Como calcular o número de baterias para sistemas UPS

Um sistema de fonte de alimentação ininterrupta (UPS) é um componente crítico da proteção de energia moderna, fornecendo backup de energia de curto prazo para garantir o funcionamento contínuo de dispositivos essenciais durante falhas de energia. O número de baterias necessárias para um sistema UPS está diretamente relacionado com o tempo de backup que este pode oferecer. A capacidade e o número de baterias necessárias dependem de vários parâmetros-chave, como a potência nominal da UPS, o tempo de backup e a tensão da bateria. Vamos explicar como calcular o número necessário de baterias para um sistema UPS.

1. Principais factores que afectam a quantidade de baterias da UPS

Ao calcular o número de baterias necessárias para uma UPS, os seguintes factores desempenham um papel crucial:

1. Potência de carga
   A potência de carga da UPS determina a capacidade da bateria necessária. Os sistemas UPS utilizam normalmente a potência aparente (medida em VA) em vez da potência real (W) para calcular as necessidades da bateria.
2. Tensão de terminação (V_low)
   Refere-se à tensão a partir da qual uma bateria deixa de poder fornecer energia utilizável. Para uma bateria de 2V, V_low é normalmente definido em 1,7V; para uma bateria de 12V, é 10,2V.
3. Tensão de flutuação (V_float)
   A tensão de flutuação é a tensão utilizada para manter a bateria em modo de espera e garantir a sua longevidade. Para baterias de 2V, a V_float é definida para 2,3V, e para baterias de 12V, é tipicamente 13,8V.
4. Fator de conversão da capacidade da bateria (Kh)
   Este fator varia com a duração da descarga. Uma taxa de descarga de 10 horas tem um Kh de 1, uma taxa de 5 horas é de 0,9, uma taxa de 3 horas é de 0,75 e uma taxa de 1 hora é de 0,6.
5. Corrente da bateria (I)
   Esta é a corrente necessária para fornecer energia à carga da UPS, influenciando diretamente a capacidade e o número de baterias necessárias.
6. Tempo de cópia de segurança (T)
   O tempo de backup determina quanto tempo a UPS pode fornecer energia sem entrada de CA. Tempos de backup mais longos requerem mais baterias.
7. Tensão CC da UPS (V)
   Os sistemas UPS funcionam normalmente com tensões DC que variam entre 24V e 384V. A configuração da bateria necessária depende da tensão do sistema.

2. Método de cálculo básico para a quantidade de baterias da UPS

Utilizando os parâmetros acima, o número de baterias necessárias pode ser calculado utilizando as seguintes fórmulas:

1. Número de pilhas (N):
   Para um sistema de baterias de 12V, o número de baterias necessárias é calculado da seguinte forma:
   N=V12VN = \frac{V}{12V}N=12VV
   Por exemplo, uma UPS com um sistema de 36V necessitaria de 3 baterias de 12V cada.
2. Corrente da bateria (I):
   A corrente necessária da bateria é:
   I=PtotalVI = \frac{P_{\text{total}}}{V}I=VPtotal
   Para uma UPS de 1000VA com 36V, a corrente seria:
   I=100036=28AI = \frac{1000}{36} = 28AI=361000=28A.
3. Capacidade real da bateria (C):
   A capacidade necessária da bateria é calculada da seguinte forma:
   C=I×TKhC = \frac{I \times T}{K_h}C=KhI×T
   Por exemplo, com 28A de corrente e 4 horas de tempo de backup a Kh = 0,9, a capacidade necessária da bateria seria:
   C=28×40,9=124AHC = \frac{28 \times 4}{0,9} = 124AHC=0,928×4=124AH.

3. Exemplo de configuração da bateria da UPS

Para uma UPS de 1KVA que necessite de 4 horas de autonomia com um sistema de 36V e baterias de 100AH, os cálculos seriam os seguintes

1. Número de pilhas:
   N=36V12V=3N = \frac{36V}{12V} = 3N=12V36V=3
   São necessárias três baterias de 12V.
2. Corrente da bateria:
   I=100036=28AI = \frac{1000}{36} = 28AI=361000=28A
3. Capacidade da bateria:
   C=28×40,9=124AHC = \frac{28 \times 4}{0,9} = 124AHC=0,928×4=124AH

Por conseguinte, o sistema UPS pode ser configurado com 3 baterias de 100AH ou 6 baterias de 65AH, dependendo do custo e das necessidades do utilizador.

4. Conclusão

O cálculo do número de baterias para um sistema UPS é uma tarefa complexa que envolve vários parâmetros, incluindo a potência da UPS, a tensão da bateria, o tempo de backup e a capacidade da bateria. Ao efetuar cálculos cuidadosos, é possível garantir que o sistema UPS pode fornecer uma reserva de energia estável durante as falhas, satisfazendo eficazmente os requisitos do utilizador.

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