Πόσο μακριά πρέπει να είναι ένα UPS από το ντουλάπι της μπαταρίας;

Δεν υπάρχει καθολικός κανόνας 5 μέτρων για την απόσταση μεταξύ ενός UPS και του εξωτερικού ντουλαπιού μπαταριών του. Πέντε εγχειρίδια εγκατάστασης λένε κάτι πιο χρήσιμο: δεν συμφωνούν στην απόσταση, αλλά τα τέσσερα που καλύπτουν μεγάλα συστήματα συμφωνούν στον αριθμό πίσω από αυτήν.

Ένα όριο 5 μέτρων εμφανίζεται σε ορισμένα εγχειρίδια μικρών DC UPS, αλλά δεν πρέπει να μεταφέρεται απευθείας σε ένα τριφασικό UPS 100 kVA. Αυτό που διέπει μια μεγάλη τράπεζα μπαταριών είναι το ρεύμα που παρέχει και πόση από την τάση της χάνεται καθ' οδόν προς το UPS.

Όλα τα άλλα προκύπτουν από αυτά τα δύο.

1. Γιατί ο βρόχος της μπαταρίας είναι διπλάσιος από την απόσταση που νομίζετε

Ένα κύκλωμα μπαταρίας έχει δύο αγωγούς. Το ρεύμα φεύγει από την μπαταρία στο θετικό καλώδιο και επιστρέφει στο αρνητικό, οπότε ένα ντουλάπι που βρίσκεται 5 μέτρα από το UPS τοποθετεί10 μέτρα αγωγού στον υπολογισμό πτώσης τάσης, όχι 5 μέτρα.

Αυτό είναι το πιο συνηθισμένο λάθος στη διαστασιολόγηση καλωδίων μπαταρίας, και είναι πολύ φθηνότερο να διορθωθεί σε ένα σχέδιο παρά σε χαλκό.

Η ίδια η πτώση είναι απλή:

Πτώση τάσης = ρεύμα * αντίσταση καλωδίου

Η αντίσταση του καλωδίου αυξάνεται με το μήκος και μειώνεται καθώς αυξάνεται η διατομή. Αυτό δίνει δύο μοχλούς με την ίδια επίδραση: μισέψτε τη διαδρομή ή διπλασιάστε τον χαλκό, και η πτώση μισεύεται και στις δύο περιπτώσεις.

Δύο ντουλάπια σε απόσταση 5 μέτρων τοποθετούν 10 μέτρα αγωγού μεταξύ της μπαταρίας και του DC bus. Αναφέρετε το μήκος του βρόχου, όχι το κενό.

2. Τι τραβάει ένα UPS 100 kVA από την τράπεζα μπαταριών του

Το ρεύμα της μπαταρίας είναι η είσοδος σε κάθε επόμενο υπολογισμό, και είναι μεγαλύτερο από ό,τι περιμένουν οι περισσότεροι.

Για επεξήγηση, πάρτε ένα UPS 100 kVA ονομαστικής ισχύος 100 kW σε μια ονομαστική τράπεζα 384 V. Αγνοώντας τις απώλειες μετατροπής για την πρώτη προσέγγιση:

100.000 W ÷ 384 V ≈ 260 A

Οι μονάδες με χαμηλότερο συντελεστή ισχύος εξόδου καταλήγουν σε χαμηλότερη ισχύ DC, οπότε αυτή είναι μια συνθήκη παραδείγματος, όχι μια προεπιλογή.

Δύο πράγματα ωθούν την πραγματική τιμή πάνω από αυτήν. Η τάση της μπαταρίας πέφτει κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης, οπότε η ίδια απαίτηση ισχύος απαιτεί μεγαλύτερο ρεύμα στο τέλος παρά στην αρχή. Ο μετατροπέας αναλαμβάνει επίσης τις δικές του απώλειες πριν από οτιδήποτε φτάσει στο φορτίο.

