Calculul funcționării autonome a consumatorului din baterii. Calculatoare. Cum se calculează durata de viață a bateriei UPS

Un pic de teorie

Pentru a calcula durata de funcționare a unei surse de alimentare neîntreruptibilă (UPS) cu orice sarcină, trebuie să cunoașteți capacitatea bateriei, care este exprimată în amperi-ore (A * h). Cu toate acestea, în caracteristicile UPS-ului, de obicei nu scriu amperi-ore, ci volți-amperi (VA * A), adică scriu putere. Dar aceasta nu este doar putere, ci puterea ideală de ieșire, inventată de marketeri. Cuvântul cheie aici este „ideal”. Adică unul care nu poate exista în lumea reală. Să o notăm ca Ideal.

Producătorii mai sinceri indică puterea efectivă, care este exprimată în mod tradițional în wați. Să o notăm ca Efectiv . Puterea efectivă se obține din puterea ideală prin înmulțirea cu factorul de putere:

Efectiv = k * Pideal

Care este factorul de putere k ? La ieșirea UPS-ului este instalat un invertor, care convertește 12V furnizat de baterie în 220V necesar pentru alimentarea dispozitivelor conectate. Deoarece curentul de ieșire este AC, pierderea de putere este 1/sqrt(2)=0,70. În plus, excludem din această putere sursa de alimentare a circuitului neîntreruptibil în sine și obținem un coeficient aproximativ egal cu 0,6.

De exemplu, o sursă de alimentare neîntreruptibilă de birou APC Smart UPS 500 tipică are o putere de 500 VA. Aceasta perfect puterea pe care o poate furniza bateria instalată în interiorul UPS-ului. Efectiv puterea, conform formulei și coeficientului nostru, va fi doar 0,6 din ideal, adică 300 de wați.

Acum o întrebare. De ce am scris mai întâi volți-amperi și apoi am început să scriem wați? Ambele sunt unitatea de măsură pentru putere. În mod tradițional, în volți-amperi, puterea ideală este scrisă, iar în wați, puterea efectivă. Dar acestea sunt cantități de aceeași dimensiune.

Calcularea timpului de funcționare a dispozitivului

Acum vom înțelege cum să calculăm timpul de funcționare al unui dispozitiv alimentat de un UPS. De exemplu, avem un router Cisco gestionat care consumă 50 de wați. Cum adică consumă 50 de wați? Aceasta înseamnă că într-o oră va cheltui 50 de wați de putere pentru munca sa. Adică, de fapt, ar fi necesar să scrieți 50 W/h. Să notăm această valoare ca Dpower (cererea de putere - consumul de energie).

UPS-ul nostru are o rezervă efectivă de putere de numai 300 de wați. Aceasta înseamnă că, dacă echipamentul consumă 50 W/h, atunci UPS-ul nostru este suficient pentru:

300 W / 50 Wh = 6 h

Adică, formula de calcul a timpului va fi:

T = Efectiv / Dputere

Adică dacă Dpower va fi în unitatea de W/h, apoi timpul va fi în ore.

Și în concluzie, puțină prostie

Privind dimensiunile puterii (volt * amper), ne amintim formula pentru energie electrică de la cursul de fizică școlar:

P = U*I

Unde:

  • P este puterea bateriei, exprimată în Volți-Amperi (V*A),
  • V este tensiunea bateriei, exprimată în volți (V),
  • I este curentul generat de baterie, exprimat în amperi (A).

Acum, știind că sursele de alimentare neîntreruptibile au de obicei baterii cu o tensiune de 12V, putem afla puterea curentului pe care bateria este capabilă să o dea:

I \u003d P / U \u003d 500/12 \u003d 41,6 A

Oh, nifiga-te, 41,6 A! Ce fel de curent este acesta? Acesta este curent normal. Este doar un curent de scurtcircuit atunci când nu există rezistență, iar curentul este calculat pe baza puterii ideale. Dar nu vei scurtcircuita bateria, vei conecta sarcina la UPS.

Ce UPS sa alegi? Am ridicat acest subiect într-un articol anterior și am examinat tipurile de surse de alimentare neîntreruptibile oferite de producători. Astăzi vom vorbi despre cum să alegeți o sursă de alimentare neîntreruptibilă în funcție de sarcinile dvs. și de tipul echipamentului dvs., precum și despre cum să calculați puterea UPS necesară.

De ce sursă de alimentare neîntreruptibilă aveți nevoie depinde de câteva puncte principale:

  1. De ce fel de probleme de rețea doriți să protejați echipamentul?
  2. Caracteristicile de proiectare ale echipamentului pe care doriți să îl conectați la UPS.
  3. Puterea de sarcină planificată a UPS-ului.
  4. Durata de viață necesară a bateriei.

