نشره المؤلف - ، - 29 يناير 2014

للتبسيط، قمنا بإنشاء الآلات الحاسبة الحسابية:

الآن دعونا نقدم خوارزمية الحساب:

1) تحديد إجمالي طاقة الحمل وتيار التفريغ المستمر.

2) نحسب سعة البطارية المطلوبة لاستقلالية معينة.

3) تحديد نوع البطارية

مثال

منح:شريطين LED بقوة 10 وات لكل منهما ويعملان على 12 فولت. الاستقلالية المطلوبة: 10 ساعات. مدة الخدمة: سنة واحدة مع الاستخدام اليومي. ظروف التشغيل: درجة حرارة الغرفة ثابتة 20 درجة.

يجد:الحد الأدنى من البطاريات المقبولة والأمثل لحل المشكلة.

حل

1) إجمالي الطاقة ث = 10 وات * 2 = 20 وات. تيار التفريغ المستمر: I=20/12=1.67A. للحصول على حسابات دقيقة، يُنصح بقياس الاستهلاك الحالي باستخدام جهاز متعدد.

2) لتحديد السعة المطلوبة يجب المرور بالنقاط التالية:

أ)من أجل دعم الحمل عند تيار التفريغ هذا، من الضروري تحديد الحد الأدنى لسعة البطارية المحسوبة: 1.67 * 10 = 16.7 آه.

ب)يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن سعة البطاريات القابلة لإعادة الشحن يتم تحديدها من قبل الشركات المصنعة بناءً على وقت تفريغ معين. عادة ما تكون 10 ساعات. لكن بعض الشركات المصنعة تشير إلى 20 ساعة. هنا يمكننا الحصول على المساعدة فيما يتعلق بالبطارية، والتي يمكنك الحصول عليها على موقعنا. دعونا نلقي نظرة على المواصفات:

وفي حالتنا تكون مدة التشغيل من البطارية 10 ساعات، مما يعني أنه يمكننا اعتبار السعة مساوية للسعة الاسمية. ومع ذلك، إذا كانت المهمة تتطلب 5 ساعات، فأنت بحاجة إلى مراعاة حقيقة أنه مع وقت التفريغ هذا، ستكون سعة البطارية أقل (نضرب تيار التفريغ بالساعات - 4.8A * 5h = 24Ah بدلاً من 28 ).

في المشكلة يمكننا أن نرى أن عدد الدورات المخطط له هو 365. ويبلغ الحد الأقصى التقريبي لعمق التفريغ في حالتنا حوالي 57%. من المستحسن تناوله باحتياطي، وسنعتمد على تفريغ بنسبة 50٪ (تختلف ظروف التشغيل الحقيقية عن ظروف المختبر المثالية).

وبذلك نقدم تصحيحًا قدره 0.5: 16.7/0.8 = 33.4 آه.

ز)إذا كنا نتعامل مع درجة حرارة تشغيل غير الدرجة المثالية (25 درجة)، فمن الضروري إدخال عامل التصحيح، والذي يمكننا أخذه أيضًا من المواصفات:

لذلك عند درجة حرارة 10 درجات يجب عليك إدخال معامل 0.9، أي. +10% أخرى للسعة المحسوبة.

3) إذا كنا بحاجة إلى أوضاع تفريغ طويلة، فيجب أن ننتبه إلى سلسلة بطاريات AGM من الشركات المصنعة المشهورة في السوق الروسية:

• البطارية لديها سلسلة دلتا
• في ديوان الخدمة المدنية -

تحديد الغرض من استخدام UPS والغرض الأساسي منه. المؤشر المهم هو تكرار الاستخدام ونوع الحمل المتصل. في حالة اختيار UPS للاستخدام المنزلي، أو الاستخدام المنزلي مع انقطاع التيار الكهربائي النادر، يمكن النظر في نوع الخط التفاعلي أو النوع الاحتياطي. في حالة التطبيقات التجارية أو الصناعية، ستكون هناك حاجة إلى جهاز متصل بالإنترنت. يرجى ملاحظة أن هذه توصيات عامة لتحديد الاختيار الصحيح لفئة UPS، اتصل بقسم مبيعات أنظمة إمدادات الطاقة المضمونة (+380 44 383 3663).

