Vrijeme rada UPS-a na baterije. Izračun vremena pričuve snage opterećenja iz UPS-a

29. ožujka 2016

Precizan izračun trajanja baterije pomoću matematičkih izračuna nije trivijalan zadatak. U tom smislu, pojednostavili smo zadatak implementacijom algoritma izračuna u kalkulatorima:

Međutim, pogledajmo pristupe određivanju trajanja baterije.

1) Jednostavna formula

T = E U / P

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

Ovo je vrlo pojednostavljena formula koja daje vrlo približan rezultat za iscjedak u rasponu od 5-15 sati. Prikladno za brzu procjenu vremena autonomije u vašoj glavi. Algoritam ne uzima u obzir smanjenje izlazne energije baterije tijekom kratkih pražnjenja i povećanje tijekom dugih pražnjenja, kao ni razne koeficijente.

Postoji poboljšana formula s koeficijentima:

T = Uab * Sak * K * h * Kr * Kg / Pnagr

• T – trajanje baterije besprekidnog napajanja, h;
• Uab – napon baterije, V;
• Sak kapacitet baterije, Ah;
• K – broj baterija u krugu;
• h – učinkovitost pretvarača (h=0,75-0,9), često varira ovisno o opterećenju;
• Kr – koeficijent dubine pražnjenja 0,8–0,9 (80%-90%), treba smatrati 80%;
• Kg – koeficijent raspoloživog kapaciteta (ovisi o načinu pražnjenja i temperaturi, pogledajte karakteristike baterije)
• Rload – snaga opterećenja.

Ovaj algoritam daje relativno točne rezultate, ali za dugotrajna pražnjenja od 1 sat ili više. Kod kratkih pražnjenja rezultati mogu biti jako iskrivljeni zbog nelinearne funkcije pražnjenja olovnih baterija. U članku smo koristili sličnu metodu.

2) Peukertova formula

T=Cp/I^n

• T – vrijeme u satima
• Cp – Peckert kapacitet (kapacitet baterije kada se isprazni strujom od 1A)
• I – struja pražnjenja
• n – Peukertov eksponent

Peukertov eksponent ponekad je naznačen u karakteristikama baterije, a izračunava se na temelju podataka o C-ocjeni baterije (kapacitet u različitim vremenima pražnjenja). Peukertov kapacitet izračunava se po formuli – Sr=R(C/R)^n (R je ocjena u satima koja odgovara ovom kapacitetu, npr. 10).

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

3) Izračun korištenjem tablica iz specifikacija baterija

Korak 1. Izračun ukupne snage u snagu opterećenja baterije

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

• Opterećenje – snaga u kVA
• cos(φ) – karakteristika faktora snage (karakteristika opterećenja)
• Knagr – razina opterećenja UPS-a
• Efficiency inv – učinkovitost pretvarača

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

Rakb= (120000*0,8*0,7)/0,94=71,489W - To je opterećenje koje će pasti na cijelu bateriju kada se UPS napaja iz baterije.

Korak 2. Izračunajte opterećenje jedne baterije

Preračunajmo opterećenje jedne baterije. U pravilu se u velikim UPS-ovima baterije spajaju u seriju u količini od 32-40 kom. Za izračun opterećenja jedne baterije s 40 baterija:

71,489W/40=1,788W.

List s podacima o bateriji obično označava snagu po ćeliji (Pel), kojih ima 6 komada. na bateriju od 12V. Stoga:

Rel = 1788/6 = 298W.

Korak 3. Studija tablica pražnjenja akumulatora i odabir.

U članku smo se osvrnuli na podvrste baterija u kontekstu različitih namjena. Jedna od osnovnih karakteristika je energetski učinak, tj. koliko snage baterija može isporučiti u određenom vremenu.

Pogledajmo tablice pražnjenja 100Ah Delta akumulatora dviju različitih serija.

Delta DTM 12100 l:

Delta HRL 12100:

Podsjetimo da je naše opterećenje elementa 298W. Dubina pražnjenja – 10,8 V ili 1,80 V po elementu. Dakle, iz ovih tablica možemo zaključiti da će DTM 12100 l izdržati opterećenje oko 13,8 minuta (može se izračunati proporcionalno, izobličenje je minimalno), Delta HRL 12100 - 16,3 minuta. razlika u narudžbi 15% . Usput, razlika u cijeni je otprilike ista.

