Kalkulačka nepřerušitelného napájení. Výpočet životnosti baterie UPS

Pro výpočet provozní doby nepřerušitelného zdroje napájení v režimu offline použijte průměrné indikátory pro většinu UPS. Například životnost baterie při plné zátěži se pohybuje od 4 do 8 minut, jak se zátěž snižuje, tato doba se prodlužuje ve stejném průběhu. Nebo se můžete vyhnout výpočtům a použít speciální tabulky, které definují časové měřítko pro všechny typy UPS, rozdělené podle výkonu zátěže a kapacity vestavěné baterie. Mělo by být zřejmé, že jsou uvedeny pouze průměrné údaje, které výrobci vypočítají jako odhady.

Zejména jsou uvedeny časové parametry pro nejideálnější provozní podmínky UPS, včetně teploty 20-25°C. Ve skutečnosti se však provozní podmínky mohou výrazně lišit, což také ovlivňuje účinnost baterií nepřerušitelného napájení.

Aby bylo možné co nejpřesněji určit časovou periodu autonomie baterie a UPS, je nutné vzít v úvahu mnoho parametrů, které se v každém konkrétním případě liší. Pro získání údajů o zjednodušené přibližné životnosti baterie UPS by měl být použit speciální vzorec:

E - indikátor kapacity baterie (Ah)

U - indikátor napětí baterie (V)

P - Indikátor napájení instalace zátěže UPS (W)

Životnost baterie UPS závisí do značné míry na úrovni jejího výkonu a kapacitě baterie. Mezi nejnáročnější zátěže patří regulační obvody pro topné kotle, servery, komplexní laboratorní zařízení pro provádění cyklických experimentů, ale i různé lékařské vybavení. Mimochodem, právě kombinace těchto dvou charakteristik umožňuje toto zařízení flexibilně přizpůsobit nejrůznějším podmínkám díky existenci modelů s různými poměry.

Zde můžete jasně zhodnotit rozmanitost modelů

Důležité! Aby bylo možné provést co nejkompetentnější výpočty autonomního provozu UPS z dobíjecích baterií pro takové spotřebitele, měla by být provedena sleva ve výše uvedeném vzorci pro:

• Účinnost měniče, jejíž hodnota se pohybuje v rozmezí 0,75 - 0,8,
• počet baterií v jednom zařízení
• stupeň opotřebení baterie
• hloubka vypouštění - 0,8 - 0,9

Kromě toho se kapacita také snižuje v závislosti na zvýšení teploty v místnosti - 1 stupeň po 40 ° C - o 5%. Odborníci obecně doporučují po 25 °C snížit výkon zátěže zdroje nepřerušitelného napájení o 20 % na každých deset následujících teplotních bodů.

Aby bylo možné UPS využívat co nejdéle, doporučuje se při výběru zařízení věnovat pozornost jeho doplňkovým funkcím. Zejména připojení dalších nabíjecích desek nebo stabilizátoru. V důsledku využití těchto příležitostí můžete výrazně zvýšit výkon UPS, což v budoucnu přinese dobré úspory. V tomto případě je lepší pověřit specialisty, aby provedli individuální výpočet konfiguračních parametrů UPS.

Výkon a typ připojené zátěže je hlavním faktorem, který by měl ovlivnit výběr konkrétního modelu zdroje nepřerušitelného napájení. Správný výpočet výkonu UPS pro zátěž vám umožní koupit zařízení, které funguje efektivně, když je síť vypnutá, aniž byste museli přeplácet extra watty deklarované výrobcem.

