Durata de viață a bateriei UPS este de 6 ore. Cum se calculează durata de viață a bateriei UPS

29 martie 2016

Calcularea cu precizie a 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 rapidă a timpului de autonomie din capul tău. Algoritmul nu ia în considerare scăderea energiei bateriei în timpul descărcărilor scurte și creșterea în timpul descărcărilor lungi, precum și diverși coeficienți.

Există o formulă îmbunătățită cu coeficienți:

T = Uab * Sak * K * h * Kr * Kg / Pnagr

• T – durata de viață a bateriei sursei de alimentare neîntreruptibilă, h;
• Uab – tensiunea bateriei, V;
• Capacitatea bateriei Sak, Ah;
• K – numărul de baterii din circuit;
• h – randamentul convertizorului (h=0,75-0,9), adesea variază în funcție de sarcină;
• Kr – 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 – puterea de sarcină.

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

2) Formula Peukert

T=Cp/I^n

• T – timpul în ore
• Cp – Capacitate Peckert (capacitatea bateriei când este descărcată cu un curent de 1A)
• I – curent de descărcare
• n – exponent Peukert

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

Calculatoarele noastre se bazează pe această formulă, ținând cont de eficiența invertoarelor și de adâncimea de descărcare. Acestea calculează timpul de autonomie cu mare precizie atât pentru descărcări scurte cât și lungi.

3) Calcul folosind tabele din specificațiile bateriei

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

Rakb = (Pload*cos(φ)*Knagr)/efficiencyinv

• Sarcina – puterea în kVA
• cos(φ) – caracteristica factorului de putere (caracteristica de sarcină)
• Knagr – nivelul de sarcină UPS
• Efficiency inv – randamentul invertorului

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

Rakb= (120000*0,8*0,7)/0,94=71.489W - Această sarcină va cădea pe întregul banc de baterii atunci când UPS-ul este alimentat de la baterie.

Pasul 2. Calculați sarcina unei baterii

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

71.489W/40=1.788W.

Fișa tehnică a bateriei indică de obicei puterea pe celulă (Pel), din care sunt 6 bucăți. într-o baterie de 12V. Prin urmare:

Rel = 1788/6 = 298W.

Pasul 3. Studiul tabelelor de descărcare a bateriei și selecție.

În articol, am analizat subtipurile de baterii în contextul diferitelor utilizări prevăzute. Una dintre caracteristicile de bază este producția de energie, adică. cât de multă putere este capabilă să furnizeze bateria într-un anumit timp.

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

Delta DTM 12100 l:

Delta HRL 12100:

Să ne amintim că sarcina noastră pe element este de 298 W. Adâncimea de descărcare – 10,8 V sau 1,80 V per element. Astfel, din aceste tabele, putem concluziona că DTM 12100 l va suporta sarcina pentru aproximativ 13,8 minute (se poate calcula proporțional, distorsiunea este minimă), Delta HRL 12100 - 16,3 minute. diferenta de ordine 15% . Apropo, diferența de preț este aproximativ aceeași.

4) Efectuarea descărcărilor reale

Desigur, idealul este să efectuați teste reale de biți. Trebuie luat în considerare faptul că bateriile câștigă capacitate maximă până la al 10-lea ciclu de încărcare-descărcare.

Publicat de autor - , - 29 ianuarie 2014

Pentru simplitate, am realizat calculatoare de calcul:

Acum să prezentăm algoritmul de calcul:

1) Determinați puterea totală a sarcinii și curentul de descărcare constant.

2) Calculăm capacitatea bateriei necesară pentru o anumită autonomie.

3) Determinați tipul bateriei

Exemplu

Dat: doua benzi LED cu o putere de 10W fiecare si functionand la 12V. Autonomia necesara: 10h. Durată de viață: un an cu utilizare zilnică. Conditii de functionare: temperatura camerei constanta 20 de grade.

Găsi: baterii minime acceptabile și optime pentru rezolvarea problemei.