4) Izvođenje stvarnih pražnjenja

Naravno, idealno je provesti stvarne bit testove. Mora se uzeti u obzir da baterije postižu svoj maksimalni kapacitet do 10. ciklusa punjenja i pražnjenja.

Radi jednostavnosti, napravili smo kalkulatore za izračun:

Sada predstavimo 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 svaka na 12V. Potrebna autonomija: 10h. Vijek trajanja: jedna godina uz svakodnevnu upotrebu. Uvjeti rada: stalna sobna temperatura 20 stupnjeva.

Pronaći: minimalno prihvatljive i optimalne baterije za rješavanje problema.

Riješenje

1) Ukupna snaga W=10W*2=20W. Konstantna struja pražnjenja: I=20/12=1.67A. Za točne izračune preporučljivo je izmjeriti potrošnju struje pomoću multimetra.

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

A) Kako bi se izdržalo opterećenje pri takvoj struji pražnjenja, potrebno je odrediti minimalni proračunski kapacitet baterije: 1,67 * 10 = 16,7 Ah.

b) Mora se imati na umu da kapacitet punjivih baterija proizvođači označavaju na temelju određenog vremena pražnjenja. Obično je to 10 sati. Ali neki proizvođači navode 20 sati. Ovdje možemo dobiti pomoć oko baterije koju možete dobiti 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 zahtijeva 5 sati, tada morate uzeti u obzir činjenicu da će s takvim vremenom pražnjenja kapacitet baterije biti manji (množimo struju pražnjenja sa satima - 4,8 A * 5h = 24 Ah umjesto 28 ).

U zadatku vidimo da je planirani broj ciklusa 365. Približna maksimalna dubina pražnjenja u našem slučaju je oko 57%. Preporučljivo je uzeti ga s rezervom, računat ćemo na 50% pražnjenja (stvarni radni uvjeti razlikuju se od idealnih laboratorijskih uvjeta).

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

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

Dakle na temperaturi od 10 stupnjeva treba unijeti koeficijent 0,9, tj. još +10% na obračunski kapacitet.

3) Ako su nam potrebni dugi načini pražnjenja, trebali bismo obratiti pozornost na AGM seriju baterija popularnih proizvođača na ruskom tržištu:

• Baterija ima Delta seriju
• U CSB-u -

Za izračun vijeka trajanja baterije UPS neprekidnog napajanja, možete koristiti prosječne podatke za UPS većine proizvođača. Na primjer, s opterećenjem UPS-a 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 neprekidnog napajanja za različite vrijednosti snage opterećenja i kapacitet ugrađenih punjivih baterija. Važno je uzeti u obzir da su vrijednosti trajanja baterije koje navodi proizvođač procjene i ne predstavljaju osnovu za nastanak obveza dobavljača ili pritužbi kupaca. Treba imati na umu da proizvođači UPS izvora neprekidnog napajanja navode vrijednosti UPS snage, kapaciteta baterije i trajanja baterije za rad na temperaturi od 20...25C. Ova temperatura je optimalna za rad UPS-a i baterije. Ali stvarni radni uvjeti UPS besprekidnog napajanja razlikuju se od idealnih.

Određivanje točnog vremena autonomije UPS-a nije jednostavan zadatak, uzimajući u obzir mnoge parametre koji su različiti za svaki slučaj izračuna. Pojednostavljeno, približni vijek trajanja baterije UPS neprekidnog napajanja kada radi na bateriju može se izračunati pomoću formule:

T=E* U/ P(sat.)

E- kapacitet baterije (Ah)

U- napon baterije (V)

P- UPS snaga opterećenja (W)

Ako tehničke specifikacije kupca dopuštaju pogreške tijekom rada UPS neprekidnog napajanja, tada se izračun može izvršiti pomoću sljedeće formule.

U slučaju prekida napona napajanja kritičnog opterećenja, potrebno je osigurati njegov autonomni rad. Korištenje UPS-a (neprekidnog napajanja) u krugu napajanja omogućuje vam rješavanje ovog problema. Trajanje baterije UPS-a glavni je pokazatelj pri odabiru takvih uređaja za određenu opremu. Trajanje baterije UPS-a ovisi o snazi ​​opterećenja i kapacitetu baterije. Odgovorni potrošači uključuju poslužitelje, upravljačke krugove za kotlove za grijanje, složenu laboratorijsku opremu za provođenje cikličkih studija i medicinsku opremu za sustave održavanja života. Za točniji izračun vijeka trajanja baterije UPS neprekidnog napajanja pri radu iz akumulatorskih baterija za odgovorne potrošače, formula za izračun treba uzeti u obzir učinkovitost pretvarača (obično je ova 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.), koeficijent raspoloživog kapaciteta baterije (određuje se iz omjera vrijednosti kapaciteta u načinu pražnjenja baterije i temperature okoline), temperatura okoline (ako 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, mogućnošću spajanja stabilizatora i dodatnih ploča za punjenje. Ova konfiguracija UPS-a omogućit će vam uštedu novca u budućnosti kada se snaga opterećenja poveća.

