Nazivna snaga izvora neprekidni izvor napajanja– ovo je jedan od najvažnijih tehničkih parametara koji se moraju uzeti u obzir pri odabiru UPS-a. Netočan izračun snage UPS-a, u najmanju ruku, dovest će do činjenice da će neprekidno napajanje biti stalno preopterećeno i stoga neće moći ispuniti svoju glavnu svrhu - zaštititi opremu. U najgorem slučaju, ako dođe do značajnog preopterećenja, sam UPS može uzrokovati prekid napajanja kritičnog opterećenja.
Izračun snage UPS-a. Teorija.
Nazivna snaga besprekidnog napajanja određuje se na temelju snage priključenog opterećenja. Ovdje pod opterećenjem podrazumijevamo ukupnu snagu svih električnih uređaja koji se planiraju spojiti na UPS. Stoga morate pravilno izračunati snagu opterećenja i na temelju izračuna odabrati neprekidno napajanje. Važno pojašnjenje - pri izračunavanju treba poći od ukupne i aktivne snage opterećenja. Prisjetimo se nekih podataka iz školskog tečaja fizike.
Prividna snaga (jedinica VA, VA - volt-amper) je sva snaga koju troši trošilo. Ukupna snaga se sastoji od dvije komponente - djelatne snage (mjerna jedinica W, W - Watt) i jalove snage (mjerna jedinica var, var - volt-amper reaktivni). U pravilu, velika većina trošila ima i aktivne i jalove komponente.
– opterećenje u kojem se sva potrošena energija pretvara u toplinu. Jalova komponenta takvog opterećenja je toliko mala da se može zanemariti. Aktivna opterećenja uključuju razne uređaje za grijanje (grijalice, grijaća tijela itd.), žarulje sa žarnom niti, glačala i električne štednjake. U pravilu, proizvođač električnih uređaja označava snagu takvog opterećenja u vatima.– sva ostala opterećenja. Reaktivno opterećenje može biti induktivno ili kapacitivno po prirodi. Tipičan predstavnik opterećenja s jalovom komponentom, koje je induktivne prirode, je elektromotor. Ukupna snaga elektromotora P i djelatna snaga P a međusobno su povezane koeficijentom cos φ.Vrijednost cos φ obično je navedena u tehničkom listu proizvoda.
Izračun snage UPS-a. Metodologija.
Proizvođači besprekidnih izvora napajanja najčešće navode ukupnu i aktivnu snagu UPS-a u tehničkim specifikacijama za opremu. Rjeđe možete pronaći indikaciju pune snage i vrijednosti faktora izlazne snage. U potonjem slučaju, aktivna snaga UPS-a može se izračunati pomoću formule
Ovdje
P – puna snaga UPS-a
P a – djelatna snaga UPS-a
P F – izlazni faktor snage (naveden u tehničkoj specifikaciji za besprekidni izvor napajanja)
Da biste odabrali potreban model besprekidnog napajanja na temelju snage, morate izračunati ukupnu snagu električnih uređaja koje planirate spojiti na UPS. Izračun treba provesti i za aktivnu i za ukupnu snagu opterećenja, odnosno na kraju biste trebali dobiti dvije brojke - ukupnu snagu opterećenja (u voltamperima) i aktivnu snagu opterećenja (u vatima). Algoritam izračuna je otprilike sljedeći
1. Napravite popis električne opreme koju planirate spojiti na UPS.
2. Odredite ukupnu snagu svakog uređaja pomoću jedne od sljedećih metoda
- Punu snagu navodi proizvođač u podatkovnom listu uređaja.
- Ako je aktivna snaga opreme navedena u putovnici, tada izračunajte ukupnu snagu koristeći donju formulu.
Ovdje
P – ukupna snaga uređaja
P a – djelatna snaga uređaja
cos φ – faktor snage (naveden u putovnici uređaja). Ako cos φ nije naveden u putovnici, tada za izračun polazimo od činjenice da je cos φ = 0,7. Za aktivna opterećenja (grijalice, žarulje sa žarnom niti itd.) cos φ = 1.
3. Važna nota. Ako planirate spojiti električni motor ili električni uređaj koji uključuje električni motor na UPS, tada pri izračunu snage morate uzeti u obzir početne struje. Svaki elektromotor u trenutku uključivanja troši znatno više energije nego u nazivnom režimu rada. Stoga, kako bi se izbjeglo preopterećenje besprekidnog napajanja, vrijednost nazivne snage uređaja mora se pomnožiti s najmanje 5, a po mogućnosti sa 7.
4. Da biste dobili ukupnu snagu vašeg opterećenja, zbrojite podatke dobivene za sve uređaje.
5. Na sličan način izračunajte aktivnu snagu vašeg opterećenja. Za izračun aktivne snage koristite sljedeću formulu.
Proračun snage. Pravilo za odabir UPS-a po snazi
Dakle, dobili smo dvije vrijednosti snage našeg opterećenja - ukupnu snagu i aktivnu snagu. Osnovno pravilo za odabir UPS-a prema snazi je sljedeće: nazivna snaga besprekidnog napajanja trebala bi biti 25% veća od snage vašeg opterećenja. Štoviše, ovo bi pravilo trebalo vrijediti i za ukupnu snagu UPS-a i za aktivnu snagu. Naravno, možete izabrati UPS čija je nazivna snaga jednaka ili malo veća od snage opterećenja. Ova opcija je prihvatljiva i radit će, ali radni vijek UPS-a opterećenog na 100% bit će značajno (nekoliko puta) manji od vijeka trajanja UPS-a čije opterećenje ne prelazi 80% nazivnog opterećenja.