Το ρεύμα που έχει σημασία για την επιλογή καλωδίου είναι επομένως τοονομαστικό μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης μπαταρίας στο εγχειρίδιο του UPS, υπολογισμένο από την ονομαστική έξοδο, την απόδοση, την ονομαστική τάση της μπαταρίας και την ελάχιστη τάση της μπαταρίας στο τέλος της εκφόρτισης. Μια ονομαστική τιμή kVA και μια διαίρεση δεν αρκούν.

Ξεκινήστε από το ρεύμα εκφόρτισης, και ξεκινήστε απότην ονομαστική kW πίσω από αυτό αντί για το kVA στην μπροστινή όψη.

3. Η πτώση τάσης είναι ο αριθμός που διέπει, όχι τα μέτρα

Εδώ είναι τι λένε τα δημοσιευμένα εγχειρίδια για το μέγιστο μήκος καλωδίου DC:

Τα όρια κυμαίνονται από 5 m έως 50 m — ένας παράγοντας δέκα. Στα τέσσερα παραδείγματα μεγάλων UPS, ο δημοσιευμένος στόχος πτώσης τάσης είναι κάτω από 1%. Το εγχειρίδιο του μικρού DC UPS δηλώνει ένα μήκος χωρίς να δημοσιεύει έναν στόχο πτώσης δίπλα του.

Αυτό είναι όλο το νόημα. Η απόσταση είναι το αποτέλεσμα ενός υπολογισμού πτώσης, όχι ο κανόνας που την αντικαθιστά. Το δημοσιευμένο μήκος καλωδίου συνδέεται επομένως με τις παραδοχές διαστασιολόγησης καλωδίων του κατασκευαστή και το όριο πτώσης τάσης, αντί να είναι ένας καθολικός κανόνας απόστασης.

Το εγχειρίδιο της Schneider δείχνει επίσης από πού προέρχονται οι ίδιες οι διαστάσεις των καλωδίων: πίνακες B.52.3 και B.52.5 του IEC 60364-5-52, υποθέτοντας αγωγούς 90 °C, περιβάλλον 30 °C, χαλκό και μέθοδο εγκατάστασης C. Αλλάξτε τη θερμοκρασία περιβάλλοντος ή τη μέθοδο εγκατάστασης και οι συντελεστές διόρθωσης μετακινούν την απάντηση.

Η διασπορά είναι δέκα προς ένα. Ο στόχος πτώσης πίσω από τα τέσσερα μεγάλα συστήματα δεν είναι.

Για μια τράπεζα 260 A στα 384 V, αυτός ο στόχος 1% μεταφράζεται απευθείας σε εμβέλεια ανά μέγεθος καλωδίου:

Αυτές οι μπάρες δείχνουν μόνο την πτώση τάσης. Η τελική διαστασιολόγηση καλωδίου πρέπει επίσης να ικανοποιεί απαιτήσεις χωρητικότητας ρεύματος, ομαδοποίησης, θερμοκρασίας περιβάλλοντος, μεθόδου εγκατάστασης και προστασίας.

4. Τι σας κοστίζει μια μακρά διαδρομή DC

Η πτώση τάσης τρώει τον χρόνο λειτουργίας τη λάθος στιγμή

Στο τέλος της εκφόρτισης, η τάση της μπαταρίας ήδη πέφτει. Η πτώση του καλωδίου πάνω σε αυτό σημαίνει ότι το UPS βλέπει λιγότερο από ό,τι μετρούν οι ακροδέκτες της μπαταρίας, και φτάνει στο όριο χαμηλής μπαταρίας νωρίτερα από ό,τι έχει τελειώσει πραγματικά η μπαταρία.

Η τράπεζα σχεδιάστηκε για έναν χρόνο λειτουργίας. Το καλώδιο τον παίρνει κρυφά πίσω ένα μέρος του.