Soluţie

1) Putere totală W=10W*2=20W. Curent de descărcare constant: I=20/12=1,67A. Pentru calcule precise, este recomandabil să măsurați consumul de curent cu ajutorul unui multimetru.

2) Pentru a determina capacitatea necesară, trebuie să treceți prin următoarele puncte:

A) Pentru a suporta sarcina la un astfel de curent de descărcare, este necesar să se determine capacitatea minimă calculată a bateriei: 1,67 * 10 = 16,7 Ah.

b) Trebuie avut în vedere faptul că capacitatea bateriilor reîncărcabile este indicată de producători pe baza unui anumit timp de descărcare. De obicei este de 10 ore. Dar unii producători indică 20 de ore. Aici putem obține ajutor cu bateria, pe care îl puteți obține pe site-ul nostru. Să ne uităm la specificație:

În cazul nostru, timpul de funcționare de la baterie este de 10 ore, ceea ce înseamnă că putem considera capacitatea egală cu cea nominală. Cu toate acestea, dacă sarcina necesită 5 ore, atunci trebuie să țineți cont de faptul că, cu un astfel de timp de descărcare, capacitatea bateriei va fi mai mică (înmulțim curentul de descărcare cu orele - 4,8A * 5h = 24Ah în loc de 28). ).

În problemă putem observa că numărul planificat de cicluri este de 365. Adâncimea maximă aproximativă de descărcare în cazul nostru este de aproximativ 57%. Este indicat să-l luăm cu rezervă vom conta pe o descărcare de 50% (condițiile reale de funcționare diferă de condițiile ideale de laborator).

Astfel, introducem o corecție de 0,5: 16,7/0,8 = 33,4 Ah.

G) Dacă avem de-a face cu o temperatură de funcționare diferită de cea optimă (25 de grade), este necesar să introducem un factor de corecție, pe care îl putem lua și din specificație:

Deci la o temperatură de 10 grade ar trebui să introduceți un coeficient de 0,9, adică. încă +10% la capacitatea calculată.

3) Dacă avem nevoie de moduri de descărcare lungă, ar trebui să acordăm atenție seriei de baterii AGM de la producători populari de pe piața rusă:

• Bateria are o serie Delta
• La CSB -

O sursă de alimentare neîntreruptibilă este un dispozitiv conceput pentru a proteja echipamentele conectate la aceasta de întreruperi de curent pe termen scurt și lung, precum și de supratensiuni inacceptabile în rețea.

Durata de viață a bateriei unei surse de alimentare neîntreruptibile este influențată de mulți factori, dintre care principalii sunt:

• puterea de sarcină conectată la UPS;
• numărul și capacitatea bateriilor conectate la UPS;
• proiectarea UPS-ului.

Conform designului lor, sursele de alimentare neîntreruptibilă sunt împărțite în principal în două tipuri: UPS cu baterii încorporate și UPS concepute pentru a funcționa cu baterii externe.

UPS-urile cu baterii încorporate nu sunt proiectate pentru a oferi o durată lungă de viață a bateriei. Acestea sunt folosite pentru a opri și a opri rapid și corect echipamentele (de exemplu, computerele personale). Timpul de funcționare în modul autonom pentru astfel de UPS-uri este, de regulă, de cel mult 5 - 15 minute.

UPS-urile concepute să funcționeze cu baterii externe pot oferi o durată lungă de viață a bateriei, deoarece la ele pot fi conectate un număr mare de baterii de mare capacitate. Astfel de UPS-uri sunt folosite, de exemplu, pentru a construi sisteme de alimentare neîntreruptibilă pentru case și cabane private, iar durata de viață a bateriei poate ajunge la două sau mai multe zile.

Există mai multe modalități de a calcula durata de viață a bateriei, printre care pot fi identificate principalele.

Metoda 1. Calcul folosind o formulă simplificată (Această metodă este mediată și oferă un rezultat aproximativ).

