No Image

Источник бесперебойного питания выходная мощность

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

тел.: (495) 6−410−410

Зачем нужны ИБП (UPS)?

Примерно через месяцев работы стоимость данных, хранящихся на новом рабочем компьютере, начинает превышать стоимость самого компьютера. В случае с сетевым сервером такая ситуация может возникнуть уже через несколько недель после его установки.

В 50 — 70% случаев причиной сбоев в работе электронных приборов является некачественное электроснабжение. При сбое электропитания одна некорректная сессия записи данных может разрушить всю файловую систему.

Даже если сбои и не приводят к катастрофическим последствиям сразу, то спустя некоторое время чувствительная электронная начинка вашего ПК может попросту «взбунтоваться» постоянных циклов включения/выключения.

В России получили известность данные исследований, проведенных в США фирмами Bell Labs и IBM. Согласно данным Bell Labs и IBM (США), каждый персональный компьютер подвергается воздействию 120 нештатных ситуаций с электропитанием в месяц.

Виды сбоев электропитания

Вид сбоя электропитания

Пониженное напряжение, провалы напряжения

  • перегруженная сеть
  • неустойчивая работа системы регулирования напряжения сети
  • подключение потребителей, совокупная мощность которых сравнима с общей мощностью участка электрической сети
  • перегрузки блоков питания электронных приборов и уменьшение их ресурса
  • отключение оборудования при недостаточном для его работы напряжении
  • выход из строя электродвигателей
  • потери данных в компьютерах
  • недогруженная сеть
  • недостаточно эффективная работа системы регулирования
  • отключение мощных потребителей
  • выход из строя оборудования
  • аварийное отключение оборудования с потерей данных в компьютерах
  • атмосферное электричество
  • включение и отключение мощных потребителей
  • запуск в эксплуатацию части энергосистемы после аварии
  • выход из строя чувствительного к качеству питания оборудования
  • включение и отключение мощных потребителей
  • взаимное влияние электроприборов, работающих неподалеку
  • сбои при выполнении программ и передаче данных
  • нестабильное изображение на экранах мониторов и в видеосистемах

Полное отключение напряжения

  • срабатывание предохранителей при перегрузках
  • непрофессиональные действия персонала
  • аварии на линиях электропередач
  • потери данных в компьютерах
  • выход из строя жестких дисков на очень старых компьютерах

Гармонические искажения напряжения

  • в сети преобладает нелинейная нагрузка, оснащенная импульсными блоками питания (компьютеры, коммуникационное оборудование)
  • неправильно спроектированная электрическая сеть, работающая с нелинейными нагрузками
  • перегрузка нейтрального провода
  • помехи при работе чувствительного оборудования (радио- и телевизионные системы, измерительные приборы и т.д.)
  • сильная перегрузка энергосистемы в целом
  • потеря управления системой
  • перегрев трансформаторов
  • нестабильная частота как индикатор неправильной работы всей энергосистемы или ее существенной части (для компьютеров изменение частоты само по себе не страшно)

Характеристики ИБП (UPS):

выходная мощность, измеряемая (VA) или ваттах (W);

время переключения, то есть время перехода ИБП (UPS) на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, ms);

время автономной работы, определяется емкостью батарей и мощностью подключенного к ИБП (UPS) оборудования (измеряется в минутах, мин.);

ширина диапазона входного (сетевого) напряжения, при котором ИБП (UPS) в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, V);

срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами, обычно 5 и 10 лет).

Основные электрические параметры ИБП (UPS)

Выходная мощность ИБП (UPS)

Выходная мощность ИБП (UPS) определяется как произведение напряжения (в вольтах, V) на силу тока (в амперах, А).

Мощность, потребляемая нагрузкой, определяется как произведение выходной мощности ИБП (UPS) VA) на коэффициент мощности нагрузки (Power Factor, PF).

Следует выбирать такой ИБП (UPS), для которого выполняется следующее условие:

P — выходная мощность ИБП (UPS) (VA), Wн — мощность, потребляемая нагрузкой (VA),

PF — коэффициент мощности, который для персональных компьютеров принимается равным 0,7.

Обычно величина потребляемой мощности указана на наклейке, расположенной на задней крышке устройств.

Форма выходного напряжения ИБП (UPS)

Источник бесперебойного питания является временным заменителем электрической сети для подключенного к нему оборудования.

