Хочу купить бесперебойник или как ПРАВИЛЬНО выбрать ИБП (Часть №2)

  • 15 апреля 2016 10:46:03
  • Отзывы : 0
  • Просмотров: 580
  • 0
 
Часть 2  (начало статьи находится здесь >>>)


Расчет времени автономной работы  


Требуемое время автономии зависит в первую очередь от типа нагрузки, качества внешней сети, и наличия резервной линии электропитания.

В одних случаях достаточно 10-15 минут для завершения технологического процесса, корректного завершения программы с сохранением данных или запуска дизельного или бензинового генератора. В других случаях автономный режим должен длиться как можно дольше, порой несколько суток, до восстановления внешнего питания, поскольку обесточивание нагрузки недопустимо.

Не рекомендуется экономить на емкости аккумуляторных батарей и рассчитывать на 1-2 минуты автономной работы, даже если есть резервный генератор, который запускается и выходит на нормальный режим в течение 20 секунд.

Во-первых, генератор может не банально не запуститься. Причин для этого масса.

Во-вторых, со временем аккумуляторные батареи утрачивают первоначальную емкость, возрастает внутреннее сопротивления (из-за сульфатации пластин), что может резко уменьшить время автономии, и бесперебойника просто не хватит на эти пресловутые 20 секунд.

В-третьих, малое время означает малую емкость АКБ. А чем меньше емкость аккумулятора, тем меньше его допустимый разрядный ток. При превышении этого порога батареи будут сильно перегреваться и очень скоро выйдут из строя.

Поэтому минимальное время резервирования от АКБ не должно быть меньше 5-6 минут.    

Но и многочасовое время автономии не всегда достижимо.

Ограничение первое: мощность зарядного устройства. Чтобы батареи нормально заряжались и долго служили, оптимальный зарядный ток должен быть 10% от емкости аккумуляторных батарей (например, для АКБ 40Ah ток заряда 4A ампера). При этом стандартное время перезаряда свинцово-кислотных AGM аккумуляторов составит 6- 8 часов. Маломощная зарядка увеличивает время перезаряда и при нестабильной сети питания и частых переходах в автономный режим аккумуляторы большой емкости могут не успевать перезаряжаться, соответственно время автономии с каждым разом становится все меньше и меньше, а износ аккумуляторов все больше и больше из-за постоянных недозарядов.

Ограничение второе: увеличение времени автономии, а равно емкости аккумуляторных батарей происходит путем параллельного подключения дополнительных линеек АКБ. Производители АКБ рекомендуют ограничивать  количество таких параллельных линий до шести, при условии, что все аккумуляторные батареи одного производителя, типа и одной  партии и поэтому имеют минимальный разброс параметров, в частности емкость и внутреннее сопротивление. На практике лучше ограничится четырьмя параллельными ветками.

Ограничение третье: высокая стоимость комплекта АКБ, если нагрузка измеряется в киловаттах.
Например,  для обеспечения автономии 1 кВт нагрузки  в течение 10 часов потребуется 6 шт. АКБ 12В 150Ah (60 000 грн.). Та же нагрузка 24 часа – 9 шт. АКБ 200Ah (110 000 грн.). Увеличиваем нагрузку до 6кВт. На 1 час – надо 20 шт. АКБ 42Ah (70 000 грн.), на 24 часа -60 шт. АКБ 200Ah (750 000 грн.).

Ограничение четвертое: масса аккумуляторных батарей, перегрузочная способность перекрытий и площадь помещения для АКБ. Например, аккумулятор 200Ah весит около 65 кг. Обычные бетонные перекрытия выдерживают нагрузку 500 кг/мкВ. Это всего 9 АКБ в одном шкафу. А пример 6 кВт на 24 часа – это целых 4 тонны!

Если перерывы в электропитания очень длительные и надо наращивать емкость АКБ, то цена такого решения может превысить порог, после которого становится более выгодным приобретение резервной электростанции. Если конечно ее можно установить.

Как еще можно сэкономить: на практике подключаемая к бесперебойнику нагрузка требует разное время автономной работы, поэтому логично оптимально распределить дорогую энергию аккумуляторных батарей на разные группы потребителей в зависимости от их важности. В некоторых ИБП (в основном малой и средней мощности) уже встроена функция сегментации нагрузки - потребители подключаются к отдельным розеткам, и можно настроить время отключения неприоритетной нагрузки, чтобы сохранить энергию аккумуляторов для снабжения критичной нагрузки как можно дольше. Такой принцип можно реализовать и на уровне электрощита, поставив соответствующий контроллер коммутации нагрузки с таймером.

Выяснив требуемое время автономии можно приступать непосредственно к расчету емкости и выбору аккумуляторных батарей.


Расчет емкости АКБ.


В ИБП есть одна или несколько групп аккумуляторных батарей. Одна группа последовательно соединенных АКБ образует рабочее напряжение инвертора или DC/DC преобразователя перед инвертором. При этом емкость группы определяется емкостью одной АКБ в этой цепи.

Важно различать понятия емкость группы АКБ и общую энергию, сосредоточенную в группе АКБ. Общая энергия не зависит от способов соединения АКБ, а емкость зависит.

