Domov › Telefon › provozní doba UPS. Výpočet životnosti baterie UPS

provozní doba UPS. Výpočet životnosti baterie UPS

Záložní zdroj je zařízení určené k ochraně zařízení k němu připojených před krátkodobými a dlouhodobými výpadky napájení a také před nepřijatelnými napěťovými rázy v síti.

Životnost baterie nepřerušitelného zdroje napájení je ovlivněna mnoha faktory, z nichž hlavní jsou:

napájení zátěže připojené k UPS;
počet a kapacita baterií připojených k UPS;
design UPS.

Záložní zdroje se podle konstrukce dělí především na dva typy: UPS s vestavěnými bateriemi a UPS určené pro práci s externími bateriemi.

UPS s vestavěnými bateriemi nejsou navrženy tak, aby poskytovaly dlouhou životnost baterie. Používají se k rychlému a správnému vypínání a vypínání zařízení (například osobních počítačů). Provozní doba v autonomním režimu u takových UPS zpravidla nepřesahuje 5 - 15 minut.

UPS navržené pro práci s externími bateriemi mohou zajistit dlouhou životnost baterií, protože k nim lze připojit velké množství vysokokapacitních baterií. Takové UPS se používají například k budování systémů nepřerušitelného napájení pro soukromé domy a chaty a životnost baterie může dosáhnout dvou i více dnů.

Existuje několik způsobů, jak vypočítat životnost baterie, z nichž hlavní lze identifikovat.

Metoda 1. Výpočet pomocí zjednodušeného vzorce (Tato metoda je zprůměrována a poskytuje přibližný výsledek).

Zjednodušený vzorec je následující:

, kde:

- Počet baterií;
- Konstantní zátěžový výkon, W.

Například 100 W žárovka s jednou 75 ampérhodinovou baterií bude pracovat nepřetržitě po dobu 9 hodin (75 * 12 * 1/100).

Metoda 2. Výpočet životnosti baterie UPS pomocí rafinovaného vzorce.

Upřesněný vzorec je následující:

Výdrž baterie, hodina;
- Kapacita jedné baterie, A*h;
- Napětí jedné baterie, V;
- Počet baterií ve skupině;
- Počet skupin baterií;
- účinnost UPS;
- Koeficient hloubky vybití baterií se předpokládá 0,8 – 0,9 v závislosti na typu a opotřebení baterií;
- Koeficient závislý na teplotě, při které jsou baterie provozovány (při teplotě 25 °C se bere rovna 1, při teplotě 0 °C se bere 0,88);
- Koeficient v závislosti na době vybíjení baterie. Pro 10hodinový výboj se předpokládá, že se rovná jedné. Závislost tohoto koeficientu je znázorněna v grafu níže:

- Konstantní průměrný zátěžový výkon, W. Zde je důležité pochopit, co to je konstantní průměrný výkon zatížení. Pokud je například zátěží televizor, jehož spotřeba energie je 100 W, a pokud pracuje 30 % času, pak se předpokládá, že konstantní průměrný výkon takové zátěže je 30 W.

Obecně platí, že pokud se například počítá systém nepřerušitelného napájení pro soukromý dům, sečte se jmenovitý výkon všech zátěží a průměrný konstantní výkon se bere rovna 20-25 % výsledné hodnoty.

Metoda 3. Požádejte naše specialisty z obchodu o pomoc s výpočtem životnosti baterie.

Pokud se nechcete zabývat vzorci a čísly pro výpočet životnosti baterie, vždy můžete získat kvalifikovanou radu od našich specialistů.

Naši zkušení specialisté vám nejen co nejpřesněji spočítají vaše zatížení, ale také správně vypočítají životnost baterie na základě dlouholetých zkušeností s budováním systémů nepřerušitelného napájení.

Je nedílnou zárukou spolehlivosti napájecího systému. Parametry UPS musí být přesně srovnatelné se zátěží, která bude k UPS připojena. V opačném případě nepřerušitelné napájení nepřinese požadovaný užitek a peníze budou vyhozené.

Jak vypočítat nepřerušitelný výkon? K tomu je nutné vzít v úvahu řadu parametrů, jejichž klíčem je výkon. Pokud si koupíte UPS, která má menší výkon v porovnání se zátěží, tak to prostě nepůjde. Chcete-li přesně vypočítat výkon, musíte si pamatovat trochu fyziky.