В электрической сети напряжение имеет синусоидальную форму или форму, близкую к синусоиде. Разумеется, все компьютеры и другое оборудование, предназначенное для питания от сети переменного тока, рассчитано именно на синусоидальное напряжение. Но почти все виды оборудования, в том числе компьютеры, могут более или менее нормально работать с напряжением, которое очень сильно отличается от синусоидального.

Раньше некоторые ИБП (UPS) с переключением имели выходное напряжение в форме меандра (прямоугольных импульсов разной полярности).

Для того чтобы среднеквадратическое и амплитудное значение прямоугольного напряжения были равны соответствующим значениям синусоидального напряжения, производители современных ИБП (UPS) с переключением слегка изменили форму меандра, введя паузу между прямоугольными импульсами разной полярности.

Рис. 2. Меандр с паузой.

Напряжение такой формы производители ИБП (UPS) называют «ступенчатым приближением к синусоиде» (англ. — stepped approximation to a sine wave). Эта форма кривой позволяет, при правильно подобранных амплитуде напряжения и длительности пауз, выполнить требования разных нагрузок. Например, при длительности паузы около 3 мс (для частоты 50 Гц) действующее значение напряжения совпадает с действующим значением синусоидального напряжения той же амплитуды.

Реальная форма выходного напряжения ИБП (UPS) с переключением приведена на рис. 3.

Рис. 3. Осциллограммы напряжения и тока персонального компьютера, подключенного к ИБП (UPS) с переключением.

На этой же осциллограмме приведена и кривая потребляемого компьютером тока. Cильные импульсные токи, потребляемые компьютером в моменты начала и конца прямоугольного импульса, не влияют на работу компьютера. Они полностью подавляются блоком питания компьютера, на выходе которого наблюдается постоянное напряжение с обычным уровнем пульсаций.

Компьютер, защищаемый ИБП (UPS) с переключением, питается несинусоидальным напряжением только в моменты работы ИБП (UPS) от батареи (т.е. очень кратковременно). При работе ИБП (UPS) от сети компьютер питается сетевым напряжением, сглаженным с помощью встроенных в ИБП (UPS) фильтров шумов и импульсов.

Подавление шумов

Шумы — это небольшие случайные отклонения напряжения от номинала, в основном высокочастотные. Шумы подавляются входными фильтрами ИБП (UPS). Степень подавления зависит от частоты шума. В среднем, у ИБП (UPS) подавление шума составляет от 10 Дб при частоте 0,15 МГц до 50 Дб при частоте 30 МГц.

Подавление импульсов

В мире существуют несколько стандартов, описывающих требования к ИБП (UPS) относительно защиты от импульсов.

Наиболее распространенный стандарт относится к типичным офисным условиям и подразумевает испытание ИБП (UPS) путем подачи на его вход импульса напряжением 3000 В. В ИБП (UPS) разных типов используются разные технологии подавления импульсов. В оффлайновых моделях ИБП (UPS), как правило, используется варисторная защита от импульсов. Простой и эффективный варисторный шунт может подавлять импульсы с токами огромной амплитуды.

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия — это отношение мощности, потребляемой нагрузкой ИБП (UPS) к полной потребляемой ИБП (UPS) мощности. Чем выше КПД, тем эффективнее используются энергоресурсы. КПД ИБП (UPS) может колебаться от 85 до 97% в разных классах и при разных режимах работы устройств.

Время работы от батареи

Для большинства обычных офисных ИБП (UPS) небольшой мощности время работы от батареи при максимальной нагрузке составляет 4−15 минут.

Если нагрузка ИБП (UPS) меньше максимальной, то время работы от батареи увеличивается. нелинейности разрядной кривой аккумуляторной батареи это увеличение не пропорционально уменьшению нагрузки. Если нагрузка уменьшилась вдвое, то время работы может увеличиться в 2.5−5 раз, если втрое, то время увеличивается в 4−9 раз и т.д.

ИБП (UPS) большой мощности и некоторые ИБП (UPS) малой мощности имеют возможность увеличения времени автономной работы за счет замены батареи на батарею большей емкости или установки дополнительной батареи. Батарея большей емкости может устанавливаться в том же корпусе или может устанавливаться дополнительный корпус для батареи.