Deci, în acest articol vom lua în considerare alegerea unei surse de alimentare neîntreruptibile, luând în considerare următoarele întrebări:

  • Calculăm capacitatea bateriei pentru o durată de viață cunoscută a bateriei.
  • Calculăm durata de viață a bateriei, cunoscând capacitatea UPS-ului.

De ce ai nevoie de un UPS?

Răspunsul la întrebarea: ce sursă de alimentare neîntreruptibilă să alegeți depinde în primul rând de motivul pentru care aveți nevoie de ea.

Pentru ce? Ce sa cumpar
Opriți corect computerul și aveți timp să salvați datele în timpul unei pene de curent. În acest caz, nu ezitați să luați un UPS off-line sau interactiv cu o durată de viață a bateriei de 5-15 minute.
Furnizați energie echipamentului în cazul unei pene de curent suficient de lungă.

Dacă o formă de undă nesinusoidală este potrivită pentru echipamentul dvs., cumpărați un UPS off-line sau line-interactiv, dar cu capacitate crescută, cu așteptarea unei durate de viață lungi a bateriei. Cum se calculează capacitatea, puteți citi mai jos.

Cea mai mare marjă de timp de funcționare offline este pentru UPS cu baterii externe, datorită capacității de a crește capacitatea cu baterii suplimentare (conectate în paralel). Astfel de surse neîntreruptibile sunt cel mai adesea din categoria celor scumpe, cu dublă conversie.

Dacă este necesar într-adevăr timp lung de funcționare, zeci de ore, poate cea mai bună soluție ar fi achiziționarea unui generator.

Protejați echipamentul de supratensiune sau subtensiune, scăderi, opriri periculoase pentru câteva secunde (electricienilor noștri le place să tragă întrerupătorul înainte și înapoi). În aceste scopuri, aveți nevoie de un UPS AVR (Automatic Voltage Regulation) UPS: un UPS interactiv în linie sau un UPS cu dublă conversie mai scump. Stabilizarea tensiunii în UPS-ul liniar-interactiv este cel mai adesea implementată într-o formă în trepte, brută; în modelele online, stabilizatorul funcționează fără probleme.
Protejați echipamentele sensibile de numărul maxim de defecțiuni și interferențe în rețeaua electrică. În aceste scopuri, este potrivit doar un tip on-line neîntreruptibil.

Rețineți că dacă aveți nevoie doar de stabilizare a puterii și nu aveți nevoie să asigurați funcționarea autonomă a echipamentului în timpul unei pene de curent, este mai indicat să cumpărați un stabilizator separat.

De asemenea, destul de des folosesc o combinație de un stabilizator + un UPS ieftin (sursa de alimentare neîntreruptibilă este conectată la rețea DUPĂ stabilizator). Un astfel de tandem nu numai că vă permite să reglați tensiunea dacă acest lucru nu este prevăzut în UPS, ci prelungește și durata de viață a bateriilor UPS.

Ce fel de echipament cumperi un UPS pentru a proteja?

Ce sursă de alimentare neîntreruptibilă să alegeți depinde și de caracteristicile de proiectare ale echipamentului conectat.

Regula generală este aceasta: puteți conecta aproape orice echipament la un UPS cu unda sinusoidală corectă la ieșire, trebuie doar să calculați corect puterea. Nu toate echipamentele pot fi conectate la restul UPS-ului, în special cele de tip offline.

Particularitate Tip optim de UPS Explicaţie

Elemente sensibile la formele de undă nesinusoidale.

Cel mai frecvent caz este dispozitive cu motor electric, pompă, compresor, inclusiv pompe pentru cazane pe gaz, precum și aproape toate aparatele de uz casnic: frigidere, uscătoare de păr, mașini de spălat, burghie electrice etc. Un sinusoid în trepte sau, în plus, un meadru afectează negativ motorul electric: apar curenți turbionari, rezistența inductivă scade , ca urmare, motorul se supraîncălzi până la ardere.

În unele dispozitive, de exemplu, imprimante laser, copiatoare pot exista, de asemenea, componente care necesită o undă sinusoidală pentru a funcționa, iar atunci când sunt alimentate de un UPS cu undă pătrată sau cu formă de undă în pas, acestea vor dura mult mai puțin.

Elemente inductive (inductoare, bobine).

UPS de tip on-line.

Destul de des apare întrebarea - este posibil să conectați dispozitive cu o sarcină inductivă, de exemplu, lămpi fluorescente, la o sursă de alimentare neîntreruptibilă obișnuită, ieftină? În practică, se conectează și totul pare să funcționeze. Dar trebuie avut în vedere că mulți producători nu recomandă categoric acest lucru și clasifică cazurile de defecțiune a unei surse de alimentare neîntreruptibile după conectarea unei sarcini inductive la cele fără garanție.

În plus, au existat cazuri când o sarcină reactivă a deteriorat un UPS care nu a fost proiectat pentru acesta.