Účiník zátěže, nebo jinak Účiník, je velmi důležitý při výpočtu výkonu nepřerušitelného zdroje napájení. Tento obrázek ukazuje, jaký podíl výkonu zátěž skutečně spotřebovává, tedy činný výkon. Pokud považujeme zatížení za ideální odpor, pak v tomto případě bude hodnota koeficientu rovna jednotce, což je maximální hodnota. Kondenzátory a cívky nejsou spotřebiče energie, takže pro ně je hodnota koeficientu nulová. Zařízení může mít převahu kapacitních i indukčních součástí.

Zařízení s kapacitní součástí zahrnuje počítače a servery. Indukční složka je přítomna v zařízeních s elektromotory, může to být čerpadlo, klimatizace atd. Tato informace je nezbytná v případě, kdy UPS bude chránit zařízení různých typů, protože u prvního má účiník tendenci k jednotě, a u druhého je v rozmezí od 0,8 do 0,9. V tomto případě je nutné zjistit průměrný účiník, abyste získali přesný výsledek.

Jak vypočítat výkon UPS, když znáte účiník zátěže? Pro výpočet výkonu je třeba vynásobit jmenovitý výkon UPS účiníkem. Výsledkem operace je číslo, které ukazuje maximální činný výkon, který může záložní zdroj obsloužit. Například výkon UPS je 100 kVA a účiník zátěže je 0,9. V tomto případě bude výkon aktivní zátěže 90 kW. Celkový výkon zátěže by neměl přesáhnout 90 kW a je lepší, když je o něco menší.

Těmto potížím při výpočtu výkonu se lze vyhnout, pokud jako indikátor výstupního výkonu použijete nepřerušitelný zdroj napájení. V tomto případě bude výpočet nepřerušitelného napájení proveden bez chyb. Je velkou chybou porovnávat výkony vyjádřené ve voltampérech a wattech, protože hodnoty se výrazně liší.

Měli byste také vzít v úvahu, že energie spotřebovaná zařízením může být o něco nižší než jmenovitá. To se může stát v různých případech. Pokud například vezmeme v úvahu počítače, jejich výkon je ve většině případů určen výkonem napájecího zdroje. Ale ne ve všech případech je tento výpočetní algoritmus správný. Počítač tedy může mít například zdroj s výkonem 450 W, ale celkový výkon komponent počítače je pouze 120 W. Takových funkcí může být spousta a je třeba je vzít v úvahu při výpočtu nepřerušitelného napájení.

Další situace, kterou je třeba vzít v úvahu pro výpočet provozu UPS, se týká chladničky. Může mít například výkon 250 W, ale stojí za zvážení, že lednice nefunguje stále, ale jen v určitých intervalech. V tomto případě je nutné zjistit roční spotřebu elektrické energie. Při výpočtech musíte použít tuto hodnotu dělenou 9. Je třeba poznamenat, že výkon zátěže musí být počítán ve wattech.

Na některých stránkách můžete najít výpočty napájení UPS online, ale nemohou poskytnout přesné údaje, protože nezohledňují takové nuance. Pokud se přesto rozhodnete takové služby využít, pak k získanému výsledku musíte přidat asi 20%. Je důležité myslet na perspektivu zvýšení výkonu zátěže. Pokud se zatížení v budoucnu zvýší, je lepší okamžitě zakoupit výkonnější UPS. Podobná situace je u služeb, které umožňují vypočítat provozní dobu UPS online.

Výpočet baterie

Pokud potřebujete vypočítat kapacitu UPS pro daný výkon a provozní dobu, použije se jednoduchý vzorec:

Kapacita = 100*čas*zatížení

Životnost baterie je vyjádřena v hodinách a výkon zátěže v kilowattech. Ještě jednou si uvědomte, že výkon není vyjádřen ve voltampérech. Například nepřerušitelný zdroj napájení chrání počítač s výkonem 500 W (0,5 kW). Nepřerušitelný zdroj napájení musí poskytovat provozní dobu 2 hodiny. Za takových podmínek má vzorec, který vám umožňuje vypočítat kapacitu baterie pro UPS, následující podobu:

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

Pro zátěž o výkonu 500 W je tedy pro zajištění provozu po dobu 8 hodin potřeba kapacita baterie 400 Ah. Tento výpočet kapacity baterie pro UPS je použitelný pro baterie s napětím 12 V. Navíc je třeba vzít v úvahu, že vzorec je vhodný pro dlouhou životnost baterie, konkrétně cca 9-10 hodin. To je způsobeno tím, že závislost kapacity baterie na době nabíjení není v celém rozsahu lineární.