Bolje je prepustiti izračun pojedinačne konfiguracije neprekidnog napajanja UPS-a stručnjacima.

Da biste izračunali vrijeme rada jedinice za neprekidno napajanje u izvanmrežnom načinu rada, koristite prosječne pokazatelje za većinu UPS-a. Na primjer, trajanje baterije pri punom opterećenju kreće se od 4 do 8 minuta; kako se opterećenje smanjuje, to se razdoblje povećava u istoj progresiji. Ili možete izbjeći izračune i koristiti posebne tablice koje definiraju vremensku skalu za sve vrste UPS-a, raščlanjene prema snazi ​​opterećenja i kapacitetu ugrađene baterije. Treba imati na umu da su navedeni samo prosječni podaci, koje su proizvođači izračunali kao procjene.

Konkretno, dani su vremenski parametri za najidealnije uvjete rada UPS-a, uključujući temperaturu od 20-25°C. Ali u stvarnosti se radni uvjeti mogu značajno razlikovati, što također utječe na učinkovitost baterija za neprekidno napajanje.

Kako bi se što točnije odredio vremenski period autonomije baterije i UPS-a, potrebno je uzeti u obzir mnoge parametre koji se razlikuju u svakom konkretnom slučaju. Za dobivanje podataka o pojednostavljenom približnom vijeku trajanja baterije UPS-a treba koristiti posebnu formulu:

E - indikator kapaciteta baterije (Ah)

U - indikator napona baterije (V)

P - Indikator snage instalacije opterećenja UPS-a (W)

Trajanje baterije UPS-a uvelike ovisi o njegovoj razini snage i kapacitetu baterije. Najzahtjevnija opterećenja uključuju upravljačke krugove kotlova za grijanje, servere, složenu laboratorijsku opremu za provođenje cikličkih eksperimenata, kao i raznu medicinsku opremu. Usput, kombinacija ove dvije karakteristike omogućuje ovoj opremi fleksibilnu prilagodbu najrazličitijim uvjetima zbog postojanja modela s različitim omjerima.

Ovdje možete jasno procijeniti raznolikost modela

Važno! Kako bi se izvršili najkompetentniji izračuni autonomnog rada UPS-a iz punjivih baterija za takve potrošače, u gornjoj formuli treba napraviti popust za:

• Učinkovitost pretvarača, čija vrijednost varira u rasponu od 0,75 - 0,8,
• broj baterija u jednom uređaju
• stupanj istrošenosti baterije
• dubina ispuštanja - 0,8 - 0,9

Osim toga, kapacitet se također smanjuje ovisno o porastu sobne temperature - 1 stupanj nakon 40 ° C - za 5%. Stručnjaci općenito preporučuju da nakon 25°C smanjite snagu opterećenja neprekinutog napajanja za 20% za svakih deset sljedećih temperaturnih točaka.

Kako biste što dulje mogli koristiti UPS, preporuča se pri odabiru uređaja obratiti pozornost na njegove dodatne funkcije. Konkretno, povezivanje dodatnih ploča za punjenje ili stabilizatora. Kao rezultat korištenja takvih mogućnosti, možete značajno povećati performanse UPS-a, što će u budućnosti dati dobre uštede. U ovom slučaju, bolje je povjeriti stručnjacima da izvrše pojedinačni izračun konfiguracijskih parametara UPS-a.

Kako odabrati optimalnu konfiguraciju UPS-a za organiziranje neprekidnog napajanja opreme i kućanskih aparata u kući

Prilično je teško odgovoriti na pitanje o odabiru konfiguracije besprekidnog napajanja kako bi se osiguralo pouzdano napajanje sustava grijanja i inženjeringa te kućanskih električnih uređaja. U biti, ovo je jednadžba s mnogo nepoznanica. Uostalom, ne zna se unaprijed koliko će biti loše napajanje mreže i koliko će trajati prekidi struje.