Alimentare cu transformator (liniar).

UPS de tip on-line.

Atunci când alegeți un UPS pentru dispozitive cu surse de alimentare cu transformator, trebuie să fiți atenți la un UPS care nu emite o undă sinusoidală pură. Când tensiunea este furnizată sub formă de meandre sau de sinusoid în trepte, pierderile în transformator cresc, ceea ce, dacă este puternic încărcat, va duce la o scădere de zece ori a resurselor transformatorului. De asemenea, în practică, au existat cazuri în care UPS-ul însuși s-a ars, la care a fost conectată o astfel de sarcină. Pe de altă parte, destul de des echipamentele cu surse de alimentare cu transformatoare de putere redusă, de exemplu, telefoanele fără fir, funcționează în liniște în tandem cu un UPS off-line.

Cu toate acestea, mulți producători, ca în cazul unei sarcini inductive, cel mai adesea nu recomandă conectarea surselor de alimentare cu transformatoare la UPS-uri convenționale.

Cum să distingem o sursă de alimentare cu transformator de o sursă de alimentare comutată convențională? Dacă vorbim despre o sursă de alimentare externă, atunci o sursă de alimentare cu impulsuri este de obicei ușoară și mică, iar o sursă de alimentare cu transformator este mai grea și mai mare, datorită faptului că în interiorul ei este plasat un transformator. Tipul de sursă de alimentare încorporată este mai dificil de determinat; aici trebuie să vă concentrați pe documentația producătorului.

Vestea bună este că, în cele mai multe cazuri, în tehnologia electronică, precum modemuri, comutatoare, routere, calculatoare, acum sunt folosite sursele de alimentare cu impulsuri.

Elemente structurale sensibile la calitatea alimentelor.

Doar UPS de tip on-line.

Aproape toată lumea știe că tehnologia percepe dureros căderile de tensiune în rețea sau tensiunea subestimată (supraestimată) în mod constant. Cu toate acestea, calitatea sursei de alimentare este determinată nu numai de tensiune. Echipamentele sensibile de telecomunicații, audio-video, de măsurare și medicale reacționează negativ și la:

  • frecvență instabilă a puterii,
  • interferențe de radiofrecvență în rețea,
  • distorsiunea armonică a tensiunii,
  • impulsuri de tensiune în nanosecunde și microsecunde.

Toate acestea nu numai că pot distorsiona funcționarea echipamentului, ci și pot reduce durata de viață a acestuia.

UPS de tip on-line cu capacitate de încărcare adecvată.

Echipamentele cu motoare electrice, pompe, compresoare și alte elemente structurale care consumă o cantitate mare de energie electrică la momentul pornirii nu trebuie conectate la un UPS de putere redusă. Curenții de pornire pot depăși consumul standard de 3-7 ori sau mai mult.

Cum se calculează puterea UPS-ului?

Pentru a alege sursa neîntreruptibilă potrivită, trebuie să calculați puterea totală a echipamentului pe care urmează să-l conectați. Valorile puterii pot fi specificate în specificațiile tehnice (pașaport sau instrucțiuni pentru tehnică).

Să luăm în considerare un exemplu ipotetic.

Dorim să ne conectăm la UPS:

  • computer pentru 250 wați,
  • monitor LCD de 60 W,
  • aer conditionat pentru 2000 W (cos φ = 0,8).

Există un punct aici: chiar dacă puterea tuturor dispozitivelor este exprimată într-o unitate, în acest caz în W, trebuie să calculați două puteri: în volți-amperi și wați.

Puterea în volți-amperi și wați - care este diferența?

Puterea, care este exprimată în volți-amperi (VA, VA) se numește toata puterea. Arată sarcina reală a echipamentului, luând în considerare activ și reactiv.

Puterea, care este exprimată în wați (W, W), se numește putere activă.

Acestea sunt două valori diferite și ambele trebuie luate în considerare atunci când alegeți un UPS cu puterea de care aveți nevoie. Acest lucru este deosebit de important dacă intenționați să conectați o sarcină reactivă la UPS, deoarece în astfel de echipamente puterea aparentă și cea activă pot fi foarte diferite.

Calculul puterii în volți-amperi.

Pentru a converti puterea activă (în wați) în putere aparentă în volți-amperi, folosim formula:

Unde:

  • VA - puterea totală,
  • W - putere activă,
  • P este factorul de putere al echipamentului.

Dacă echipamentul aparține unei sarcini active, iar aceasta este aproape toată rețea, echipamente de telecomunicații, dispozitive de iluminat și încălzire, adică echipamente fără inductanță, fără putere reactivă, precum și echipamente informatice cu surse de alimentare cu control al factorului de putere (APFC) , coeficientul de curent poate fi luat egal cu 1, sau mai bine cu o marjă mică— 0,95.