Izračun snage UPS-a. Približna snaga nekih električnih uređaja
Ispod su približne vrijednosti za potrošnju električne energije raznih kućanskih električnih uređaja.
Uređaji.
TV – 80 W.
Perilica za rublje– 500...2000 W.
Hladnjak – 1000 W.
Mikrovalna pećnica – 1000 W.
Kuhalo za vodu – 2000 W.
Električni štednjak – 1000…2000 W.
Usisavač – 200…3000 W.
Željezo – 400…2000 W.
Žarulja sa žarnom niti za kućanstvo – 25…75 W.
Fluorescentna svjetiljka za kućanstvo – 5…30 W.
Računalna tehnologija.
Mrežni usmjerivač, čvorište – 10…20 W.
Jedinica sustava osobno računalo– 200...1000 W.
Sistemska jedinica poslužitelja – 300…1500 W.
CRT monitor – 15…200 W.
LCD monitor – 20…60 W.
Prije kupnje neprekidni izvor napajanja morate odvojiti vrijeme i izračunati ukupnu potrošnju energije koju su deklarirali proizvođači povezani s UPS tehnologija.
Nemojte planirati spajanje laserskog pisača ili opreme za kopiranje na izlaz UPS-a, jer oni tijekom rada u određenim trenucima troše vršnu snagu koja premašuje mogućnosti UPS-a!
Jedinica računalnog sustava - 450 W + monitor 45 W + modem 15 W = 510 W! Ne vjerujem! - uzviknut ćete, gotovo kao Arhimed u kadi. - To nije Računalo, i grijač! Zašto je soba tako cool?
Jednostavan laboratorijski rad (ampermetar naizmjenična struja uključen u prekid mrežnog kabela, prilagođen za reaktivnost) potvrdit će da je u praksi potrošena snaga jedinica sustava, čak i pod punim opterećenjem, je dva puta manji od onoga što je naznačeno na kućištu njegovog prekidačkog napajanja! U vašem slučaju - otprilike 300 W. U trgovini se ispostavlja da proizvođači punu snagu besprekidnog napajanja navode u Volt-Amperima (VA).
Aktivna snaga računalnih napajanja obično se označava u vatima (W). Ako se snaga u VA pomnoži s faktorom 0,6, dobiva se snaga u W (Watti). Pw = Pva x 0,6. I obrnuto, Pva = Pw/0,6.
UPS napajanje, izračunata pomoću ovih formula, mora biti najmanje 1,2 puta veća od ukupne snage opterećenja za njegov pouzdan rad. (U vašem slučaju, 300 W / 0,6 x 1,2 = 600 VA). Prodavač je bio vrlo nejasan u pogledu razlike između ovih vrijednosti i stoga je dao jednako nejasne preporuke o njihovom omjeru.
Za one koji se nimalo ne razumiju u matematiku, važno je zapamtiti jednostavno pravilo: poželjno je da brojčana vrijednost ukupnog UPS napajanje izražena u volt-amperima (VA) bila je dvostruko veća od ukupne snage opterećenja izražene u vatima (W). (Na primjer: 300 W x 2 = 600 VA).
Ovaj omjer stvorit će rezervu snage koja ne samo da neće oštetiti UPS i računalo, već će i produljiti vijek trajanja baterije koja je ugrađena u UPS. UPS kapaciteta 600 - 800 VA dovoljan je za napajanje kućnog računala.
Također je korisno prvi put uključiti UPS na razdoblje od četiri do šest sati kako bi se baterija potpuno napunila. Potpuno napunjen, u hladnom odjeljku traje pet ili više godina. Temperatura od 40 stupnjeva Celzijevih nekoliko puta smanjuje trajanje baterije. Funkcija "hladnog pokretanja" korisna je za brzu procjenu stanja UPS-a i baterije. Ako je s invaliditetom mrežni kabel UPS je sposoban pokrenuti računalo i dodatne PCI uređaje zajedno s monitorom iz ugrađene baterije, tada je njegova snaga točno izračunata i baterija je u dobrom stanju.
Treba li mu UPS, svatko odlučuje za sebe. Ali u nekim je slučajevima rad sustava bez njega jednostavno kockanje. Na primjer: kada mijenjate softver satelitskog prijemnika u kritičnom trenutku programiranja flash memorije, na monitoru se pojavljuje poruka upozorenja: NE ISKLJUČUJTE!
A ako se u ovom trenutku prijemnik, kao i računalo, ne napaja UPS-om, tada će čak i kratkotrajni kvar mrežnog napona prvo izbaciti to isto ispiranje, a zatim vas kao snažnog "udarca" vlasnika :)!
Kako odabrati optimalna konfiguracija UPS za organiziranje neprekidnog napajanja opreme i kućanskih aparata u kući
Odgovorite na pitanje o odabiru konfiguracije neprekidnog napajanja kako biste osigurali pouzdano napajanje za grijanje i inženjerski sustavi, kućanski električni uređaji su prilično teški. U biti, ovo je jednadžba s mnogo nepoznanica. Uostalom, ne zna se unaprijed koliko će biti loše napajanje mreže i koliko će trajati prekidi struje.
U prvoj fazi potrebno je utvrditi ukupnu snagu svih potrošača energije čiji rad mora biti osiguran bez mrežnog napajanja. Na temelju ove vrijednosti potrebno je odabrati UPS snage 20% veće od vrijednosti maksimalnog opterećenja. Nakon toga, trebate odrediti kapacitet vanjskih baterija, na temelju potrebnog vremena rezerve.
