Cálculo de batería para UPS. ¿Cómo calcular la duración de la batería de un UPS? Cálculo de potencia del UPS. Potencia aproximada de algunos aparatos eléctricos.

Para realizar un cálculo de tiempo de ejecución de bloque fuente de alimentación ininterrumpida V modo fuera de línea, utilice promedios para la mayoría de los UPS. Por ejemplo, el tiempo duración de la batería a plena carga oscila entre 4 y 8 minutos; a medida que disminuye la carga, este período aumenta en la misma progresión. O puede evitar los cálculos y utilizar tablas especiales que definen una escala de tiempo para todos. Tipos de UPS con desglose por potencia en cargas y capacidad de las baterías incorporadas. Debe entenderse que solo se indican datos promedio, que los fabricantes calculan como estimaciones.

En particular, se dan parámetros de tiempo para la mayoría condiciones ideales Operación del SAI, incluso en condiciones de temperatura 20-25°C. Pero, en realidad, las condiciones de funcionamiento pueden diferir significativamente, lo que también afecta la eficiencia de las baterías de sistema de alimentación ininterrumpida.

Para determinar con la mayor precisión posible el período de autonomía de la batería y del SAI, es necesario tener en cuenta muchos parámetros que difieren en cada caso concreto. Se debe utilizar una fórmula especial para obtener datos sobre la duración aproximada simplificada de la batería de un UPS:

E - indicador de capacidad de la batería (Ah)

U - indicador de voltaje de la batería (V)

P - Indicador de potencia de instalación de carga del UPS (W)

La duración de la batería de un UPS depende en gran medida de su nivel de potencia y volumen. batería. Las cargas más exigentes incluyen circuitos de control para calentar calderas, servidores, equipos de laboratorio complejos para realizar experimentos cíclicos y diversos equipos médicos. Por cierto, es la combinación de estas dos características la que le permite adaptarse de forma flexible. este equipo a una amplia variedad de condiciones debido a la existencia de modelos con diferentes ratios.

Aquí puedes evaluar claramente la variedad de modelos.

¡Importante! Para realizar los cálculos más competentes del funcionamiento autónomo de un UPS con baterías recargables para dichos consumidores, se debe hacer un descuento en la fórmula anterior para:

• La eficiencia del inversor, cuyo valor varía en el rango de 0,75 - 0,8,
• Número de baterías en un dispositivo.
• grado de desgaste de la batería
• profundidad de descarga - 0,8 - 0,9

Además, la capacidad también disminuye dependiendo del aumento de la temperatura ambiente (1 grado después de 40 ° C) en un 5%. Los expertos generalmente recomiendan que después de 25°C, reduzca la potencia de carga del sistema de alimentación ininterrumpida en un 20% por cada diez puntos de temperatura posteriores.

Para poder utilizar el SAI el mayor tiempo posible, se recomienda que a la hora de elegir un dispositivo prestes atención a su características adicionales. En particular, conectar adicionales tableros de carga o estabilizador. Como resultado de aprovechar estas oportunidades, puede aumentar significativamente el rendimiento del UPS, lo que generará buenos ahorros en el futuro. En este caso, es mejor confiar a especialistas el cálculo individual de los parámetros de configuración del UPS.

una pequeña teoría

Para calcular el tiempo de funcionamiento de un sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) con cualquier carga, es necesario conocer la capacidad de la batería, que se expresa en amperios-hora (A*h). Sin embargo, en las características de un UPS generalmente no escriben amperios-hora, sino voltamperios (V*A), es decir, escriben potencia. Pero esto no es sólo poder, sino ideal. potencia de salida, inventado por especialistas en marketing. Palabra clave aquí - "ideal". Es decir, uno que mundo real no puede ser. Denotémoslo como Pideal.

Los fabricantes más honestos indican la potencia efectiva, que tradicionalmente se expresa en vatios. Denotémoslo como Eficaz . La potencia efectiva se obtiene de la potencia ideal multiplicando por el factor de potencia:

Efectivo = k * Pideal

¿Cuál es el factor de potencia? k ? A la salida del SAI se instala un inversor que convierte los 12V suministrados por la batería en 220V necesarios para alimentar los dispositivos conectados. Dado que la corriente de salida es alterna, la pérdida de potencia es 1/sqrt(2)=0,70. Además, excluimos de esta potencia la fuente de alimentación del propio circuito UPS y obtenemos un coeficiente aproximadamente igual a 0,6.

