本物の負荷のために UPS バッテリー実行時間をサイズする方法

「6 kVAのUPSを20分間稼働させる必要がある」というのは、バッテリー仕様ではなく、出発点です。同じUPSでも、1.5 kWのネットワークラックや4 kWの機器群に電力を供給できます。これらの負荷は、バッテリーから非常に異なる量の電力を引き出します。

kVA定格は、UPSの出力容量を示します。ランタイムは、停電中に接続されたままの電力、バッテリーの構成、および選択されたバッテリーがその放電率でどのように機能するかによって異なります。100 Ahと表示されたラベルも、問題を解決しません。

サイジングのパス:

• 保護対象のkWを測定し、負荷がいつ変化するかを記録します。
• その負荷を、UPSのバッテリーモードデータを使用してバッテリー放電要求に変換します。
• 必要な分数を、正確なバッテリーの放電表とUPSの承認された構成で確認し、負荷がかかった状態で設置されたシステムを検証します。

最初の計算は、確認する価値のあるバッテリーデータを示しています。

ユーティリティ電源が失われた後も稼働し続ける必要がある機器から始めます。その動作kWを測定または取得し、停電中に負荷が変化するかどうかを記録します。サーバー室は、数分後に不要な機器をシャットダウンする場合があります。生産ラインには、電源がバッテリーにある間に始動するモーターがある場合があります。単一の定常状態の数値では、どちらの状況も捉えられません。

kVAまたは力率、および始動電流またはピーク電流も記録します。ランタイムは主にエネルギーと放電率の問題であり、UPS自体は負荷の連続kW、kVA、および短時間のピークを処理する必要があります。それらの定格が合わない場合、より大きなバッテリーでもUPSの選択を修正することはできません。当社の 産業用および医療用UPSサイジングガイド では、この最初のチェックについて詳しく説明しています。

可変負荷の場合は、サプライヤーに短い負荷スケジュールを提供してください。たとえば、最初の5分間に必要な電力、シャットダウンできるもの、停電の残りの時間で維持されるものなどです。1つの定負荷で提示された単一のランタイム数値は、このシーケンスを表さない場合があります。

UPSが完了する必要がある作業から目標時間を選択します。順序正しいシャットダウンのために機器を稼働させ続ける、発電機への引き渡しを橋渡しする、または別の電源が利用可能になるまで継続的な運用をサポートするなどです。これらは異なる約束です。サイトの平均停電時間は有用な背景情報ですが、保護対象負荷に必要な動作時間に取って代わることはできません。

「20分」とは、電源が復旧するか、機器が安全にシャットダウンされる時点まで、保護対象負荷で20分を意味する必要があります。発電機が関与している場合は、始動、使用可能な電圧と周波数への到達、電源の切り替え、およびUPSがその入力を受け入れるまでの、全体の引き渡し時間をカウントします。エンジン始動時間だけでは、必要なバッテリー時間ではありません。

目標が、指定された室温での新品の満充電バッテリーにのみ適用されるのか、それともバッテリーのサービス寿命の後半でも満たされる必要があるのかを決定します。これらは異なる設計要件です。繰り返し停電が発生する可能性がある場合は、各イベントが満充電バッテリーから始まると仮定するのではなく、イベント間でシステムがどれだけ充電を回復できるかを確認してください。当社の UPSバッテリー充電ガイド では、充電器の容量と利用可能な再充電ウィンドウがなぜ重要なのかを説明しています。

最も簡単な最初のパス計算は次のとおりです。

バッテリー電力（kW）≒保護対象AC負荷（kW）÷バッテリーモードでのDC-AC効率

実際のUPSモデルと負荷レベルの効率またはバッテリー放電電流データを使用します。メーカーがすでに含めていない場合は、補助DC負荷を含めます。最終設計には、メーカーのランタイムツールまたは放電電流データを使用します。UPSの効率とバッテリー電圧は、バッテリーが放電するにつれて変化する可能性があります。

仮定を使用した実例を次に示します。

• 測定された保護対象負荷: 3.0 kW
• 必要なランタイム: 20分
• 仮定されたUPSバッテリーモード効率: 90%
• 仮定されたバッテリー構成: 16個の12 V VRLAブロックの1つの直列ストリングブロックあたり6セル