Коэффициент мощности. Ватты и вольт-амперы

Знать мощность подключенного к ИБП (UPS) оборудования необходимо для того, чтобы не превысить предельную допустимую нагрузку ИБП (UPS). Но нагруженность (или перегруженность) ИБП (UPS) определяется не только тем, какая мощность выделилась в нагрузке, а еще и тем, какой ток течет через ИБП (UPS). Поэтому при указании предельной для ИБП (UPS) нагрузки обычно указывают максимальную полную мощность и максимальную активную мощность в ваттах.

Выбирать ИБП (UPS) нужно так, чтобы максимальная мощность нагрузки не превышала максимальной мощности ИБП (UPS).

Полная мощность нагрузки должна быть меньше номинальной полной мощности ИБП (UPS) (нужно сравнивать — ВА). А активная мощность нагрузки не должна превышать номинальной активной мощности ИБП (UPS) (нужно сравнивать ватты — Вт).

Для разных нагрузок и разных ИБП (UPS) ограничением может быть или полная, или активная мощность. Чаще всего (для компьютерных нагрузок) ограничением является полная мощность.

Читайте также:  В пуске нет выполнить

тел.: (495) 6−410−410

Зачем нужны ИБП (UPS)?

Примерно через месяцев работы стоимость данных, хранящихся на новом рабочем компьютере, начинает превышать стоимость самого компьютера. В случае с сетевым сервером такая ситуация может возникнуть уже через несколько недель после его установки.

В 50 — 70% случаев причиной сбоев в работе электронных приборов является некачественное электроснабжение. При сбое электропитания одна некорректная сессия записи данных может разрушить всю файловую систему.

Даже если сбои и не приводят к катастрофическим последствиям сразу, то спустя некоторое время чувствительная электронная начинка вашего ПК может попросту «взбунтоваться» постоянных циклов включения/выключения.

В России получили известность данные исследований, проведенных в США фирмами Bell Labs и IBM. Согласно данным Bell Labs и IBM (США), каждый персональный компьютер подвергается воздействию 120 нештатных ситуаций с электропитанием в месяц.

Виды сбоев электропитания

Вид сбоя электропитания

Пониженное напряжение, провалы напряжения

  • перегруженная сеть
  • неустойчивая работа системы регулирования напряжения сети
  • подключение потребителей, совокупная мощность которых сравнима с общей мощностью участка электрической сети
  • перегрузки блоков питания электронных приборов и уменьшение их ресурса
  • отключение оборудования при недостаточном для его работы напряжении
  • выход из строя электродвигателей
  • потери данных в компьютерах
  • недогруженная сеть
  • недостаточно эффективная работа системы регулирования
  • отключение мощных потребителей
  • выход из строя оборудования
  • аварийное отключение оборудования с потерей данных в компьютерах
  • атмосферное электричество
  • включение и отключение мощных потребителей
  • запуск в эксплуатацию части энергосистемы после аварии
  • выход из строя чувствительного к качеству питания оборудования
  • включение и отключение мощных потребителей
  • взаимное влияние электроприборов, работающих неподалеку
  • сбои при выполнении программ и передаче данных
  • нестабильное изображение на экранах мониторов и в видеосистемах

Полное отключение напряжения

  • срабатывание предохранителей при перегрузках
  • непрофессиональные действия персонала
  • аварии на линиях электропередач
  • потери данных в компьютерах
  • выход из строя жестких дисков на очень старых компьютерах

Гармонические искажения напряжения

  • в сети преобладает нелинейная нагрузка, оснащенная импульсными блоками питания (компьютеры, коммуникационное оборудование)
  • неправильно спроектированная электрическая сеть, работающая с нелинейными нагрузками
  • перегрузка нейтрального провода
  • помехи при работе чувствительного оборудования (радио- и телевизионные системы, измерительные приборы и т.д.)
  • сильная перегрузка энергосистемы в целом
  • потеря управления системой
  • перегрев трансформаторов
  • нестабильная частота как индикатор неправильной работы всей энергосистемы или ее существенной части (для компьютеров изменение частоты само по себе не страшно)

Характеристики ИБП (UPS):

выходная мощность, измеряемая (VA) или ваттах (W);

время переключения, то есть время перехода ИБП (UPS) на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, ms);

время автономной работы, определяется емкостью батарей и мощностью подключенного к ИБП (UPS) оборудования (измеряется в минутах, мин.);

ширина диапазона входного (сетевого) напряжения, при котором ИБП (UPS) в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, V);

срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами, обычно 5 и 10 лет).