Por ejemplo, una oficina normal. sistema de alimentación ininterrumpida APC UPS inteligente 500 tiene una potencia de 500 VA. Éste perfecto energía que puede ser proporcionada por la batería instalada dentro del UPS. Eficiente La potencia, según nuestra fórmula y coeficiente, será sólo 0,6 de la ideal, es decir, 300 W.

Ahora la pregunta. ¿Por qué primero escribimos voltamperios y luego comenzamos a escribir vatios? Ambas son unidades de poder. Tradicionalmente, la potencia ideal se escribe en voltamperios y la potencia efectiva en vatios. Pero éstas son cantidades de la misma dimensión.

Calcular el tiempo de funcionamiento del dispositivo

Ahora comprendamos cómo calcular el tiempo de funcionamiento de un dispositivo alimentado por un UPS. Por ejemplo, tenemos un enrutador Cisco administrado que consume 50 vatios. ¿Qué significa consumir 50 W? Esto significa que por hora gastará 50 W de potencia para su trabajo. Es decir, de hecho, deberíamos escribir 50 W/h. Denotemos esta cantidad como poder (demanda de energía - consumo de energía).

Nuestro UPS tiene reserva poder efectivo sólo 300W. Esto quiere decir que si el equipo consume 50 W/h, entonces nuestro SAI será suficiente para:

300W / 50W/h = 6h

Es decir, la fórmula para calcular el tiempo será la siguiente:

T = Efectivo / Dpotencia

Es decir, si Dpower estará en la dimensión W/h, entonces el tiempo estará en horas.

Y por último, una pequeña tontería.

Si observamos las dimensiones de la potencia (voltios*amperios), recordamos la fórmula de la potencia eléctrica de un curso de física escolar:

P = U*I

Dónde:

• P es la potencia de la batería, expresada en voltios-amperios (V*A),
• V es el voltaje de la batería, expresado en voltios (V),
• I es la corriente generada por la batería, expresada en amperios (A).

Ahora, sabiendo que los sistemas de alimentación ininterrumpida suelen contener baterías con un voltaje de 12 V, podemos averiguar la intensidad de corriente que puede proporcionar la batería:

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

¡Vaya, 41,6 A! ¿Qué tipo de corriente es esta? Esta es una corriente normal. es solo actual cortocircuito, cuando no hay resistencia y la corriente se calcula en base a la potencia ideal. Pero no cortocircuitarás la batería, conectarás la carga al UPS.

29 de marzo de 2016

Calcular con precisión la duración de la batería mediante cálculos matemáticos no es una tarea trivial. En este sentido, simplificamos la tarea implementando el algoritmo de cálculo en calculadoras:

Sin embargo, veamos enfoques para determinar la duración de la batería.

1) Fórmula sencilla

T = UE U / P

• E - capacidad de la batería en Ah
• U - voltaje
• P - potencia de carga en W.

Se trata de una fórmula muy simplificada que da un resultado muy aproximado para descargas en el rango de 5 a 15 horas. Adecuado para estimar rápidamente el tiempo de autonomía en tu cabeza. El algoritmo no tiene en cuenta la disminución de la producción de energía de la batería durante descargas cortas y el aumento durante descargas largas, así como varios coeficientes.

Hay una fórmula mejorada con coeficientes:

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

• T – duración de la batería del sistema de alimentación ininterrumpida, h;
• Uab – voltaje de la batería, V;
• Capacidad de la batería Sak, Ah;
• K – número de baterías en el circuito;
• h – eficiencia del convertidor (h=0,75-0,9), a menudo varía según la carga;
• Kr – coeficiente de profundidad de descarga 0,8–0,9 (80%-90%), debe considerarse 80%;
• Kg – coeficiente de capacidad disponible (depende del modo de descarga y la temperatura, ver características de la batería)
• Rload – potencia de carga.

Este algoritmo proporciona resultados relativamente precisos, pero para descargas prolongadas de 1 hora o más. En descargas cortas, los resultados pueden verse muy distorsionados debido a la función de descarga no lineal de las baterías de plomo-ácido. Usamos un método similar en el artículo.

2) fórmula de Peukert

T=Cp/I^n

• T – tiempo en horas
• Cp – Capacidad de Peckert (capacidad de la batería cuando se descarga con una corriente de 1A)
• I – corriente de descarga
• n - exponente de Peukert

El exponente de Peukert a veces se indica en las características de la batería y se calcula en función de los datos de clasificación C de la batería (capacidad en diferentes tiempos de descarga). La capacidad de Peckert se calcula mediante la fórmula – Ср=R(C/R)^n (R es la clasificación en horas correspondiente a esta capacidad, por ejemplo, 10).

