Một nguồn duy trì điện rất dễ bị thiết kế dư về chi phí và kích thước, cũng dễ bị thiết kế thiếu khiến việc tắt máy thất bại. Tài liệu B đưa ra con đường trung gian có kỷ luật: chuyển tải được bảo vệ và thời gian cầu dự phòng yêu cầu thành ngân sách năng lượng, giảm định mức theo hiệu suất biến tần, độ sâu xả, nhiệt độ và sự suy giảm dung lượng cuối tuổi thọ, chọn loại hóa học và cấu trúc dựa trên các trục thực sự chi phối một cầu dự phòng ngắn dòng cao, và thiết kế bộ pin cùng bộ sạc sao cho lần mất điện thứ một trăm cũng có chuyển mạch sạch như lần đầu tiên.
Ngân sách năng lượng cầu dự phòng bắt đầu từ watt, không phải ampe-giờ. Hãy liệt kê mọi tải được bảo vệ và công suất thực của chúng – PLC hoặc bộ điều khiển, các mô-đun I/O và truyền thông, cuộn dây contactor, cảm biến, HMI hoặc thiết bị mạng – và tính cả dòng khởi động tức thời của mọi thiết bị phải khởi động trong thời gian cầu dự phòng. Nhân công suất tổng với thời gian cầu dự phòng yêu cầu tính bằng giờ để được watt-giờ, chia cho điện áp bus DC để ra ampe-giờ, rồi áp dụng hiệu suất của đường dẫn: một tầng biến tần có thể đạt hiệu suất khoảng 0,85, còn đường dẫn bộ lưu điện DC trực tiếp khá hơn.
Biểu đồ thác nước động tính một bộ lưu điện thiết bị 24V điển hình mang 60W trong mười phút: 60W nhân một phần sáu giờ là 10Wh, hay khoảng 0,42Ah ở 24V; sau khi chia cho hiệu suất biến tần 0,85, giới hạn độ sâu xả, dành dự phòng một biên độ cuối tuổi thọ và thêm lượng dự trù, yêu cầu định mức vào khoảng 0,8Ah. Hệ số giữa năng lượng thô và dung lượng lắp đặt theo cùng một kỷ luật như mọi nhiệm vụ dự phòng, và cũng thường bị bỏ qua như vậy.
Ba mức giảm định mức chồng lên nhau trong một bộ lưu điện và không được trộn lẫn. Dòng: dung lượng định mức của tế bào được đo ở dòng tham chiếu vừa phải, trong khi cầu dự phòng có thể xả ở C/2 hoặc nhanh hơn, nơi dung lượng sử dụng thấp hơn và điểm gối điện áp đến sớm hơn. Nhiệt độ: lạnh làm tăng trở kháng trong và giảm dung lượng khả dụng, nhiệt làm tăng tốc độ suy giảm; thiết kế cho tủ sử dụng nhiệt độ môi trường mùa xấu nhất. Tuổi thọ: dung lượng suy giảm theo chu kỳ và tuổi thọ theo lịch, nên cầu dự phòng vẫn phải hoàn thành tại thời điểm cuối tuổi thọ được công bố. Gộp cả ba vào biểu đồ thác nước của tài liệu B – thay vì áp một «hệ số an toàn» lạc quan duy nhất – là điều khiến thời gian cầu dự phòng định mức trở thành một sự đảm bảo, chứ không phải kết quả của ngày đầu tiên.
Vì cầu dự phòng ngắn, các nhà thiết kế thường thêm một lượng dự trù xác định cho việc khởi động lại máy phát hoặc lần tắt máy có kiểm soát thứ hai; điều này rẻ trong một bộ pin nhỏ và ngăn chặn dạng hỏng hóc tồi tệ nhất, khi bộ lưu điện chết đúng lúc đang ghi dữ liệu được bảo vệ.
Bảng đánh giá động thêm siêu tụ điện vào ba loại hóa học thông thường và chấm điểm tất cả về chuyển mạch dưới một chu kỳ, xung dòng cao, tuổi thọ trong tủ nóng, chu kỳ sau các lần mất điện lặp lại và giá trị chi phí. Pin chì-axit rẻ nhưng bị giới hạn bởi dòng và nhiệt độ và suy giảm khi chu kỳ nông. Lithium mạnh về dòng và trọng lượng nhưng cần điện tử bảo vệ và mang gánh nặng vận chuyển. Siêu tụ điện không có đối thủ về tuổi thọ chu kỳ và chuyển mạch tức thời nhưng chỉ giữ được năng lượng vài giây và tự rò rỉ qua nhiều ngày.