Výpočet výkonu UPS podle zátěže

Abyste předešli situacím, kdy se UPS při zátěži bez zjevného důvodu vypne, vezměte v úvahu následující elektrické indikátory připojených zařízení a samotného zdroje nepřerušitelného napájení:

• Činný výkon připojených zařízení (W).
• Faktor síly. Pro běžný počítač je to 0,6-0,7, pro serverové vybavení má tendenci k 1 (ve výpočtech se používá hodnota 0,95), pro domácí spotřebiče s elektromotorem - 0,7-0,8. Koeficient je nutný pro stanovení celkové spotřeby energie (VA).
• Velikost rozběhového proudu. Relevantní pro zařízení s elektromotory. Toto číslo může být 3-10 A. To je počet, kolikrát bude třeba zvýšit výkon UPS, aby se zajistilo nastartování motoru. V opačném případě se dostanete do situace, kdy UPS při vypnuté hlavní napájecí síti nepodporuje zátěž.
• Vlastní účinnost nepřerušitelného zdroje napájení. Záleží na typu UPS, většinou v rozmezí 0,7-0,9.

Chcete-li získat přibližnou hodnotu výkonu nepřerušitelného zdroje napájení, musíte jednoduše vynásobit hodnoty všech daných charakteristik. Nebylo by na škodu přidat 10-20% marži.

Jaké jsou důsledky nesprávného výpočtu zatížení UPS?

Volba zdroje s menším výkonem povede k tomu, že při vypnutí hlavní sítě nebude UPS schopna dodávat elektřinu obsluhovaným zařízením a vypne se. Tato situace je mimochodem typická nejen při přechodu na bateriové napájení. To platí zejména pro zařízení pracující na principu dvojité konverze a linkově interaktivní UPS. Pokud je výkon zdroje nepřerušitelného napájení nedostatečný, dojde k neustálému přechodu do režimu Bypass. To znamená, že zátěž bude znovu připojena k hlavní síti, spíše než přijímat stabilizovanou energii z převodníku.

Je třeba poznamenat, že paralelní provoz UPS na zátěži problém nevyřeší. Připojení 2-3 zdrojů k jednomu spotřebiči je technicky obtížné realizovat. Faktem je, že bude vyžadována maximální synchronizace provozních režimů. A toho je obtížné dosáhnout i při výběru zařízení podle jejich vlastností. Řešením by mohlo být sdílení zátěže a následné připojení jednotlivých spotřebitelů k různým UPS. Pokud to není možné, budete si muset zakoupit nepřerušitelný zdroj napájení s vyšším výkonem.

Vlastnosti provozu UPS bez zátěže

Dalším bodem, kterému byste měli věnovat pozornost při výběru, je vlastní spotřeba energie nepřerušitelného zdroje. Kolik UPS spotřebuje bez zátěže závisí na provozním režimu zařízení v určitém okamžiku. Existují 2 hlavní situace, ve kterých se spotřeba energie bude výrazně lišit:

• U plně nabité baterie závisí množství spotřebované energie výhradně na proudu zařízení naprázdno, tedy na konstrukčních vlastnostech UPS. U vysoce kvalitních zařízení toto číslo nepřesahuje 5-10 W. Zařízení v cenově dostupném segmentu však utratí 20 W nebo více pro své vlastní potřeby.
• Během doby nabíjení baterie dochází ke zvýšení vlastní spotřeby. Standardní proud v tomto režimu obvykle nepřesahuje 0,15 kapacity baterie. Vynásobením této hodnoty nabíjecím napětím získáte energii spotřebovanou nepřerušitelným zdrojem napájení.

Výpočet doby rezervy výkonu zátěže z UPS

Výkon připojené zátěže také ovlivňuje celkovou autonomii zařízení při odpojení sítě. Pro stanovení maximální doby zálohování je potřeba znát kapacitu (C) a napětí (V) baterie, množství připojeného výkonu (P) a účinnost zdroje. Vzorec vypadá takto:

T = C x V x účinnost / P

Přesnější výpočet, který umožňuje určit provozní dobu UPS v závislosti na zatížení, vyžaduje zohlednění dalších koeficientů. Vezměte v úvahu koeficient určený křivkou vybíjení baterie. Čím vyšší je připojený výkon, tím větší je vybíjecí proud a tím rychleji baterie odevzdá veškerý svůj výkon. Právě na těchto ukazatelích závisí hodnota koeficientu objasnění. Vezměte prosím na vědomí, že velikost této hodnoty se mění nelineárně.

