Tự động lựa chọn mô hình cung cấp điện liên tục. Cách tính tuổi thọ ắc quy UPS

Được đăng bởi tác giả - , - 29/01/2014

Để đơn giản, chúng tôi đã thực hiện các phép tính tính toán:

Bây giờ hãy trình bày thuật toán tính toán:

1) Xác định tổng công suất tải và dòng phóng điện không đổi.

2) Chúng tôi tính toán dung lượng pin cần thiết cho một quyền tự chủ nhất định.

3) Xác định loại pin

Ví dụ

Được cho: hai dải đèn LED có công suất mỗi dải 10W và hoạt động trên nguồn điện 12V. Yêu cầu tự chủ: 10h. Tuổi thọ sử dụng: một năm nếu sử dụng hàng ngày. Điều kiện hoạt động: nhiệt độ phòng không đổi 20 độ.

Tìm thấy: lượng pin tối thiểu có thể chấp nhận được và tối ưu để giải quyết vấn đề.

Giải pháp

1) Tổng công suất W=10W*2=20W. Dòng xả không đổi: I=20/12=1,67A. Để tính toán chính xác, nên đo mức tiêu thụ hiện tại bằng đồng hồ vạn năng.

2) Để xác định được công suất cần thiết, bạn nên trải qua những điểm sau:

MỘT)Để hỗ trợ tải ở dòng xả như vậy cần xác định dung lượng ắc quy tính toán tối thiểu: 1,67 * 10 = 16,7 Ah.

b) Cần lưu ý rằng dung lượng của pin sạc được nhà sản xuất chỉ định dựa trên thời gian xả nhất định. Thông thường là 10 giờ. Nhưng một số nhà sản xuất chỉ ra 20 giờ. Tại đây, chúng tôi có thể nhận trợ giúp về pin, bạn có thể nhận được trợ giúp trên trang web của chúng tôi. Chúng ta hãy nhìn vào đặc điểm kỹ thuật:

Trong trường hợp của chúng tôi, thời gian hoạt động của pin là 10 giờ, có nghĩa là chúng ta có thể coi dung lượng bằng mức danh nghĩa. Tuy nhiên, nếu nhiệm vụ yêu cầu 5 giờ, thì bạn cần phải tính đến thực tế là với thời gian xả như vậy thì dung lượng pin sẽ thấp hơn (chúng ta nhân dòng xả với số giờ - 4,8A * 5h = 24Ah thay vì 28 ).

Trong bài toán, chúng ta có thể thấy rằng số chu kỳ dự kiến là 365. Độ sâu phóng điện tối đa gần đúng trong trường hợp của chúng ta là khoảng 57%. Nên mang theo dự trữ; chúng tôi sẽ tính mức xả 50% (điều kiện hoạt động thực tế khác với điều kiện lý tưởng trong phòng thí nghiệm).

Vì vậy, chúng tôi đưa ra mức hiệu chỉnh 0,5: 16,7/0,8 = 33,4 Ah.

G) Nếu chúng ta đang xử lý nhiệt độ vận hành khác với nhiệt độ tối ưu (25 độ), thì cần phải nhập hệ số hiệu chỉnh mà chúng ta cũng có thể lấy từ thông số kỹ thuật:

Vì vậy, ở nhiệt độ 10 độ, bạn nên nhập hệ số 0,9, tức là. +10% khác vào công suất tính toán.

3) Nếu cần chế độ xả lâu, chúng ta nên chú ý đến dòng ắc quy AGM của các nhà sản xuất phổ biến trên thị trường Nga:

Pin có dòng Delta
Tại CSB -

Xác định mục đích sử dụng UPS và mục đích chính của nó. Một chỉ số quan trọng là tần suất sử dụng và loại tải được kết nối. Trong trường hợp khi chọn UPS cho gia đình, sử dụng trong gia đình khi hiếm khi bị mất điện, có thể xem xét loại tương tác đường dây hoặc loại dự phòng. Trong trường hợp ứng dụng thương mại hoặc công nghiệp, sẽ cần có một thiết bị loại trực tuyến. Xin lưu ý rằng đây là những khuyến nghị chung; để xác định lựa chọn chính xác loại UPS, hãy gọi cho bộ phận bán hàng của hệ thống cung cấp điện được đảm bảo (+380 44 383 3663).