NiMH chiếm vị trí trung tâm thực tế cho các cầu dự phòng quy mô phút: đủ dòng cao và trở kháng thấp để chuyển mạch sạch và đường điện áp vững, chịu được các chu kỳ nông lặp lại, tốt hơn hẳn chì-axit khi lạnh, về bản chất an toàn trong hóa học nước và không bị ràng buộc vận chuyển như lithium. Thông điệp kỹ thuật rõ ràng là khớp bộ lưu trữ với độ dài cầu dự phòng – siêu tụ điện cho việc giữ điện dưới một giây, NiMH cho duy trì từ vài giây đến hàng chục phút, các loại hóa học lớn hơn cho tự chủ quy mô giờ.
Các lớp VFD, VI và VFI của IEC 62040-3 đặt ra những yêu cầu khác nhau cho bộ lưu trữ. Một bộ lưu điện chờ thụ động VFD cần một pin chấp nhận tải bước đột ngột sau chuyển mạch vài mili giây; một bộ tương tác đường dây VI thêm bộ ổn áp tự động xử lý sụt áp mà không đụng đến pin, dành nó cho các lần mất điện thực sự; một bộ chuyển đổi kép VFI để pin nổi trên bus DC liên tục, nơi kỷ luật sạc nổi là tối quan trọng. Đối với các thiết bị gốc DC, một bộ lưu điện DC theo IEC 62040-5 hỗ trợ đường 24V trực tiếp, tránh tổn thất biến tần và đặc biệt phù hợp với các chuỗi NiMH dòng cao.
Chọn cấu trúc trước làm rõ liệu bộ pin thấy các tải bước không thường xuyên (VFD/VI) hay sạc nổi vĩnh viễn (VFI/bus DC), từ đó đặt ra chế độ sạc bảo dưỡng và môi trường nhiệt dự kiến – những đầu vào mà việc tính toán bộ pin cần.
Đối với một nguồn cầu dự phòng, dạng tế bào nên ưu tiên công suất: sub-C và các thiết kế điện cực dòng cao khác cung cấp dòng liên tục với độ sụt thấp hơn các tế bào AA tối ưu năng lượng có cùng dung lượng định mức. Số lượng tế bào nối tiếp đặt điện áp bus – hai mươi tế bào cho đường 24V định mức, mười tế bào cho 12V – và chọn lọc cùng lô giữ điểm gối đồng nhất để không tế bào yếu nào bị đảo cực khi xả dòng cao. Các tab niken hàn, giá đỡ cứng và PTC tích hợp hoặc cầu chì nhiệt phù hợp với môi trường rung và dòng sự cố trong tủ công nghiệp, trong khi nhiệt điện trở cho phép bộ sạc thích ứng với nhiệt độ tủ.
Bộ pin cũng phải là một đơn vị xác định, thay thế được, dãn nhãn phạm vi tải được bảo vệ và thời gian cầu dự phòng mà nó hỗ trợ, để kỹ sư bảo dưỡng có thể kiểm tra nguồn dự phòng như một phần của kiểm tra chứng minh định kỳ thiết bị, thay vì phát hiện tình trạng của nó trong một lần mất điện thực sự.
Một pin duy trì được sạc sau mỗi sự kiện và giữ ở trạng thái sẵn sàng giữa các sự kiện, nên bộ sạc quyết định tuổi thọ thực tế của nó. Việc sạc dòng không đổi có kiểm soát đưa bộ pin về đầy sau mất điện, theo sau là chế độ bảo dưỡng nhẹ ở C/20 hoặc thấp hơn – hoặc sạc nổi bù nhiệt trong thiết kế VFI/bus DC – tránh việc sạc quá mức kéo dài làm khô tế bào nước; việc cắt giảm qua nhiệt điện trở bảo vệ tủ kín mùa hè. Thời gian sạc lại phải đáp ứng nhu cầu của ứng dụng là sẵn sàng cho lần mất điện tiếp theo, mà ở các lưới dễ mất điện có thể nghĩa là thu hồi phần lớn dung lượng cầu dự phòng trong vài giờ.
Kết hợp kỷ luật bộ sạc đó với một bộ pin NiMH dòng cao được chọn lọc và việc giảm định mức của tài liệu B tạo ra một bộ lưu điện nhỏ có chuyển mạch sạch, cầu dự phòng hoàn thành mọi lúc, và chuỗi bằng chứng – tập hợp trong tài liệu C – dễ dàng đưa vào tài liệu.
Weijiang Power chế tạo các bộ pin cầu dự phòng NiMH dòng cao cho các OEM bộ lưu điện nhỏ và bộ lưu điện DC: các chuỗi sub-C và C được tính theo tải được bảo vệ và thời gian cầu dự phòng của bạn với giảm định mức đầy đủ cho dòng, nhiệt độ và cuối tuổi thọ, các tế bào chọn lọc trở kháng thấp để chuyển mạch sạch VFD/VI/VFI, sạc sẵn sàng cho nhiệt điện trở cho các tủ kín, và tài liệu IEC 61951-2, IEC 62133-1 và UN 38.3. Hãy gửi danh sách tải, mục đích cầu dự phòng (tắt máy hoặc máy phát) và điện áp bus để được tính toán.