3. اختيار UPS حسب الخصائص

باستخدام الآلة الحاسبة، حدد UPS بناءً على المعلمات المحددة. تحتوي قاعدة بيانات الآلة الحاسبة على أكثر من 16000 طراز من مصادر الطاقة غير المنقطعة ومحولات الجهد، ويعتمد اختيار UPS على قاعدة بيانات محدثة، حيث تتواجد معظم العلامات التجارية الأجنبية: General Electric، INVT، Riello UPS، Socomec، Borri، Emerson، Eaton، APC، Legrand، Voltitronic، Ippon، بالإضافة إلى الشركات المصنعة الأوكرانية: Reserve، Volter، SinPro، Integral، Phantom وغيرها. تحتوي قاعدة البيانات أيضًا على محولات جهد مستقلة وهجينة من النوع التفاعلي والنسخ الاحتياطي Victron Energy، Power Star، Stark Country. و MeanWell و TBS Electronics وغيرها.

انتباه!لا تحتوي قاعدة البيانات على نماذج ميزانية للإنتاج الأوكراني والصيني، والتي لا تفي بالخصائص التقنية المذكورة، ولا توفر شحنًا كافيًا للبطارية وتنتمي إلى فئة غير موثوقة من الأجهزة.

اعتبارًا من عام 2017، يمكننا تسليط الضوء على بعض العلامات التجارية التي أثبتت جدواها والتي فازت بحصة كبيرة من السوق الأوكرانية. بشكل تقليدي، يمكن تقسيم UPS والعاكسات إلى عدة قطاعات بناءً على التكلفة، لكن لا ينبغي أن تفترض أنه كلما كان المنتج أرخص، كلما فشل في كثير من الأحيان. كما تظهر تجربة استخدام عملائنا، حتى UPS غير المكلفة يمكن أن تعمل بكفاءة لا تقل عن ذلك، لأن الشيء الرئيسي هو إجراء المواصفات الفنية الصحيحة واختيار النموذج المناسب الذي يتوافق تمامًا معها.

مصدر الطاقة غير المنقطعة هو جهاز مصمم لحماية المعدات المتصلة به من انقطاع التيار الكهربائي على المدى القصير والطويل، وكذلك من ارتفاع الجهد غير المقبول في الشبكة.

يتأثر عمر البطارية لمصدر الطاقة غير المنقطع بعدة عوامل، أهمها:

• تحميل الطاقة المتصلة بـ UPS ؛
• عدد وسعة البطاريات المتصلة بـ UPS؛
• تصميم UPS.

وفقًا لتصميمها، تنقسم مصادر الطاقة غير المنقطعة بشكل أساسي إلى نوعين: UPS مع بطاريات مدمجة وUPS مصممة للعمل مع بطاريات خارجية.

لم يتم تصميم وحدات UPS المزودة ببطاريات مدمجة لتوفير عمر بطارية طويل. يتم استخدامها لإيقاف تشغيل المعدات وإيقاف تشغيلها بسرعة وبشكل صحيح (على سبيل المثال، أجهزة الكمبيوتر الشخصية). وقت التشغيل في الوضع المستقل لمثل هذه UPS، كقاعدة عامة، لا يزيد عن 5 - 15 دقيقة.

يمكن لوحدات UPS المصممة للعمل مع البطاريات الخارجية أن توفر عمرًا طويلًا للبطارية، حيث يمكن توصيل عدد كبير من البطاريات ذات السعة العالية بها. تُستخدم وحدات UPS هذه، على سبيل المثال، لبناء أنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة للمنازل الخاصة والبيوت الريفية، ويمكن أن يصل عمر البطارية إلى يومين أو أكثر.

هناك عدة طرق لحساب عمر البطارية، من بينها يمكن تحديد أهمها.

الطريقة الأولى: الحساب باستخدام صيغة مبسطة (يتم حساب متوسط ​​هذه الطريقة وتعطي نتيجة تقريبية).

الصيغة المبسطة هي كما يلي:

، أين:

- عدد البطاريات.
- قوة الحمل الثابتة، W.

على سبيل المثال، لمبة متوهجة بقدرة 100 وات مع بطارية واحدة بقوة 75 أمبير في الساعة ستعمل بشكل متواصل لمدة 9 ساعات (75 * 12 * 1/100).

الطريقة الثانية: حساب عمر بطارية UPS باستخدام صيغة محسنة.

الصيغة المكررة هي كما يلي:

عمر البطارية، ساعة؛
- سعة بطارية واحدة، A*h؛
- جهد بطارية واحدة، V؛
- عدد البطاريات في المجموعة؛
- عدد مجموعات البطارية؛
- كفاءة UPS.
- يفترض أن يكون عمق معامل التفريغ للبطارية 0.8 - 0.9 حسب نوع البطاريات وتآكلها؛
- معامل يعتمد على درجة الحرارة التي تعمل بها البطاريات (عند درجة حرارة 25 درجة مئوية يؤخذ يساوي 1، عند درجة حرارة 0 درجة مئوية يؤخذ يساوي 0.88)؛
- المعامل يعتمد على وقت تفريغ البطارية. وبالنسبة للتفريغ لمدة 10 ساعات، يفترض أن يكون مساويًا لواحد. يتم عرض اعتماد هذا المعامل في الرسم البياني أدناه:

- متوسط ​​قوة الحمل الثابتة، W. من المهم هنا أن نفهم ما هو عليه متوسط ​​قوة ثابتالأحمال. على سبيل المثال، إذا كان الحمل عبارة عن جهاز تلفزيون يبلغ استهلاكه للطاقة 100 واط، وإذا كان يعمل بنسبة 30% من الوقت، فمن المفترض أن متوسط ​​الطاقة الثابتة لهذا الحمل هو 30 واط.

بشكل عام، على سبيل المثال، إذا تم حساب نظام إمداد الطاقة غير المنقطعة لمنزل خاص، فسيتم جمع الطاقة المقدرة لجميع الأحمال، و متوسط ​​القوة الثابتةيؤخذ ما يعادل 20-25٪ من القيمة الناتجة.

الطريقة الثالثة. اطلب المساعدة من المتخصصين في متجرنا في حساب عمر البطارية.

إذا كنت لا ترغب في التعامل مع الصيغ والأرقام لحساب عمر البطارية، فيمكنك دائمًا الحصول على مشورة مؤهلة من المتخصصين لدينا.

لن يقوم المتخصصون ذوو الخبرة لدينا بحساب أحمالك بدقة فحسب، بل سيحسبون أيضًا عمر البطارية بشكل صحيح بناءً على سنوات عديدة من الخبرة في بناء أنظمة إمداد الطاقة غير المنقطعة.

القليل من النظرية

لحساب وقت تشغيل مصدر الطاقة غير المنقطعة (UPS) مع أي حمل، تحتاج إلى معرفة سعة البطارية، والتي يتم التعبير عنها بالأمبير ساعة (A*h). ومع ذلك، في خصائص UPS، عادة لا يكتبون أمبير ساعة، ولكن فولت أمبير (V * A)، أي أنهم يكتبون الطاقة. ولكن هذه ليست مجرد قوة، بل هي ناتج الطاقة المثالي الذي اخترعه المسوقون. الكلمة الأساسية هنا هي "المثالية". أي أنه لا يمكن أن يوجد في العالم الحقيقي. دعونا نشير إليها كمابيدال.

تشير الشركات المصنعة الأكثر صدقًا إلى القوة الفعالة، والتي يتم التعبير عنها تقليديًا بالواط. دعونا نشير إليها كمافعال . يتم الحصول على القدرة الفعالة من القدرة المثالية عن طريق الضرب بعامل القدرة:

الفعالة = ك * بيدال

ما هو عامل الطاقة؟ك ؟ يتم تركيب عاكس عند مخرج UPS، والذي يحول 12 فولت التي توفرها البطارية إلى 220 فولت المطلوبة لتشغيل الأجهزة المتصلة. وبما أن تيار الخرج متناوب، فإن فقدان الطاقة هو 1/sqrt(2)=0.70. بالإضافة إلى ذلك، نستبعد من هذه الطاقة مصدر الطاقة لدائرة UPS نفسها، ونحصل على معامل يساوي 0.6 تقريبًا.

على سبيل المثال، يتمتع مصدر الطاقة غير المنقطع للمكتب العادي APC Smart UPS 500 بقدرة 500 VA. هذاممتاز الطاقة التي يمكن توفيرها بواسطة البطارية المثبتة داخل UPS.فعال الطاقة ، وفقًا لصيغتنا ومعاملنا ، ستكون 0.6 فقط من المستوى المثالي ، أي 300 واط.

الآن السؤال. لماذا كتبنا أولا فولت أمبير، ثم بدأنا في كتابة واط؟ كلاهما وحدات السلطة. تقليديا، يتم كتابة الطاقة المثالية بالفولت أمبير، والطاقة الفعالة تكتب بالواط. لكن هذه الكميات لها نفس البعد.

حساب وقت تشغيل الجهاز

الآن دعونا نفهم كيفية حساب وقت تشغيل الجهاز الذي يعمل بواسطة UPS. على سبيل المثال، لدينا جهاز توجيه Cisco مُدار يستهلك 50 واط. ماذا يعني استهلاك 50 واط؟ وهذا يعني أنه في الساعة سوف ينفق 50 واط من الطاقة على عمله. وهذا يعني، في الواقع، أننا يجب أن نكتب 50 واط/ساعة. دعونا نشير إلى هذه الكمية كما Dpower (الطلب على الطاقة - استهلاك الطاقة).

تتمتع UPS الخاصة بنا باحتياطي طاقة فعال يبلغ 300 واط فقط. وهذا يعني أنه إذا كانت المعدات تستهلك 50 وات/ساعة، فإن UPS الخاص بنا سيكون كافيًا لما يلي:

300 واط / 50 واط / ساعة = 6 ساعات

أي أن صيغة حساب الوقت ستكون كما يلي:

T = فعال / Dpower

وهذا هو، إذا Dpower سيكون في البعد W/h، ثم سيكون الوقت بالساعات.

وأخيرا، القليل من الهراء

بالنظر إلى أبعاد القدرة (فولت * أمبير)، نتذكر صيغة الطاقة الكهربائية من مقرر الفيزياء المدرسي:

ف = يو*أنا

أين:

• P هي طاقة البطارية، معبرًا عنها بالفولت أمبير (V*A)،
• V هو جهد البطارية، معبرًا عنه بالفولت (V)،
• I هو التيار الناتج عن البطارية، معبرًا عنه بالأمبير (A).

الآن، مع العلم أن مصادر الطاقة غير المنقطعة تحتوي عادةً على بطاريات بجهد 12 فولت، يمكننا معرفة قوة التيار التي تستطيع البطارية توفيرها:

أنا = P / U = 500/12 = 41.6 أ

أوه، واو، 41.6 أ! أي نوع من التيار هذا؟ هذا هو التيار الطبيعي. إنه مجرد تيار دارة قصيرة عندما لا تكون هناك مقاومة، والتيار محسوب على أساس القوة المثالية. ولكنك لن تقوم بتقصير دائرة البطارية، بل ستقوم بتوصيل الحمل إلى UPS.

تعد الطاقة المقدرة لمصدر الطاقة غير المنقطع أحد أهم المعايير الفنية التي يجب مراعاتها عند اختيار UPS. سيؤدي الحساب غير الصحيح لطاقة UPS، على الأقل، إلى حقيقة أن مصدر الطاقة غير المنقطع سيتم تحميله بشكل زائد باستمرار، وبالتالي لن يكون قادرًا على تحقيق هدفه الرئيسي - حماية المعدات. في أسوأ الحالات، إذا كان هناك حمل زائد كبير، فقد يتسبب UPS نفسه في انقطاع التيار الكهربائي عن الحمل الحرج.

حساب قوة UPS. نظرية.

يتم تحديد الطاقة المقدرة لمصدر الطاقة غير المنقطع بناءً على قوة الحمل المتصل به. نعني هنا بالحمل الطاقة الإجمالية لجميع الأجهزة الكهربائية المخطط توصيلها بـ UPS. لذلك، تحتاج إلى حساب قوة الحمل بشكل صحيح، وبناء على الحساب، حدد مصدر طاقة غير متقطع. توضيح مهم - عند الحساب، ينبغي للمرء أن ينطلق من كل من القوة الإجمالية والنشطة للحمل. دعونا نتذكر بعض البيانات من دورة الفيزياء المدرسية.

الطاقة الظاهرة (وحدة VA، VA - فولت أمبير) هي كل الطاقة التي يستهلكها الحمل. تتكون الطاقة الإجمالية من عنصرين - الطاقة النشطة (وحدة القياس W، W - Watt) والطاقة التفاعلية (وحدة القياس var، var - فولت أمبير التفاعلي). كقاعدة عامة، تحتوي الغالبية العظمى من الأحمال على مكونات نشطة ومتفاعلة.

- الحمل الذي تتحول فيه كل الطاقة المستهلكة إلى حرارة. المكون التفاعلي لمثل هذا الحمل صغير جدًا بحيث يمكن إهماله. تشمل الأحمال النشطة أجهزة التدفئة المختلفة (السخانات وعناصر التسخين وما إلى ذلك) والمصابيح المتوهجة والمكاوي والمواقد الكهربائية. كقاعدة عامة، تشير الشركة المصنعة للأجهزة الكهربائية إلى قوة هذا الحمل بالواط.

- جميع الأحمال الأخرى. يمكن أن يكون الحمل التفاعلي حثيًا أو سعويًا بطبيعته. الممثل النموذجي للحمل الذي يحتوي على مكون تفاعلي ذو طبيعة حثي هو المحرك الكهربائي. ترتبط الطاقة الإجمالية للمحرك الكهربائي P والقدرة النشطة P a ببعضهما البعض بواسطة المعامل cos φ.

عادةً ما تتم الإشارة إلى قيمة cos φ في ورقة البيانات الفنية للمنتج.

حساب قوة UPS. المنهجية.

في أغلب الأحيان، تشير الشركات المصنعة لإمدادات الطاقة غير المنقطعة إلى الطاقة الإجمالية والنشطة لـ UPS في المواصفات الفنية للمعدات. في كثير من الأحيان يمكنك العثور على إشارة إلى الطاقة الكاملة وقيمة عامل طاقة الخرج. في الحالة الأخيرة، يمكن حساب الطاقة النشطة لـ UPS باستخدام الصيغة

هنا
ف - الطاقة الكاملة لـ UPS
P أ - الطاقة النشطة لـ UPS
P F - عامل طاقة الخرج (المشار إليه في المواصفات الفنية لإمدادات الطاقة غير المنقطعة)

من أجل تحديد نموذج مصدر الطاقة المطلوب لمصدر الطاقة غير المنقطع، تحتاج إلى حساب الطاقة الإجمالية للأجهزة الكهربائية التي تخطط لتوصيلها بـ UPS. يجب إجراء الحساب لكل من طاقة الحمل النشطة والإجمالية، أي أنه في النهاية يجب أن تحصل على رقمين - إجمالي طاقة الحمل (بالفولت أمبير) وقوة الحمل النشطة (بالواط). خوارزمية الحساب تقريبًا كما يلي

1. قم بإعداد قائمة بالمعدات الكهربائية التي تخطط لتوصيلها بـ UPS.

2. تحديد الطاقة الإجمالية لكل جهاز باستخدام إحدى الطرق التالية

• تتم الإشارة إلى الطاقة الكاملة من قبل الشركة المصنعة في جواز سفر الجهاز.
• إذا تمت الإشارة إلى الطاقة النشطة للمعدات في جواز السفر، فقم بحساب الطاقة الإجمالية باستخدام الصيغة الواردة أدناه.

هنا
ف - الطاقة الإجمالية للجهاز
P أ – الطاقة النشطة للجهاز
cos φ – عامل الطاقة (المشار إليه في جواز سفر الجهاز). إذا لم يتم الإشارة إلى cos φ في جواز السفر، فعند الحساب ننطلق من حقيقة أن cos φ = 0.7. بالنسبة للأحمال النشطة (السخانات، المصابيح المتوهجة، إلخ) cos φ = 1.

3. ملاحظة هامة. إذا كنت تخطط لتوصيل محرك كهربائي أو جهاز كهربائي يتضمن محركًا كهربائيًا بـ UPS، فعند حساب الطاقة، يجب أن تأخذ في الاعتبار تيارات البداية. يستهلك أي محرك كهربائي في وقت التشغيل طاقة أكبر بكثير من وضع التشغيل الاسمي. لذلك، لتجنب التحميل الزائد على مصدر الطاقة غير المنقطعة، يجب ضرب قيمة الطاقة المقدرة للجهاز في 5 على الأقل، ويفضل أن يكون ذلك في 7.

4. للحصول على الطاقة الإجمالية للحمل، قم بجمع البيانات التي تم الحصول عليها لجميع الأجهزة.

5. وبالمثل، قم بحساب الطاقة النشطة لحملك. لحساب الطاقة النشطة، استخدم الصيغة التالية.

حساب الطاقة. قاعدة اختيار UPS بالطاقة

لذلك، حصلنا على قيمتين لقوة حملنا - الطاقة الإجمالية والقدرة النشطة. القاعدة الأساسية لاختيار UPS حسب الطاقة هي كما يلي: يجب أن تكون الطاقة المقدرة لمصدر الطاقة غير المنقطعة أكبر بنسبة 25٪ من قوة الحمل الخاص بك. علاوة على ذلك، يجب أن تعمل هذه القاعدة على حد سواء من أجل الطاقة الإجمالية ل UPS والطاقة النشطة. بالطبع، يمكنك اختيار UPS الذي تكون قدرته المقدرة تساوي أو تزيد قليلاً عن طاقة الحمل. يعد هذا الخيار مقبولًا وسيعمل، ولكن عمر خدمة UPS المحملة بنسبة 100% سيكون أقل بكثير (عدة مرات) من عمر خدمة UPS الذي لا يتجاوز حمله 80% من الحمل المقدر.

حساب قوة UPS. القوة التقريبية لبعض الأجهزة الكهربائية

فيما يلي القيم التقريبية لاستهلاك الكهرباء لمختلف الأجهزة الكهربائية المنزلية.

الأجهزة.

التلفاز – 80 وات.
الغسالة – ​​500…2000 وات.
الثلاجة – 1000 واط.
فرن الميكروويف – 1000 واط.
غلاية كهربائية – 2000 واط.
موقد كهربائي – 1000…2000 وات.
مكنسة كهربائية – 200…3000 واط.
الحديد – 400…2000 واط.
مصباح وهاج منزلي – 25…75 وات.
مصباح فلورسنت منزلي – 5…30 وات.

تكنولوجيا الكمبيوتر.

موجه الشبكة، المحور – 10…20 وات.
وحدة نظام الكمبيوتر الشخصي – 200…1000 واط.
وحدة نظام الخادم – 300…1500 واط.
شاشة CRT – 15…200 وات.
شاشة LCD – 20…60 وات.