dovesti na jednu jedinicu mjerenja snage (po mogućnosti u volt-amperima). Za ovo:

   Ako su aktivna snaga i koeficijent cosF naznačeni u putovnici, onda ga je lako preračunati u punu snagu. Za to se aktivna snaga u "W" mora podijeliti s 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 ga za približan izračun uzeti jednakim 0,7.

Ovako izračunatu snagu treba dodati zbroju snaga u drugom stupcu (zbrojeno u VA).

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

Treba uzeti u obzir još jednu iznimno važnu točku - udarne struje. Svaki elektromotor (kompresor) u trenutku uključivanja troši energiju nekoliko puta više nego u nominalnom načinu rada. U slučaju kada opterećenje uključuje električni motor (na primjer: potopna pumpa, hladnjak, bušilica), njegova nazivna potrošnja energije mora se pomnožiti s najmanje 3 (po mogućnosti 5) kako bi se izbjeglo preopterećenje stabilizatora ili UPS-a kada uređaj je uključen. Izvršite ove prilagodbe svojim izračunima.

Dakle, snaga je izračunata.

Međutim, uzet ćemo u obzir još dvije točke.

1. U životu praktički nema slučajeva kada apsolutno sve opterećenje radi u isto vrijeme. Doista, ako sretnete goste, malo je vjerojatno da je rublje oprano u ovom trenutku, rasvjeta se ne uključuje tijekom dana itd. U praksi postoji nešto poput "koeficijenta istovremenog uključivanja". Stoga se izračunata vrijednost može smanjiti (tj. pomnožiti s približno 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%. Time povećavate vijek trajanja opreme, povećavate pouzdanost i stvarate sebi rezervu snage za spajanje nove opreme.

Tražena znamenka je pronađena. Sada, na temelju konkretnih primjera, izaberimo UPS.

Da biste olakšali zadatak određivanja snage, možete dati tablicu s približnim podacima o potrošnji električne energije kućanskim aparatima.

• Hladnjak - do 1 kW
• TV - 0,08 kW
• Perilica rublja - 1,5 kW
• Kuhalo za vodu - 2 kW
• Usisavač - 0,8 kW
• Željezo - 1 kW
• Mikrovalna pećnica - 1 kW
• Rasvjeta (žarulje sa žarnom niti - 1 kom.) - 0,06 kW.
• Računala i monitori:

Potrošnja energije modernih CRT monitora

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

Potrošnja energije modernih LCD monitora

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

29. ožujka 2016

Točan izračun trajanja baterije pomoću matematičkih izračuna nije trivijalan zadatak. U tom smislu, pojednostavili smo zadatak implementacijom algoritma izračuna 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 učinkovitosti baterije kod kratkih pražnjenja i povećanje pri dugim pražnjenjima, kao ni različite koeficijente.

Postoji poboljšana formula s koeficijentima:

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

• T je vijek trajanja baterije neprekinutog napajanja, h;
• Uab - napon baterije, V;
• Kapacitet baterije za pohranu vrećice, Ah;
• K je broj baterija u krugu;
• h - učinkovitost pretvarača (h = 0,75-0,9), često varira s 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 točne rezultate, ali za duga pražnjenja od 1 sata ili više. Kod kratkih pražnjenja rezultati mogu biti ozbiljno izobličeni zbog nelinearne funkcije 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 ponekad je naveden u karakteristikama baterije, a izračunava se na temelju podataka C-kategorije baterije (kapaciteta u različitim vremenima pražnjenja). Peckertov kapacitet izračunava se po formuli - Sr = R (C / R) ^ n (R je ocjena u satima koja odgovara danom kapacitetu, na primjer, 10).

Naši kalkulatori temelje se na ovoj formuli, uzimajući u obzir učinkovitost invertera i dubinu pražnjenja. Oni izračunavaju vrijeme autonomije s velikom točnošću i za kratka i za duga pražnjenja.

3) Proračun prema tablicama iz specifikacija baterije

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

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

• Opterećenje - snaga u kVA
• cos (φ) - karakteristika faktora snage (karakteristika opterećenja)
• Knagr - stupanj opterećenja UPS-a
• KPDinv - učinkovitost 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 cijeli niz baterija kada se UPS napaja iz baterije.

Korak 2. Izračunavanje opterećenja na jednoj bateriji

Preračunajmo opterećenje jedne baterije. U pravilu se u velikim UPS-ovima baterije spajaju u seriju s količinom od 32-40 kom. Za izračunavanje opterećenja jedne baterije od 40 KB:

71 489 W / 40 = 1 788 W.

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

Pel = 1788/6 = 298 W.

Korak 3. Proučavanje tablica pražnjenja baterija i odabir.

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

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

Delta DTM 12100 l:

Delta HRL 12100:

Podsjetimo da je naše opterećenje ćelije 298 W. Dubina pražnjenja je 10,8V ili 1,80V po ćeliji. Dakle, iz ovih tablica 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 minute. razlika u redoslijedu 15% ... Inače, razlika u cijeni je otprilike ista.

4) Provođenje 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.