Nuestras calculadoras se basan en esta fórmula, teniendo en cuenta la eficiencia de los inversores y la profundidad de descarga. ellos estan con alta precisión Calcular el tiempo de autonomía tanto para descargas cortas como largas.

3) Cálculo utilizando tablas de especificaciones de la batería.

Paso 1. Cálculo potencia total en potencia de carga de la batería

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

• Carga – potencia en kVA
• cos(φ) – característica del factor de potencia (característica de carga)
• Knagr – Nivel de carga del SAI
• KPDinv – coeficiente acción útil inversor

Por ejemplo, tomemos un UPS de 120 kVA que funciona al 70% de carga con un factor de potencia de 0,8:

Rakb= (120000*0,8*0,7)/0,94=71.489W - es esta carga la que recaerá sobre todo el banco de baterías cuando fuente de alimentación del SAI de la batería.

Paso 2. Calcula la carga de una batería.

Volvamos a calcular la carga de una batería. Como regla general, en grandes baterías del SAI conectados en serie con una cantidad de 32-40 unidades. Para calcular la carga de una batería con 40 baterías:

71.489W/40=1.788W.

La hoja de datos de la batería suele indicar la potencia por celda (Pel), de las cuales hay 6 piezas. en una batería de 12V. Por eso:

Rel = 1788/6 = 298W.

Paso 3. Estudio de tablas de descarga de baterías y selección.

En el artículo analizamos los subtipos de baterías en el contexto de los diferentes usos previstos. uno de características básicas– esta es la producción de energía, es decir cuánta energía es capaz de entregar la batería en un tiempo determinado.

Veamos las tablas de descarga de baterías Delta de 100Ah de dos series diferentes.

Delta DTM 12100l:

DeltaHRL 12100:

Recordemos que nuestra carga sobre el elemento es de 298W. Profundidad de descarga: 10,8 V o 1,80 V por elemento. Así, de estas tablas podemos concluir que DTM 12100 l soportará la carga durante unos 13,8 minutos (se puede calcular proporcionalmente, la distorsión es mínima), Delta HRL 12100 - 16,3 minutos. diferencia de orden 15% . Por cierto, la diferencia de precio es aproximadamente la misma.

4) Realización de vertidos reales

Por supuesto, lo ideal es realizar pruebas de bits reales. Tenga en cuenta que las baterías se cargan capacidad máxima al décimo ciclo de carga-descarga.

La potencia nominal de un sistema de alimentación ininterrumpida es uno de los más importantes. parámetros técnicos, que hay que tener en cuenta a la hora de elegir un UPS. Cálculo incorrecto energía del SAI, como mínimo, conducirá al hecho de que el sistema de alimentación ininterrumpida se sobrecargará constantemente y, por lo tanto, no podrá cumplir su objetivo principal: proteger el equipo. En el peor de los casos, si hay una sobrecarga significativa, el propio UPS puede provocar un corte de energía en la carga crítica.

Cálculo de potencia del UPS. Teoría.

La potencia nominal de un sistema de alimentación ininterrumpida se determina en función de la potencia de la carga conectada a él. Aquí por carga nos referimos poder total todos los aparatos eléctricos que se planea conectar a Unión Postal Universal. Por lo tanto, es necesario calcular correctamente la potencia de carga y, según el cálculo, seleccionar una fuente de alimentación ininterrumpida. Una aclaración importante: al calcular, se debe partir tanto del total como del potencia activa cargas. Recordemos algunos datos de un curso de física escolar.

La potencia aparente (unidad VA, VA - voltiamperio) es toda la potencia consumida por la carga. La potencia total consta de dos componentes: potencia activa (unidad W, W - Watt) y potencia reactiva(unidad de medida var, var – voltamperio reactivo). Como regla general, la gran mayoría de cargas tienen componentes tanto activos como reactivos.

– una carga en la que toda la energía consumida se convierte en calor. El componente reactivo de dicha carga es tan pequeño que puede despreciarse. Las cargas activas incluyen varios dispositivos de calefacción (calentadores, elementos calefactores, etc.), lámparas incandescentes, planchas y estufas eléctricas. Como regla general, el fabricante de aparatos eléctricos indica la potencia de dicha carga en vatios.