Dacă intenționați să conectați la UPS o imprimantă laser, un aparat de aer condiționat, lămpi fluorescente - echipamente care au motoare electrice și altele asemenea, tot ce există inductanță și putere reactivă, precum și computere cu surse de alimentare fără APFC, aveți nevoie să se uite la factorul de putere din pașaportul dispozitivului sau pe autocolantul de pe peretele din spate. Pentru o astfel de tehnică, cel mai adesea este indicată. Factorul de putere este notat ca factor de putere (PF) sau cos φ.

În cazul în care producătorul nu a specificat valoarea factorului de putere, dar sarcina cu siguranță nu este complet activă, puteți lua cea mai comună valoare: 0,7.

Să revenim la exemplul nostru.

Sursa de alimentare din computer fără ajustare a factorului de putere, deci luăm valoarea lui P egală cu 0,7. Monitorul este asemanator. În total, obținem puterea totală:

  • pentru un computer cu monitor: (250 + 60) / 0,7 \u003d 442 VA,
  • pentru aer conditionat: 2000/0,8 =2500 VA,
  • Împreună: 2942 VA.

Deci, ce, cumpărăm o sursă de alimentare neîntreruptibilă pentru 3000VA? Fă-ți timp, nu este atât de ușor.

Calculul puterii în wați.

Cel mai adesea, apare cel mai simplu caz - atunci când puterea este în wați, se mai numește putere activă, este deja listat în documentația pentru echipament. Dacă nu, puteți converti puterea de la Volt-Amperi în Wați folosind aceeași metodologie ca și pentru Puterea aparentă.

Să calculăm puterea echipamentului nostru în wați:

  • computer cu monitor - 310 W,
  • aer condiționat - 2000 W,
  • Împreună: 2310 W.

În magazinul nostru online, printre UPS pentru 3000VA, de exemplu, are următoarele:

Cum se calculează capacitatea necesară a unei surse de alimentare neîntreruptibile?

De obicei, atunci când alegem o sursă de alimentare neîntreruptibilă, avem câteva cerințe specifice pentru timpul în care aceasta va susține funcționarea echipamentelor conectate la aceasta în cazul unei pene de curent. Mulți producători indică o gamă aproximativă, de exemplu, ei scriu că, în funcție de sarcină, durata de viață a bateriei va fi de 4-20 de minute. Sau indicați că atunci când lucrați la sarcină maximă, acest timp va fi de 5 minute.

Dar acest lucru este aproximativ și trebuie să fim siguri că UPS-ul pe care l-am cumpărat va oferi durata de viață a bateriei pentru o anumită listă de echipamente. Sau calculați cât timp un model de UPS pe care l-am ales ne va menține sarcina.

Calculăm capacitatea bateriei pentru o durată de viață cunoscută a bateriei

Pentru calcule avem nevoie de:

  • Puterea totală activă (în wați) a echipamentului pe care urmează să-l conectăm la UPS (W).
  • Durata de viață a bateriei (T).
  • Tensiunea nominală a bateriei.

Folosim formula:

Unde:

  • T - timpul de lucru autonom planificat (h),
  • P este puterea echipamentului conectat (W),
  • KPD - eficiența sursei de alimentare neîntreruptibilă (puteți lua aproximativ 0,85).

Și formula pentru conversia capacității în Wh în capacitatea în AH:

Să presupunem că dorim ca computerul și monitorul din exemplul de mai sus să funcționeze timp de 2 ore după o întrerupere de curent.

Capacitate (Wh) = 2 * 310 / 0,85 = 730 Wh.

Cu toate acestea, capacitatea bateriei este de obicei indicată în amperi-ore. Pentru a converti capacitatea în wați-oră în amperi-oră, va trebui să specificați tensiunea nominală a bateriilor.

Pentru baterii de 12V:

Capacitate (A*h) = 730/12 == 60,83 ≈ 61Ah.

Pentru baterii de 24 V:

730/24 = 30,42 ≈ 30Ah.

Deoarece UPS-ul folosește cel mai adesea 1-2 baterii, mai rar 4, cu o capacitate de 7-9AH, ne va fi dificil să selectăm un UPS standard pentru astfel de valori ale capacității totale. Cel mai bine este să cumpărați o sursă de alimentare neîntreruptibilă cu posibilitatea de a conecta baterii externe și de a selecta capacitatea în funcție de nevoile dvs.

Catalog UPS cu posibilitate de conectare a bateriilor externe.

  • Eficiență UPS (aproximativ puteți lua 0,85).
  • Folosim formule:

    • V este tensiunea nominală a bateriilor (V),
    • AH - capacitatea unei baterii (AH),
    • N este numărul de baterii.
    • E - capacitatea totală (Wh),
    • KPD - eficiența sursei de alimentare neîntreruptibilă (în mod implicit, puteți lua 0,85,
    • P este consumul de energie al echipamentului conectat.

