راهنمای جامع محاسبه باتری یو پی ‌اس

راهنمای جامع محاسبه باتری یو پی ‌اس

انتخاب یو پی‌اس مناسب و محاسبه درست ظرفیت باتری از مهم‌ترین مراحل طراحی سیستم‌های برق اضطراری است. اگر این محاسبات اشتباه انجام شود، ممکن است UPS نتواند دستگاه‌ها را در زمان قطع برق پشتیبانی کند یا باتری‌ها زودتر از انتظار خالی شوند.
در این مقاله مرحله ‌به ‌مرحله نحوه‌ی محاسبه را توضیح می‌دهیم.

 

مرحله ۱: تعیین توان کل مصرفی دستگاه‌ ها

اولین گام، محاسبه‌ی مجموع توان مصرفی وسایلی است که می‌خواهی به UPS متصل کنی (بر حسب وات)

فرمول:

توان کل (W)  =   W₁ + W₂ + W₃ + …

مثال:
کامپیوتر 300W  + مانیتور + 100W   مودم 20W
توان کل = 420 وات

 

مرحله ۲: تبدیل وات (W)  به ولت‌آمپر  (VA)

یو پی‌اس‌ها معمولاً با واحد  VA رتبه‌بندی می‌شوند. برای تبدیل وات به VA باید ضریب توان (Power Factor) را در نظر بگیری.
ضریب توان معمولاً بین 0.6  تا 0.8 است.

فرمول:

ظرفیت UPS (VA)  = توان کل ÷ (W) ضریب توان  (PF)

مثال:
420 ÷ 0.7 = 600 VA

برای اطمینان از عملکرد بهتر، حدود ۲۰٪ ظرفیت بیشتر انتخاب کن:

ظرفیت نهایی UPS = 600 × 1.2 = 720 VA

 

مرحله ۳: محاسبه توان واقعی  UPS

اگر فقط عدد VA روی UPS نوشته شده باشد و بخواهی بدانی توان واقعی آن چند وات است:

فرمول:

توان واقعی  = (W) ظرفیت × UPS (VA) ضریب توان (PF)

مثال:
UPS = 1000VA  و  PF = 0.8
 توان واقعی = 1000 ×  = 0.8 وات 800

 

مرحله ۴: محاسبه ظرفیت باتری با در نظر گرفتن ولتاژ کل

برای تعیین ظرفیت باتری، باید مقدار زمانی که دستگاه‌ها باید کار کنند را مشخص کنی (مثلاً 1 ساعت، 2 ساعت و …)
باتری‌ها با ولتاژ (V) و آمپر ساعت (Ah) مشخص می‌شوند.
در محاسبه باید از ولتاژ کل سیستم باتری استفاده شود، یعنی مجموع ولتاژ باتری‌های سری‌شده در UPS

فرمول اصلی:

ظرفیت باتری)  = (Ah)توان کل  × (W) زمان پشتیبانی (ساعت)) ÷ (ولتاژ کل سیستم باتری× (V_total)  راندمان (UPS

راندمان معمولاً بین 0.8 تا 0.9 است.

 

مثال ۱ UPS : با ولتاژ ورودی 12 ولت

توان مصرفی = 420W
زمان پشتیبانی = 2 ساعت
ولتاژ کل سیستم = 12V
راندمان = 0.85

Ah = (420 × 2) ÷ (12 × 0.85) = 82.35Ah

یعنی باید باتری با ظرفیت حدود  85Ah استفاده شود.

 

مثال ۲ : UPS با دو باتری ۱۲ ولتی (در سری)

در این حالت ولتاژ کل سیستم برابر است با 12 + 12 = 24V

Ah = (420 × 2) ÷ (24 × 0.85) = 41.17Ah

چون ولتاژ دو برابر شده، ظرفیت مورد نیاز نصف شده است، اما انرژی کل ثابت باقی می‌ماند.

 

مثال ۳ UPS : با چهار باتری ۱۲ ولتی (در سری)

در این حالت ولتاژ کل برابر است با 12 × 4  = 48V

Ah = (420 × 2) ÷ (48 × 0.85) = 20.58Ah

یعنی باتری با ظرفیت حدود ۲۱ آمپر ساعت کافی است.

 

مرحله ۵: محاسبه تعداد باتری‌ها

اگر UPS با ولتاژ خاصی کار کند (مثلاً 24V  یا  48V)،  باید تعداد باتری‌های لازم را بر اساس ولتاژ هر باتری مشخص کنی.