Najoptimalnije rješenje za besprekidno napajanje je podjela opterećenja na nekoliko manjih skupina potrošača. I rješavati problem osiguranja rezervi odvojeno za različite skupine potrošača, ovisno o njihovoj važnosti. Pri odabiru konfiguracije besprekidnog napajanja i baterija treba uzeti u obzir da povećanje rezerve snage UPS-a ne dovodi do linearnog povećanja trajanja rezerve. Za osiguranje velike snage opterećenja potreban je snažniji UPS, a za osiguranje dugog vremena pričuve potrebno je povećati kapacitet vanjskih baterija.
Jednostavan način za izračunavanje rezervnog vremena neprekidnog napajanja
Vrijeme pričuve snage određeno je prvenstveno dvama parametrima: snagom korisnog tereta i ukupnim kapacitetom svih baterija.
Međutim, treba napomenuti da ovisnost vremena pričuve o ovim parametrima nije linearna. Ali za brzu grubu procjenu vremena zastoja, možete koristiti jednostavnu formulu.
T=E*U/P(sati),
GdjeE - kapacitetbaterije,U - naponbaterije,P - snaga opterećenjasve povezane uređaje.
Usavršena metoda za izračunavanje rezervnog vremena neprekidnog napajanja
Kako bi se pojasnio izračun rezervnog vremena, dodatno se uvode posebni koeficijenti: učinkovitost pretvarača, koeficijent pražnjenja baterije, koeficijent raspoloživog kapaciteta ovisno o temperaturi okoline.
Uzimajući u obzir ove koeficijente, formula za izračun ima sljedeći oblik.
T=E*U/P*KPD * KRA * KDE(sati),
gdje je KPD (koeficijent korisna radnja inverter) je u rasponu od 0,7-0,8,
KRA (omjer pražnjenja baterije) je u rasponu od 0,7-0,9,
KDE (omjer dostupnog kapaciteta) je u rasponu od 0,7-1,0.
Raspoloživi koeficijent kapaciteta ima složenu ovisnost o vrijednosti temperature i brzini primjene opterećenja. Što je temperatura zraka niža, to je niži omjer raspoloživog kapaciteta. Što se energija baterije sporije troši, to je veći raspoloživi koeficijent kapaciteta.
Gotove tablice rezervnih vremenskih vrijednosti za sustave neprekidnog napajanja serije SKAT i TEPLOCOM
Potrebna je jedna vanjska baterija od 12 V
| Kapacitet, u Ah | Snaga opterećenja, VA | ||||
| 100 | 150 | 200 | 250 | 270 | |
| 26 | 2h 18min | 1 h 22 min | 55 min | 44 min | 39 min |
| 40 | 3h 37min | 2h 15min | 1 h 36 min | 1 h 15 min | 1h 09min |
| 65 | 7h 01min | 4h 00min | 2h 45min | 2h 12min | 1 h 54 min |
| 100 | 12h 00min | 7h 12min | 5h 00min | 3h 40min | 3h 26min |
Tablica približnih rezervnih vremena
Zahtijeva dvije vanjske baterije od 12 volti
| Kapacitet baterije, Ah | ||||||||||
| 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | |
| 2x40 | 9,37 | 4,06 | 2,31 | 1,51 | 1,36 | 1,22 | 1,07 | 0,53 | 0,39 | 0,34 |
| 2x65 | 16,15 | 7,12 | 4,40 | 3,02 | 2,29 | 1,56 | 1,44 | 1,36 | 1,28 | 1,11 |
| 2x100 | 27,11 | 11,55 | 7,33 | 5,23 | 4,12 | 3,05 | 2,44 | 2,22 | 2,01 | 1,49 |
| 2x120 | 32,37 | 14,52 | 9,44 | 6,10 | 5,11 | 4,12 | 3,14 | 2,51 | 2,33 | 2,15 |
| 2x150 | 40,47 | 17,40 | 11,24 | 8,19 | 5,57 | 5,07 | 4,17 | 3,28 | 2,57 | 2,42 |
| 2x200 | 54,23 | 24,48 | 15,47 | 11,27 | 9,09 | 6,50 | 5,45 | 5,08 | 4,31 | 3,54 |
Tablica približnih rezervnih vremena
Zahtijeva 8 vanjskih baterija napona 12 volti
| Kapacitet baterije, Ah | ||||||
| 500 | 1000 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 | |
| 65 | 12h 20min | 5h 10min | 2h 55min | 2h 15min | 1 h 40 min | 1 h 25 min |
| 100 | 19h 25min | 8h 40min | 5h 20min | 3h 40min | 2h 45min | 2h 15min |
| 120 | 23h 05m | 11h 35min | 7h 00min | 4h 45min | 3h 30min | 2h 45min |
| 150 | 28h 55min | 14h 20min | 8h 45min | 6h 30min | 4h 50min | 3h 40min |
| 200 | 38h 30min | 19h 10min | 12h 45min | 8h 45min | 7h 00min | 5h 20min |
Linija UPS marki S.K.A.T. I TEPLOCOM pruža mogućnost organiziranja pouzdanog neprekidnog napajanja potrošača različitih kapaciteta i namjena. Neprekidni izvori napajanja omogućuju organiziranje neprekidnog napajanja od malog kotla za grijanje ili cirkulacijske pumpe do napajanja cijelog doma ili ureda. Specijalizirani UPS-ovi omogućuju organiziranje neprekidnog napajanja za posebno važne objekte, kao što su komunikacijski sustavi, komunikacijska oprema, sigurnosni i kontrolni sustavi.
Postoji nekoliko načina za povećanje vremena pričuve snage korisnog tereta. Sve ove metode proizlaze iz formule za izračun rezervnog vremena.
Kako biste povećali rezervno vrijeme, možete povećati kapacitet vanjskih baterija, smanjiti korisno opterećenje i stvoriti optimalne radne uvjete za UPS i baterije.
Prva opcija- najjednostavniji, ali najskuplji. Da biste povećali kapacitet baterije, morat ćete kupiti skuplje baterije i UPS koji omogućuje njihovo učinkovito punjenje. Osim troškova opreme, morat ćete dodijeliti i posebnu prostoriju namijenjenu skladištenju i radu baterija, opremljenu dobrim ventilacijskim sustavom.
Druga metoda- smanjiti opterećenje. Prije svega, morate podijeliti opterećenje u skupine ovisno o potrebi osiguranja neprekidnog napajanja. Ako duže vrijeme nema struje, tada ćete morati birati između važnosti osiguravanja rada inženjerskih sustava grijanja i vodoopskrbe i potrebe za korištenjem hladnjaka ili klima uređaja. Dakle, moderan hladnjak omogućuje vam da osigurate prihvatljivu temperaturu oko 20 sati, ako ga više ne otvorite. Druga skupina potrošača je sustav rasvjete, za rasvjetu možete koristiti autonomne besprekidne izvore napajanja ili svjetiljke za hitne slučajeve s ugrađenim baterija. U konačnici, možete sjediti uz svjetlo baterijske svjetiljke ili dobre stare svijeće, sve je bolje od odmrzavanja sustava grijanja.
Treća metoda je poboljšati kvalitetu održavanja UPS-a i baterija. Evo ih najviše važne točke održavaju opremu čistom, osiguravajući dobro temperaturni režim. Zasebno, vrijedi napomenuti potrebu za pravilnim punjenjem baterije i provođenjem treninga baterije. Često se događa da nema električnih problema i da baterije nisu podložne ciklusima pražnjenja i punjenja. Kao rezultat toga, nakon nekoliko mjeseci stvarni kapacitet baterije naglo pada. Za treniranje baterije potrebno je koristiti posebnu opremu ili simulirati povremene nestanke struje, omogućujući baterijama da rade.
Koji UPS odabrati? Pokrenuli smo ovu temu u prethodnom članku i pogledali vrste besprekidnih izvora napajanja koje proizvođači nude. Danas ćemo govoriti o tome kako odabrati neprekidno napajanje ovisno o vašim zadacima i vrsti vaše opreme, a također ćemo izračunati potrebnu snagu UPS-a.
Koju vrstu neprekidnog napajanja trebate ovisi o nekoliko glavnih točaka:
- Od kakvih mrežnih problema želite zaštititi svoju opremu?
- Značajke dizajna opreme koju želite spojiti na UPS.
- Planirana snaga opterećenja na UPS-u.
- Potrebno vrijeme život baterije.
Dakle, u ovom ćemo članku razmotriti odabir besprekidnog napajanja, uzimajući u obzir sljedeća pitanja:
- Izračunavamo kapacitet baterije za poznato trajanje baterije.
- Izračunavamo trajanje baterije, znajući kapacitet UPS-a.
Zašto vam treba UPS?
Odgovor na pitanje: koje besprekidno napajanje odabrati ovisi prvenstveno o tome zašto vam je potrebno.
| Za što? | Što kupiti | |
| Ispravno isključite računalo i imajte vremena za spremanje podataka tijekom nestanka struje. | U tom slučaju slobodno uzmite jeftini off-line ili line-interactive UPS s trajanjem baterije od 5-15 minuta. | |
| Omogućite napajanje opreme u slučaju dužeg nestanka struje. |
Ako je vaša oprema prikladna za nesinusoidalni valni oblik, kupite off-line ili line-interactive UPS, ali s povećanim kapacitetom, uz očekivanje dugog trajanja baterije. U nastavku možete pročitati kako izračunati kapacitet. Najduže vrijeme rada u izvanmrežni način rada- za UPS s vanjskim baterijama, zbog mogućnosti povećanja kapaciteta dodatnim baterijama (spojenim paralelno). Ovakva besprekidna napajanja najčešće su iz skupe kategorije, s dvostrukom pretvorbom. Ako je potrebno stvarno dugo radno vrijeme, deseci sati, možda najbolji izlaz Kupnja generatora. |
|
| Zaštitite opremu od prenapona ili podnapona, padova i gašenja opasnih po opremu na nekoliko sekundi (naši električari vole povlačiti prekidač naprijed-natrag). | U tu svrhu potreban vam je UPS s funkcijom AVR (automatska regulacija napona): line-interactive UPS ili skuplji UPS s dvostrukom pretvorbom. Stabilizacija napona u linearno-interaktivnom UPS-u najčešće se provodi u postupnom, grubom obliku; u online modelima stabilizator radi glatko. | |
| Zaštitite osjetljivu opremu od maksimalna količina kvarova i smetnji u električnoj mreži. | U ove svrhe prikladan je samo on-line besprekidni izvor napajanja (UPS). |
Imajte na umu da ako vam je potrebna samo stabilizacija napajanja i ne morate osigurati autonomni rad opreme tijekom nestanka struje, preporučljivije je kupiti zasebni stabilizator.
Također, vrlo često koriste kombinaciju stabilizatora + jeftinog UPS-a (besprekidno napajanje je spojeno na mrežu NAKON stabilizatora). Takav tandem ne samo da vam omogućuje reguliranje napona ako to nije predviđeno u UPS-u, već i produljuje vijek trajanja UPS baterija.
Koju opremu kupujete UPS radi zaštite?
Koji UPS odabrati također ovisi o značajkama dizajna povezane opreme.
Opće pravilo je sljedeće: možete spojiti gotovo bilo koju opremu na UPS s ispravnim sinusnim valom na izlazu; samo trebate ispravno izračunati snagu. Ne može se sva oprema spojiti na drugi UPS, osobito izvanmrežni tip.
| Posebnost | Optimalan tip UPS-a | Obrazloženje |
|
Elementi osjetljivi na nesinusne valne oblike. |
Najčešći slučaj je uređaji s elektromotorom, pumpom, kompresorom, uključujući pumpe za plinske kotlove, kao i gotovo sve kućanske aparate: hladnjake, sušila za kosu, perilice rublja, električne bušilice, itd. Stepenasti sinusni val, ili još više meandar, ima negativan učinak na elektromotor: nastaju vrtložne struje, pada induktivna reaktancija, zbog čega se motor pregrijava sve dok ne izgori. U nekim uređajima, npr. laserski pisači, fotokopirni strojevi Također mogu postojati komponente koje zahtijevaju sinusni napon za rad i trajat će mnogo kraće ako rade s pravokutnim ili stepenastim UPS-om. |
|
|
Induktivni elementi (induktori, prigušnice). |
UPS on-line tip. |
Često se postavlja pitanje: je li moguće spojiti uređaje s induktivnim opterećenjem na obično jeftino neprekidno napajanje, na primjer, fluorescentne svjetiljke? U praksi to spoje, i čini se da sve radi. Ali treba imati na umu da mnogi proizvođači to kategorički ne preporučuju i klasificiraju slučajeve neprekidnog nestanka struje nakon spajanja induktivnog opterećenja kao ne-jamstvo. Osim toga, bilo je slučajeva u kojima je reaktivno opterećenje oštetilo UPS koji za to nije bio dizajniran. |
|
Transformatorsko (linearno) napajanje. |
UPS on-line tip. |
Prilikom odabira UPS-a za uređaje s transformatorskim napajanjem, morate biti oprezni s UPS-om koji ne proizvodi čisti sinusni izlaz. Kada se napaja naponom u obliku meandra ili stepenaste sinusoide, gubici u transformatoru se povećavaju, što će, ako je jako opterećen, dovesti do smanjenja resursa transformatora za desetke puta. Također u praksi je bilo slučajeva kada je sam UPS, na koji je bio spojen takav teret, izgorio. S druge strane, prilično često oprema s transformatorskim napajanjem male snage, na primjer, radiotelefoni, radi tiho u tandemu s off-line UPS-om. Međutim, mnogi proizvođači, kao iu slučaju induktivnih opterećenja, najčešće ne preporučuju spajanje transformatorskih izvora napajanja na konvencionalne UPS-ove. Kako razlikovati transformatorsko napajanje od običnog prekidačkog napajanja? Ako govorimo o vanjskom napajanju, onda je pulsno napajanje obično lagano i malo, dok je transformatorsko napajanje teže i veće, s obzirom na to da se sam transformator nalazi unutar njega. Teže je odrediti vrstu ugrađenog napajanja, ovdje se morate osloniti na dokumentaciju proizvođača. Dobra vijest je da se u većini slučajeva prekidački izvori napajanja sada koriste u elektroničkoj opremi kao što su modemi, prekidači, usmjerivači i računala. |
|
Strukturni elementi osjetljivi na kvalitetu električne energije. |
Samo on-line UPS tip. |
Gotovo svatko zna da je oprema osjetljiva na padove napona u mreži ili stalno pod (pre)naponom. Međutim, kvalitetu napajanja ne određuje samo napon. Osjetljiva telekomunikacijska, audio-video, mjerna i medicinska oprema također negativno reagira na:
Sve to ne samo da može poremetiti rad opreme, već i skratiti njezin vijek trajanja. |
|
|
On-line UPS sa snagom koja odgovara opterećenju. |
Oprema koja ima elektromotore, pumpe, kompresore i druge konstrukcijske elemente koji u trenutku pokretanja troše veliki broj struje, ne može se spojiti na UPS male snage. Udarne struje mogu premašiti standardnu potrošnju za 3-7 ili više puta. |
Kako izračunati snagu UPS-a?
Da biste odabrali pravo neprekidno napajanje, morate izračunati ukupnu snagu opreme koju ćete na njega spojiti. Vrijednosti snage mogu se razjasniti u Tehničke specifikacije(putovnica ili upute za opremu).
Pogledajmo hipotetski primjer.
Želimo se spojiti na UPS:
- 250 W računalo,
- 60 W LCD monitor,
- 2000 W klima uređaj (cos φ = 0,8).
Ovdje postoji jedna stvar: čak i ako je snaga svih uređaja izražena u jednoj jedinici, in u ovom slučaju u W, trebate izračunati dvije snage: u volt-amperima i vatima.
Snaga u volt-amperima i vatima - koja je razlika?
Snaga, koja se izražava u volt-amperima (VA, VA) naziva se puna moć. Prikazuje stvarno opterećenje opreme, uzimajući u obzir aktivne i reaktivne.
Snaga, koja se izražava u vatima (W, W), naziva se djelatna snaga.
To su dvije različite veličine i obje je potrebno uzeti u obzir pri odabiru UPS-a snage koja vam je potrebna. Ovo je osobito važno ako ćete spojiti reaktivno opterećenje na UPS, budući da se u takvoj opremi prividna i aktivna snaga mogu značajno razlikovati.
Izračunavanje snage u volt-amperima.
Za pretvorbu aktivne snage (u vatima) u ukupnu snagu u volt-amperima koristimo formulu:
Gdje:
- VA - prividna snaga,
- W - aktivna snaga,
- P - faktor snage opreme.
Ako oprema pripada jalovom opterećenju, a to je gotovo sva mrežna, telekomunikacijska oprema, uređaji za rasvjetu i grijanje, odnosno oprema bez induktiviteta, bez jalove snage, kao i računalna oprema s izvorima napajanja s regulacijom faktora snage (APFC), faktor struje može se uzeti jednak 1, ili bolje s malom marginom - 0,95.
Ako ćete spojiti UPS laserski printer, klima uređaji, fluorescentne svjetiljke - oprema koja ima elektromotore i slično, sve gdje postoji induktivitet i jalova snaga, kao i računala s napajanjem bez APFC-a, trenutni faktor snage se mora pogledati u putovnici uređaja ili na naljepnica na stražnjem zidu. Za ovu tehniku najčešće je indicirano. Faktor snage je označen kao faktor snage (PF) ili cos φ.
U slučaju kada proizvođač nije naveo vrijednost faktora snage, ali opterećenje očito nije potpuno aktivno, možete uzeti najčešću vrijednost: 0,7.
Vratimo se našem primjeru.
Napajanje u računalu nema podešavanje faktora snage, pa uzimamo vrijednost P jednaku 0,7. Isto je i na monitoru. Ukupno dobivamo punu snagu:
- za računalo s monitorom: (250+60)/0,7 =442 VA,
- za klima uređaj: 2000/0,8 =2500 VA,
- Zajedno: 2942 VA.
Dakle, trebamo li kupiti neprekidno napajanje od 3000VA? Uzmite si vremena, nije tako jednostavno.
Izračunavanje snage u vatima.
Najčešće se javlja najjednostavniji slučaj - kada je snaga u vatima, također se zove djelatna snaga, već je navedeno u dokumentaciji za opremu. Ako ne, možete pretvoriti snagu iz volt-ampera u vate koristeći istu metodologiju kao za ukupnu snagu.
Izračunajmo snagu naše opreme u vatima:
- računalo s monitorom - 310 W,
- klima uređaj - 2000 W,
- Zajedno: 2310 W.
U našoj online trgovini među UPS-ovima za 3000VA, na primjer, postoje:
Kako izračunati potreban kapacitet besprekidnog napajanja?
Obično, kada biramo neprekidno napajanje, imamo neke specifične zahtjeve za vrijeme tijekom kojeg će podržavati rad opreme spojene na njega u slučaju nestanka struje. Mnogi proizvođači navode približan raspon, na primjer, pišu da će, ovisno o opterećenju, trajanje baterije biti 4-20 minuta. Ili pokazuju da će pri radu s maksimalnim opterećenjem ovo vrijeme biti 5 minuta.
Ali ovo je okvirno i moramo biti apsolutno sigurni da će UPS koji smo kupili omogućiti rad na baterije za određeni popis opreme. Ili izračunajte koliko dugo će naš odabrani model UPS-a držati naš teret.
Izračunavamo kapacitet baterije za poznato trajanje baterije
Za izračune trebamo:
- Ukupna aktivna snaga (u vatima) opreme koju ćemo spojiti na UPS (W).
- Trajanje baterije (T).
- Nazivni napon baterije.
Koristimo formulu:
Gdje:
- T - vrijeme planiranog autonomnog rada (h),
- P - snaga priključene opreme (W),
- KPD- Učinkovitost izvora neprekidno napajanje (možete uzeti oko 0,85).
I formula za pretvaranje kapaciteta u Wh u kapacitet u AH:
Recimo da nam trebaju računalo i monitor iz gornjeg primjera da rade 2 sata nakon nestanka struje.
Kapacitet (Wh) = 2 * 310 / 0,85 = 730 Wh.
Međutim, kapacitet baterije obično se označava u amper-satima. Da biste kapacitet vat-sata pretvorili u amper-sate, morat ćete navesti nazivni napon baterija.
Za 12V baterije:
Kapacitet (A*h) = 730/12 == 60,83 ≈ 61Ah.
Za 24V baterije:
730/24 = 30,42 ≈ 30Ah.
Budući da UPS najčešće koristi 1-2 baterije, rjeđe 4, kapaciteta 7-9AH, teško ćemo odabrati standardni UPS za takve vrijednosti ukupnog kapaciteta. Najbolje je kupiti besprekidni izvor napajanja s mogućnošću spajanja eksternih baterija i odabrati kapacitet prema svojim potrebama.
Katalog UPS-a s mogućnošću spajanja vanjskih baterija.
Učinkovitost UPS-a (približno 0,85). Koristimo formule:
- V - nazivni napon baterije (V),
- AH - kapacitet jedne baterije (AH),
- N je broj baterija.
- E - ukupni kapacitet (Wh),
- KPD - učinkovitost besprekidnog napajanja (prema zadanim postavkama možete uzeti 0,85,
- P je potrošnja energije povezane opreme.
Uzmimo PowerCom BNT-800AP USB UPS kao primjer. Proizvođač navodi trajanje baterije od 5 minuta pri maksimalnom opterećenju. Koliko dugo mogu raditi naše računalo i monitor s potrošnjom od 310 W?
Ukupni kapacitet (Wh) UPS = 12V * 7,2AH * 1 = 86,4 Wh.
Vrijeme = 86,4*0,85 / 310 = 0,237 sati ≈ 14 minuta.
Zaključak
Sada da ukratko rezimiramo.
Da biste odabrali UPS, morate:
web stranica
- Definirati, koju vrstu UPS-a trebate.