3. Lựa chọn UPS theo đặc điểm

Sử dụng máy tính, chọn UPS dựa trên các thông số đã chỉ định. Cơ sở dữ liệu máy tính chứa hơn 16.000 mẫu nguồn điện liên tục và bộ biến tần điện áp. Việc lựa chọn UPS dựa trên cơ sở dữ liệu cập nhật, trong đó có hầu hết các thương hiệu nước ngoài: General Electric, INVT, Riello UPS, Socomec, Borri, Emerson, Eaton, APC, Legrand, Voltitronic, Ippon, cũng như các nhà sản xuất Ukraina: Reserve, Volter, SinPro, Integral, Phantom và các nhà sản xuất khác. Cơ sở dữ liệu cũng chứa các bộ biến tần điện áp tự động và lai của loại tương tác đường dây và dự phòng Victron Energy, Power Star, Stark Country. , MeanWell, TBS Electronics và những người khác.

Chú ý! Cơ sở dữ liệu không chứa các mẫu máy giá rẻ do Ukraine và Trung Quốc sản xuất, không đáp ứng các đặc tính kỹ thuật đã nêu, không cung cấp đủ pin và thuộc loại thiết bị không đáng tin cậy.

Tính đến năm 2017, chúng ta có thể nêu bật một số thương hiệu đã được chứng minh đã giành được thị phần đáng kể tại thị trường Ukraina. Thông thường, UPS và bộ biến tần có thể được chia thành nhiều phân khúc dựa trên giá thành, nhưng bạn không nên cho rằng sản phẩm càng rẻ thì càng thường xuyên hỏng hóc. Như kinh nghiệm sử dụng khách hàng của chúng tôi cho thấy, ngay cả những UPS rẻ tiền cũng có thể hoạt động hiệu quả không kém, vì điều quan trọng chính là đưa ra các thông số kỹ thuật phù hợp và chọn một mẫu phù hợp hoàn toàn phù hợp với chúng.

Một chút lý thuyết

Để tính thời gian hoạt động của nguồn điện liên tục (UPS) với bất kỳ tải nào, bạn cần biết dung lượng pin, được biểu thị bằng ampe giờ (A*h). Tuy nhiên, trong đặc tính của UPS, họ thường không viết ampe giờ mà là volt-ampe (V*A), tức là họ viết nguồn điện. Nhưng đây không chỉ là công suất mà còn là công suất lý tưởng do các nhà tiếp thị phát minh ra. Từ khóa ở đây là "lý tưởng". Đó là, một thứ không thể tồn tại trong thế giới thực. Hãy ký hiệu nó là Pideal.

Các nhà sản xuất trung thực hơn chỉ ra công suất hiệu quả, theo truyền thống được biểu thị bằng watt. Hãy ký hiệu nó là Hiệu quả . Công suất hiệu dụng thu được từ công suất lý tưởng bằng cách nhân với hệ số công suất:

Hiệu quả = k * Pideal

Hệ số công suất là gì? k ? Một bộ biến tần được lắp đặt ở đầu ra của UPS, giúp chuyển đổi điện áp 12V do ắc quy cung cấp thành điện áp 220V cần thiết để cấp nguồn cho các thiết bị được kết nối. Vì dòng điện đầu ra là xoay chiều nên tổn thất điện năng là 1/sqrt(2)=0,70. Ngoài ra, chúng tôi loại trừ nguồn điện này của chính mạch UPS và chúng tôi nhận được hệ số xấp xỉ bằng 0,6.

Ví dụ, bộ cấp nguồn liên tục cho văn phòng thông thường APC Smart UPS 500 có công suất 500 VA. Cái này hoàn hảo nguồn điện có thể được cung cấp bởi pin được lắp bên trong UPS. Có hiệu quả công suất, theo công thức và hệ số của chúng tôi, sẽ chỉ bằng 0,6 công suất lý tưởng, tức là 300 W.

Bây giờ là câu hỏi. Tại sao đầu tiên chúng ta viết volt-ampe, sau đó mới bắt đầu viết watt? Cả hai đều là đơn vị quyền lực. Theo truyền thống, công suất lý tưởng được viết bằng volt-ampe và công suất hiệu dụng được viết bằng watt. Nhưng đây là những đại lượng có cùng thứ nguyên.