To mimochodem není jediný objasňující faktor. Při přesných výpočtech budete muset vzít v úvahu typ baterie, její stáří a okolní teplotu.

Pokud jsou pro vás elektrické výpočty obtížné, můžete pomocí online kalkulačky určit výkon UPS v závislosti na parametrech připojené zátěže. Přesnější výsledek však lze získat konzultací s odborníkem. Zavolejte nám nyní nebo požádejte o bezplatné zavolání zpět. Pomůžeme Vám určit optimální parametry zdroje nepřerušitelného napájení pro provoz ve Vašich podmínkách.

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:

Takže při teplotě 10 stupňů byste měli zadat koeficient 0,9, tzn. dalších +10 % k vypočtené kapacitě.

3) Pokud potřebujeme režimy dlouhého vybíjení, měli bychom věnovat pozornost sérii baterií AGM od oblíbených výrobců na ruském trhu:

• Baterie má řadu Delta
• V CSB -

Pro výpočet životnosti baterie nepřerušitelného zdroje napájení UPS můžete použít průměrná data pro UPS od většiny výrobců. Například při zatížení UPS 100% je doba autonomie 4...8 minut, 75% - 7...12 minut, 50% - 12...20 minut. Nebo speciální tabulky, které udávají životnost baterií nepřerušitelného zdroje UPS pro různé hodnoty výkonu zátěže a kapacitu vestavěných dobíjecích baterií. Je důležité vzít v úvahu, že hodnoty životnosti baterie uvedené výrobcem jsou odhady a netvoří základ pro vznik závazků dodavatele nebo stížností kupujících. Je třeba mít na paměti, že výrobci nepřerušitelných zdrojů UPS udávají hodnoty výkonu UPS, kapacity baterie a životnosti baterie pro provoz při teplotě 20...25C. Tato teplota je optimální pro provoz UPS a baterie. Skutečné provozní podmínky nepřerušitelných zdrojů napájení UPS se však od ideálních liší.

Stanovení přesné doby autonomie UPS není jednoduchý úkol, vezmeme-li v úvahu mnoho parametrů, které se pro každý případ výpočtu liší. Zjednodušeně lze přibližnou životnost baterie nepřerušitelného napájecího zdroje UPS při provozu z baterie vypočítat pomocí vzorce:

T=E* U/ P(hodina.)

E- kapacita baterie (Ah)

U- napětí baterie (V)

P- zátěžový výkon UPS (W)

Pokud technické specifikace kupujícího umožňují chyby při provozu nepřerušitelného zdroje napájení UPS, lze výpočet provést pomocí následujícího vzorce.

V případě výpadků napájecího napětí do kritické zátěže je nutné zajistit její autonomní provoz. Použití UPS (nepřerušitelných zdrojů napájení) v napájecím obvodu umožňuje tento problém vyřešit. Životnost baterie UPS je hlavním ukazatelem při výběru takových zařízení pro konkrétní zařízení. Životnost baterie UPS závisí na výkonu zátěže a kapacitě baterie baterie. Mezi odpovědné spotřebitele patří servery, řídicí obvody pro topné kotle, komplexní laboratorní vybavení pro provádění cyklických studií a lékařské vybavení pro systémy podpory života. Pro přesnější výpočet životnosti baterie záložního zdroje UPS při provozu z bateriových akumulátorů pro odpovědné spotřebitele by výpočetní vzorec měl zohledňovat účinnost účinnosti střídače (obvykle je tato hodnota 0,75...0,8), počet baterií v baterii, stupeň opotřebení baterie, hloubka vybití baterie (0,8...0,9. Baterie snižují svou kapacitu na 5% při každém stupni nárůstu teploty po 40C.), koeficient dostupné kapacity baterie (je stanovena z poměru hodnot kapacity v režimu vybíjení baterie a okolní teploty), okolní teploty (při zvýšení okolní teploty nad 25C je nutné snížit výkon zátěže UPS o 20% na každých 10C zvýšení teploty.).