فرمول:

تعداد باتری‌های سری = ولتاژ ÷ DC UPS ولتاژ هر باتری

مثال:
UPS  با ورودی  48V و باتری 12V
48    4 = 12 ÷باتری در سری

 

مرحله ۶: افزایش زمان پشتیبانی (اتصال موازی)

اگر بخواهی زمان کارکرد UPS بیشتر شود، می‌توانی چند مجموعه باتری سری را به صورت موازی به هم وصل کنی.

فرمول:

ظرفیت کل(Ah_total)   = ظرفیت هر رشته باتری  × (Ah) تعداد موازی

مثال:
اگر دو رشته 12V 85Ah  در موازی داشته باشی :

Ah_total = 85 × 2 = 170Ah

یعنی زمان پشتیبانی تقریباً دو برابر می‌شود.

 

مرحله ۷: محاسبه زمان پشتیبانی بر اساس ظرفیت موجود

اگر باتری‌ها را انتخاب کرده‌ای و می‌خواهی بدانی چند ساعت می‌توانند برق بدهند:

فرمول:

زمان پشتیبانی (ساعت  × Ah) = (ولتاژ کل سیستم × راندمان) ÷ توان مصرفی کل (W)

مثال:
باتری 12V 100Ah ، راندمان 0.85 ، بار 300W

زمان = (100 × 12 × 0.85) ÷  300   3.4 = ساعت

 

مرحله ۸: جمع‌بندی محاسبات

فرمول‌های اصلی و ساده‌شده:

نوع محاسبه	فرمول
توان کل	W = W₁ + W₂ + …
تبدیل وات به ولت‌آمپر	VA = W ÷ PF
توان واقعی UPS	W = VA × PF
ظرفیت باتری	Ah = (W × T) ÷ (V_total × Eff)
تعداد باتری سری	N = V_ups ÷ V_battery
ظرفیت کل موازی	Ah_total = Ah × n
زمان پشتیبانی	T = (Ah × V_total × Eff) ÷ W

 

نکات مهم برای انتخاب صحیح UPS و باتری

1. ولتاژ کل سیستم را همیشه در محاسبه ظرفیت باتری وارد کن (مجموع ولتاژ باتری‌های سری)
2. برای عمر بیشتر UPS، ظرفیت نهایی را ۲۰ تا ۳۰٪ بالاتر از مقدار محاسبه‌شده انتخاب کنید.
3. از باتری‌های با برند معتبر استفاده کن تا راندمان بالا و طول عمر بیشتر داشته باشند.
4. دمای بالا باعث کاهش عمر باتری می‌شود، پس UPS و باتری را در محیط خنک نگه دار.
5. هر چند ماه یک‌بار باتری را تست کن و در صورت افت ظرفیت، تعویض کن.
6. در هنگام افزایش زمان پشتیبانی، فقط باتری‌های هم‌مدل و هم‌ظرفیت را با هم موازی کن.

 

مثال نهایی کامل

فرض کن می‌خواهی UPS برای تجهیزات زیر انتخاب کنی:

دستگاه	توان (W)
کامپیوتر	300
مانیتور	100
مودم	20

 

مرحله ۱ : توان کل = 420W
مرحله ۲ VA = 420 ÷ 0.7 = 600VA :
مرحله ۳: ظرفیت نهایی = 600 × 1.2 = 720VA
مرحله ۴ UPS : دارای ورودی باتری 48V (یعنی ۴ عدد باتری 12V  در سری)
مرحله ۵ : زمان پشتیبانی دلخواه = 2 ساعت
مرحله ۶:  راندمان = 0.85

فرمول:

Ah = (420 × 2) ÷ (48 × 0.85) = 20.6Ah

یعنی هر باتری باید حدود  21Ah باشد.
اگر از دو مجموعه  48V 21Ah به‌صورت موازی استفاده شود ، زمان پشتیبانی دو برابر می‌شود.

 

جمع‌بندی نهایی

برای محاسبه دقیق UPS و باتری مراحل زیر را انجام بده:

1. جمع کل توان مصرفی وسایل (W)
2. تبدیل وات به ولت‌آمپر برای تعیین ظرفیت UPS
3. (تعیین ولتاژ ورودی UPS (48V ، 24V ، 12V و  …)
4. استفاده از ولتاژ کل سیستم باتری‌ها جمع ولتاژهای سری) در فرمول محاسبه آمپرساعت.(
5. افزودن ضریب اطمینان (20٪ ظرفیت اضافه(
6. انتخاب برند معتبر و نگهداری در شرایط مناسب.