Χαλκός, ακροδέκτες και χώρος καλωδίου

Μια μακρύτερη διαδρομή απαιτεί μεγαλύτερη διατομή, και οι συνέπειες δεν είναι μόνο η τιμή του καλωδίου:

• μεγαλύτερες ωτίδες και μεγαλύτερη ακτίνα κάμψης
• περισσότερος χώρος στο καλώδιο, που ανταγωνίζεται με οτιδήποτε άλλο υπάρχει σε αυτό
• βαρύτερη, δυσκολότερη σύνδεση
• μεγαλύτερο μηχανικό φορτίο στους ακροδέκτες της μπαταρίας και του UPS
• περισσότερες συνδέσεις αν η διαδρομή δεν μπορεί να τραβηχτεί σε ένα μήκος

Σε έναUPS 120 kVA με μακρά διαδρομή μπαταρίας, ο επιπλέον χαλκός, οι ακροδέκτες και η εργασία εγκατάστασης μπορούν γρήγορα να υπερβούν το κόστος βελτίωσης της διάταξης του εξοπλισμού κατά τη σχεδίαση.

Ρεύμα σφάλματος και μη προστατευμένο καλώδιο

Μια τράπεζα μπαταριών είναι μια πηγή. Ένα βραχυκύκλωμα στο καλώδιο DC τραβάει ό,τι μπορεί να παραδώσει η τράπεζα, και ένα μακρύ καλώδιο είναι επίσης μια μακρά διαδρομή σφάλματος με αντίσταση που μπορεί να εμποδίσει μια προστατευτική συσκευή να καθαρίσει γρήγορα.

Αυτός είναι ο τρίτος λόγος που το ερώτημα της απόστασης είναι πραγματικά ένα ερώτημα διάταξης.

5. Γιατί το ντουλάπι της μπαταρίας συχνά πρέπει να κάθεται πιο μακριά

Αν οι σύντομες διαδρομές ήταν μόνο θέμα επιλογής, όλοι θα τις κατασκεύαζαν. Δεν είναι.

IEC 62485-2, που καλύπτει τις απαιτήσεις ασφαλείας γιαστατικές εγκαταστάσεις δευτερευουσών μπαταριών έως 1.500 V DC, αντιμετωπίζει τον εξαερισμό, τους ηλεκτρικούς κινδύνους, την προστασία από βραχυκύκλωμα και τις αποστάσεις εγκατάστασης. Στην πράξη, η φόρτιση του δαπέδου, η διάταξη του δωματίου και οι απαιτήσεις θερμοκρασίας της μπαταρίας επηρεάζουν επίσης πού μπορεί να κάθεται το ντουλάπι της μπαταρίας.

Ένα ντουλάπι μπαταρίας είναι αρκετά βαρύ ώστε η δομή του δαπέδου να γίνεται περιορισμός τοποθέτησης πριν από το μήκος του καλωδίου, και ένα δωμάτιο που πρέπει να αερίζεται δεν είναι πάντα το δωμάτιο δίπλα στο UPS. Αυτές οι απαιτήσεις τραβούν την μπαταρία μακριά από το UPS. Ο στόχος πτώσης την τραβάει πίσω. Η διάταξη είναι η διαπραγμάτευση μεταξύ τους, και το μέγεθος του καλωδίου είναι αυτό που πληρώνετε για το αποτέλεσμα.

