A que distância um UPS deve estar do gabinete da bateria?

Não existe uma regra universal de 5 m para a distância entre um UPS e seu gabinete de bateria externo. Cinco manuais de instalação dizem algo mais útil: eles não concordam quanto à distância, mas os quatro que cobrem grandes sistemas concordam quanto ao número por trás dela.

Um limite de 5 m aparece em alguns manuais de pequenos UPS DC, mas não deve ser transferido diretamente para um UPS trifásico de 100 kVA. O que rege um grande banco de baterias é a corrente que ele fornece e quanto de sua tensão é perdida no caminho até o no-break.

Todo o resto decorre desses dois.

1. Por que o circuito da bateria tem o dobro da distância que você pensa

Um circuito de bateria possui dois condutores. A corrente sai da bateria pelo cabo positivo e retorna pelo negativo, portanto, um gabinete situado a 5 m do no-break coloca10 m de condutorno cálculo da queda de tensão, e não 5 m.

Este é o erro mais comum no dimensionamento de cabos de bateria e é muito mais barato consertar em um desenho do que em cobre.

A queda em si é simples:

Queda de tensão = corrente * resistência do cabo

A resistência do cabo aumenta com o comprimento e diminui à medida que a seção transversal aumenta. Isso dá duas alavancas com o mesmo efeito: reduzir pela metade o percurso, ou dobrar o cobre, e a queda é reduzida pela metade em qualquer direção.

Dois gabinetes separados por 5 m colocam 10 m de condutor entre a bateria e o barramento CC. Cite o comprimento do loop, não a lacuna.

2. O que um UPS de 100 kVA extrai de seu banco de baterias

A corrente da bateria é a entrada para todos os cálculos a seguir e é maior do que a maioria das pessoas espera.

Para ilustração, considere um no-break de 100 kVA com potência nominal de 100 kW em um banco nominal de 384 V. Ignorando perdas de conversão na primeira passagem:

100.000 W ÷ 384 V ≈ 260 A

As unidades com um fator de potência de saída mais baixo utilizam uma alimentação CC mais baixa, portanto, esta é uma condição de exemplo, não um padrão.

Duas coisas empurram o número real acima disso. A tensão da bateria cai durante a descarga, portanto a mesma potência exige mais corrente no final do que no início. O inversor também assume suas próprias perdas antes que qualquer uma delas atinja a carga.

A corrente que importa para a seleção do cabo é, portanto, acorrente máxima nominal de descarga da bateriano manual do UPS, calculado a partir da potência nominal, da eficiência, da tensão nominal da bateria e da tensão mínima da bateria no final da descarga. Uma classificação de kVA e uma divisão não são suficientes.

Comece com a corrente de descarga e comece como kW nominal por trás deleem vez do kVA no painel frontal.

3. Queda de tensão é o número que rege, não os medidores

Aqui está o que os manuais publicados realmente dizem sobre o comprimento máximo do cabo DC:

Os limites vão de 5 m a 50 m — um fator de dez. Nos quatro grandes exemplos de UPS, a meta de queda de tensão publicada é inferior a 1%. O pequeno manual do UPS DC indica um comprimento sem publicar um alvo de queda ao lado dele.

Esse é o ponto principal.A distância é o resultado de um cálculo de queda, não da regra que a substitui.O comprimento do cabo publicado está, portanto, vinculado às suposições de dimensionamento do cabo e ao limite de queda de tensão do fabricante, em vez de ser uma regra de distância universal.

O manual da Schneider também mostra de onde vêm os tamanhos dos cabos:tabelas B.52.3 e B.52.5 da IEC 60364-5-52, assumindo condutores de 90 °C, ambiente de 30 °C, cobre e método de instalação C. Altere a temperatura ambiente ou o método de instalação e os fatores de correção movem a resposta.

O spread é de dez para um. A meta de queda por trás dos quatro grandes sistemas não é.