    Luați ca exemplu UPS-ul USB PowerCom BNT-800AP. Producătorul susține o durată de viață a bateriei de 5 minute la sarcină maximă. Și cât timp poate funcționa computerul nostru cu un monitor cu un consum de energie de 310 W?

    Capacitate totală (Wh) UPS = 12V * 7.2AH * 1 = 86.4 Wh.

    Timp \u003d 86,4 * 0,85 / 310 \u003d 0,237 ore ≈ 14 minute.

    Concluzie

    Acum să rezumăm pe scurt.

    Pentru a selecta un UPS, trebuie să:

    • Defini, ce tip de UPS ai nevoie.
    • Calculați puterea totală și activă necesară a UPS-ului, luând în considerare curenții de pornire și o marjă mică.
    • Dacă trebuie să mențineți puterea pentru un anumit timp - calculați câtă capacitate UPS este necesară pentru aceasta. Și în funcție de capacitatea calculată, cumpărați o sursă obișnuită de alimentare neîntreruptibilă sau un UPS și un set de baterii suplimentare pentru aceasta.
    site-ul web

    29 martie 2016

    Calculul precis al duratei de viață a bateriei folosind calcule matematice nu este o sarcină trivială. În acest sens, am simplificat sarcina prin implementarea algoritmului de calcul în calculatoare:

    Cu toate acestea, să ne uităm la abordările pentru a determina durata de viață a bateriei.

    1) Formula simplă

    T = E U / P

    • E - capacitatea bateriei în Ah
    • U - tensiune
    • P - puterea de sarcină în W.

    Aceasta este o formulă extrem de simplificată, care oferă un rezultat foarte aproximativ pentru descărcări în intervalul de 5-15 ore. Potrivit pentru estimarea mentală rapidă a timpului de autonomie. Algoritmul nu ia în considerare scăderea eficienței energetice a bateriei pentru descărcări scurte și o creștere pentru descărcări lungi, precum și diferiți coeficienți.

    Există o formulă îmbunătățită cu coeficienți:

    T \u003d Uab * Sak * K * h * Kr * Kg / Rload

    • T este durata de viață a bateriei sursei de alimentare neîntreruptibilă, h;
    • Uab - tensiunea bateriei, V;
    • Capacitatea bateriei sacului, Ah;
    • K - numărul de baterii din circuit;
    • h este randamentul convertorului (h=0,75-0,9), adesea variază în funcție de sarcină;
    • Kp - coeficientul adâncimii de descărcare 0,8 -0,9 (80% -90%), ar trebui considerat 80%;
    • Kg - coeficientul capacității disponibile (depinde de modul de descărcare și temperatură, vezi caracteristicile bateriei)
    • Rload - putere de sarcină.

    Acest algoritm oferă rezultate relativ precise, dar pentru descărcări lungi de 1 oră sau mai mult. La descărcări scurte, rezultatele pot fi foarte distorsionate din cauza funcției de descărcare neliniară a bateriilor plumb-acid. Am folosit o metodă similară în articol.

    2) Formula lui Peckert

    T=Cp/I^n

    • T - timpul în ore
    • Cp - Capacitate Peckert (capacitatea bateriei la descărcare cu un curent de 1A)
    • I - curent de descărcare
    • n este exponentul Peckert

    Exponentul Peukert este uneori enumerat în specificațiile bateriei și este calculat pe baza datelor de rating C ale bateriei (capacitate la diferiți timpi de descărcare). Capacitatea lui Peckert este calculată prin formula - Ср=R(C/R)^n (R este evaluarea în ore corespunzătoare acestei capacități, de exemplu, 10).

    Pe baza acestei formule, ținând cont de eficiența invertoarelor și de adâncimea de descărcare, se bazează calculatoarele noastre. Acestea calculează timpul de autonomie cu mare precizie atât pentru descărcări scurte cât și lungi.

    3) Calcul conform tabelelor din specificațiile bateriei

    Pasul 1. Calculul puterii aparente în puterea de încărcare a bateriei

    Rakb \u003d (Încărcare * cos (φ) * Knagr) / KPDinv

    • Sarcina - puterea in kVA
    • cos(φ) - caracteristica factorului de putere (caracteristica de sarcină)
    • Knagr - gradul de încărcare a UPS-ului
    • KPDinv - eficiența invertorului

    De exemplu, luați un UPS de 120 kVA care funcționează la sarcină de 70% cu un factor de putere de 0,8:

    Rakb \u003d (120000 * 0,8 * 0,7) / 0,94 \u003d 71 489W - această sarcină va cădea pe întregul banc de baterii atunci când UPS-ul este alimentat de la baterie.