Tính thời gian hoạt động của thiết bị

Bây giờ hãy hiểu cách tính thời gian hoạt động của thiết bị được cấp nguồn bởi UPS. Ví dụ: chúng tôi có bộ định tuyến Cisco được quản lý tiêu thụ 50 watt. Việc tiêu thụ 50 W có nghĩa là gì? Điều này có nghĩa là mỗi giờ anh ta sẽ tiêu tốn 50 W điện năng cho công việc của mình. Tức là, trên thực tế, chúng ta nên viết 50 W/h. Chúng ta hãy ký hiệu đại lượng này là Dpower (nhu cầu điện năng - điện năng tiêu thụ).

UPS của chúng tôi có mức dự trữ năng lượng hiệu quả chỉ 300 W. Điều này có nghĩa là nếu thiết bị tiêu thụ 50 Wh/h thì UPS của chúng ta sẽ đủ để:

300 W / 50 W/h = 6 h

Tức là công thức tính thời gian sẽ như sau:

T = Hiệu quả / Công suất

Nghĩa là, nếu Dpower sẽ có chiều W/h thì thời gian sẽ tính bằng giờ.

Và cuối cùng, một chút vớ vẩn

Nhìn vào các kích thước của công suất (volt*ampe), chúng ta nhớ lại công thức tính công suất điện trong môn vật lý ở trường:

P = U*I

Ở đâu:

P là công suất pin, tính bằng volt-ampe (V*A),
V là điện áp pin, tính bằng vôn (V),
I là dòng điện do pin tạo ra, tính bằng ampe (A).

Bây giờ, khi biết rằng nguồn điện liên tục thường chứa pin có điện áp 12V, chúng ta có thể tìm ra cường độ dòng điện mà pin có khả năng cung cấp:

I = P/U = 500/12 = 41,6 A

Ồ, ồ, 41,6 A! Đây là loại dòng điện gì? Đây là dòng điện bình thường. Nó chỉ là dòng điện ngắn mạch khi không có điện trở và dòng điện được tính toán dựa trên công suất lý tưởng. Nhưng bạn sẽ không làm chập mạch pin, bạn sẽ kết nối tải với UPS.

Ngày 29 tháng 3 năm 2016

Việc tính toán chính xác thời lượng pin bằng các phép tính toán học không phải là một việc đơn giản. Về vấn đề này, chúng tôi đã đơn giản hóa nhiệm vụ bằng cách triển khai thuật toán tính toán trong máy tính:

Tuy nhiên, chúng ta hãy xem xét các phương pháp xác định tuổi thọ pin.

1) Công thức đơn giản

T = EU/P

E - dung lượng pin tính bằng Ah
U - điện áp
P - công suất tải tính bằng W.

Đây là một công thức được đơn giản hóa cao, mang lại kết quả rất gần đúng cho việc xả thải trong khoảng 5-15 giờ. Thích hợp để ước tính nhanh thời gian tự chủ trong đầu bạn. Thuật toán không tính đến việc giảm năng lượng đầu ra của pin trong quá trình phóng điện ngắn và tăng trong thời gian xả dài, cũng như các hệ số khác nhau.

Có một công thức cải tiến với các hệ số:

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

T - tuổi thọ của nguồn điện liên tục, h;
Uab - điện áp pin, V;
Dung lượng pin Sak, Ah;
K - số lượng pin trong mạch;
h – hiệu suất của bộ biến đổi (h=0,75-0,9), thường thay đổi tùy theo tải;
Kr – hệ số độ sâu xả 0,8 –0,9 (80%-90%), được coi là 80%;
Kg – hệ số dung lượng khả dụng (phụ thuộc vào chế độ xả và nhiệt độ, xem đặc tính của pin)
Rload – công suất tải.

Thuật toán này cho kết quả tương đối chính xác nhưng với thời gian xả dài từ 1 giờ trở lên. Khi phóng điện trong thời gian ngắn, kết quả có thể bị sai lệch nhiều do chức năng phóng điện phi tuyến của pin axit chì. Chúng tôi đã sử dụng một phương pháp tương tự trong bài viết.

2) Công thức Peukert

T=Cp/I^n

T – thời gian tính bằng giờ
Cp – Dung lượng Peckert (dung lượng pin khi xả với dòng điện 1A)
I – dòng phóng điện
n – số mũ Peukert

Số mũ Peukert đôi khi được biểu thị trong đặc tính của pin và được tính toán dựa trên dữ liệu xếp hạng C của pin (dung lượng tại các thời điểm xả khác nhau). Công suất Peukert được tính theo công thức – Ср=R(C/R)^n (R là mức xếp hạng tính theo giờ tương ứng với công suất này, ví dụ: 10).