Pokud je provozní doba kratší, je nutné provést korekce. Je to dáno tím, že krátkodobě je vybíjecí proud velký a baterie předá zátěži jen určitou část své kapacity. Pokud tedy potřebujete pracovní dobu 30 minut, pak je třeba výsledek vydělit dvěma, za 2 hodiny zkrátit o 40 %, za 4 hodiny - 30 %, za 6 hodin - 40 %. Pro stanovení přesné hodnoty je nutné použít přesnou hodnotu účinnosti střídače, který je na UPS instalován a porovnat údaje s vybíjecí křivkou určitého typu baterie.

Po zjištění celkové kapacity je nutné vypočítat počet baterií pro UPS. K tomu je potřeba vydělit celkovou kapacitu kapacitou jedné baterie. V našem případě byla celková kapacita 400 Ah. Předpokládejme, že kapacita jedné baterie je 50 Ah. V tomto případě budeme potřebovat 8 těchto baterií.

Otevírací doba

Mnoho uživatelů se zajímá o provozní dobu, kterou může konkrétní zdroj nepřerušitelného napájení poskytnout. Jak vypočítat provozní dobu zdroje nepřerušitelného napájení? K tomu potřebujete znát výkon zátěže připojené k UPS, účinnost střídače a celkovou kapacitu baterie.

Celkový výpočet baterií pro UPS je velmi jednoduchý. Ve většině případů zdroje nepřerušitelného napájení obsahují standardní baterie. Chcete-li provést celkový výpočet baterií pro UPS, musíte jejich počet vynásobit kapacitou jedné baterie.

Pro výpočet životnosti baterie UPS se doporučuje vzít účinnost invertoru rovnou 0,85. Celkový výkon zátěže musí být vyjádřen ve wattech. O tom, jak ho najít, jsme si řekli na začátku článku.

Provozní doba UPS se vypočítá pomocí následujícího vzorce:

Čas=celková kapacita baterie*napětí baterie*(účinnost invertoru/výkon zátěže)

Získaná hodnota je přibližná a může se během životnosti zdroje nepřerušitelného napájení měnit. Výpočet doby UPS je přibližný, protože doba závisí na opotřebení baterie a provozních podmínkách, především na teplotě vzduchu. Například zvýšení teploty o jeden stupeň po 40 °C snižuje kapacitu baterie o 5 %, což je velmi významné. Pro maximální životnost se doporučuje snížit zatížení zdroje nepřerušitelného napájení o 20 % na každých 10 stupňů po 25 °C. Nebo můžete zorganizovat dobrý chladicí systém a nedovolit vůbec žádné zvýšení teploty, za což vám bude nepřerušitelný zdroj jen vděčný.

Pokud jsou pro vás takové výpočty nesrozumitelné, můžete kontaktovat specialisty v této oblasti nebo použít speciální kalkulačku - výpočetní program UPS. V tomto případě je však nutné použít osvědčený software vytvořený profesionály, aby se předešlo chybám a špatnému výběru UPS. Výhodou takových programů je výpočet. Při výpočtu můžete vybrat typ jádra transformátoru. Výpočty berou v úvahu ztráty, které jsou možné v jádru a měděných drátech.

Mohou nastat případy, kdy absolutně přesné údaje nejsou nutné. V tomto případě můžete použít speciální tabulky, které ukazují životnost baterie pro různé typy zdrojů nepřerušitelného napájení. Tyto tabulky zahrnují provozní dobu v závislosti na kapacitě baterií a celkovém výkonu zátěže. Takto můžete porovnat svá data s tabulkovými a zjistit přibližný čas.

Když víte, jak vypočítat UPS, můžete si vybrat tu nejsprávnější UPS. Nyní víte, že životnost baterií nezávisí na výkonu UPS nebo celkovém napětí baterie, ale na kapacitě baterií. Při výběru UPS by proto měly být upřednostněny baterie s větší kapacitou v souladu s daným výkonem. Tato volba zajistí maximální autonomii.

Napište dopis

V případě jakýchkoli dotazů můžete použít tento formulář.

