محاسبه یو پی اس و باتری ups

یکی از سوالات رایج هنگام انتخاب یو پی اس و باتری این است که در صورت قطعی برق، دستگاه ups تا چه مدت زمانی می تواند از سیستم های ما پشتبانی کند. بنابراین نحوه محاسبه توان یو پی اس و ظرفیت باتری می تواند می تواند مفید باشد.

در واقع یکی از مهمترین نکاتی که باید هنگام خرید یو پی اس رعایت کنید توجه به میزان توان یو پی اس و مدت زمان برق دهی باتری ups است. یو پی اس ها شامل باتری می باشند. تمام محاسبات ارائه شده مربوط به محاسات باتری ups می باشد.

در این مقاله به محاسبه ی زمان برق دهی یو پی اس می پردازیم. از آنجا که یو پی اس باید برق مورد نیاز دستگاه های ما را تامین نماید شما با دانستن میزان زمان پشتیبانی، آمپرساعت باتری، و با دانستن آمپرساعت باتری، میزان ساعت پشتیبانی را محاسبه نمایید.

عوامل موثر در محاسبات مربط به یو پی اس

برای محاسبه تعداد باتری ها و ظرفیت باتری یو پی اس موجود به مجموعه نکات زیر دقت کنید:

۱- بار مصرفی: طبیعتاً مهمترین عامل و اولین آن، توجه به توان مصرفی بار یا دستگاه شما خواهد بود.

۲- زمان لازم فعالیت برای دستگاه پس از قطع برق: عنوان، خود گویای مطلب هست. در اینجا بر حسب نیاز خود و مجموعه مطبوع خود این عدد را معلوم میکنید.

۳- انتخاب آمپر باطری ups: توجه داشته باشید که ظرفیت شارژ کننده یو پی اس فرضی شما چقدر است و بر همان اساس نسبت به انتخاب آمپر باطری اقدام کنید. معمولاً آمپر باطری را تا ۱۲ برابر بالاتر نسبت به توان شارژ یو پی اس در نظر میگیرند.

یعنی برای یک دستگاه یو پی اس با توان شارژ ۴ آمپر بهتر است از باطریهایی تا ظرفیت ۴۸ آمپر بهره برد. اما انتخاب باطری با آمپر بالاتر باعث بالا رفتن مدت زمان شارژ آن میگردد. این ضریب و محاسبه صرفاً یک توصیه مفید و کاربردی است.

اگر میخواهید که زمان تخلیه باطری افزایش یابد و باطری در فواصل زمانی بیشتری شارژ مجدد گردد، بهتر است از باطریهای با ظرفیت بالاتر استفاده کنید.

۴- تعداد باطری ups: طبیعتاً این عامل با نگاه به یو پی اس فرضی، انتخاب و برگزیده میشود که آن هم به اینورتر دستگاه انتخابی شما وابسته است.

۵- ضریب توان: این هم در مشخصات فنی یو پی اس شما یافتنی است.

۶- نوع باطری یو پی اس: معمولاً در بازار از باطریهای اسیدی برای یو پی اس ها استفاده میشود که برای باطری هم بهتر است یک ضریب ۱٫۵ در نظر بگیرید.

برای روشن شدن چگونگی محاسبه باتری برای یو پی اس یک مثال میزنیم:

• توان مصرفی: ۱۰۰۰ وات
• تعداد باطری یو پی اس فرضی: ۳ عدد یعنی ۳۶ ولت
• زمان تأمین برق: ۱ ساعت
• ضریب توان: ۹۰ درصد
• توان شارژر یو پی اس : ۴ آمپر

power factor یو پی اس چیست؟

پارامتر اصلی تشخیص توان خروجی یو پی اس پاور فاکتور یا (pf (power factor می باشد. که در یو پی اس های مختلف تفاوت دارد.

• به طور معمول pf یو پی اس های لاین اینتراکتیو بین 0. 6 تا 0. 7 می باشد.
• و یو پی اس های online دارای pf 0. 8 تا 0. 99 می باشند.
• power factor یکی از ویژگی هایی میباشد که در برخی از یو پی اس های آنلاین وجود دارد. این ویژگی به معنی تصحیح کنندگی ضریب توان میباشد. به طور کل برای فهمیدن power factor واقعی یو پی اس مراجعه به کاتالوگ محصول توصیه می شود. مطالعه اطلاعات دقیق یو پی اس لازم است.

محاسبه یو پی اس و باتری

فیلم زیر تمام محاسبات مربوط به یو پی اس و باتری ups را آموزش داده است.

