弱电工程UPS不间断电源中电缆大小及电池的配置计算.docx

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弱电工程UPS不间断电源中电缆大小及电池的配置计算

弱电工程UPS不间断电源中电缆大小及电池的配置计算

前言：

很多读者问到关于ups相关的计算，其实关于ups方面的计算还是挺多，ups无论是接空开，还是连接电缆，以及选择电池，都可能需要计算它的电流或功率等，那么今天我们来详细了解下ups的相关计算。

正文：

一、UPS电源及电流

一、高频ups与工频ups的区别

ups从分类来说，分为高频ups与工频ups，高频机体积小、重量轻，价格低适合单个工作点的小功率设备保护，对干扰不敏感的设备和可靠性要求不很高的场合。

而工频机适合所有设备保护，无论是网点设备还是IDC（数据中心），可靠性较高，但工频机有体积大、重量重、价格高等缺点。

对电力品质和可靠性要求较高的地方，应使用工频机。

反之，则可使用高频机。

他们空开输入电流和输出电流的计算方法，都是一样的。

我们首先要看下，ups如何计算空开。

二、ups输入电流的计算方法 

  我们首先要看下输入电流的计算公式：

其中：

S：

三相UPS=3，单相UPS=1

例1：

已知：

UPS功率：

100KVA，输入临界电压：

176V，输入功率因数：

0.99（高频机都可以近似取1，工频机取值0.85）,整机效率：

0.95，S=3，输出功率因数：

0.8。

计算结果如下：

              100000×0.8   

输入电流（A）＝—————— =160A

             176×0.95×3*1

这里以工频机输入功率因数作为计算。

例2：

已知：

UPS功率：

6KVA，输入临界电压：

176V，输入功率因数：

0.99（高频机都可以近似取1，工频机取值0.85）,整机效率：

0.90，S=1，输出功率因数：

0.7。

计算结果如下：

             6000×0.8   

输入电流（A）＝—————— =30A

             176×0.9×1

三、ups输出电流的计算方法

 我们先来看下输出电流的计算公式：

S：

三相UPS=3，单相UPS=1。

举例：

已知：

UPS功率：

100KVA，输出电压：

220V，S=3（三相ups）。

计算结果如下：

             100000   

输出电流（A）＝————=152A

             220×3

这里面补充下，什么是标称功率？

标称功率是厂家标称的功率,，最大功率是产品的实际最大功率，产品的实际功率一般不是整数,比如说是511.3瓦,厂家不可能把这个小数都标出来的,很有可能就标500瓦，那么标称功率就是500瓦，也就是就近取整。

四、电缆大小计算方法

交流电流一般按3-5A/mm2计算，直流电流一般按2-4A/mm2计算；

例如：

100KVA输入电流：

160A，输出电流：

152A，电池电流200A。

输入线缆（mm2）＝160/5=32mm2（实际可采用35mm2）

输出线缆（mm2）＝152/5=30mm2（实际可采用35mm2）

电池线缆（mm2）＝200/4=50mm2（实际可采用60mm2）

二、UPS电源电池计算

这里面就看下ups常用的两种计算方法。

一、恒电流法

1、计算蓄电池的最大放电电流值：

 I最大=Pcosф/（η*E临界*N）

注：

P→ UPS电源的标称输出功率

cosф→ UPS电源的输出功率因数

η→ UPS逆变器的效率，一般为0.88~0.96（根据具体型号\功率取值）

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1.75V）

N→每组电池的数量

2、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

算出电池的标称容量。

举例

型号：

三进三出高频系列100KVA，输出功率因数Cosф：

0.8 直流电压：

480V（电池低压保护：

420V） 效率：

93% 后备时间：

2小时，每一电池组额定节数N:

40节。

电流法

I最大=Pcosф/（η*E临界*N）=100*1000*0.8/0.93*10.5*40=204.8A

电池组的标称容量AH=I最大/C=204.8/0.42=487.6AH 

 （C值取至于蓄电池的放电时间与放电速率C对应表，0.42对应的是2h，可以查看上表）

  因此， 电池组的标称容量AH487.6AH，需要选用12V100AH40节 并联5组。

二、恒功率法

根据蓄电池功率可以准确地选出蓄电池的型号，首先计算在后备时间内，每个电池至少向UPS提供的恒功率。

恒功率法计算公式如下：

电池组提供的功率W＝UPS的负载KVA×功率因数/逆变器的效率

需要每节电池提供的功率＝电池组提供的功率W/每组电池额定节数

即：

 W＝{P（VA）×1000×cosØ}/（ŋ×N）

其中：

W----电池组提供的功率

P-----UPS额定功率

cosØ--功率因数

ŋ-----UPS满载时逆变器效率

N----UPS每电池组额定节数

举例

台达NT系列80KVA UPS后备时间30min，选用DCF126-

12系列电池。

计算电池容量？

　　台达NT80KVAUPS直流终止电压为300V及U临界=300V，直流电压为348V电池组选用29只12V电池，故N=29，n=6，U终压=1.75vUPS的功率因子Pf=0.8，逆变器转换效率η=0.95，DCF126-12系列电池放电30min终止电压1.75V/CELL是放电速率？

=0.98（以上数据均应用台达UPSDCF126电池性能技术参数）

恒功率法　　

P（W）={P（VA）*Pf}/η

={80*1000*0.8}/0.95=67368.4（W）

Pnc=P（W）/（N*n）

=67368.4/（29*6）=387.2（W）

　　查台达DCF126-12系列电池恒功率表可知

　　DCF126-12/120电池终止电压为1.75v时放电30min电池提供功率为217W（数据是引用上面台达DCF126电池型录恒功率放电特性表）。

　　电池组数量=387.2／217=1.78组。

　　即：

选用2组120AH，共58节120AH电池。