Jmenovitý výkon zdroje nepřerušitelného napájení je jedním z nejdůležitějších technických parametrů, které je třeba vzít v úvahu při výběru UPS. Nesprávný výpočet výkonu UPS minimálně povede k tomu, že zdroj nepřerušitelného napájení bude neustále přetěžován, a proto nebude schopen plnit svůj hlavní účel - chránit zařízení. V nejhorším případě, pokud dojde k výraznému přetížení, může UPS samotná způsobit výpadek napájení kritické zátěže.

Výpočet výkonu UPS. Teorie.

Jmenovitý výkon zdroje nepřerušitelného napájení je určen na základě výkonu zátěže, která je k němu připojena. Zatížením zde rozumíme celkový výkon všech elektrických spotřebičů, které se plánují připojit k UPS. Proto je třeba správně vypočítat výkon zátěže a na základě výpočtu vybrat nepřerušitelný zdroj napájení. Důležité upřesnění - při výpočtu by se mělo vycházet jak z celkového, tak z činného výkonu zátěže. Připomeňme si některá data ze školního kurzu fyziky.

Zdánlivý výkon (jednotka VA, VA - voltampér) je veškerý výkon spotřebovaný zátěží. Celkový výkon se skládá ze dvou složek - činného výkonu (měrná jednotka W, W - Watt) a jalového výkonu (měrná jednotka var, var - voltampér jalový). Naprostá většina zátěží má zpravidla aktivní i reaktivní složky.

– zátěž, při které se veškerá spotřebovaná energie přemění na teplo. Reaktivní složka takové zátěže je tak malá, že ji lze zanedbat. Mezi aktivní zátěže patří různá topná zařízení (topidla, topná tělesa atd.), žárovky, žehličky a elektrické sporáky. Výrobce elektrických spotřebičů zpravidla udává výkon takového zatížení ve wattech.

– všechna ostatní zatížení. Reaktivní zátěž může být indukční nebo kapacitní povahy. Typickým představitelem zátěže s reaktivní složkou, která je indukční povahy, je elektromotor. Celkový výkon elektromotoru P a činný výkon P a spolu souvisí koeficientem cos φ.

Hodnota cos φ je obvykle uvedena v technickém listu výrobku.

Výpočet výkonu UPS. Metodologie.

Výrobci nepřerušitelných zdrojů napájení nejčastěji uvádějí celkový a činný výkon UPS v technických specifikacích zařízení. Méně často lze nalézt údaj o plném výkonu a hodnotě výstupního účiníku. V druhém případě lze činný výkon UPS vypočítat pomocí vzorce

Zde
P – plný výkon UPS
P a – činný výkon UPS
P F – výstupní účiník (uveden v technické specifikaci zdroje nepřerušitelného napájení)

Abyste mohli vybrat požadovaný model nepřerušitelného napájení na základě výkonu, musíte vypočítat celkový výkon elektrických spotřebičů, které plánujete připojit k UPS. Výpočet by měl být proveden pro činný i celkový výkon zátěže, to znamená, že nakonec byste měli získat dvě čísla - celkový výkon zátěže (ve voltampérech) a aktivní výkon zátěže (ve wattech). Algoritmus výpočtu je přibližně následující

1. Udělejte si seznam elektrického zařízení, které plánujete připojit k UPS.

2. Určete celkový výkon každého zařízení pomocí jedné z následujících metod

Plný výkon udává výrobce v datovém listu zařízení.
Pokud je činný výkon zařízení uveden v pasu, vypočítejte celkový výkon pomocí níže uvedeného vzorce.

Zde
P – celkový výkon zařízení
P a – činný výkon zařízení
cos φ – účiník (uveden v pasu zařízení). Pokud cos φ není v pasu uvedeno, pak pro výpočet vycházíme ze skutečnosti, že cos φ = 0,7. Pro aktivní zátěže (topidla, žárovky atd.) cos φ = 1.

3. Důležitá poznámka. Pokud plánujete připojit k UPS elektrický motor nebo elektrický spotřebič, který obsahuje elektromotor, musíte při výpočtu výkonu vzít v úvahu startovací proudy. Jakýkoli elektromotor v okamžiku zapnutí spotřebuje výrazně více energie než ve jmenovitém provozním režimu. Proto, aby nedošlo k přetížení zdroje nepřerušitelného napájení, musí být jmenovitý výkon zařízení vynásoben alespoň 5, nejlépe 7.

