Cómo dimensionar la autonomía de la batería de un SAI para una carga real
“Necesitamos un SAI de 6 kVA para funcionar durante 20 minutos” es un punto de partida, no una especificación de batería. El mismo SAI podría suministrar un rack de red de 1,5 kW o un grupo de instrumentos de 4 kW. Esas cargas extraerán cantidades muy diferentes de su batería.
La clasificación kVA le indica la capacidad de salida del SAI. El tiempo de funcionamiento depende de la potencia que permanezca conectada durante el corte, la configuración de la batería y el rendimiento de las baterías seleccionadas a esa tasa de descarga. Una etiqueta marcada como 100 Ah tampoco resuelve la cuestión.
La ruta de dimensionamiento:
- Mida los kW protegidos y anote cuándo cambia la carga.
- Convierta esa carga en una demanda de descarga de batería utilizando los datos del SAI en modo batería.
- Compruebe los minutos requeridos contra la tabla de descarga exacta de la batería y la configuración aprobada del SAI; verifique el sistema instalado bajo carga.
El primer cálculo apunta a los datos de la batería que vale la pena verificar.
Comience con el equipo que debe seguir funcionando después de que falle la energía de la red. Mida u obtenga su kW operativo y anote si la carga cambia durante el corte. Una sala de servidores puede descargar equipos no esenciales después de varios minutos. Una línea de producción puede tener un motor que arranca mientras el suministro está en batería. Un único número de estado estable se perderá ambas situaciones.
Registre también el kVA o el factor de potencia y cualquier corriente de arranque o pico. El tiempo de funcionamiento es principalmente un problema de energía y tasa de descarga; el SAI en sí mismo aún debe soportar el kW continuo, el kVA y los picos de corta duración de la carga. Si esas clasificaciones no encajan, una batería más grande no solucionará la selección del SAI. Nuestra guía de dimensionamiento de SAI industriales y médicos cubre esa primera verificación con más detalle.
Para una carga variable, proporcione al proveedor un breve programa de carga: por ejemplo, la potencia requerida durante los primeros cinco minutos, lo que se puede apagar y lo que queda para el resto del corte. Una única cifra de tiempo de funcionamiento cotizada a una carga constante puede no representar esa secuencia.
Elija el tiempo objetivo del trabajo que el SAI debe completar: mantener el equipo encendido para un apagado ordenado, servir de puente para la entrega de un generador o soportar la operación continua hasta que haya otra fuente disponible. Esas son promesas diferentes. La duración promedio de un corte en un sitio es un dato útil, pero no puede reemplazar el tiempo de operación requerido para la carga protegida.
“20 minutos” deberían significar 20 minutos a la carga protegida, hasta el punto en que se restablezca la energía o el equipo se haya apagado de forma segura. Si hay un generador involucrado, cuente toda la entrega: arranque, alcance de voltaje y frecuencia utilizables, transferencia del suministro y el SAI aceptando esa entrada. El tiempo de arranque del motor por sí solo no es el tiempo de batería requerido.
Decida si el objetivo se aplica solo a una batería nueva y completamente cargada a una temperatura ambiente especificada o si aún debe cumplirse más adelante en la vida útil de la batería. Esos son requisitos de diseño diferentes. Si son posibles cortes repetidos, verifique cuánta carga puede recuperar el sistema entre eventos en lugar de asumir que cada evento comienza con una batería llena. Nuestra guía de carga de baterías de SAI explica por qué la capacidad del cargador y la ventana de recarga disponible son importantes.
El cálculo inicial más simple es:
Potencia de la batería (kW) &asig; carga de CA protegida (kW) ÷ eficiencia de CC a CA en modo batería
Utilice la eficiencia o los datos de corriente de descarga de la batería para el modelo de SAI y el nivel de carga reales. Incluya las cargas de CC auxiliares si el fabricante no las ha incluido ya. Para un diseño final, utilice la herramienta de tiempo de funcionamiento del fabricante o los datos de corriente de descarga: la eficiencia del SAI y el voltaje de la batería pueden cambiar a medida que la batería se descarga.
Aquí hay una ilustración trabajada utilizando suposiciones hipotéticas:
- Carga protegida medida: 3,0 kW
- Tiempo de funcionamiento requerido: 20 minutos
- Eficiencia asumida del SAI en modo batería: 90%
- Configuración de batería asumida: una cadena en serie de dieciséis bloques VRLA de 12 V, seis celdas por bloque
La potencia estimada del lado de la batería es 3,0 ÷ 0,90 = 3,33 kW. Dividido entre 16 bloques, eso es aproximadamente 208 W por bloque, o 34,7 W por celda en 96 celdas. Esa es la demanda de descarga a verificar en la tabla de la batería.
