Determinazione delle prestazioni
Gli impianti UPS (monofase o trifase) sono indicati con la potenza allacciata in VA o KVA. La potenza di uscita è sempre inferiore alla potenza dissipata e alla potenza di carica della batteria. Nei sistemi più vecchi o anche più piccoli, questo fattore di potenza è compreso tra 0,7 e 0,9. Negli impianti più recenti (soprattutto trifase), questo è di solito 1,0, cioè kVA = kW.
Per determinare la potenza di uscita di un impianto UPS, devono essere presi in considerazione i seguenti fattori:
Fabbisogno di potenza delle utenze
Cos-phi delle utenze (capacitivo o induttivo)
Protezione di linea e le relative caratteristiche di cortocircuito
Poiché durante il funzionamento a batteria un impianto UPS è come una piccola centrale elettrica con potenza limitata, è possibile raggiungere solo una determinata corrente di cortocircuito. Ad esempio:
un impianto UPS da 10 KVA/9 KW trifase/trifase raggiunge una corrente di fase max di 13 A.
In caso di sovraccarico a breve termine, il valore aumenta di 1,5 volte (19A per max 500 ms).
Se la potenza massima e il tempo vengono superati, l’UPS si spegne automaticamente.
La protezione di linea C non può essere superiore a circa In/7.
Le dimensioni degli impianti UPS determinano quindi non solo il carico, ma anche la protezione di linea e il suo comportamento in cortocircuito.
Le misurazioni del cortocircuito devono sempre essere eseguite in modalità bypass, altrimenti si ottengono i dati non corretti.
Poiché l’impianto UPS ha una potenza dissipata, si deve sempre prevedere il raffreddamento della stanza. L’impianto UPS stesso può funzionare a temperature comprese tra 0 e 40 °C.
Autonomia
L’autonomia di un impianto UPS dipende dalla potenza delle utenze e dall’efficienza dell’UPS.
A seconda dell’impianto UPS, l’efficienza in modalità online a doppio convertitore è compresa tra il 94% e il 97%.
La maggior parte degli impianti UPS utilizza batterie VRLA regolate da valvole esenti da manutenzione.
Negli impianti più grandi possono essere utilizzate anche batterie al litio (LIFEPO/ioni di litio) o a bassa manutenzione.
La tensione delle celle nelle batterie al piombo è compresa tra min 1,67 V (scarica) e max 2,28 V (carica).
Ogni impianto UPS ha una propria tensione del circuito intermedio (tensione della batteria). Questa viene indicato anche con il numero di celle della batteria (2 V/Z). Maggiore è la tensione del circuito intermedio o il numero di celle, minore è la corrente della batteria.
Le specifiche delle batterie sono indicate in tensione (V) e ampere-ora (Ah).
La cella di una batteria al piombo ha una tensione media di 2 V. In commercio sono disponibili batterie con tensioni diverse. A seconda della capacità (Ah), vengono utilizzate batterie da 2 V, 6 V o 12 V.
Gli ampere-ora (Ah) vengono misurati a una determinata temperatura, con una determinata corrente di scarica, per un determinato tempo e sulla base di una determinata tensione finale della cella della batteria.
Eurobat definisce questi dati come segue:
Durata a una temperatura ambiente di 20 °C
Tensione finale delle celle 1,8 V
Tempo di scarica 10 ore (C10) con una determinata corrente
Ad esempio, una batteria da 12 V / 50 Ah, a una temperatura di 20 °C e 5 A si scarica in 10 ore.
Per confrontare le batterie e le loro prestazioni, è necessario mettere a confronto tutti i dati delle batterie.
Per ogni batteria sono presenti tabelle di potenza in watt per cella o ampere per cella.
Questa potenza si riferisce ad un determinato tempo di scarica (5, 10, 15 minuti ecc.)
Esempio: Impianto UPS da 10 KVA/8 KW, autonomia di 30 minuti
Per il calcolo dell’autonomia sono necessari i seguenti dati:
Potenza del carico UPS => 8000 W
Cos-phi del carico => 1,0
Efficienza dell’inverter => 95%
Tensione del circuito intermedio (tensione della batteria, numero di celle) => 192 celle
Tensione finale della batteria per cella => 1,8 V
Temperatura ambiente => 22 °C
Potenza della batteria = 8000 / 0,95 = 8421 watt
Potenza della batteria per cella = > 8421 / 192 = 44 watt per cella
La tensione di scarica è compresa tra 2,25 V/Z e 1,8 V/Z.
La corrente di scarica è quindi compresa tra 19,5 A e 24,4 A.
Abbiamo bisogno di una batteria che eroghi in media 22 A per circa 30 minuti o sia in grado di sostenere 44 watt per cella per circa 30 minuti.
Secondo la tabella di un produttore di batterie (curva caratteristica di scarica), è possibile utilizzare una batteria da 17 Ah.
La durata di una batteria dipende direttamente dalla temperatura ambiente:
A 20 °C = vita utile costruttiva (3 - 5, 6 - 9, 10 - 12, >12 anni)
A 25 °C => riduzione del 30% della vita utile
A 30 °C => riduzione del 50 % della vita utile
Si raccomanda di non far funzionare soprattutto gli impianti a batteria più grandi nello stesso locale dell’impianto UPS, se il locale non può essere dotato di raffreddamento.