    Pasul 2. Calculul sarcinii unei baterii

    Să recalculăm sarcina unei baterii. De regulă, în UPS-urile mari, bateriile sunt conectate în serie cu o cantitate de 32-40 buc. Pentru a calcula sarcina unei baterii la 40 de baterii:

    71 489W/40=1 788W.

    În lista de date a bateriilor, de regulă, este indicată puterea per celulă (Pel), din care 6 buc. in baterie de 12V. Prin urmare:

    Pel = 1788/6 = 298W.

    Pasul 3. Studierea tabelelor de descărcare a bateriilor și selecție.

    În articol, am luat în considerare subspeciile bateriilor în contextul diferitelor utilizări prevăzute. Una dintre caracteristicile de bază este eficiența energetică, adică. câtă putere poate furniza bateria într-un anumit timp.

    Să ne uităm la tabelele de descărcare ale bateriilor Delta de 100Ah din două serii diferite.

    Delta DTM 12100l:

    Delta HRL 12100:

    Amintiți-vă că sarcina noastră per element este de 298 W. Adâncimea de descărcare - 10,8 V sau 1,80 V per celulă. Astfel, din aceste tabele, putem concluziona că DTM 12100 l va menține sarcina aproximativ 13,8 minute (se poate considera proporțional, distorsiunile sunt minime), Delta HRL 12100 - 16,3 minute. diferenta de ordine 15% . Apropo, diferența de preț este aproximativ aceeași.

    4) Efectuarea descărcărilor reale

    Desigur, testele reale de descărcare sunt ideale. Trebuie luat în considerare faptul că bateriile câștigă capacitate maximă până la al 10-lea ciclu de încărcare-descărcare.

    Puterea nominală a unei surse de alimentare neîntreruptibilă este unul dintre cei mai importanți parametri tehnici de luat în considerare atunci când alegeți un UPS. Un calcul incorect al puterii UPS, cel puțin, va duce la faptul că sursa de alimentare neîntreruptibilă va fi în mod constant supraîncărcată, ceea ce înseamnă că nu își va putea îndeplini scopul principal - protejarea echipamentelor. În cel mai rău caz, dacă UPS-ul este supraîncărcat în mod semnificativ, acesta poate cauza în sine o întrerupere a alimentării cu energie a sarcinii critice.

    Calculul puterii UPS. Teorie.

    Puterea nominală a unei surse de alimentare neîntreruptibile este determinată pe baza puterii sarcinii conectate la aceasta. Aici, sub sarcină, ne referim la puterea totală a tuturor aparatelor electrice care sunt planificate să fie conectate la UPS. Prin urmare, este necesar să se calculeze corect puterea de sarcină și, pe baza calculului, să se selecteze o sursă de alimentare neîntreruptibilă. O clarificare importantă este că calculul ar trebui să pornească atât de la puterea totală, cât și de la cea activă a sarcinii. Să ne amintim câteva date din cursul de fizică școlară.

    Puterea aparentă (unitatea de măsură este VA, VA - volt-amperi) este toată puterea consumată de sarcină. Puterea aparentă este formată din două componente - puterea activă (unitatea W, W - Watt) și puterea reactivă (unitatea var, var - volt-amperi reactiv). De regulă, marea majoritate a sarcinilor au atât componente active, cât și reactive.

    - sarcina in care toata energia consumata este transformata in caldura. Componenta reactivă a unei astfel de sarcini este atât de mică încât poate fi neglijată. Sarcinile active includ diverse dispozitive de încălzire (încălzitoare, elemente de încălzire etc.), lămpi cu incandescență, fiare de călcat și sobe electrice. De regulă, producătorul de aparate electrice indică puterea unei astfel de sarcini în wați.

    - toate celelalte încărcături. O sarcină reactivă poate fi inductivă sau capacitivă. Un reprezentant tipic al unei sarcini cu o componentă reactivă care are un caracter inductiv este un motor electric. Puterea totală a motorului electric P și puterea activă P a sunt interconectate prin coeficientul cos φ.

    Valoarea cos φ este de obicei indicată în fișa tehnică a produsului.

    Calculul puterii UPS. Metodologie.

    Cel mai adesea, producătorii de surse de alimentare neîntreruptibile în specificațiile tehnice pentru echipamente indică puterea totală și activă a UPS-ului. Mai rar puteți găsi o indicație a puterii maxime și a valorii factorului de putere de ieșire. În acest din urmă caz, puterea activă a UPS-ului poate fi calculată folosind formula

    Aici
    P este puterea totală a UPS-ului
    P a - puterea activă a UPS-ului
    P F - factor de putere de ieșire (indicat în specificația tehnică pentru alimentarea neîntreruptibilă)

    Pentru a selecta modelul necesar de alimentare neîntreruptibilă prin putere, trebuie să calculați puterea totală a aparatelor electrice pe care intenționați să le conectați la UPS. Calculul trebuie efectuat atât pentru puterea activă, cât și pentru puterea de sarcină completă, adică în cele din urmă ar trebui să obțineți două numere - puterea de sarcină completă (în volți-amperi) și puterea de sarcină activă (în wați). Algoritmul de calcul este aproximativ următorul

    1. Faceți o listă cu echipamentele electrice pe care intenționați să le conectați la UPS.

    2. Determinați puterea totală a fiecărui dispozitiv într-unul din următoarele moduri

    • Puterea maximă este indicată de producător în pașaportul dispozitivului.
    • Dacă puterea activă a echipamentului este indicată în pașaport, atunci calculați puterea totală folosind formula de mai jos.