Comparación hipotética — no es una especificación o garantía de tiempo de funcionamiento de TAFENG. La carga marca una diferencia visible incluso con la misma eficiencia asumida del SAI y la misma cadena de baterías:
| Carga de CA protegida | Demanda de batería estimada | Potencia requerida por celda |
|---|---|---|
| 1,5 kW | 1,67 kW | 17,4 W |
| 3,0 kW | 3,33 kW | 34,7 W |
| 4,0 kW | 4,44 kW | 46,3 W |
Estas cifras definen la demanda de la batería. La tabla de descarga le indica entonces si una batería determinada puede satisfacer esa demanda durante 20 minutos.
Ahora abra la tabla de descarga de potencia constante del modelo de batería propuesto. Encuentre el valor de 20 minutos a la temperatura y el voltaje de fin de descarga permitidos por el SAI. La batería debe suministrar al menos la potencia requerida por celda después de aplicar las tolerancias de envejecimiento y temperatura del proyecto. Si el fabricante proporciona vatios por bloque de 12 V en su lugar, compare con 208 W por bloque. No mezcle una tabla por celda con un cálculo por bloque.
La eficiencia asumida del 90% y la cadena de dieciséis bloques hacen que la aritmética sea visible; deben reemplazarse con los datos reales del SAI. En particular, nunca infiera un recuento de batería aprobado simplemente dividiendo un voltaje de CC nominal por 12.
Multiplicar el voltaje nominal de la batería por Ah da una cifra de energía nominal. No le dice cuánta energía puede entregar el banco en 20 minutos antes de que el SAI alcance su voltaje de corte. Una clasificación Ah se mide bajo una tasa de prueba y temperatura especificadas; una descarga corta del SAI puede ser mucho más exigente.
El cableado en serie y en paralelo también importa. En una cadena en serie, los voltajes de los bloques se suman mientras que la clasificación Ah sigue siendo la de un bloque. Una segunda cadena aprobada en paralelo aumenta la capacidad disponible, pero los fabricantes del SAI y de la batería deben permitir la configuración y especificar su protección. No multiplique los Ah por el número de bloques en una sola cadena en serie.
Por lo tanto, los fabricantes de baterías publican datos de descarga por tiempo, voltaje final y temperatura. Un diseño de 20 minutos debe utilizar una clasificación de 20 minutos o un método de dimensionamiento aprobado por el fabricante, no una clasificación Ah de diez o veinte horas estirada a una promesa de 20 minutos. Verifique el modelo exacto de la batería: dos baterías con la misma marca Ah pueden tener un rendimiento diferente a alta velocidad.
Antes de cotizar, verifique el banco de baterías contra el voltaje de CC aprobado del SAI, la configuración del cargador y el recuento de cadenas permitido. Una batería que parece correcta en el papel aún puede ser la configuración incorrecta para el SAI. Luego verifique los dispositivos de protección, el tamaño del cable y la distancia al gabinete. La guía de distancia entre el SAI y el gabinete de la batería explica por qué la corriente de CC y la caída de voltaje del cable son importantes, especialmente cerca del final de la descarga.
Para un SAI en línea que necesita un tiempo de funcionamiento extendido, este modelo de SAI en línea con batería externa es una opción para discutir con TAFENG. La configuración de la batería debe ser aprobada para el modelo de SAI, la carga y el sitio específicos. Agregar almacenamiento no aumenta la clasificación de salida del SAI, y no hace que el tiempo de funcionamiento sea ilimitado.
Antes de finalizar, pruebe el sistema instalado con la carga protegida prevista y un procedimiento de prueba acordado. Registre la carga inicial de la batería, la temperatura ambiente, el perfil de carga y el punto en el que el SAI deja de suministrarla. Las curvas del fabricante son la base para la selección; una prueba de puesta en marcha verifica la instalación que realmente construyó.
Para un sistema de respaldo de batería de SAI en línea, envíe al proveedor los detalles que decidirán el tamaño de la batería:
- kW y kVA operativos medidos, más cualquier cambio de carga durante el corte
- Carga pico o de arranque y cuánto dura
- Minutos requeridos y el evento que finaliza el trabajo de la batería
- Modelo o química de batería propuesta, si ya se ha elegido
- La temperatura ambiente real en el gabinete de la batería, no solo el punto de ajuste de confort, y el modelo de SAI
Con esos detalles, un proveedor puede comenzar un cálculo defendible. Sin ellos, “6 kVA, 100 Ah, 20 minutos” no le da al proveedor suficiente para cotizar.