محاسبات مربوط به توان ups

در انتخاب سیستم یو پی اس نکته بسیار مهم که باید توجه گردد، متناسب بودن توان یو پی اس با توان تجهیزات متصله به سیستم یو پی اس می باشد. توان یو پی اس ها براساس ولت آمپر (VA ) می باشد اما توان مصرفی تجهیزات یک مصرف کننده براساس وات( W) می باشد. بنابراین باید توان یک سیستم یو پی اس بر اساس وات محاسبه گردیده سپس با توان مصرفی تجهیزات متصله به سیستم یو پی اس متناسب گردد.

علاوه بر تبدیل توان ولت آمپر یک سیستم یو پی اس به وات باید به این نکته توجه گردد که همیشه باید از 80درصد توان یک سیستم یو پی اس استفاده کرد. بنابراین برای تبدیل توان VA یک سیستم یو پی اس به وات W باید توان ولت آمپر یو پی اس را به پاور فاکتور PF دستگاه ضرب کرد تا توان سیستم یو پی اس بر اساس وات بدست آید. پاورفاکتور بر اساس نوع یو پی اس و کیفیت یو پی اس متفاوت می باشد.

برای مثال: یو پی اس های آنلاین نیروسان دارای پاور فاکتور 0. 8 می باشند. برای تبدیل توان ولت آمپر یک سیستم یو پی اس به وات باید توان یو پی اس را در 0. 8 ضرب کرده و توان یو پی اس بر اساس وات بدست می آید. حال برای محاسبه توان مصرفی تجهیزات با توان یو پی اس باید توان یو پی اس بر حسب وات را در 80 درصد بار یعنی 0. 8 دوباره ضرب کرده و توان یو پی اس مناسب با توان تجهیزات متصله بدست می آید.

محاسبه توان یو پی اس

برای محاسبه توان یو پی اس همانطور که می دانید یک یو پی اس میتواند حد مشخصی از بار را پشتیبانی کند. در واقع دو مدل توان تعریف شده برای یو پی اس موجود است:

تعریف توان نامی یو پی اس :

حداکثر توان ظاهری مشخصه بار(برحسب ولت-آمپر)  می باشد. در اصطلاح به آن va برای توانهای زیر 1000 و kva برای توانهای بالای 1000

منظور از توان اسمی یا نامی یو پی اس | UPS یعنی همان مقدار توان قید شده در کاتالوگ یا مشخصات فنی یا درج شده در کارتن دستگاه که برحسب کیلو ولت آمپر یا KVA نوشته میشود.

توان واقعی یو پی اس UPS :

حداکثر توان واقعی مشخصه بار(برحسب وات) w است. برخی اوقات توان واقعی تا حد ماکزیمم آن فراهم نمی شود ولی باید محاسبه شود. منظور از توان واقعی یو پی اس یعنی همان حداکثر مقدار توانی است که یک یو پی اس بصورت واقعی ( در حالت استفاده ) آماده ارئه به مصرف کنندگان خود میباشد.

اگر میزان “وات” پشت دستگاه نوشته نشده باشد.

اشکالی ندارد که آن را 60 درصد عدد “ولت-آمپر” فرض کنیم که مبنای تشخیص دقیق درصد عنوان شده میزان راندمان یو پی اس می باشد.

مشخصات دستگاه به طور کامل باید خوانده شود.

زیرا برخی یو پی اس ها از نسبت های دیگری برای ضریب قدرت استفاده می کنند. برای انتخاب یو پی اس مناسب ابتدا باید توان تجهیزات مورد برسی قرار گیرد در ادامه جدول توان مصرفی تجهیزات قرار داده شده است.

فرمول محاسبه توان یو پی اس

برای محاسبه توان یو پی اس از فرمول زیر به راحتی می توان با دانستن میزان زمان پشتیبانی، ظرفیت باتری و با دانستن آمپرساعت باتری، میزان ساعت پشتیبانی را محاسبه نمود:

مثال: توان مصرفی دستگاه ها برابر با ۲۰۰۰ وات و ۲ ساعت می خواهد هنگام قطعی برق دستگاه کار کند، به عبارتی دیگر میزان ساعت پشتیبانی ۲ ساعت نیاز دارد؟

با توجه به مصرف ۲۰۰۰ وات دستگاه یو پی اس پیشنهادی می تواند یو پی اس ۳KVA و یا یو پی اس ۵KVA باشد که بهتر است ۵KVA باشد ( دلیل انتخاب یو پی اس ) اما در فرمول فوق فرقی بین این دو نیست چون ولتاژ باطری هر دو برابر ۴۸ ولت می باشد، لذا داریم :

در نتیجه با باطری ۸۳AH، می تواند ۲ ساعت از دستگاه هنگام قطعی برق استفاده کند اما از آنجهت که باطری ۸۳AH نیست، اولین آمپر بالایی پیشنهاد داده می شود، یعنی ۱۰۰AH

محاسبه یو پی اس و باتری

نکته: در فرمول فوق آمپرساعت یک باطری بدست می آید، سپس با توجه به ولتاژ باطری دستگاه یو پی اس، تعداد باطری مشخص می گردد مثلا در مثال فوق چون ولتاژ باطری ۴۸v می باشد نیاز به ۴ باطری ۱۰۰AH، ۱۲v است.