4. Chcete-li získat celkový výkon vaší zátěže, sečtěte data získaná pro všechna zařízení.

5. Podobně vypočítejte činný výkon vaší zátěže. Pro výpočet činného výkonu použijte následující vzorec.

Výpočet výkonu. Pravidlo pro výběr UPS podle výkonu

Dostali jsme tedy dvě hodnoty výkonu naší zátěže – celkový výkon a činný výkon. Základní pravidlo pro výběr UPS podle výkonu je následující: jmenovitý výkon zdroje nepřerušitelného napájení by měl být o 25 % vyšší než výkon vaší zátěže. Navíc by toto pravidlo mělo fungovat jak pro celkový výkon UPS, tak pro činný výkon. Samozřejmě si můžete vybrat UPS, jehož jmenovitý výkon je roven nebo o něco větší než výkon zátěže. Tato možnost je přijatelná a bude fungovat, ale životnost UPS zatížené na 100 % bude výrazně (několikrát) nižší než životnost UPS, jejíž zatížení nepřesahuje 80 % jmenovité zátěže.

Výpočet výkonu UPS. Přibližný výkon některých elektrických spotřebičů

Níže jsou uvedeny přibližné hodnoty spotřeby elektrické energie různých domácích elektrických spotřebičů.

Domácí spotřebiče.

TV - 80W.
Pračka – 500…2000 W.
Chladnička - 1000W.
Mikrovlnná trouba – 1000W.
Rychlovarná konvice – 2000W.
Elektrický sporák – 1000…2000 W.
Vysavač – 200…3000 W.
Žehlička – 400…2000 W.
Domácí žárovka – 25…75W.
Zářivka pro domácnost – 5…30W.

Počítačová technika.

Síťový router, hub – 10…20 W.
Systémová jednotka osobního počítače – 200…1000 W.
Serverová systémová jednotka – 300…1500 W.
CRT monitor – 15…200 W.
LCD monitor – 20…60 W.

Publikováno autorem - , - 29. ledna 2014

Pro jednoduchost jsme vytvořili kalkulačky:

Nyní si představíme výpočetní algoritmus:

1) Určete celkový výkon zátěže a konstantní vybíjecí proud.

2) Vypočítáme potřebnou kapacitu baterie pro danou autonomii.

3) Určete typ baterie

Příklad

Vzhledem k tomu: dva LED pásky o výkonu 10W každý a pracující na 12V. Požadovaná autonomie: 10h. Životnost: jeden rok při každodenním používání. Provozní podmínky: stálá pokojová teplota 20 stupňů.

Nalézt: minimální přijatelné a optimální baterie pro řešení problému.

Řešení

1) Celkový výkon W=10W*2=20W. Konstantní vybíjecí proud: I=20/12=1,67A. Pro přesné výpočty je vhodné měřit spotřebu proudu pomocí multimetru.

2) Chcete-li určit požadovanou kapacitu, měli byste projít následujícími body:

A) Pro podporu zátěže při takovém vybíjecím proudu je nutné určit minimální vypočtenou kapacitu baterie: 1,67 * 10 = 16,7 Ah.

b) Je třeba mít na paměti, že kapacitu dobíjecích baterií udávají výrobci na základě určité doby vybíjení. Obvykle je to 10 hodin. Někteří výrobci ale uvádějí 20 hodin. Zde můžeme získat pomoc s baterií, kterou můžete získat na našich webových stránkách. Podívejme se na specifikaci:

V našem případě je doba provozu z baterie 10 hodin, což znamená, že kapacitu můžeme považovat za rovnou nominální. Pokud však úkol vyžaduje 5 hodin, musíte počítat s tím, že při takové době vybíjení bude kapacita baterie nižší (vybíjecí proud vynásobíme hodinami - 4,8A * 5h = 24Ah místo 28 ).

V problému vidíme, že plánovaný počet cyklů je 365. Přibližná maximální hloubka výboje je v našem případě asi 57 %. Je vhodné to brát s rezervou, budeme počítat s 50% vybitím (reálné provozní podmínky se liší od ideálních laboratorních podmínek).

Zavedeme tedy korekci 0,5: 16,7/0,8 = 33,4 Ah.

G) Pokud máme co do činění s jinou než optimální provozní teplotou (25 stupňů), je nutné zadat korekční faktor, který můžeme také převzít ze specifikace: