UPS méretezés

A szünetmentes áramforrásoknál is jól meghatározható, a lényegi funkcióik alapján, hogy mit kell figyelembe vennünk.

UPS teljesítménye

A teljesítményigény meghatározása alapján.

A szükséges teljesítmény nagyságának a meghatározása az első lépés, mivel ez az elsődleges egy UPS kapcsán.

Áramszünet esetén, az ellátandó fogyasztóknak üzemszerűen előálló maximális összteljesítményével kell kalkulálnunk.

Pontosabban a leálláskori teljesítményeket kell figyelembe venni. Ennek értékével kapcsolatban segítséget jelent, ha tudjuk, hogy mekkora ez az érték. A legjobb, ha meg tudunk győződni pontosan a fogyasztásról, vagy legalább hozzávetőleg meg tudjuk határozni, hogy abból kiindulva tovább tudjunk számolni.

Nagyon fontos tudni, hogy a VA (VoltAmper) nem feltétlenül egyenértékű a W (Watt) értékkel. Bár a kettő között egyértelmű összefüggés van, de hogy pontos értékeket kapjuk, néhány további adatot is ismernünk kell. Az egyszerűség kedvéért -- ha más lehetőség nem kínálkozik -- érdemes a fogyasztókra írt teljesítményfelvételek összegzése által kapott értéknél minimum 25%-al nagyobb teljesítményű UPS-t választani. A nagyobb teljesítmény alapvetően nem okoz gondot, míg az "alul-méretezés" végzetes lehet, mert pont a funkcióját nem tudja betölteni, hiszen a túlterhelés elleni védelem azonnal lekapcsolja a rákapcsolt fogyasztókat, illetve magát a berendezést is.

UPS tartásideje

A tartásidő kiszámítása.

A tartásidő, azaz hogy mennyi ideig fogja ellátni az UPS a berendezéseinket villamos energiával, nagyban függ attól, hogy mekkora:

a berendezésbe épített vagy hozzá kapcsolt akkumulátorok valós kapacitása,
a fajlagos terhelőáram az akkumulátoron,
az akkumulátorok aktuális töltöttségi szintje,
az UPS működéséből adódó hatásfok (átalakítási veszteségek),
a fogyasztó és az UPS kimeneti oldalán kialakuló teljesítménytényező,
milyen a környezeti hőmérséklet.

Mindezeket figyelembe véve számolható ki egy közelítő, elméleti tartásidő, mely számításnak alapvetően az akkumulátor lesz a kiindulási alapja (teljesség igénye nélküli számítás). U_a * C_ak * n_a * η_u * cosϕ –––––––––––––––––––––––––– = t_ü P_f

U_a - Akkumulátorok feszültsége (V)
C_ak - Akkumulátor korrigált kapacitása / terheléstől függő kivehető teljesítmény [terhelőárammal korrigált érték] (Ah)
n_a - Akkumulátorok darabszáma
η_u - UPS hatásfoka [pl.85%=0,85] (%)
cosϕ - Teljesítménytényező
P_f - Fogyasztók összteljesítménye (VA)
t_ü - Üzemidő várható hossza (h)

Az így kapott elméleti érték, órában adja meg, hogy elvileg mennyi ideig lesz alkalmas a kalkulált berendezések üzemeltetésére az adott UPS az Akkumulátorral.

Az hogy elméleti, a fenti számítás kapcsán nagyon hangsúlyos. Az alábbi számítás bemutatja, hogy milyen mértékben változik az akkumulátorban tárolt energia kivételének lehetséges mértéke, az eltérő terhelőáram függvényében. Ez azt jelenti a gyakorlatban, hogy 7,2Ah kapacitású akkumulátor:

7,2Ah töltésmennyiség leadására képes, 20 óra alatt, 0,36A terhelőáramnál
6,3Ah leadására képes, 0,7A terhelőáramnál (9 órás időtartam)
4,55Ah leadására képes, 3,5A terhelőáramnál (1,3 órás időtartam)
3,85Ah leadására képes, 7A terhelőáramnál (33 perces időtartam)
2,8Ah leadására képes, 14A terhelőáramnál (12 perces időtartam)
2,52Ah leadására képes, 21A-es terhelőáramnál (7,2 perc időtartam)

Vagyis ha 1 db teljesen feltöltött 7,2 Ah kapacitású 12 voltos akkumulátorra vonatkozóan számolunk mint terhelést 250VA-es összteljesítményt (~21 Amper x 12 Volt), akkor 2,52Ah felhasználható kapacitással tudunk érdemben kalkulálni a tartásidő kiszámításakor. Az további számításban 85%-os hatásfokkal, és 0,8 cosϕ-vel korrigálva számolunk, ami így 170W-os teljesítményt jelent a fogyasztók felé, ahogy az alább is látható. 12V * 2,52Ah * 1db * 0,85 * 0,8 –––––––––––––––––––––––––––––––– = 0,12096 óra 170VA

azaz (60x0,12096) ~7,25 perc (~7 perc 15mp)

Amikor ugyanígy, 1 db teljesen feltöltött 7,2 Ah kapacitású 12 voltos akkumulátort használunk és arra nézve 14 Amper terhelést, akkor 2,8Ah-val tudunk érdemben kalkulálni a tartásidő kiszámításakor. Ugyanúgy 85%-os hatásfokkal, és 0,8 cosϕ-vel korrigálva mint az előbbi számításban, így 115,6W-os teljesítményt jelent a fogyasztók felé. 12V * 2,8Ah * 1db * 0,85 * 0,8 ––––––––––––––––––––––––––––––– = 0,1976 óra 115,6VA

azaz (60x0,1976) ~11,85 perc (~11 perc 52mp)

FONTOS TUDNI

Az akkumulátorok öregedésével a töltéstároló képességük is folyamatosan csökken.
A terhelés nyilván nem egy állandó érték a legtöbb esetben, hanem folyamatosan változó lehet, főleg akkor, amikor egy mentési folyamat zajlik le.