6. Τέσσερις έλεγχοι πριν αποδεχτείτε μια μακρύτερη διαδρομή

1. Επιβεβαιώστε το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης. Πάρτε το από το εγχειρίδιο του UPS, στην ελάχιστη τάση μπαταρίας, όχι από την ονομαστική τιμή kVA.
2. Ελέγξτε χωρητικότητα ρεύματος και πτώση τάσης ξεχωριστά. Ένα καλώδιο πρέπει να μεταφέρει το ρεύμα χωρίς υπερθέρμανσηκαι να διατηρεί την πτώση εντός του στόχου. Η ομαδοποίηση, η θερμοκρασία περιβάλλοντος, το καλώδιο ή ο αγωγός, η ονομαστική τιμή μόνωσης και το μέγεθος των ακροδεκτών μετακινούν την απάντηση της χωρητικότητας ρεύματος. Δεν υπάρχει κανόνας που να λέει ότι ένα δεδομένο kVA παίρνει πάντα ένα δεδομένο μέγεθος καλωδίου — το μήκος της διαδρομής και ο σχεδιασμός του DC bus έχουν τόση βαρύτητα όσο η ονομαστική τιμή.
3. Κρατήστε τα παράλληλα καλώδια πανομοιότυπα. Όπου μια πολικότητα χρειάζεται δύο ή περισσότερα καλώδια παράλληλα, πρέπει να μοιράζονταιίσο μήκος, διατομή και διαδρομή, συν το ίδιο υλικό και τύπο αγωγού. Ένα κοντύτερο ή διαφορετικά δρομολογημένο καλώδιο έχει χαμηλότερη αντίσταση, μεταφέρει περισσότερο από το μερίδιό του και λειτουργεί πιο ζεστά. Ο έλεγχος σε ελαφρύ φορτίο δεν θα το δείξει.
4. Διαβάστε το εγχειρίδιο εγκατάστασης. Οι τάσεις μπαταρίας, τα όρια ρεύματος εκφόρτισης, τα μεγέθη ακροδεκτών και οι ρυθμίσεις προστασίας διαφέρουν μεταξύ των κατασκευαστών, και το εγχειρίδιο υπερισχύει οποιουδήποτε κανόνα τοποθεσίας σχετικά με τα μέτρα.

7. Δρομολογήστε το θετικό και το αρνητικό μαζί

Το θετικό και το αρνητικό πρέπει να ακολουθούν την ίδια διαδρομή και να παραμένουν κοντά το ένα στο άλλο. Η δρομολόγηση του ενός κατά μήκος κάθε πλευράς ενός δωματίου επειδή είναι βολικό αυξάνει την περιοχή του βρόχου, προσθέτει αυτεπαγωγή και καθιστά την εγκατάσταση δυσκολότερη στην επιθεώρηση και στην εύρεση σφαλμάτων αργότερα.

Σε υψηλό ρεύμα DC, η δρομολόγηση είναι μέρος του ηλεκτρολογικού σχεδιασμού.

8. Τοποθετήστε την προστασία δίπλα στην μπαταρία

Ο διακόπτης μπαταρίας, η ασφάλεια DC ή ο διακόπτης απομόνωσης ανήκει κοντά στους ακροδέκτες της μπαταρίας. Η δουλειά του είναι να μειώσει το μήκος του καλωδίου που βρίσκεται μεταξύ μιας πηγής ενέργειας και της συσκευής που μπορεί να την αποσυνδέσει. Μια συσκευή προστασίας στο άκρο του UPS αφήνει το μεγαλύτερο δυνατό τμήμα της διαδρομής χωρίς προστασία.

Ποια συσκευή, και αν κάθεται μέσα στο ντουλάπι της μπαταρίας ή σε ξεχωριστό περίβλημα DC, καθορίζεται από τον σχεδιασμό του συστήματος UPS και μπαταρίας. Ο έλεγχος είναι απλός: κανένα μακρύ τμήμα καλωδίου μεταξύ της μπαταρίας και κάτι που θα ανοίξει.

Ξεκινήστε με τη διάταξη, όχι με το καλώδιο

Όπου το επιτρέπει ο χώρος, τοποθετήστε το UPS και το ντουλάπι της μπαταρίας κοντά το ένα στο άλλο, διατηρώντας τις αποστάσεις σέρβις που χρειάζεται ο εξοπλισμός. Οι σύντομες διαδρομές DC δίνουν χαμηλότερη πτώση, μικρότερο καλώδιο, χαμηλότερο κόστος, λιγότερες συνδέσεις και ευκολότερη επιθεώρηση — γι' αυτό οι έμπειροι μηχανικοί το προωθούν στο στάδιο του σχεδίου αντί μετά την παράδοση.

Η φιγούρα των πέντε μέτρων είναι μια χρήσιμη υπενθύμιση. Δεν είναι η προδιαγραφή.

Όταν αναθεωρείτε μια διάταξη, ρωτήστε τέσσερα πράγματα αντί να μετράτε το κενό: ποιο είναι το μέγιστο ρεύμα DC, ποια διατομή το μεταφέρει, ποια είναι η υπολογισμένη πτώση πάνω στο μήκος του βρόχου και πού κάθεται η προστασία. Αν τα πάρετε αυτά τα τέσσερα σωστά, μια μακρύτερη διαδρομή είναι εντάξει. Αν τα πάρετε λάθος, μια σύντομη θα προκαλέσει ακόμα προβλήματα.