Para um banco de 260 A a 384 V, essa meta de 1% se traduz diretamente no alcance por tamanho de cabo:

Essas barras mostram apenas queda de tensão. O dimensionamento final do cabo também deve atender aos requisitos de ampacidade, agrupamento, temperatura ambiente, método de instalação e proteção.

4. Quanto custa uma longa operação de DC

Queda de tensão consome tempo de execução no momento errado

No final da descarga a tensão da bateria já está caindo. Além disso, a queda do cabo significa que o no-break vê menos do que os terminais da bateria medem e atinge o limite de desligamento de bateria fraca antes que a bateria esteja realmente esgotada.

O banco foi dimensionado para um tempo de execução. O cabo retira silenciosamente parte dele.

Cobre, terminações e espaço da bandeja

Um percurso mais longo necessita de uma secção transversal maior e as consequências não são apenas o preço do cabo:

• saliências maiores e um raio de curvatura maior
• mais espaço ocupado na bandeja, que compete com todo o resto nela
• terminação mais pesada e mais difícil
• mais carga mecânica na bateria e nos terminais do UPS
• mais juntas se o trecho não puder ser puxado em um comprimento

Em umUPS de 120kVAcom uma bateria de longa duração, o cobre adicional, as terminações e o trabalho de instalação podem rapidamente compensar o custo de melhorar o layout do equipamento durante o projeto.

Corrente de falha e cabo desprotegido

Um banco de baterias é uma fonte. Um curto-circuito no cabo CC consome tudo o que o banco pode fornecer, e um cabo longo também é um longo caminho de falha com impedância que pode impedir que um dispositivo de proteção seja eliminado rapidamente.

Esta é a terceira razão pela qual a questão da distância é realmente uma questão de layout.

5. Por que o gabinete da bateria muitas vezes precisa ficar mais afastado

Se as tiragens curtas fossem apenas uma questão de escolha, todos as construiriam. Eles não são.

CEI 62485-2, que abrange os requisitos de segurança parainstalações de baterias secundárias estacionáriasaté 1.500 V CC, aborda ventilação, riscos elétricos, proteção contra curto-circuito e folgas de instalação. Na prática, a carga do piso, o layout da sala e os requisitos de temperatura da bateria também afetam o local onde o gabinete da bateria pode ficar.

Um gabinete de bateria é pesado o suficiente para que a estrutura do piso se torne uma restrição de localização antes do comprimento do cabo, e uma sala que precisa ser ventilada nem sempre é a sala próxima ao no-break. Esses requisitos afastam a bateria do no-break. O alvo de lançamento o puxa de volta. O layout é a negociação entre eles, e o tamanho do cabo é o que você paga pelo resultado.

6. Quatro verificações antes de aceitar uma corrida mais longa

1. Confirme a corrente máxima de descarga.Consulte o manual do UPS, na tensão mínima da bateria, não na classificação kVA.
2. Verifique a ampacidade e a queda de tensão separadamente.Um cabo tem que transportar a corrente sem superaqueceremantenha a gota dentro do alvo. Agrupamento, temperatura ambiente, bandeja ou conduíte, classificação de isolamento e tamanho do terminal determinam a resposta de ampacidade. Não existe nenhuma regra que diga que um determinado kVA sempre requer um determinado tamanho de cabo – o comprimento do trecho e o projeto do barramento CC têm tanto peso quanto a classificação.
3. Mantenha os cabos paralelos idênticos.Onde uma polaridade necessita de dois ou mais cabos em paralelo, eles devem compartilharcomprimento, seção transversal e rota iguais, além do mesmo material e tipo de condutor. Um cabo mais curto ou com roteamento diferente tem menor resistência, transporta mais do que deveria e aquece mais. Os testes de carga leve não mostrarão isso.
4. Leia o manual de instalação.As tensões da bateria, os limites de corrente de descarga, os tamanhos dos terminais e os arranjos de proteção diferem entre os fabricantes, e o manual substitui qualquer regra local sobre medidores.

