Как определить время работы батареи УПС для реальной нагрузки

“Нам нужен ИБП на 6 кВА для работы в течение 20 минут” — это отправная точка, а не спецификация батареи. Тот же ИБП может питать сетевую стойку мощностью 1,5 кВт или группу приборов мощностью 4 кВт. Эти нагрузки будут потреблять очень разное количество энергии от его батареи.

Номинальная мощность в кВА указывает на выходную мощность ИБП. Время работы зависит от мощности, которая остается подключенной во время отключения, конфигурации батареи и того, как выбранные батареи работают при такой скорости разряда. Этикетка с указанием 100 Ач также не решает вопрос.

Путь расчета:

• Измерьте защищаемую мощность в кВт и отметьте, когда нагрузка меняется.
• Преобразуйте эту нагрузку в требуемый ток разряда батареи, используя данные ИБП в режиме работы от батареи.
• Проверьте требуемое время в минутах по таблице разряда конкретной батареи и утвержденной конфигурации ИБП; проверьте установленную систему под нагрузкой.

Первый расчет указывает на данные батареи, которые стоит проверить.

Начните с оборудования, которое должно продолжать работать после отключения сетевого питания. Измерьте или получите его рабочую мощность в кВт и отметьте, меняется ли нагрузка во время отключения. Серверная комната может отключить второстепенное оборудование через несколько минут. Производственная линия может иметь двигатель, который запускается, пока питание осуществляется от батареи. Единое значение в установившемся режиме упустит обе ситуации.

Также запишите кВА или коэффициент мощности и любой пусковой или пиковый ток. Время работы — это в основном проблема энергии и скорости разряда; сам ИБП должен выдерживать непрерывную мощность в кВт, кВА и кратковременные пики нагрузки. Если эти номинальные значения не подходят, большая батарея не исправит выбор ИБП. Наше руководство по выбору ИБП для промышленных и медицинских применений подробно рассматривает эту первую проверку.

Для переменной нагрузки предоставьте поставщику краткое расписание нагрузки: например, мощность, необходимая в течение первых пяти минут, что может быть отключено, и что остается на остальное время отключения. Единое значение времени работы при одной постоянной нагрузке может не отражать эту последовательность.

Выберите целевое время из задачи, которую должен выполнить ИБП: поддержание оборудования в рабочем состоянии для упорядоченного отключения, обеспечение перехода на генератор или поддержка непрерывной работы до тех пор, пока не появится другой источник питания. Это разные обещания. Средняя продолжительность отключения питания на объекте является полезной фоновой информацией, но она не может заменить требуемое время работы для защищаемой нагрузки.

“20 минут” должно означать 20 минут при защищаемой нагрузке, до момента восстановления питания или безопасного отключения оборудования. Если задействован генератор, учитывайте весь переход: запуск, достижение рабочего напряжения и частоты, переключение питания и прием этого входа ИБП. Время запуска двигателя само по себе не является требуемым временем работы батареи.

Решите, применяется ли целевое время только к новой, полностью заряженной батарее при заданной температуре помещения или оно должно быть достигнуто позже в течение срока службы батареи. Это разные требования к проектированию. Если возможны повторные отключения, проверьте, сколько заряда может восстановить система между событиями, а не предполагайте, что каждое событие начинается с полностью заряженной батареи. Наше руководство по зарядке батарей ИБП объясняет, почему важна емкость зарядного устройства и доступное окно для подзарядки.

Самый простой первый расчет:

Мощность батареи (кВт) ≈ защищаемая нагрузка переменного тока (кВт) ÷ КПД преобразования постоянного тока в переменный в режиме батареи

Используйте данные о КПД или токе разряда батареи для конкретной модели ИБП и уровня нагрузки. Включите вспомогательные нагрузки постоянного тока, если производитель еще не включил их. Для окончательного проекта используйте инструмент расчета времени работы производителя или данные о токе разряда: КПД ИБП и напряжение батареи могут меняться по мере разряда батареи.

Вот проиллюстрированный пример с гипотетическими предположениями:

• Измеренная защищаемая нагрузка: 3,0 кВт
• Требуемое время работы: 20 минут
• Предполагаемый КПД ИБП в режиме батареи: 90%
• Предполагаемая конфигурация батареи: одна последовательная сборка из шестнадцати 12-вольтовых герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов, шесть элементов на блок

Оценочная мощность со стороны батареи составляет 3,0 ÷ 0,90 = 3,33 кВт. Разделенная на 16 блоков, это примерно 208 Вт на блок, или 34,7 Вт на элемент на 96 элементов. Это требуемый ток разряда, который нужно проверить в таблице батареи.