حال با یک تغییر در فرمول اول می توان به راحتی در صورت مشخص بودن آمپرساعت باطری، میزان ساعت پشتیبانی را بدست آورد.

 محاسبه زمان کارکرد باتری ups

محاسبه زمان بک آپ باتری یو پی اس

برای محاسبه باتری ups مورد نیاز برای مدت زمان پشتیبانی مورد نظر خود در خرید یو پی اس ابتدا باید تعداد باتری قابل استفاده در یو پی اس مد نظر شما را بدانید، ولتاژ ورودی دستگاه یو پی اس، تعداد باتری را بیان میکند.

یوپی اس های موجود در بازار معمولا با باتری های 12 ولت کار میکنند

به طور مثال  یک دستگاه با ولتاژ ورودی 96 به 8 عدد باتری 12 ولت نیاز دارد  (8=12/96)

حال بعد از اینکه تعداد باتری، ولتاژ باتری، و توان مصرفی شما مشخص شد با استفاده از آمپر باتری های موجود در بازار مدت زمان پشتیبانی و باتری مورد نظر خود را پیدا کنیم.

بک آپ تایم باتری چیست؟

زمان Back up مدت زمانی است که باتری باید انرژی و توان مورد نیاز بار را تامین نماید و اغلب به آن زمان استقلال (Autonomy) یا زمان دشارژ نیز گفته می شود.

باتریها درانواع گوناگون و میزان آمپرساعت متفاوت عرضه می شوند، بنابراین به منظور نصب باتری مناسب و استفاده ازآن باید محاسبه دقیقی انجام گیرد.
درانتخاب باتری با ظرفیت یا سرویس دهی مناسب حداقل به دو نکته باید توجه شود.

1. بار باتری

2. زمان استقلال یا Back up موردنیاز

فرمول محاسبه زمان برق دهی ups

برای محاسبه میزان بر ق دهی ups با استفاده از فرمول زیر عمل میکنیم.

توان مصرفی / عدد ثابت 42* ولتاژ باتری*تعداد باتری* آمپر باتری  = مدت زمان برق دهی یو پی اس

محاسبه ظرفیت باتری ups

آمپر های باتری موجود در بازار را در فرمول روبه رو جایگذاری کنید و زمانی که به مدت زمان پشتیبانی مد نظر رسیدید در واقع آمپر باتری مناسب خود را یافته اید.

به طور مثال:

با  550 وات مصرف 1 ساعت پشتیبانی می خواهید. و یک دستگاه 1000 ولت آمپر با ولتاژ ورودی 24 (2 باتری) انتخاب کرده اید. حال شروع به محاسبه فرمول می کنیم.

• (42*12*2*18)/550=32 دقیقه
• (42*12*2*28)/550=51 دقیقه
• (42*12*2*42)/550=76 دقیقه

حال با مدت زمان های بدست آمده آمپر مورد نظر را میتوانید خرید یو پی اس را خود را انجام دهید.

محاسبه زمان تخلیه باتری ups

برای هر دستگاه یو پی اس یک ولتاژ دی سی به عنوان ولتاژ باتری تعریف شده که توسط سازنده تعیین شده و قابل تغییر نیست (البته بعضی دستگاه ها ممکن است با چند ولتاژ باتری مختلف کار کنند ولی وقتی باتری ها نصب شدند دیگر قابل تغییر نخواهد بود)، این ولتاژ با سری کردن تعداد مشخصی باتری ۱۲ ولت تامین می شود.

مثلا در یو پی اس ۳KVA  با برند HOGON  ولتاژ باتری ۹۶ ولت است ( یعنی ۸ سلول باتری ۱۲ ولت که به صورت سری بسته شده اند). باتری ها از لحاظ ظرفیت انواع مختلفی دارند که اصطلاحا با آمپرساعت تعریف می شوند. این در حالی ست که ولتاژ همگی آنها همان ۱۲ ولت است. مثلا باتری ۱۲ ولت ۷ آمپرساعت، باتری ۱۲ ولت ۱۸ آمپرساعت، باتری ۱۲ ولت ۲۸ آمپرساعت و …

باتری ۷ آمپرساعت خیلی زودتر از باتری ۱۸ ‌آمپرساعت تخلیه می شود و به همین ترتیب باتری ۱۸ آمپرساعت زودتر از باتری ۲۸ آمپر ساعت و … به این ترتیب هرچه ظرفیت باتریهایی که برای دستگاه تهیه شده اند بیشتر باشد، زمان پشتیبانی (Back Up) یا برق دهی دستگاه طولانی تر خواهد بود.