    Aici
    P este puterea totală a dispozitivului
    P a - puterea activă a dispozitivului
    cos φ - factor de putere (indicat în pașaportul dispozitivului). Dacă cos φ nu este specificat în pașaport, atunci pentru calcul pornim de la faptul că cos φ = 0,7. Pentru sarcină activă (încălzitoare, lămpi cu incandescență etc.) cos φ = 1.

    3. Notă importantă. Dacă intenționați să conectați un motor electric sau un aparat electric care include un motor electric la UPS, atunci când calculați puterea, trebuie să luați în considerare curenții de pornire. Orice motor electric în momentul pornirii consumă mult mai multă putere decât în ​​modul nominal de funcționare. Prin urmare, pentru a evita supraîncărcarea sursei de alimentare neîntreruptibilă, valoarea nominală a puterii dispozitivului trebuie înmulțită cu cel puțin 5, și de preferință cu 7.

    4. Pentru a obține valoarea puterii totale a încărcăturii dvs., însumați datele primite pentru toate dispozitivele.

    5. Calculați puterea activă a sarcinii dvs. în același mod. Utilizați următoarea formulă pentru a calcula puterea activă.

    Calculul puterii. Regulă de selecție UPS în funcție de putere

    Deci, avem două valori ale puterii sarcinii noastre - puterea maximă și puterea activă. Regula de bază pentru alegerea unui UPS după putere este următoarea: puterea nominală a sursei de alimentare neîntreruptibilă ar trebui să fie cu 25% mai mare decât puterea sarcinii dumneavoastră. Mai mult, această regulă ar trebui să funcționeze atât pentru întreaga putere a UPS-ului, cât și pentru puterea activă. Desigur, puteți alege un UPS a cărui putere nominală este egală sau puțin mai mare decât puterea de sarcină. Această opțiune este acceptabilă și va funcționa, cu toate acestea, durata de viață a unui UPS încărcat la 100% va fi semnificativ (de multe ori) mai mică decât durata de viață a unui UPS a cărui sarcină nu depășește 80% din valoarea nominală.

    Calculul puterii UPS. Puterea aproximativă a unor aparate electrice

    Următoarele sunt valori orientative pentru consumul de energie electrică al diferitelor aparate electrocasnice.

    Aparate.

    TV - 80 wați.
    Mașină de spălat - 500 ... 2000 W.
    Frigider - 1000 W.
    Cuptor cu microunde - 1000 wați.
    Fierbător electric - 2000 W.
    Aragaz electric - 1000 ... 2000 W.
    Aspirator - 200 ... 3000 W.
    Fier de călcat - 400 ... 2000 W.
    Lampă cu incandescență de uz casnic - 25 ... 75 W.
    Lampă fluorescentă de uz casnic - 5 ... 30 W.

    Tehnologia calculatoarelor.

    Router de rețea, hub - 10 ... 20 W.
    Unitatea de sistem a unui computer personal - 200 ... 1000 W.
    Unitate de sistem server - 300 ... 1500 W.
    Monitor CRT - 15 ... 200 W.
    Monitor LCD - 20 ... 60 W.

    Puterea și tipul de sarcină conectată este principalul factor care ar trebui să influențeze alegerea unui anumit model de alimentare neîntreruptibilă. Calculul corect al puterii UPS-ului în funcție de sarcină vă va permite să cumpărați un dispozitiv care funcționează eficient atunci când rețeaua este oprită, fără a plăti în plus pentru wați în plus declarați de producător.

    Calculul puterii UPS-ului în funcție de sarcină

    Pentru a evita situațiile în care UPS-ul se oprește sub sarcină fără un motiv aparent anume, luați în considerare următorii indicatori electrici ai dispozitivelor conectate și sursa de alimentare neîntreruptibilă în sine:

    • Puterea activă a dispozitivelor conectate (W).
    • Factor de putere. Pentru un computer convențional este 0,6-0,7, pentru echipamentele server tinde spre 1 (valoarea de 0,95 este folosită în calcule), pentru aparatele de uz casnic cu motor electric - 0,7-0,8. Coeficientul este necesar pentru a determina consumul total de energie (VA).
    • Valoarea curentă de pornire. Relevant pentru dispozitivele cu motoare electrice. Acest indicator poate fi de 3-10 A. De atâtea ori, puterea UPS-ului va trebui mărită pentru a se asigura că motorul pornește. În caz contrar, obțineți o situație în care UPS-ul nu reține sarcina atunci când sursa de alimentare principală este oprită.
    • Eficiența proprie a sursei de alimentare neîntreruptibilă. Depinde de tipul de UPS, de obicei în intervalul 0,7-0,9.