Чтобы увеличить общую емкость, группы подключают в параллель,  например как показано на рисунке. Шина DC работает от напряжения 48В, образованного четырьмя батареями 12B 30Ah. Емкость одной группы – 30Ah. Общая емкость двух групп -60Ah.

podkluchenie-grupp-batarey-k-ibp

Зная требуемое время автономной работы, как же правильно определить необходимую емкость аккумуляторных батарей?

Существует несколько вариантов:

Вариант 1.  Батарейные калькуляторы производителей, где уже учтены все особенности конкретной модели. Если их нет в свободном доступе, тогда обращайтесь к дистрибьютору ИБП. В частности, для оборудования Riello UPS у нас есть такой калькулятор.

Вариант 2. Приблизительный расчет по формуле:

С  =(T x P)/ (U х K),
где
С – общая емкость аккумуляторов, Ah;
T- время автономной работы, ч;
P- постоянная мощность нагрузки, Вт;
U – входное напряжение DC шины, В;
K – КПД инвертора  
КПД инвертора может находиться в диапазоне 0,75-0,95.  Для этой формулы можно принять среднее значение 0,85.

Пример:

ИБП Riello Sentinel Dual SDL 6000
Напряжение инвертора: 192 В.
КПД: 0,85.
Мощность нагрузки: 4 кВт.
Требуемое время автономной работы: 3 часа.
Получаем: (3 х 4000)/(192 х 0,85) = 73,5 Ah

Подчеркиваем, что это приблизительный расчет, не учитывающий характеристики различных аккумуляторов, глубину разряда АКБ и температуры в помещении. «Выкачать» весь заряд из аккумулятора можно, но срок эксплуатации будет очень короткий. Поэтому на практике глубину разряда ограничивают, а расчетную емкость увеличивают.

Вариант 3. Для более точного вычисления необходимо иметь разрядные характеристики конкретных аккумуляторных батарей, которые вы собирается применять. Эти данные можно найти на сайте производителя или дистрибьютора.
Примерную емкость мы уже знаем, поэтому для нашего примера возьмем данные для АКБ IBT  BT100-12

Нам необходима характеристика разряда постоянной мощностью, т.е. зависимость времени. В табличной форме выглядит она следующим образом.
 tablitsa-razryada-postoyannoy-moschnostyu-batarei-ibt-bt100-12
Первая колонка – конечное напряжение разряда 2-вольтового гальванического элемента аккумуляторных батарей. Чтобы не допустить глубокого разряда и преждевременного выхода АКБ из строя, бесперебойник  контролирует общее напряжение на аккумуляторных батареях (на шине DC) и отключает инвертор от батарей при достижении установленного  порогового значения. Чаще всего это значение 1,7V.
Нам необходимо определить мощность разряда на один 2-вольтовой гальванический элемент по простой формуле:

Рэ=P/N/К,

где:
Рэ – постоянная мощность разряда на 2-вольтовый элемент, Вт.;
P – мощность нагрузки, Вт;
N – количество 2-вольтовых элементов в цепи питания шины DC
K - КПД инвертора.

В нашем случае питание инвертора  - 192V. Всего 16 шт. 12-ти вольтовых аккумуляторных батарей. Каждая батарея состоит из шести 2-вольтовых элементов. Т.е. всего 16 х 6=96 элементов.
Подставляем в формулу:

Ря=4000/96/0,85=49 Вт

В строке 1,7V ищем ячейку с ближайшим значением – это 52,4. Значит,  время автономной работы будет немного больше 3-х часов.
Наш выбор емкости 100Ah верный.
 
И еще несколько советов:

С течением времени емкость аккумуляторов падает, поэтому лучше сразу предусмотреть запас по емкости как минимум 20%.

Срок службы аккумуляторов сильно зависит  от температурных условий работы. Оптимальная температура 20-25 градусов. Превышение на 10 градусов сокращает срок службы в два раза.

Аккумуляторные батареи имеют конечное число циклов заряда-разряда. В условиях нестабильных сетей и частых переходах ИБП в автономный режим срок службы так же существенно сокращается.

Мы надеемся, что наши рекомендации помогут выбрать необходимую технологию ИБП и мощность, рассчитать время автономной работы, емкость аккумуляторов.
Осталось выбрать производителя, конкретную модель и поставщика этого оборудования, чтобы купить именно тот ИБП, который вам нужен.
А это еще более трудная задача, чем все вышеизложенные расчеты. И снова наша рекомендация – обратиться к профессиональной компании.

Система бесперебойного питания это не только ИБП и АКБ, но и целый комплекс, включающий подводящие силовые линии, автоматы защиты и коммутации, согласование работы с нагрузкой и резервным генератором, сервисное и гарантийное обслуживание, срок реакции на сервисный случай. От всех этих составляющих зависит итоговая надежность технического решения по защите важного для Вас оборудования.
 
 
 
 
Powered by SEO CMS PRO ver.: 15.2 (Professional) [feofan.net] (opencartadmin.com)
 
Оставить отзыв ↓
 
Ещё никто не оставил отзывов к записи.