Při výběru zdroje nepřerušitelného napájení je lepší koupit UPS s dalšími možnostmi, například možností připojení stabilizátoru a dalších nabíjecích desek. Tato konfigurace UPS vám umožní ušetřit peníze v budoucnu, když se výkon zátěže zvýší.

Výpočet individuální konfigurace záložního zdroje UPS přenechejte raději odborníkům.

Trochu teorie

Pro výpočet provozní doby zdroje nepřerušitelného napájení (UPS) s jakoukoliv zátěží potřebujete znát kapacitu baterie, která je vyjádřena v ampérhodinách (A*h). V charakteristikách UPS však obvykle zapisují nikoli ampérhodiny, ale voltampéry (V*A), tedy výkon. Ale to není jen výkon, ale ideální výkon vynalezený obchodníky. Klíčovým slovem je zde „ideální“. Tedy takový, který v reálném světě nemůže existovat. Označme to jako Pideal.

Poctivější výrobci uvádějí efektivní výkon, který se tradičně udává ve wattech. Označme to jako Efektivní . Efektivní výkon se získá z ideálního výkonu vynásobením účiníkem:

Efektivní = k * Piideální

Jaký je účiník? k ? Na výstupu UPS je instalován invertor, který převádí 12V dodávaných z baterie na 220V potřebných pro napájení připojených zařízení. Protože výstupní proud je střídavý, ztráta výkonu je 1/sqrt(2)=0,70. Navíc z tohoto výkonu vyjmeme napájení samotného obvodu UPS a dostaneme koeficient přibližně rovný 0,6.

Například běžný kancelářský nepřerušitelný zdroj napájení APC Smart UPS 500 má výkon 500 VA. Toto perfektní energie, kterou může zajistit baterie instalovaná uvnitř UPS.Účinný výkon bude podle našeho vzorce a koeficientu pouze 0,6 ideálního, tedy 300 W.

Nyní otázka. Proč jsme nejprve psali voltampéry a pak začali psát watty? Oba jsou jednotky síly. Tradičně se ideální výkon zapisuje ve voltampérech a efektivní výkon se zapisuje ve wattech. Ale to jsou veličiny stejné dimenze.

Výpočet provozní doby zařízení

Nyní pochopíme, jak vypočítat provozní dobu zařízení napájeného UPS. Máme například spravovaný router Cisco, který má spotřebu 50 wattů. Co znamená spotřeba 50 W? To znamená, že za hodinu vydá za svou práci 50 W výkonu. To znamená, že ve skutečnosti bychom měli psát 50 W/h. Označme toto množství jako Dpower (příkon - spotřeba).

Naše UPS má efektivní výkonovou rezervu pouze 300 W. To znamená, že pokud zařízení spotřebuje 50 Wh/h, bude naše UPS stačit na:

300 W / 50 W/h = 6 h

To znamená, že vzorec pro výpočet času bude vypadat takto:

T = Efektivní / Dvýkon

Tedy pokud Dpower bude v rozměru š/v, pak bude čas v hodinách.

A na závěr malý nesmysl

Při pohledu na rozměry výkonu (volt*ampér) si vybavíme vzorec pro elektrický výkon ze školního kurzu fyziky:

P = U*I

Kde:

• P je výkon baterie, vyjádřený ve voltampérech (V*A),
• V je napětí baterie, vyjádřené ve voltech (V),
• I je proud generovaný baterií, vyjádřený v ampérech (A).

Nyní, když víme, že zdroje nepřerušitelného napájení obvykle obsahují baterie s napětím 12 V, můžeme zjistit sílu proudu, kterou je baterie schopna dodat:

I = P/U = 500/12 = 41,6 A

Páni, 41,6 A! Co je to za proud? Toto je normální proud. Je to jen zkratový proud, když neexistuje žádný odpor, a proud vypočítaný na základě ideálního výkonu. Ale nezkratujete baterii, připojíte zátěž k UPS.