Formula simplificată este următoarea:

, Unde:

- Numar de baterii;
- Putere de sarcină constantă, W.

De exemplu, un bec cu incandescență de 100 W cu o baterie de 75 amperi-oră va funcționa continuu timp de 9 ore (75 * 12 * 1/100).

Metoda 2. Calculul duratei de viață a bateriei UPS folosind o formulă rafinată.

Formula rafinată este următoarea:

Durata de viață a bateriei, oră;
- Capacitatea unei baterii, A*h;
- Tensiunea unei baterii, V;
- Numărul de baterii dintr-un grup;
- Numar de grupuri de baterii;
- Eficienta UPS;
- Coeficientul de descărcare al bateriei se presupune a fi 0,8 – 0,9 în funcție de tipul și uzura bateriilor;
- Un coeficient în funcție de temperatura la care funcționează bateriile (la temperatura de 25 °C se ia egal cu 1, la o temperatură de 0 °C se ia egal cu 0,88);
- Coeficient în funcție de timpul de descărcare a bateriei. Pentru o descărcare de 10 ore, se presupune că este egală cu unu. Dependența acestui coeficient este prezentată în graficul de mai jos:

- Putere de sarcină medie constantă, W. Este important aici să înțelegeți ce este putere medie constantăîncărcături. De exemplu, dacă sarcina este un televizor al cărui consum de energie este de 100 W și dacă funcționează 30% din timp, atunci se presupune că puterea medie constantă a unei astfel de sarcini este de 30 W.

În general, dacă, de exemplu, se calculează un sistem de alimentare neîntreruptibilă pentru o casă privată, atunci puterea nominală a tuturor sarcinilor este însumată și putere medie constantă se ia egal cu 20-25% din valoarea rezultată.

Metoda 3. Solicitați ajutor specialiștilor din magazinul nostru în calcularea duratei de viață a bateriei.

Dacă nu doriți să vă ocupați de formule și numere pentru a calcula durata de viață a bateriei, puteți obține întotdeauna sfaturi calificate de la specialiștii noștri.

Specialiștii noștri cu experiență nu numai că vor calcula cel mai exact sarcina dvs., dar vor calcula și corect durata de viață a bateriei pe baza experienței de mulți ani în construirea de sisteme de alimentare neîntreruptibilă.

Determinați scopul utilizării UPS-ului și scopul său principal. Un indicator important este frecvența de utilizare și tipul de sarcină conectată. În cazul în care este selectat un UPS pentru casă, se poate lua în considerare uz casnic cu întreruperi rare de curent, un tip de linie interactiv sau de rezervă. În cazul aplicațiilor comerciale sau industriale, va fi necesar un dispozitiv de tip on-line. Vă rugăm să rețineți că acestea sunt recomandări generale pentru a determina alegerea corectă a clasei UPS, sunați la departamentul de vânzări sisteme de alimentare garantată (+380 44 383 3663).

3. Selectarea UPS-ului după caracteristici

Folosind un calculator, selectați un UPS pe baza parametrilor specificați. Baza de date a calculatorului conține peste 16.000 de modele de surse de alimentare neîntreruptibile și invertoare de tensiune. Alegerea UPS-ului se bazează pe o bază de date actualizată, unde sunt prezente majoritatea mărcilor străine: General Electric, INVT, Riello UPS, Socomec, Borri, Emerson, Eaton, APC, Legrand, Voltitronic, Ippon, precum și producători ucraineni: Reserve, Volter, SinPro, Integral, Phantom și alții Baza de date conține și invertoare de tensiune autonome și hibride de tip line-interactive și de rezervă Victron Energy, Power Star, Stark Country. , MeanWell, TBS Electronics și altele.

Atenţie! Baza de date nu conține modele bugetare ale producției ucrainene și chineze, care nu îndeplinesc caracteristicile tehnice menționate, nu oferă încărcare adecvată a bateriei și aparțin unei clase de dispozitive nesigure.