U prvoj fazi potrebno je utvrditi ukupnu snagu svih potrošača energije čiji rad mora biti osiguran bez mrežnog napajanja. Na temelju ove vrijednosti potrebno je odabrati UPS snage 20% veće od vrijednosti maksimalnog opterećenja. Nakon toga, trebate odrediti kapacitet vanjskih baterija, na temelju potrebnog vremena rezerve.

Najoptimalnije rješenje za besprekidno napajanje je podjela opterećenja na nekoliko manjih skupina potrošača. I riješiti problem osiguravanja rezervi odvojeno za različite skupine potrošača, ovisno o njihovoj važnosti. Pri odabiru konfiguracije besprekidnog napajanja i baterija treba uzeti u obzir da povećanje rezerve snage UPS-a ne dovodi do linearnog povećanja trajanja rezerve. Za osiguranje velike snage opterećenja potreban je snažniji UPS, a za osiguranje dugog vremena pričuve potrebno je povećati kapacitet vanjskih baterija.

Jednostavan način za izračunavanje rezervnog vremena neprekidnog napajanja

Vrijeme pričuve snage određeno je primarno s dva parametra: snagom korisnog tereta i ukupnim kapacitetom svih baterija.

Međutim, treba napomenuti da ovisnost vremena pričuve o ovim parametrima nije linearna. Ali za brzu grubu procjenu vremena zastoja, možete koristiti jednostavnu formulu.

T=E*U/P(sati),

GdjeE - kapacitetbaterije,U - naponbaterije,P - snaga opterećenjasve povezane uređaje.

Usavršena metoda za izračunavanje rezervnog vremena neprekidnog napajanja

Kako bi se pojasnio izračun rezervnog vremena, dodatno se uvode posebni koeficijenti: učinkovitost pretvarača, koeficijent pražnjenja baterije, koeficijent raspoloživog kapaciteta ovisno o temperaturi okoline.

Uzimajući u obzir ove koeficijente, formula za izračun ima sljedeći oblik.

T=E*U/P*KPD * KRA * KDE(sati),

gdje je KPD (učinkovitost pretvarača) u rasponu od 0,7-0,8,

KRA (omjer pražnjenja baterije) je u rasponu od 0,7-0,9,

KDE (omjer dostupnog kapaciteta) je u rasponu od 0,7-1,0.

Raspoloživi koeficijent kapaciteta ima složenu ovisnost o vrijednosti temperature i brzini primjene opterećenja. Što je temperatura zraka niža, to je niži omjer raspoloživog kapaciteta. Što se energija baterije sporije troši, to je veći raspoloživi koeficijent kapaciteta.

Gotove tablice rezervnih vremenskih vrijednosti za sustave neprekidnog napajanja serije SKAT i TEPLOCOM

Potrebna je jedna vanjska baterija od 12 V

Tablica približnih rezervnih vremena

Zahtijeva dvije vanjske baterije od 12 volti

Tablica približnih rezervnih vremena

Zahtijeva 8 vanjskih baterija napona 12 volti

Linija UPS marki S.K.A.T. I TEPLOCOM pruža mogućnost organiziranja pouzdanog neprekidnog napajanja potrošača različitih kapaciteta i namjena. Neprekidni izvori napajanja omogućuju organiziranje neprekidnog napajanja od malog kotla za grijanje ili cirkulacijske pumpe do napajanja cijelog doma ili ureda. Specijalizirani UPS-ovi omogućuju organiziranje neprekidnog napajanja za posebno važne objekte, kao što su komunikacijski sustavi, komunikacijska oprema, sigurnosni i kontrolni sustavi.

Kako povećati vrijeme sigurnosne kopije opterećenja?

Postoji nekoliko načina za povećanje vremena pričuve snage korisnog tereta. Sve ove metode proizlaze iz formule za izračun rezervnog vremena.

Kako biste povećali rezervno vrijeme, možete povećati kapacitet vanjskih baterija, smanjiti korisno opterećenje i stvoriti optimalne radne uvjete za UPS i baterije.

Prva opcija- najjednostavniji, ali najskuplji. Da biste povećali kapacitet baterije, morat ćete kupiti skuplje baterije i UPS koji omogućuje njihovo učinkovito punjenje. Osim troškova opreme, morat ćete dodijeliti i posebnu prostoriju namijenjenu skladištenju i radu baterija, opremljenu dobrim ventilacijskim sustavom.