推定バッテリー側電力は 3.0 ÷ 0.90 = 3.33 kWです。16ブロックに分割すると、約 ブロックあたり208 W、または96セル全体で約 セルあたり34.7 Wです。これが、バッテリー表で確認する必要のある放電要求です。

仮説的な比較 — TAFENGの仕様またはランタイム保証ではありません。 同じ仮定されたUPS効率とバッテリーストリングでも、負荷は目に見える違いを生みます:

これらの数値がバッテリー要求を定義します。次に、放電表で、指定されたバッテリーが20分間その要求を満たせるかどうかを確認します。

次に、提案されたバッテリーモデルの定電力放電表を開きます。UPSで許可される温度と放電終端電圧での 20分の値を見つけます。バッテリーは、プロジェクトの経年劣化と温度の許容範囲を適用した後、少なくとも必要なセルあたりの電力を供給する必要があります。メーカーが12 Vブロックあたりのワット数を提供している場合は、ブロックあたり208 Wと比較します。セルあたりの表とブロックあたりの計算を混同しないでください。

仮定された90%の効率と16ブロックのストリングにより、計算が視覚化されます。これらは実際のUPSデータに置き換える必要があります。特に、公称DC電圧を12で割って承認されたバッテリー数を推測しないでください。

公称バッテリー電圧にAhを掛けると、公称エネルギー値が得られます。これは、UPSがカットオフ電圧に達する前に20分間でどれだけのエネルギーを供給できるかを示していません。Ah定格は、指定されたテストレートと温度で測定されます。短いUPS放電は、はるかに要求が厳しくなる可能性があります。

直列および並列配線も重要です。直列ストリングでは、ブロック電圧は加算されますが、Ah定格は1つのブロックのままです。承認された2番目の並列ストリングは利用可能な容量を増やしますが、UPSとバッテリーメーカーは、その構成を許可し、その保護を指定する必要があります。単一の直列ストリング内のブロック数にAhを掛けないでください。

したがって、バッテリーメーカーは 時間、終端電圧、および温度ごとに放電データを公開しています。20分設計では、10時間または20時間のAh定格を20分間の約束に引き伸ばしたものではなく、20分間の定格またはメーカー承認のサイジング方法を使用する必要があります。正確なバッテリーモデルを確認してください。同じAhマーキングを持つ2つのバッテリーでも、高レート性能が異なる場合があります。

見積もりを行う前に、バッテリーバンクをUPSの承認されたDC電圧、充電器設定、および許可されたストリング数と比較してください。紙の上では正しく見えるバッテリーでも、UPSにとっては間違った構成である可能性があります。次に、保護装置、ケーブルサイズ、およびキャビネットまでの距離を確認します。 バッテリーキャビネット間の距離ガイド では、DC電流とケーブル電圧降下がなぜ重要なのか、特に放電終盤近くで重要なのかを説明しています。

長時間のランタイムが必要なオンラインUPSの場合、 この外部バッテリーオンラインUPSモデル は、TAFENGと話し合うための1つの選択肢です。バッテリー構成は、特定のUPSモデル、負荷、およびサイトで承認されている必要があります。ストレージを追加しても、UPSの出力定格は増加せず、ランタイムが無制限になるわけではありません。

署名する前に、意図された保護対象負荷と合意されたテスト手順で設置されたシステムをテストしてください。初期バッテリー充電、室温、負荷プロファイル、およびUPSが供給を停止する時点を記録します。メーカーの曲線は選択の基礎となります。試運転テストは、実際に構築した設置を確認します。

オンラインUPSバッテリーバックアップシステムの場合、バッテリーサイズを決定する詳細をサプライヤーに送ってください:

• 測定された動作kWおよびkVA、および停電中の負荷の変化
• ピークまたは始動負荷とその持続時間
• 必要な分数とバッテリーの仕事が終わるイベント
• 提案されたバッテリーモデルまたは化学物質（すでに選択されている場合）
• バッテリーキャビネットでの実際の室温（快適設定点だけでなく）とUPSモデル

これらの詳細があれば、サプライヤーは正当な計算を開始できます。それらがない場合、「6 kVA、100 Ah、20分」では、サプライヤーが見積もりを行うには不十分です。