Основные электрические параметры ИБП (UPS)

Выходная мощность ИБП (UPS)

Выходная мощность ИБП (UPS) определяется как произведение напряжения (в вольтах, V) на силу тока (в амперах, А).

Мощность, потребляемая нагрузкой, определяется как произведение выходной мощности ИБП (UPS) VA) на коэффициент мощности нагрузки (Power Factor, PF).

Следует выбирать такой ИБП (UPS), для которого выполняется следующее условие:

P — выходная мощность ИБП (UPS) (VA), Wн — мощность, потребляемая нагрузкой (VA),

PF — коэффициент мощности, который для персональных компьютеров принимается равным 0,7.

Обычно величина потребляемой мощности указана на наклейке, расположенной на задней крышке устройств.

Форма выходного напряжения ИБП (UPS)

Источник бесперебойного питания является временным заменителем электрической сети для подключенного к нему оборудования.

В электрической сети напряжение имеет синусоидальную форму или форму, близкую к синусоиде. Разумеется, все компьютеры и другое оборудование, предназначенное для питания от сети переменного тока, рассчитано именно на синусоидальное напряжение. Но почти все виды оборудования, в том числе компьютеры, могут более или менее нормально работать с напряжением, которое очень сильно отличается от синусоидального.

Раньше некоторые ИБП (UPS) с переключением имели выходное напряжение в форме меандра (прямоугольных импульсов разной полярности).

Для того чтобы среднеквадратическое и амплитудное значение прямоугольного напряжения были равны соответствующим значениям синусоидального напряжения, производители современных ИБП (UPS) с переключением слегка изменили форму меандра, введя паузу между прямоугольными импульсами разной полярности.

Рис. 2. Меандр с паузой.

Напряжение такой формы производители ИБП (UPS) называют «ступенчатым приближением к синусоиде» (англ. — stepped approximation to a sine wave). Эта форма кривой позволяет, при правильно подобранных амплитуде напряжения и длительности пауз, выполнить требования разных нагрузок. Например, при длительности паузы около 3 мс (для частоты 50 Гц) действующее значение напряжения совпадает с действующим значением синусоидального напряжения той же амплитуды.

Реальная форма выходного напряжения ИБП (UPS) с переключением приведена на рис. 3.

Рис. 3. Осциллограммы напряжения и тока персонального компьютера, подключенного к ИБП (UPS) с переключением.

На этой же осциллограмме приведена и кривая потребляемого компьютером тока. Cильные импульсные токи, потребляемые компьютером в моменты начала и конца прямоугольного импульса, не влияют на работу компьютера. Они полностью подавляются блоком питания компьютера, на выходе которого наблюдается постоянное напряжение с обычным уровнем пульсаций.

Компьютер, защищаемый ИБП (UPS) с переключением, питается несинусоидальным напряжением только в моменты работы ИБП (UPS) от батареи (т.е. очень кратковременно). При работе ИБП (UPS) от сети компьютер питается сетевым напряжением, сглаженным с помощью встроенных в ИБП (UPS) фильтров шумов и импульсов.

Подавление шумов

Шумы — это небольшие случайные отклонения напряжения от номинала, в основном высокочастотные. Шумы подавляются входными фильтрами ИБП (UPS). Степень подавления зависит от частоты шума. В среднем, у ИБП (UPS) подавление шума составляет от 10 Дб при частоте 0,15 МГц до 50 Дб при частоте 30 МГц.

Подавление импульсов

В мире существуют несколько стандартов, описывающих требования к ИБП (UPS) относительно защиты от импульсов.

Наиболее распространенный стандарт относится к типичным офисным условиям и подразумевает испытание ИБП (UPS) путем подачи на его вход импульса напряжением 3000 В. В ИБП (UPS) разных типов используются разные технологии подавления импульсов. В оффлайновых моделях ИБП (UPS), как правило, используется варисторная защита от импульсов. Простой и эффективный варисторный шунт может подавлять импульсы с токами огромной амплитуды.

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия — это отношение мощности, потребляемой нагрузкой ИБП (UPS) к полной потребляемой ИБП (UPS) мощности. Чем выше КПД, тем эффективнее используются энергоресурсы. КПД ИБП (UPS) может колебаться от 85 до 97% в разных классах и при разных режимах работы устройств.

Время работы от батареи

Для большинства обычных офисных ИБП (UPS) небольшой мощности время работы от батареи при максимальной нагрузке составляет 4−15 минут.

Если нагрузка ИБП (UPS) меньше максимальной, то время работы от батареи увеличивается. нелинейности разрядной кривой аккумуляторной батареи это увеличение не пропорционально уменьшению нагрузки. Если нагрузка уменьшилась вдвое, то время работы может увеличиться в 2.5−5 раз, если втрое, то время увеличивается в 4−9 раз и т.д.

ИБП (UPS) большой мощности и некоторые ИБП (UPS) малой мощности имеют возможность увеличения времени автономной работы за счет замены батареи на батарею большей емкости или установки дополнительной батареи. Батарея большей емкости может устанавливаться в том же корпусе или может устанавливаться дополнительный корпус для батареи.

Коэффициент мощности. Ватты и вольт-амперы

Знать мощность подключенного к ИБП (UPS) оборудования необходимо для того, чтобы не превысить предельную допустимую нагрузку ИБП (UPS). Но нагруженность (или перегруженность) ИБП (UPS) определяется не только тем, какая мощность выделилась в нагрузке, а еще и тем, какой ток течет через ИБП (UPS). Поэтому при указании предельной для ИБП (UPS) нагрузки обычно указывают максимальную полную мощность и максимальную активную мощность в ваттах.

Выбирать ИБП (UPS) нужно так, чтобы максимальная мощность нагрузки не превышала максимальной мощности ИБП (UPS).

Полная мощность нагрузки должна быть меньше номинальной полной мощности ИБП (UPS) (нужно сравнивать — ВА). А активная мощность нагрузки не должна превышать номинальной активной мощности ИБП (UPS) (нужно сравнивать ватты — Вт).

Читайте также:  Время зарядки литиевого аккумулятора

Для разных нагрузок и разных ИБП (UPS) ограничением может быть или полная, или активная мощность. Чаще всего (для компьютерных нагрузок) ограничением является полная мощность.

Какой выбрать ИБП? Эту тему мы подняли в предыдущей статье и рассмотрели типы бесперебойников, которые предлагают производители. Сегодня поговорим о том, как выбрать источник бесперебойного питания в зависимости от ваших задач и типа вашего оборудования, а также рассчитаем необходимую мощность UPS.

То, какой бесперебойник вам нужен, зависит от нескольких основных моментов:

  1. От каких именно неполадок в сети вы хотите защитить оборудование?
  2. Особенности конструкции оборудования, которое вы хотите подключить к ИБП.
  3. Планируемая мощность нагрузки на ИБП.
  4. Необходимое время автономной работы.

Итак, в этой статье мы рассмотрим выбор бесперебойника, учитывая следующие вопросы:

Зачем вам нужен ИБП?

Ответ на вопрос: какой бесперебойник выбрать – зависит прежде всего от того, зачем он вам нужен.

Если вашему оборудованию подходит несинусоидальная форма сигнала, покупайте ИБП офф-лайн или линейно-интерактивный, но повышенной емкости, с расчетом на долгую работу от батарей. Как рассчитать емкость, вы можете прочитать ниже.

Самый большой запас времени работы в автономном режиме – у ИБП с внешними батареями, за счет возможности увеличить емкость дополнительными аккумуляторами (подключаются параллельно). Такие бесперебойники чаще всего – из категории дорогих, с двойным преобразованием.

Если необходимо действительно долгое время работы, десятки часов, возможно, лучшим выходом будет приобретение генератора.

Для чего? Что покупать
Корректно выключить компьютер и успеть сохранить данные при отключении электроэнергии. В этом случае смело берите недорогой ИБП off-line типа или линейно-интерактивный с запасом работы батарей на 5-15 минут.
Обеспечить питанием оборудование в случае достаточно долгого отключения электроэнергии.
Защитить оборудование от повышенного или пониженного напряжения, провалов, опасных для техники отключений на несколько секунд (любят у нас электрики дергать рубильник туда-сюда). Для этих целей вам нужен ИБП с функцией AVR (автоматической регулировки напряжения): линейно-интерактивный ИБП или более дорогой с двойным преобразованием. Стабилизация напряжения в линейно-интерактивных UPS чаще всего реализована в ступенчатом, грубом виде, в онлайн моделях стабилизатор работает плавно.
Защитить чувствительное оборудование от максимального количества сбоев и помех в электрической сети. Для этих целей подойдет только бесперебойник on-line типа.

Отметим, что если вам необходима только стабилизация питания и не требуется обеспечение автономной работы оборудования при отключении электричества, целесообразнее купить отдельный стабилизатор.

Также, довольно часто используют связку стабилизатор + недорогой ИБП (бесперебойник включается в сеть ПОСЛЕ стабилизатора). Такой тандем не только позволяет регулировать напряжение в том случае, если в UPS этого не предусмотрено, но и продлевает срок эксплуатации батарей ИБП.

Для защиты какого оборудования вы покупаете ИБП?

Какой выбрать бесперебойник – также зависит от особенностей конструкции подключаемой техники.

Общее правило таково: к ИБП с правильной синусоидой на выходе можно подключать практически любую технику, требуется лишь правильно рассчитать мощность. К остальным UPS, особенно оффлайн типа, можно подключать далеко не все оборудование.

Элементы, чувствительные к несинусоидальной форме сигнала.

Наиболее часто встречаемый случай – это устройства с электродвигателем, насосом, компрессором, в том числе насосы газовых котлов, а также практически вся бытовая техника: холодильники, фены, стиральные машинки, электродрели и т. д. На электродвигатель ступенчатая синусоида или, тем более, меандр, воздействуют негативно: возникают вихревые токи, падает индуктивное сопротивление, в результате двигатель перегревается вплоть до сгорания.

В некоторых устройствах, например, лазерных принтерах, ксероксах также могут присутствовать компоненты, которым для работы требуется синусоидальная форма напряжения, и при работе от ИБП с прямоугольной или ступенчатой формой сигнала они прослужат гораздо меньше.

Индуктивные элементы (катушки индуктивности, дроссели).

Довольно часто возникает вопрос – можно ли подключать к обычному дешевому бесперебойнику устройства с индуктивной нагрузкой, к примеру, люминесцентные лампы? На практике подключают, и все вроде как работает. Но следует учитывать, что многие производители этого категорически не рекомендуют и относят случаи поломки бесперебойника после подключения индуктивной нагрузки к негарантийным.

Кроме того, встречались случаи, когда реактивная нагрузка повреждала не рассчитанный на нее ИБП.

Трансформаторный (линейный) блок питания.

Выбирая ИБП для устройств с трансформаторными блоками питания, нужно с осторожностью относиться к UPS, который не выдает на выходе чистую синусоиду. При питании напряжением в форме меандра или ступенчатой синусоиды потери в трансформаторе увеличиваются, что, при сильной его нагруженности, приведет к уменьшению ресурсов трансформатора в десятки раз. Также на практике встречались случаи, когда сгорал сам УПС, к которому подключалась такая нагрузка. С другой стороны, довольно часто аппаратура с маломощными трансформаторными блоками питания, например, радиотелефоны, спокойно работает в паре с ИБП off-line типа.

Однако многие производители, как и в случае индуктивной нагрузки, чаще всего не советуют подключать трансформаторные БП к обычным ИБП.

Как отличить трансформаторный блок питания от обычного импульсного? Если мы говорим о внешнем БП, то импульсный – обычно легкий и небольшой, а трансформаторный – тяжелее и больше, за счет того, что внутри него размещен, собственно, трансформатор. Тип встроенного блока питания определить сложнее, здесь нужно ориентироваться на документацию производителя.

Хорошая новость – в большинстве случаев в электронной технике, такой как модемы, коммутаторы, роутеры, компьютеры сейчас используются именно импульсные БП.

Конструктивные элементы, чувствительные к качеству питания.

Практически все знают, что техника болезненно воспринимает перепады напряжения в сети, или постоянно заниженное (завышенное) напряжение. Однако качество электропитания определяется не только напряжением. Чувствительное телекоммуникационное, аудио-видео, измерительное, медицинское оборудование также негативно реагирует на:

  • нестабильную частоту питания,
  • радиочастотные помехи в сети,
  • гармонические искажения напряжения,
  • наносекундные и микросекундные импульсы напряжения.

Все это может не только искажать работу техники, но и сокращать срок ее работы.

Пусковые токи.

Оборудование, имеющее электродвигатели, насосы, компрессоры и прочие конструктивные элементы, которые в момент пуска потребляют большое количество электроэнергии, нельзя подключать к маломощным ИБП. Пусковые токи могут превышать стандартное потребление в 3-7 и более раз.

Как рассчитать мощность ИБП?

Для того, чтобы правильно выбрать бесперебойник, необходимо посчитать общую мощность оборудования, которое вы собираетесь к нему подключить. Значения мощности можно уточнить в технических характеристиках (паспорте или инструкции к технике).