7. Direcione o positivo e o negativo juntos

Positivo e negativo devem seguir o mesmo caminho e ficar próximos um do outro. Colocar um em cada lado da sala porque é conveniente aumenta a área do loop, adiciona indutância e torna a instalação mais difícil de inspecionar e encontrar falhas posteriormente.

Em CC de alta corrente, o roteamento faz parte do projeto elétrico.

8. Coloque a proteção próxima à bateria

O disjuntor da bateria, o fusível CC ou a chave de isolamento ficam próximos aos terminais da bateria. Sua função é encurtar o comprimento do cabo entre uma fonte de energia e o dispositivo que pode desconectá-la. Um dispositivo de proteção na extremidade do UPS deixa a seção mais longa possível da operação desprotegida.

Qual dispositivo, e se ele fica dentro do gabinete da bateria ou em um gabinete CC separado, é definido pelo design do no-break e do sistema de bateria. O teste é simples: não há grande extensão de cabo entre a bateria e algo que irá abrir.

Comece com o layout, não com o cabo

Onde a sala permitir, coloque o no-break e o gabinete da bateria próximos um do outro, mantendo as folgas de serviço necessárias ao equipamento. Circuitos CC curtos proporcionam menor queda, cabos menores, menor custo, menos juntas e inspeção mais fácil – e é por isso que engenheiros experientes pressionam por isso na fase de desenho, e não após a entrega.

A figura de cinco metros é uma dica útil. Não é a especificação.

Ao revisar um layout, pergunte quatro coisas em vez de medir a lacuna: qual é a corrente CC máxima, que seção transversal a transporta, qual é a queda calculada ao longo do comprimento do loop e onde fica a proteção. Acerte esses quatro e uma corrida mais longa está bem. Se errar, um curto ainda causará problemas.

Envie um fornecedora lista de carga, o tempo de execução e o espaço que você tem— a tensão da bateria, a rota do cabo disponível, o piso em que o gabinete deve ficar e o espaço necessário — e o tamanho do cabo retorna como um resultado calculado.Engenheiros TAFENGdimensione o cabo CC com base na tensão da bateria do UPS, na corrente máxima de descarga, no comprimento do cabo e nas condições de instalação do local, em vez de aplicar uma regra de distância fixa.

Perguntas frequentes

A que distância um UPS pode estar do gabinete da bateria?Os limites publicados pelo fabricante variam de 5 m em alguns pequenos sistemas UPS DC a 50 m em grandes instalações UPS. Para diversas grandes faixas de UPS, a meta de projeto declarada é uma queda de tensão CC abaixo de 1%. Verifique sempre o manual de instalação do modelo específico.

Por que o laço do cabo da bateria tem o dobro da distância?A corrente viaja para o UPS pelo condutor positivo e retorna pelo condutor negativo. Um gabinete a 5 m de distância, portanto, coloca 10 m de condutor no cálculo da queda de tensão, e a resistência – e não a lacuna – é o que produz a queda.

Qual queda de tensão é aceitável em um cabo de bateria do UPS?Menos de 1% da tensão CC nominal é a convenção nos manuais de UPS grandes verificados aqui, geralmente indicada na corrente nominal da bateria. Esse número é a meta de projeto do fabricante, portanto o manual da sua unidade tem prioridade.

Quanta corrente um no-break de 100 kVA consome de sua bateria?Cerca de 260 A para uma unidade de 100 kVA com potência nominal de 100 kW em um banco nominal de 384 V, antes das perdas de conversão. O valor real é maior, porque a tensão da bateria cai durante a descarga e o inversor sofre suas próprias perdas, portanto dimensione a partir da corrente de descarga máxima nominal no manual.

Onde o disjuntor da bateria deve ser instalado?Perto da bateria. A proteção instalada na extremidade do UPS deixa todo o cabo entre os terminais da bateria e o dispositivo que pode interromper uma falha.

Os cabos paralelos da bateria devem ter o mesmo comprimento?Sim — mesmo comprimento, seção transversal, rota, material e tipo de cabo. Um condutor mais curto ou com roteamento diferente tem menor resistência e transporta mais do que sua parcela de corrente.