Στείλτε σε έναν προμηθευτήτη λίστα φορτίων, τον χρόνο λειτουργίας και το δωμάτιο που έχετε — την τάση της μπαταρίας, την διαθέσιμη διαδρομή καλωδίου, το δάπεδο στο οποίο πρέπει να σταθεί το ντουλάπι και την απόσταση που χρειάζεται — και το μέγεθος του καλωδίου θα επιστρέψει ως υπολογισμένο αποτέλεσμα. Οι μηχανικοί της TAFENG υπολογίζουν το καλώδιο DC από την τάση της μπαταρίας του UPS, το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης, το μήκος του καλωδίου και τις συνθήκες εγκατάστασης του χώρου αντί να εφαρμόζουν έναν σταθερό κανόνα απόστασης.

Συχνές Ερωτήσεις

Πόσο μακριά μπορεί να είναι ένα UPS από το ντουλάπι της μπαταρίας; Τα δημοσιευμένα όρια των κατασκευαστών κυμαίνονται από 5 m σε ορισμένα μικρά συστήματα DC UPS έως 50 m σε μεγάλες εγκαταστάσεις UPS. Για αρκετές μεγάλες σειρές UPS, ο δηλωμένος στόχος σχεδιασμού είναι πτώση τάσης DC κάτω από 1%. Ελέγχετε πάντα το εγχειρίδιο εγκατάστασης για το συγκεκριμένο μοντέλο.

Γιατί ο βρόχος του καλωδίου της μπαταρίας είναι διπλάσιος από την απόσταση; Το ρεύμα ταξιδεύει προς το UPS στον θετικό αγωγό και επιστρέφει στον αρνητικό. Ένα ντουλάπι σε απόσταση 5 μέτρων, επομένως, τοποθετεί 10 μέτρα αγωγού στον υπολογισμό πτώσης τάσης, και η αντίσταση — όχι το κενό — είναι αυτό που παράγει την πτώση.

Ποια πτώση τάσης είναι αποδεκτή σε ένα καλώδιο μπαταρίας UPS; Κάτω από 1% της ονομαστικής τάσης DC είναι η σύμβαση στα εγχειρίδια μεγάλων UPS που ελέγχθηκαν εδώ, συνήθως δηλώνεται στο ονομαστικό ρεύμα μπαταρίας. Αυτή η τιμή είναι ένας στόχος σχεδιασμού του κατασκευαστή, οπότε το εγχειρίδιο της μονάδας σας έχει προτεραιότητα.

Πόσο ρεύμα τραβάει ένα UPS 100 kVA από την μπαταρία του; Περίπου 260 A για μια μονάδα 100 kVA ονομαστικής ισχύος 100 kW σε μια ονομαστική τράπεζα 384 V, πριν από τις απώλειες μετατροπής. Η πραγματική τιμή είναι υψηλότερη, επειδή η τάση της μπαταρίας πέφτει κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης και ο μετατροπέας αναλαμβάνει τις δικές του απώλειες, οπότε υπολογίστε από το ονομαστικό μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης στο εγχειρίδιο.

Πού πρέπει να εγκατασταθεί ο διακόπτης της μπαταρίας; Κοντά στην μπαταρία. Η προστασία που βρίσκεται στο άκρο του UPS αφήνει ολόκληρη τη διαδρομή του καλωδίου μεταξύ των ακροδεκτών της μπαταρίας και της συσκευής που μπορεί να διακόψει ένα σφάλμα.

Πρέπει τα παράλληλα καλώδια μπαταρίας να έχουν το ίδιο μήκος; Ναι — ίδιο μήκος, διατομή, διαδρομή, υλικό και τύπο καλωδίου. Ένας κοντύτερος ή διαφορετικά δρομολογημένος αγωγός έχει χαμηλότερη αντίσταση και μεταφέρει περισσότερο από το μερίδιό του στο ρεύμα.