Công cụ tính toán của chúng tôi dựa trên công thức này, có tính đến hiệu suất của bộ biến tần và độ sâu xả. Họ tính toán thời gian tự chủ với độ chính xác cao cho cả lần phóng điện ngắn và dài.

3) Tính toán bằng bảng thông số kỹ thuật của pin

Bước 1. Tính tổng công suất thành công suất tải ắc quy

Rakb = (Pload*cos(φ)*Knagr)/hiệu suất inv

Pload – công suất tính bằng kVA
cos(φ) – đặc tính hệ số công suất (đặc tính tải)
Knagr – Mức tải của UPS
Hiệu suất inv – hiệu suất biến tần

Ví dụ: giả sử một UPS 120 kVA hoạt động ở mức tải 70% với hệ số công suất là 0,8:

Rakb= (120000*0,8*0,7)/0,94=71,489W - Tải trọng này sẽ đổ lên toàn bộ dàn ắc quy khi UPS được cấp nguồn từ ắc quy.

Bước 2. Tính tải trên một pin

Hãy tính toán lại tải trên một pin. Theo quy định, trong các UPS lớn, pin được mắc nối tiếp với số lượng 32-40 chiếc. Để tính tải trên một pin ở 40 pin:

71.489W/40=1.788W.

Danh sách dữ liệu pin thường cho biết công suất trên mỗi ô (Pel), trong đó có 6 phần. trong một pin 12V. Kể từ đây:

Rel = 1788/6 = 298W.

Bước 3. Nghiên cứu bảng xả và lựa chọn pin.

Trong bài viết này, chúng ta đã xem xét các loại pin phụ trong bối cảnh có mục đích sử dụng khác nhau. Một trong những đặc điểm cơ bản là năng lượng đầu ra, tức là pin có khả năng cung cấp bao nhiêu năng lượng trong một thời gian nhất định.

Chúng ta cùng xem bảng xả của ắc quy Delta 100Ah thuộc hai dòng khác nhau.

Đồng bằng DTM 12100l:

Đồng bằng HRL 12100:

Chúng ta hãy nhớ rằng tải của chúng ta trên phần tử là 298W. Độ sâu phóng điện – 10,8V hoặc 1,80V mỗi phần tử. Như vậy, từ các bảng này, chúng ta có thể kết luận rằng DTM 12100 l sẽ hỗ trợ tải trong khoảng 13,8 phút (có thể tính toán tương ứng, độ méo tối thiểu), Delta HRL 12100 - 16,3 phút. chênh lệch thứ tự 15% . Nhân tiện, sự khác biệt về giá là gần như nhau.

4) Tiến hành xả thải thực tế

Tất nhiên, lý tưởng nhất là tiến hành kiểm tra bit thực tế. Cần lưu ý rằng pin sẽ đạt được công suất tối đa ở chu kỳ sạc-xả thứ 10.

Hãy nhớ lại một số vật lý

Khi ước tính công suất tiêu thụ của tải, cần tính đến tổng công suất. Công suất biểu kiến (đơn vị đo VA là volt-ampe) là toàn bộ công suất tiêu thụ của một thiết bị điện. Nó bao gồm các thành phần công suất hoạt động (đơn vị đo "W" - Watt) và phản kháng (đơn vị đo VAR - volt-ampere phản kháng). Người tiêu dùng điện thường có cả thành phần hoạt động và phản ứng.

. Với loại tải này, toàn bộ năng lượng tiêu thụ sẽ được chuyển thành nhiệt. Đối với một số thiết bị, thành phần này là thành phần chính. Ví dụ, chúng bao gồm bếp điện, đèn chiếu sáng, lò sưởi điện, bàn là, bộ phận làm nóng, v.v.

Tải phản ứng . Hầu như mọi thứ khác. Chúng có thể có tính chất cảm ứng hoặc điện dung. Đại diện điển hình của thiết bị điện có thành phần tải cảm ứng là động cơ điện. Công suất biểu kiến (P) và công suất tác dụng (Pa) có liên hệ với nhau bởi hệ số cosФ.