- Izračunajte potrebnu ukupnu i aktivnu snagu UPS-a, uzimajući u obzir početne struje i malu marginu.
- Ako trebate održavati napajanje određeno vrijeme, izračunajte koliki je kapacitet UPS-a za to potreban. I ovisno o izračunatom kapacitetu, kupite obično neprekidno napajanje ili UPS i set dodatnih baterija za njega.
Kupnja UPS-a koji je snažniji od vaših potreba je bacanje novca. Međutim, podcjenjivanje potrebne snage sustava neprekidnog napajanja prepuno je gubitka opterećenja, što je potpuno neprihvatljivo. Kako što točnije izračunati ovu karakteristiku?
Da biste to učinili, morate znati faktor snage opterećenja (faktor snage, P), koji određuje koliko snage koju daje električni izvor stvarno troši oprema (aktivna snaga). Ako se opterećenje ponaša kao idealni otpor, ono apsorbira svu dovedenu snagu, odnosno P=1. Idealni kapacitet (kondenzator) ili induktivitet (zavojnica) uopće ne troši djelatnu snagu (P = 0), jer ne pretvara električnu energiju u druge njezine vrste. Tijekom jedne četvrtine perioda sinusoide energija se skladišti u magnetskom polju zavojnice ili u električnom polju kondenzatora, a tijekom druge četvrtine vraća se u mrežu. Dakle, u ovom slučaju se odvija samo recirkulacija energije, a otpor zavojnice i kondenzatora, za razliku od aktivnog otpora otpornika, naziva se reaktivnim.
U stvaran život ništa idealno ne postoji, stoga je vrijednost faktora snage opterećenja obično u rasponu od 0 do 1. In opći slučaj P se izračunava kao omjer aktivne snage koju apsorbira opterećenje (mjereno u vatima, W) i ukupne ulazne snage (mjereno u volt-amperima, VA):
faktor snage (P) = djelatna snaga (W)/prividna snaga (VA).
U prisutnosti samo harmonijskog izobličenja, faktor snage je jednak kosinusu faznog kuta između struje i napona, pa se često označava cos φ. Opterećenje s prevladavanjem kapacitivne komponente karakterizira vodeći faktor snage (cos φ pozitivan), a induktivno opterećenje - zaostajući (cos φ negativan).
Glavno opterećenje za UPS su računala i poslužitelji. U napajanjima ovih uređaja ugrađen je ispravljač s filtrom u obliku kondenzatora, pa imaju određenu kapacitivnu komponentu. Faktor snage najjednostavnijih izvora napajanja koji se koriste u jeftinim osobnim računalima ne smije premašiti 0,6 - to znači da se samo 60% korisne energije koju izvor daje koristi. U stvarnosti, situacija nije tako loša za tipična osobna računala - njihov faktor snage je obično 0,8, tako da je većina UPS-ova male snage dizajnirana da podnese takvo opterećenje.
Što se tiče modernih poslužitelja, sustava za pohranu podataka i mrežne opreme (sklopke, usmjerivači), tu je situacija još bolja. Koriste se napajanja s funkcijom korekcije faktora snage, tako da se njegova vrijednost približava 1. Ali u izračunima je još uvijek bolje uzeti u obzir takvu opremu kao opterećenje s malom kapacitivnom komponentom i uzeti faktor snage jednak 0,95.
Ali klima uređaji, koji su često također zaštićeni pomoću UPS-a, već su opterećenje s induktivnom komponentom, što je posljedica prisutnosti elektromotora u njihovim kompresorima. Faktor snage ove opreme obično je u rasponu od 0,6 do 0,8 (vidi).
Kako procijeniti prosječni faktor snage opterećenja koje se sastoji od različitih vrsta opreme? Pretpostavimo da je sljedeća oprema instalirana u uredu:
Računala i poslužitelji, snaga 4500 VA, P=0,95 (vodeći);
Klima uređaj, snaga 3000 VA, P=0,8 (kašnjenje).
Zatim, da bi se odredio prosječni koeficijent, prvo se izračuna prosječno odstupanje P od jedinice:
(4500 VA×0,05– 3000 VA×0,2)/7500 VA = - 0,05.
Dakle, opterećenje će biti induktivno s P=0,95.
DVA FAKTORA SNAGE
Specifikacije gotovo svakog UPS-a pokazuju njegov faktor ulazne snage. Ovaj parametar nema nikakve veze s omjerom izlaza i određuje kako se sam UPS (kao opterećenje) ponaša u odnosu na vanjsku mrežu. U modernim UPS-ovima, gdje se ispravljač temelji na IGBT tranzistorima, ulazni faktor snage je blizu jedinici, što znači da se izvor ponaša gotovo kao idealan aktivni otpor i ne unosi gotovo nikakva izobličenja u vanjsku mrežu. Vrijednost ulaza P u potpunosti ovisi o dizajnu strujnog kruga UPS-a.
Faktor izlazne snage za UPS određen je opterećenjem spojenim na njega. Poznavajući ovu karakteristiku (zajedno s ukupnom snagom u VA), možete množenjem jednog s drugim dobiti maksimalnu snagu u W koju izvor može podnijeti. Ako se ispostavi da je faktor snage opterećenja veći od onog navedenog za UPS, potonji i dalje neće moći premašiti snagu u W izračunatu gornjom metodom, i stoga neće pružiti maksimalna vrijednost VA
Pogledajmo ponovno primjer. Neka postoji UPS s nazivnom snagom od 60 kVA, dizajniran za opterećenje s faktorom snage od 0,9. Maksimalna aktivna snaga koju može poslužiti je 54 kW:
60 kVA×0,9 = 54 kW.