Гипотетическое сравнение — не спецификация TAFENG и не гарантия времени работы. Нагрузка оказывает видимое влияние даже при одинаковом предполагаемом КПД ИБП и аккумуляторной сборке:

Эти цифры определяют потребность батареи. Таблица разряда затем показывает, может ли данная батарея обеспечить эту потребность в течение 20 минут.

Теперь откройте таблицу разряда постоянной мощности предлагаемой модели батареи. Найдите значение для 20 минут при температуре и конечном напряжении разряда, допустимых для ИБП. Батарея должна обеспечивать не менее требуемой мощности на элемент после применения допусков на старение и температуру проекта. Если производитель предоставляет ватты на 12-вольтовый блок, сравнивайте с 208 Вт на блок. Не смешивайте таблицу на элемент с расчетом на блок.

Предполагаемый КПД 90% и сборка из шестнадцати блоков делают арифметику наглядной; их необходимо заменить фактическими данными ИБП. В частности, никогда не определяйте допустимое количество батарей, просто разделив номинальное напряжение постоянного тока на 12.

Умножение номинального напряжения батареи на Ач дает номинальную энергию. Это не говорит вам, сколько энергии банк может выдать за 20 минут до достижения ИБП напряжения отсечки. Рейтинг Ач измеряется при указанной тестовой скорости и температуре; короткий разряд ИБП может быть гораздо более требовательным.

Последовательное и параллельное подключение также имеют значение. В последовательной сборке напряжения блоков складываются, а рейтинг Ач остается таким же, как у одного блока. Разрешенная вторая сборка параллельно увеличивает доступную емкость, но производители ИБП и батарей должны разрешить такую конфигурацию и указать ее защиту. Не умножайте Ач на количество блоков в одной последовательной сборке.

Поэтому производители батарей публикуют данные разряда по времени, конечному напряжению и температуре. Расчет на 20 минут должен использовать рейтинг на 20 минут или метод расчета, одобренный производителем, а не рейтинг Ач на десять или двадцать часов, растянутый на обещание 20 минут. Проверьте точную модель батареи: две батареи с одинаковой маркировкой Ач могут иметь разную производительность при высоких токах.

Перед составлением предложения проверьте аккумуляторный банк на соответствие допустимому напряжению постоянного тока ИБП, настройкам зарядного устройства и допустимому количеству сборки. Батарея, которая выглядит правильно на бумаге, все еще может быть неправильной конфигурацией для ИБП. Затем проверьте устройства защиты, сечение кабеля и расстояние до шкафа. Руководство по расстоянию между батареей и шкафом объясняет, почему ток постоянного тока и падение напряжения в кабеле имеют значение, особенно в конце разряда.

Для онлайн-ИБП, требующего увеличенного времени работы, эта модель онлайн-ИБП с внешней батареей является одним из вариантов для обсуждения с TAFENG. Конфигурация батареи должна быть одобрена для конкретной модели ИБП, нагрузки и объекта. Добавление накопителя не увеличивает выходную мощность ИБП и не делает время работы неограниченным.

Перед подписанием протестируйте установленную систему с предполагаемой защищаемой нагрузкой и согласованной процедурой тестирования. Запишите начальный заряд батареи, температуру помещения, профиль нагрузки и момент, когда ИБП прекращает ее подачу. Кривые производителя являются основой для выбора; пусковой тест проверяет установку, которую вы фактически построили.

Для системы резервного питания от батарей онлайн-ИБП отправьте поставщику детали, которые определят размер батареи:

• Измеренные рабочие кВт и кВА, а также любые изменения нагрузки во время отключения
• Пиковая или пусковая нагрузка и ее продолжительность
• Требуемые минуты и событие, которое завершает работу батареи
• Предлагаемая модель батареи или химия, если уже выбрана
• Фактическая температура в помещении у аккумуляторного шкафа, а не только заданная комфортная температура, и модель ИБП

С этими деталями поставщик сможет начать обоснованный расчет. Без них “6 кВА, 100 Ач, 20 минут” недостаточно для расчета поставщиком.