Ra = cosФ x P

Phương pháp tính công suất của các hộ tiêu thụ điện là gì?

Để có thể lựa chọn model UPS tối ưu dựa trên tiêu chí công suất yêu cầu, bạn cần tính toán tổng công suất tiêu thụ của tải. Tải, trong trường hợp này, có nghĩa là tất cả các thiết bị điện đặt trong nhà của bạn (văn phòng, căn hộ, cơ sở công nghiệp) đều phải được bảo vệ.

Công suất tiêu thụ của một thiết bị cụ thể có thể được xác định tốt nhất từ bảng dữ liệu hoặc hướng dẫn vận hành cho sản phẩm này. Đôi khi mức tiêu thụ điện năng và hệ số cosF được ghi trên bức tường phía sau của thiết bị hoặc thiết bị. Cần lưu ý rằng giá trị nguồn trong tài liệu dành cho các thiết bị khác nhau có thể được biểu thị bằng watt hoặc bằng volt-ampe. Để tránh sai sót khi tính công suất của các thiết bị, chúng tôi tóm tắt riêng cho từng đơn vị đo thành hai cột.

Chúng tôi sẽ liệt kê tất cả những người tiêu dùng điện cần được bảo vệ;
Hãy tóm tắt sức mạnh của họ như đã chỉ ra ở trên;
Hãy đưa kết quả thu được về một đơn vị đo công suất (tốt nhất là tính bằng vôn-ampe). Đối với điều này:
Nếu công suất tác dụng và hệ số cosF được ghi trong hộ chiếu thì có thể dễ dàng tính toán lại thành công suất toàn phần. Để làm được điều này, công suất tác dụng trong "W" phải được chia cho cosФ. Ví dụ: nếu sản phẩm ghi rằng công suất tác dụng là 700 W và cosФ = 0,7 thì điều này có nghĩa là tổng công suất tiêu thụ sẽ bằng 700/0,7 = 1000 VA. Nếu cosФ không được chỉ định thì để tính toán gần đúng, chúng ta sẽ lấy nó bằng 0,7.

Công suất tính theo cách này cần được cộng vào tổng các lũy thừa ở cột bên kia (tổng bằng VA).

Ghi chú: đối với thiết bị điện chỉ có tải tác dụng, hệ số cosФ lấy bằng 1.

Một điểm cực kỳ quan trọng khác cần được tính đến - dòng điện khởi động. Bất kỳ động cơ điện (máy nén) nào tại thời điểm bật đều tiêu thụ năng lượng gấp nhiều lần so với ở chế độ danh định. Trong trường hợp phụ tải bao gồm động cơ điện (ví dụ: máy bơm chìm, tủ lạnh, máy khoan) thì công suất tiêu thụ định mức của nó phải nhân ít nhất với 3 (tốt nhất là 5) để tránh làm quá tải bộ ổn áp hoặc UPS khi thiết bị hoạt động. Được bật. Thực hiện những điều chỉnh này cho tính toán của bạn.

Như vậy, công suất đã được tính toán.

Tuy nhiên, chúng ta hãy tính đến hai điểm nữa.

Thực tế không có trường hợp nào trong cuộc sống mà toàn bộ tải hoạt động cùng một lúc. Trên thực tế, nếu bạn đang chào đón khách, thì không chắc đồ giặt sẽ được giặt vào thời điểm này, đèn không được bật vào ban ngày, v.v. Trong thực tế, có một thứ gọi là “hệ số chuyển đổi đồng thời”. Do đó, giá trị tính toán có thể giảm đi (tức là nhân với hệ số xấp xỉ 0,3-0,5).
Mặt khác, việc nó hoạt động ở chế độ đầy tải là không thể chấp nhận được. Để tạo chế độ vận hành “nhẹ nhàng”, nên tăng công suất thu được từ các tính toán trước đó lên khoảng 10-15%. Bằng cách này, bạn tăng tuổi thọ của thiết bị, tăng độ tin cậy và tạo nguồn dự trữ để kết nối thiết bị mới.

Đã tìm thấy số lượng cần thiết. Bây giờ, dựa trên các ví dụ cụ thể, hãy chọn UPS.

Để thuận tiện cho việc xác định công suất, bạn có thể cung cấp một bảng dữ liệu gần đúng về mức tiêu thụ điện của các thiết bị gia dụng.