Bez problema će poslužiti opterećenje naznačene pune snage, ali manje P, na primjer 0,8:
60 kVA×0,8 = 48 kW
Ali ako P opterećenja prelazi 0,9, recimo jednako 0,95, tada više nije u stanju osigurati snagu od 60 kVA:
60 kVA×0,95 = 57 kW > 54 kW.
Kao što je spomenuto, faktor snage mnogih vrsta moderne informatičke i telekomunikacijske opreme je blizu 1, tako da ovdje morate biti vrlo oprezni. Kako ne bi pogriješili, mnogi se stručnjaci danas pri odabiru UPS-a više vole voditi njegovom izlaznom snagom u W.
Ako vam je teško odrediti P koeficijent, tada za potpunu garanciju trebate odabrati UPS čija bi snaga u W bila veća od karakteristike opterećenja u VA. Ali u ovom slučaju moguće je značajno precjenjivanje snage UPS-a. Za točniji izračun prvo treba izračunati ukupnu vrijednost opterećenja (u VA), zatim njegov prosječni P, a zatim množenjem obje vrijednosti dobiti vrijednost u W. Snaga UPS-a u W ne smije biti manja od karakteristike opterećenja izražene u istim mjernim jedinicama.
JOŠ DVA FAKTORA
Još dva koeficijenta služe kao važna karakteristika opterećenja: Crest Factor i Surge Factor. Prvi od njih u Dokumentacija na ruskom jezikučesto se naziva krest faktor (ili krest faktor). Određuje se omjerom maksimalne (vršne) vrijednosti struje i njezine srednje kvadratne (RMS) vrijednosti. Za pravokutne valove krest faktor je jednak jedinici, za idealni sinusni val je 1,414 (√2).
Iako smo vršni faktor nazvali "karakteristikom opterećenja", na njega zapravo utječu karakteristike napajanja. Blokovi pulsa Računalni izvori troše struju vrlo neravnomjerno, tako da je za njih vršni faktor obično od 2 do 3. Ali to je slučaj ako se opterećenju dovodi čisti sinusni val. Ako UPS proizvodi postupno aproksimirani sinusni val (što je tipično za izvore snage manje od 1 kW), tada je krest faktor manji od 2 (obično od 1,4 do 1,9). Općenito, korištenje UPS-a, mrežnih filtara i uređaja za suzbijanje prenapona pomaže smanjiti vršni faktor. Ovo je svakako pozitivna točka, budući da visoki vršni faktor (velika struja) dovodi do jakog zagrijavanja elemenata sustava napajanja.
Većina UPS-a može održati vršni faktor 3 pri punom opterećenju (vrijednost ove karakteristike raste kako se opterećenje smanjuje), tako da obično nema problema. Čak i ako izvor ne daje potrebnu vrijednost vršne struje, tada, u pravilu, rad napajanja opterećenja nije poremećen, moguća su samo mala izobličenja u obliku električnog signala. Međutim, u velikim instalacijama (na primjer, kada služi UPS veliki broj PC), takva izobličenja mogu biti toliko značajna da mogu dovesti do kvara opterećenja. Stoga je poželjno da vršni faktor koji podržava UPS ne bude manji od vršnog faktora opterećenja.
Za izračun prosječnog vršnog faktora opterećenja koje se sastoji od različitih vrsta opreme, možemo preporučiti istu metodu kao i za izračunavanje prosječnog faktora snage. Pogledajmo naš primjer:
Računala i poslužitelji, snaga 4500 VA, krest faktor=3;
Klima uređaj, snaga 3000 VA, krest faktor=1,4.
Prosječni krest faktor može se izračunati na sljedeći način:
(4500 VA×3 + 3000 VA×1,4)/7500 VA = 2,36.
Ako je vršni faktor naveden u specifikacijama UPS-a veći od navedene vrijednosti, tada neće biti problema.
Vrijednost faktora prenapona (nažalost, ne postoji ustaljeni ruski izraz za ovu karakteristiku) određuje koliko udarna struja koju troši opterećenje prelazi svoju nazivnu vrijednost. Na primjer, za pokretanje elektromotora potreban je veliki startni moment, tako da kada su uključeni, rashladni kompresori troše struju nekoliko puta veću od nazivne struje (vidi). Upadna struja sustava rasvjete koji koristi konvencionalne žarulje sa žarnom niti može također značajno premašiti svoju nazivnu vrijednost. Činjenica je da električni otpor volframa, od kojeg se izrađuju žarne niti, uvelike ovisi o temperaturi: na 20 ° C njegova vrijednost je 55 × 10 -9 Ohm × m, na 1727 ° C - 557 × 10 -9 Ohm × m. Prema tome, struja pokretanja bit će približno 10 puta veća od nazivne struje.
Što se tiče računala i poslužitelja, vrijednost faktora prenapona za njih obično ne prelazi 1,5, a većina UPS-a ima dovoljan kapacitet preopterećenja koji jamči pouzdano uključivanje i stabilan rad ovih uređaja. Ako opterećenje sadrži opremu s visokom startnom strujom, tada treba pažljivo proučiti kapacitet preopterećenja odabranog UPS-a.
Nakon analize čimbenika o kojima se govori u članku, ne zaboravite da, kako biste osigurali stabilan rad opreme, snagu UPS-a treba odabrati "s rezervom" - 15-25% više nego što je potrebno.
Alexander Barskov je vodeći urednik časopisa Journal of Network Solutions/LAN. Može ga se kontaktirati na: