机房UPS电池容量、后备电池配置、使用时间快速计算方法!

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UPS—Uninterruptible Power System 是不间断电源系统的简称,作用是提供不间断的稳定电中断(停电)时UPS之所以能不间断的供电,是有蓄电池储能的结果。不管是从事弱电工程或机房工程的集成商,在设计机房UPS供电系统时,经常会考虑机房设备后备电源UPS的容量计算、后备电池配置、和使用时间。从而达到节省投资和实现系统的可靠性、灵活性,为通信设备及计算机负载提供有效的保障。以下是教你如何简单快速的计算。

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UPS电池供电时间计算:

电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。一般计算UPS电池供电时间,可以计算出电池放电电流,然后根据电池放电曲线查出其放电时间。电池放电电流可以按以下经验公式计算:

 

放电电流=UPS容量(VA)×功率因数/电池放电平均电压×效率

如要计算实际负载放电时间,只需将UPS容量换为实际负载容量即可。

从以上的公式780/0.6=1300W=1.3KVA,山特C3KS是3KVA容量的应该能维持2小时电力,如果还怕不够的话可以选容量5KVA的,当然价格要比3KVA的贵一些。

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如果对以上计算稍嫌复杂,还有一个简单的方法:你要计算的话要把实际负载W转换为VA.服务器等设备一般功率因素是0.8(如果是8000W的话就是8000/0.8=10000VA)。

电池包的选型,现在主流电池都是12V的不同的是”AH数”,也是就”安时数”,一般UPS的电池要求都是12的倍数.说到这不知道你理解了没有,打个比方如果电池包是24V是话那就要用两组12V的并联(道理你应该清楚吧?)另外AH数是电池上标的,有很多种。然后我们就算每组电池的电池数,一个很简单的算法,但是并不是非常精确(电池包电压数*AH*电池个数=负载功率*延时时间)根据这个你算出电池个数来就可以了。

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UPS后备电池配置计算

UPS是有蓄电池储能,所能供电时间的长短由UPS蓄电池配置的计算方法介绍如下:

一、 下列因素影响备用时间: 

① N=36V÷12V=3节

② I=1000VA÷36V=28A

UPS蓄电池配置计算方法:

1、 负载总功率P总(W),考虑到UPS的功率因数,在计算时可直接以P总的伏安(VA)为单位来计算。

2、 V低是蓄电池放电后的终止电压(V),2V电池V低=1.7V; 12V电池V低=10.2V

3、 V浮是蓄电池的浮充电压(V),2V电池V浮=2.3V;12V电池V浮=13.8V

4、 Kh为电池容量换算系数(Ct/C10),10Hr放电率为1,5Hr放电率0.9,3Hr放电率为0.75,1Hr放电率为0.62

5、 I为电池工作电流(A),T为连续放电时间(H),V为UPS外接电池的直流供电电压(V)

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二、 计算方法   

1、12V单体电池的数量N:N=V÷12   2V单体电池的数量为6N

2、电池工作电流I:I=P总÷V

3、实际电池容量C:C=I×T÷Kh

例如:功率为1KVA的电源备用时间4小时,选择科士达UPS的型号为HP9101H,V=36V,则

① N=36V÷12V=3节

② I=1000VA÷36V=28A

③ C=28A×4H÷0.9=124AH

④ 电池的配量可选用100AH一组3节,或65AH二组6节,选用的结果有偏离,这要看用户的需求

注:12V蓄电池常用容量规格为7Ah、17Ah、24Ah、38Ah、65Ah、100Ah、200Ah等。根据以上计算方法,可列表格进行计算,以下表格供参考:

说明:

1.放电率以电池在常温下计算,不同品牌的电池其放电率也不同,其值也应改变。

2.请在蓝色区域内填写对应的参数,将光标移至对应的红色单元格按下即可

3.理论电池容量=总功率*时间数/(11*电池数量*放电系数)

4.实际电池容量取理论电池容量的N倍(N可选0.6、0.7、0.8、0.9等。)

UPS电源恒电流模式计算

根据能量守恒原理,按如下公式计算:

C=(PL×T)/(Vbat×η×K)

其中:

C  为蓄电池容量(Ah),

PL  为UPS输出功率(W);

T 为电池后备时间(h);

Vbat是电池组电压(Vdc)

η―UPS电池逆变效率(0.90-0.95,根据机型选取)。

K―电池放电效率(系数)。

K的选取按照下表:

根据计算结果,确定电池的Ah数,分别根据不同品牌电池选取合适的配置。

UPS电源恒功率计算公式

W = PL÷(N*6*n)(watts/cell)

注:

PL为UPS额定输出的有功功率(KW);

N为12V的电池数量;

Vf为电池组额定电压,

n为逆变器效率。

即先计算出单体电池所需功率,再通过电池厂家提供的恒功率放电表查找可满足要求的电池型号。

终止放电电压按照1.75V/cell确定。通常电池厂家给出的功率表为单体2V/Cell的功率,定义为watts/cell。部分厂家给出的功率表为watts/block,则需要再乘6这个系数。

电池节数32节(30-40节偶数节可调),UPS电池逆变效率0.95,按满载20kVA*0.9=18KW,后备2小时计算.