Din 2017, putem evidenția câteva mărci dovedite care au câștigat o cotă semnificativă pe piața ucraineană. În mod convențional, UPS-urile și invertoarele pot fi împărțite în mai multe segmente în funcție de cost, dar nu trebuie să presupuneți că, cu cât produsul este mai ieftin, cu atât va eșua mai des. După cum arată experiența de utilizare a clienților noștri, chiar și UPS-urile ieftine pot funcționa nu mai puțin eficient, deoarece principalul lucru este să faceți specificațiile tehnice corecte și să selectați un model potrivit în deplină concordanță cu acestea.

Pentru a calcula durata de funcționare a unei surse de alimentare neîntreruptibilă în modul offline, utilizați indicatorii medii pentru majoritatea UPS-urilor. De exemplu, durata de viață a bateriei la încărcare maximă variază de la 4 la 8 minute pe măsură ce sarcina scade, această perioadă crește în aceeași progresie; Sau puteți evita calculele și utilizați tabele speciale care definesc o scală de timp pentru toate tipurile de UPS, defalcate după puterea de sarcină și capacitatea bateriei încorporate. Trebuie înțeles că sunt indicate doar date medii, care sunt calculate de producători ca estimări.

În special, parametrii de timp sunt dați pentru cele mai ideale condiții de funcționare ale UPS-ului, inclusiv la o temperatură de 20-25°C. Dar, în realitate, condițiile de funcționare pot diferi semnificativ, ceea ce afectează și eficiența bateriilor de alimentare neîntreruptibilă.

Pentru a determina cât mai exact posibil perioada de timp de autonomie a bateriei și UPS-ului, este necesar să se țină cont de mulți parametri care diferă în fiecare caz concret. O formulă specială ar trebui utilizată pentru a obține date despre durata de viață aproximativă simplificată a bateriei unui UPS:

E - indicator de capacitate a bateriei (Ah)

U - indicator de tensiune baterie (V)

P - Indicator de putere a instalației de sarcină UPS (W)

Durata de viață a bateriei unui UPS depinde în mare măsură de nivelul său de putere și de capacitatea bateriei. Cele mai solicitante sarcini includ circuite de control pentru cazane de încălzire, servere, echipamente complexe de laborator pentru efectuarea de experimente ciclice, precum și diverse echipamente medicale. Apropo, combinația acestor două caracteristici este cea care permite ca acest echipament să fie adaptat în mod flexibil la o mare varietate de condiții datorită existenței unor modele cu rapoarte diferite.

Aici puteți evalua clar varietatea modelelor

Important! Pentru a efectua cele mai competente calcule ale funcționării autonome a unui UPS din baterii reîncărcabile pentru astfel de consumatori, trebuie făcută o reducere în formula de mai sus pentru:

• Eficiența invertorului, a cărui valoare variază în intervalul 0,75 - 0,8,
• numărul de baterii dintr-un singur dispozitiv
• gradul de uzură a bateriei
• adâncimea de descărcare - 0,8 - 0,9

În plus, capacitatea scade și în funcție de creșterea temperaturii camerei - 1 grad după 40 ° C - cu 5%. Experții recomandă, în general, ca după 25°C să reducă puterea de încărcare a sursei de alimentare neîntreruptibilă cu 20% pentru fiecare zece puncte de temperatură ulterioare.

Pentru a putea folosi UPS-ul cât mai mult timp, este recomandat să acordați atenție funcțiilor suplimentare ale acestuia atunci când alegeți un dispozitiv. În special, conectarea plăcilor de încărcare suplimentare sau a unui stabilizator. Ca urmare a utilizării unor astfel de oportunități, puteți crește semnificativ performanța UPS-ului, ceea ce va oferi economii bune în viitor. În acest caz, este mai bine să încredințați specialiștilor să efectueze un calcul individual al parametrilor de configurare a UPS.