    Pentru a obține o valoare aproximativă a puterii unei surse de alimentare neîntreruptibilă, trebuie pur și simplu să înmulțiți valorile tuturor caracteristicilor de mai sus. Nu va fi de prisos să adăugați o marjă de 10-20%.

    Care sunt consecințele unui calcul incorect al sarcinii UPS?

    Selectarea unei surse cu o putere mai mică va duce la faptul că, în momentul unei întreruperi de rețea, UPS-ul nu va putea furniza energie electrică dispozitivelor deservite și se va opri. Apropo, această situație este tipică nu numai atunci când treceți la alimentarea bateriei. Acest lucru este valabil mai ales pentru dispozitivele care funcționează pe principiul conversiei duble și UPS-ul interactiv în linie. Dacă puterea sursei de alimentare neîntreruptibilă este insuficientă, va avea loc o tranziție permanentă la modul „Bypass”. Adică, sarcina va fi reconectată la rețeaua principală și nu va primi putere stabilizată de la convertor.

    Este de remarcat faptul că funcționarea în paralel în comun a UPS-ului pe sarcină nu va rezolva problema. Conectarea a 2-3 surse la un singur consumator este dificil de implementat din punct de vedere tehnic. Faptul este că este necesară sincronizarea maximă a modurilor de operare. Și este dificil să obții acest lucru chiar și atunci când selectezi dispozitive în funcție de caracteristicile lor. Soluția poate fi împărțirea sarcinii cu conectarea ulterioară a consumatorilor individuali la diferite UPS-uri. Dacă acest lucru nu este posibil, atunci va trebui să achiziționați o sursă de alimentare neîntreruptibilă de putere mai mare.

    Caracteristici ale UPS-ului fără sarcină

    Un alt punct la care ar trebui să acordați atenție atunci când alegeți este consumul de energie propriu al unei surse neîntreruptibile. Cât de mult consumă UPS-ul fără sarcină depinde de modul de funcționare al dispozitivului la un anumit moment în timp. Există 2 situații principale în care consumul de energie va diferi semnificativ:

    • Cu o baterie complet încărcată, cantitatea de energie consumată depinde numai de curentul fără sarcină al dispozitivului, adică de caracteristicile de proiectare ale UPS-ului. Pentru dispozitivele de înaltă calitate, această cifră nu depășește 5-10 wați. Dar dispozitivele din segmentul de preț bugetar vor cheltui 20 W sau mai mult pentru propriile nevoi.
    • Creșterea consumului propriu are loc în perioada de încărcare a bateriei. Curentul standard în acest mod de obicei nu depășește 0,15 din capacitatea bateriei. Înmulțind această valoare cu tensiunea de încărcare, obțineți puterea consumată de bateria neîntreruptibilă.

    Calcularea timpului de rezervă la sarcina UPS

    Afectează puterea sarcinii conectate și autonomia generală a dispozitivului atunci când rețeaua este oprită. Pentru a determina timpul maxim de rezervă, trebuie să cunoașteți capacitatea (C) și tensiunea (V) ale bateriei, cantitatea de putere conectată (P) și eficiența sursei. Formula arată astfel:

    T \u003d C x V x eficiență / P


    Un calcul mai precis care vă permite să determinați timpul de funcționare al UPS-ului în funcție de sarcină necesită luați în considerare factori suplimentari. Luați în considerare raportul determinat de curba de descărcare a bateriei. Cu cât puterea conectată este mai mare, cu atât curentul de descărcare este mai mare și bateria își va oferi mai repede toată puterea. Din acești indicatori depinde valoarea coeficientului de clarificare. Rețineți că mărimea acestei valori variază neliniar.

    Apropo, acesta nu este singurul factor de clarificare. Calculele precise vor trebui să țină cont de tipul bateriei, vechimea acesteia, temperatura ambientală.

    Dacă calculele electrice sunt dificile pentru dvs., puteți utiliza calculatorul online pentru a determina puterea UPS-ului în funcție de parametrii sarcinii conectate. Dar un rezultat mai precis poate fi obținut prin consultarea unui specialist. Sună-ne acum sau solicită un apel gratuit înapoi. Vă vom ajuta să determinați parametrii optimi ai unei surse de alimentare neîntreruptibile pentru funcționarea în condițiile dumneavoastră.

    • Serghei Savenkov

      un fel de recenzie „rare”... parcă s-ar grăbi undeva