W/cell = PL/(N×6×n)=18000/(32*6*0.95)=98.68 watts/cell

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1、根据负载功率(即IT设备功率)快速计算UPS所需容量)

计算公式:UPS容量(KVA)=负载功率(KW)÷UPS功率因数÷0.7;(UPS功率因数一般在0.8~1之间)

1、UPS容量(KVA):UPS容量一般用KVA表示(如10KVA,UPS容量KVA*UPS功率因数=KW,一般情况下KVA≥KW,只有当UPS功率因素为1时,KVA=KW)

2、负载功率(KW):需要带载IT设备的功率,一般用KW表示(如10KW)

3、UPS最大带载功率(KW)=UPS容量(KVA)×UPS功率因数(UPS功率因数一般在0.8~1之间,查UPS参数可得,一般取0.8)

4、配置UPS时,建议UPS所带的负载功率(KW)约为UPS最大带载功率(KW)的70%为佳;

计算示例:以10KW负载功率为例,计算所需要UPS容量步骤如下:

第一步:套用公式,UPS容量KVA=10KW÷0.8÷0.7=17.85KVA;

第二步:选用合适的UPS,根据以上结果实际可选用20KVA的UPS满足要求;

注:请关注“数高联盟”查看智慧秘笈,了解UPS输入输出配电快速计算方法。

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2、UPS电池容量的快速计算方法

电池计算方法一

计算所需电池安时数(AH)(此方法简单快捷,一般的估算,采用此方法即可)。

计算公式:电池安时数(AH)=UPS标称功率(VA)×功率因素×延时时长(小时数)÷逆变器启动电压(电池组电压)÷逆变器效率;

1、功率因数一般取0.8;

2、逆变器效率一般取0.9;

3、逆变器启动电压(电池组电压)根据不同型号UPS而不同(查UPS参数可得)

计算示例:以3000VA UPS 延时4小时为例,计算步骤如下:

每一步:查UPS参数,得UPS逆变器启动电压(电池组电压):U=96V,选用电池额定电压:U1=12V,得出每组电池数量:N=U÷U1=96V÷12=8节/组;

第二步:套用公式,电池安时数(AH)=3000VA×0.8×4小时÷96V÷0.9=111AH;

第三步:选用合适的电池,以上结果得出需要111AH的蓄电池才能满足4小时的供电,但是常规蓄电池一般没有容量为111AH的,且需要8节/1组,我们可以选择2组(16节)65AH的蓄电池并联进行配置,其延时时间为:65AH×2÷3000VA÷0.8×96V×0.9=4.68小时;

注:以上算出的电池安时数(AH)也常理解为:电池放出容量;如果电池放电效率不为1,参照以下公式换算出电池标称容量,再选电池。电池放出容量=电池标称容量×电池放电效率;电池放电效率不同型号参考值有: 0.4 /0.5/0.6/0.7/0.8/0.9/1;

电池计算方法二

计算电池最大放电电流值(I最大)(此方法相对精确,如果追求更精确的配置,可采用此方法)

计算公式:I最大=Pcosф/(η*E临界*N)

1、P:UPS电源的标称输出功率;

2、cosф:UPS电源的输出功率因数(UPS一般为0.8)

3、η:UPS逆变器的效率,一般为0.88~0.94(实际计算中可以取0.9)

4、E临界:蓄电池组的临界放电电压(12V电池约为10.5V,2V电池约为1.7V)

5、N:每组电池的数量;

6、根据所选的蓄电池组的后备时间,查出所需的电池组的放电速率值C,然后根据:电池组的标称容量= I最大/C,算出电池组的标称容量;时间与放电速率C示例表如下:

计算示例:以300KVA UPS延时30分钟为例,计算步骤如下:

第一步:查UPS参数,得UPS逆变器启动电压(电池组电压):U=360V,选用电池额定电压:  U1=12V,得出每组电池数量:N=U÷U1=360V÷12=30节/组;

第二步:套用公式,I最大=P×cosф÷(η×N×E)=300000VA×0.8÷(0.9×30×10.5)=846A;

第三步:套用公式,得出电池组的标称容量=I最大/C=846÷0.92=919AH;

第四步:选用合适的电池,以上结果得出电池组的总容量=919AH×30节×12V=330840AH,可采用电池150AH 30节6组;

电池计算方法三

电池恒功率计算法(此方法精确,快捷,计算出恒功率数值后,查电池厂家恒功率表。推荐!推荐!推荐!)

恒功率计算公式:W=(P·cosΦ)/(ηN·6)

2V单体电池放电截止电压:1.70V;

UPS输出功率因数cosΦ:0.8;

UPS逆变效率η:0.95;

UPS电池节数:N(一般为12V电池的节数,查电池恒功率表一般是电池2V对应的W数,换算成2V电池节数:N*6)

计算示例:以400KVA UPS延时30分钟为例,计算步骤如下:

第一步:套用公式,W=(400×1000×0.8)/(0.95×32pcs×6)=1754.39W

第二步:计算出W值后,查电池厂家恒功率表如下(可选977.7的2组,满足要求):

补充说明:UPS后备蓄电池的容量计算方法很多(电源法、恒功率法、恒流法、估算法等),各种计算方法各有侧重点,在实际应用中需要综合考虑蓄电池的使用情况,UPS所带负载情况以及应用的场合来选择适合的电池容量计算方法。

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