– todas las demás cargas. Una carga reactiva puede ser de naturaleza inductiva o capacitiva. Un representante típico de una carga con un componente reactivo, que es de naturaleza inductiva, es un motor eléctrico. La potencia total del motor eléctrico P y la potencia activa P a están relacionadas entre sí por el coeficiente cos φ.

porque valorφ suele estar indicado en la ficha técnica del producto.

Cálculo de potencia del UPS. Metodología.

Muy a menudo, los fabricantes de sistemas de alimentación ininterrumpida en especificación técnica El equipo está indicado por la potencia total y activa del UPS. Con menos frecuencia puede encontrar una indicación de la potencia total y el valor del factor de potencia de salida. En este último caso, la potencia activa del UPS se puede calcular mediante la fórmula

Aquí
P – potencia total del UPS
P a – potencia activa del UPS
P F – factor de potencia de salida (indicado en la especificación técnica del sistema de alimentación ininterrumpida)

Para seleccionar por potencia modelo requerido de un sistema de alimentación ininterrumpida, debe calcular la potencia total de los aparatos eléctricos que planea conectar al UPS. El cálculo debe realizarse tanto para la potencia de carga activa como para la total, es decir, al final debe obtener dos cifras: la potencia de carga total (en voltios-amperios) y la potencia de carga activa (en vatios). El algoritmo de cálculo es aproximadamente el siguiente.

1. Haga una lista de los equipos eléctricos que planea conectar al UPS.

2. Determine la potencia total de cada dispositivo utilizando uno de los siguientes métodos

• La potencia total la indica el fabricante en la ficha técnica del dispositivo.
• Si la potencia activa del equipo está indicada en el pasaporte, calcule la potencia total utilizando la fórmula que se proporciona a continuación.

Aquí
P – potencia total del dispositivo
P a – potencia activa del dispositivo
cos φ – factor de potencia (indicado en el pasaporte del dispositivo). Si cos φ no está indicado en el pasaporte, entonces para el cálculo partimos del hecho de que cos φ = 0,7. Para cargas activas (calefactores, lámparas incandescentes, etc.) cos φ = 1.

3. Nota importante. Si planea conectarse a Unión Postal Universal motor eléctrico o un aparato eléctrico que incluye un motor eléctrico, entonces al calcular la potencia es necesario tener en cuenta las corrientes de arranque. Cualquier motor eléctrico consume mucho cuando está encendido. más poder que en el modo de funcionamiento nominal. Por lo tanto, para evitar sobrecargar el sistema de alimentación ininterrumpida, el valor de potencia nominal del dispositivo debe multiplicarse por al menos 5, y preferiblemente por 7.

4. Para obtener la potencia total de tu carga, suma los datos obtenidos para todos los dispositivos.

5. De manera similar, calcule la potencia activa de su carga. Para calcular la potencia activa, utilice la siguiente fórmula.

Cálculo de potencia. Regla para elegir un UPS por potencia.

Entonces, recibimos dos valores de la potencia de nuestra carga: potencia total y potencia activa. La regla básica para elegir un UPS por potencia es la siguiente: potencia nominal El sistema de alimentación ininterrumpida debe ser un 25% mayor que la potencia de su carga. Además, esta regla debería funcionar tanto para la potencia total del SAI como para la potencia activa. Por supuesto, puede elegir un SAI cuya potencia nominal sea igual o ligeramente superior a la potencia de carga. Esta opción es aceptable y funcionará, pero la vida útil de un UPS cargado al 100% será significativamente (varias veces) menor que la vida útil de un UPS cuya carga no exceda el 80% de la carga nominal.

Cálculo de potencia del UPS. Potencia aproximada de algunos aparatos eléctricos.

A continuación se muestran valores aproximados del consumo de electricidad de diversos electrodomésticos.

Electrodomésticos.

Televisor – 80 W.
Lavadora– 500...2000 W.
Frigorífico – 1000 W.
Horno microondas – 1000 W.
Hervidor eléctrico – 2000 W.
Estufa eléctrica – 1000…2000 W.
Aspiradora – 200…3000 W.
Plancha – 400…2000 W.
Lámpara incandescente doméstica – 25…75 W.
Lámpara fluorescente doméstica – 5…30 W.

Tecnología informática.

Enrutador de red, concentrador – 10…20 W.
Unidad del sistema ordenador personal– 200...1000 W.
Unidad del sistema de servidor – 300…1500 W.
Monitor CRT – 15…200 W.
Monitor LCD – 20…60 W.