اما مسئله دوم میزان مصرف کننده های دستگاه است؛ هرچه میزان مصرف کننده هایی که به دستگاه متصل هستند بیشتر باشد ( در محدوده مجاز دستگاه) باتری ها زودتر تخلیه شده و طبعا زمان برق دهی کوتاه تر می شود.

آیا محاسبه مقدار زمان برق دهی یو پی اس دقیق است؟

البته که نمی توان این عدد دقیق را به عنوان زمان بک آپ در نظر گرفت و با توجه به عوامل مختلف مانند کیفیت باتری ها و تغییر مقدار مصرف در لحظات مختلف بهتر است شما روی مقدار حدود یک ساعت حساب کنید. ضمن اینکه باتری ها به مرور زمان فرسوده شده و ظرفیتشان کم می شود و به همان نسبت زمان برق دهی کاهش پیدا می کند.

مثلا باتری هایی که یک سال کار کرده باشند(بسته به نوع و کیفیت ) معمولا ظرفیتشان تا ۷۰ یا ۶۰ در صد مقداری که ابتدا داشتند کاهش پیدا می کنند. ( اعداد ۶۰ و ۷۰ درصد ذکر شده صرفاQ بر مبنای تجربه بیان شده و نمی توان به عنوان مبنایی برای مطالب علمی در نظر گرفت)

برای واضح تر شدن موضوع چند مثال دیگر می آوریم:

یو پی اس ۱KVA  با PF=0. 8  و ولتاژ باتری ۳۶ ولت را در نظر بگیرید؛ به این یو پی اس می توانید حداکثر ۸۰۰ وات مصرف کننده وصل کنید ( ۱۰۰۰VAx0. 8=800W ) در نظر داشته باشید که ۸۰۰ وات حداکثر توانی است که می توان از یو پی اس کشید و به هیچ عنوان توصیه نمی شود دستگاه را روی حداکثر توان قابل تحمل به کار بگیرید.

اگر ۷۰ درصد توان مجاز یو پی اس را در نظر بگیریم می شود ۵۶۰ وات ( ۸۰۰VAx0. 7=560W). حال برای یو پی اس باید ۳ سلول باتری ۱۲ ولت در نظر گرفت که به صورت سری بسته شده اند. فرض کنید باتریها ۷ آمپر ساعت هستند. طبق فرمول بالا خواهیم داشت:

“36x7x0. 7/560=0:18’54

یعنی در زمان قطع برق این دستگاه با میزان مصرف ۵۶۰ وات و باتریهای ۷ آمپرساعت حدود ۱۸ دقیقه بک آپ دارد.

مثالی دیگر:

یو پی اس ۶KVA  با PF=0. 7  و ولتاژ باتری ۱۹۲ ولت را در نظر بگیرید؛ به این یو پی اس می توانید حداکثر ۴۲۰۰ وات مصرف کننده وصل کنید ( ۶۰۰۰VAx0. 7=4200W) در نظر داشته باشید که ۴۲۰۰ وات حداکثر توانی است که می توان از یو پی اس کشید و به هیچ عنوان توصیه نمی شود دستگاه را روی حداکثر توان قابل تحمل به کار بگیرید.

اگر ۷۰ درصد توان مجاز یو پی اس را در نظر بگیریم می شود ۲۹۴۰ وات ( ۴۲۰۰VAx0. 7=2940). ولی اینبار فرض می کنیم میزان مصرف ما حدود ۲۰۰۰ وات است. حال برای یو پی اس باید ۱۶ سلول باتری ۱۲ ولت در نظر گرفت که به صورت سری بسته شده اند که می شود ۱۹۲ ولت. فرض کنید باتریها ۶۵ آمپر ساعت هستند. طبق فرمول بالا خواهیم داشت:

“192x65x0. 7/2000=4:22’04

یعنی در زمان قطع برق این دستگاه با میزان مصرف ۲۰۰۰ وات و باتریهای۶۵  آمپرساعت حدود ۴ ساعت و ۲۲ دقیقه بک آپ دارد.

جدول توان مصرفی دستگاه های برقی

نکته: این مقاله جنبه اطلاعات عمومی دارد لذا قبل از خرید باتری یو پی اس مناسب می توانید با تماس به کیان باتری، مشاوره تخصصی دریافت کنید!