Мы хотим подключить к ИБП:

  • компьютер на 250 Вт,
  • монитор LCD на 60 Вт,
  • кондиционер на 2000 Вт (cos φ = 0,8).

Здесь есть один момент: даже если мощность всех устройств выражена в одной единице, в данном случае в Вт, подсчитать нужно две мощности: в вольт-амперах и ваттах.

Мощность в вольт-амперах и ваттах – в чем разница?

Мощность, которая выражается в вольт-амперах (ВА, VA) называют полной мощностью. Она показывает реальную нагрузку оборудования, с учетом активной и реактивной.

Мощность, которая выражается в ваттах (Вт, W), называют активной мощностью.

Это две разные величины, и обе нужно учитывать при выборе ИБП нужной вам мощности. Это особенно важно, если вы собираетесь подключать к ИБП реактивную нагрузку, так как в таком оборудовании полная и активная мощность могут серьезно отличаться.

Расчет мощности в вольт-амперах.

Для пересчета активной мощности (в ваттах) в полную мощность в вольт-амперах используем формулу:

  • VA – полная мощность,
  • W – активная мощность,
  • P – коэффициент мощности оборудования.

Если оборудование относится к активной нагрузке, а это практически все сетевое, телекоммуникационное оборудование, приборы освещения и обогрева, то есть техника без индуктивности, без реактивной мощности, а также компьютерная техника с блоками питания с регулировкой коэффициента мощности (APFC), то коэффициент можно принять равным 1, или лучше с небольшим запасом — 0,95.

Если вы собираетесь подключать к ИБП лазерный принтер, кондиционер, люминесцентные лампы — оборудование, в котором есть электродвигатели и тому подобное, все, где есть индуктивность и реактивная мощность, а также компьютеры с блоками питания без APFC, то коэффициент мощности нужно посмотреть в паспорте устройства или на наклейке на задней стенке. Для такой техники его чаще всего указывают. Обозначается коэффициент мощности как Power Factor (PF) или cos φ .

В том случае, когда производитель не указал значение коэффициента мощности, но нагрузка однозначно не является полностью активной, можно взять наиболее распространенную величину: 0,7.

Блок питания в компьютере без регулировки коэффициента мощности, поэтому берем значение P равным 0,7. По монитору аналогично. Итого получаем полную мощность:

  • для компьютера с монитором:(250+60)/0,7 =442 VA,
  • для кондиционера: 2000/0,8 =2500 VA,
  • Вместе: 2942 VA.

Итак, что же, покупаем бесперебойник на 3000VA? Не торопитесь, не все так просто.

Расчет мощности в ваттах.

Чаще всего встречается самый простой случай – когда мощность в ваттах, ее также называют активной мощностью, уже указана в документации к оборудованию. Если нет, можно пересчитать мощность из вольт-амперов в ватты, используя ту же методику, что и для полной мощности.

Посчитаем мощность нашего оборудования в ваттах:

  • компьютер с монитором – 310 Вт,
  • кондиционер – 2000 Вт,
  • Вместе: 2310 W.

В нашем интернет-магазине, среди ИБП на 3000 VA, к примеру, есть такие:

PowerCom VGS-3000 – активная мощность 2700Вт.

По полной мощности для нашего условного примера подходят все три, а вот по активной только один – PowerCom VGS-3000.

Покупаем его? Не тут-то было. Считаем дальше.

Запас мощности

Во-первых, нужно учесть, что ИБП не должен работать с максимальной загрузкой. Разные производители советуют разный запас мощности, в среднем бесперебойник не должен быть загружен больше чем на 70-80% от максимума. Значит, нам нужно "накинуть" еще хотя бы 20% на расчетное потребление подключенного оборудования.

Также нужно учесть возможный апгрейд техники (хотя бы 10%). Установка более мощной видеокарты в компьютер, замена монитора на модель большей диагонали – все это повлечет за собой увеличение потребляемой мощности, как активной, так и полной.

Посчитаем запас для нашего оборудования.

Полная мощность: 2942+20% + 10%= 3883 VA.

Активная мощность: 2310+20% + 10% = 3049 W.

Итак, выбранная нами перед этим модель ИБП не подходит, ведь там всего лишь 3000VA и 2700W.

Но и это еще не все.

Пусковые токи

Оборудование, имеющее электродвигатели, насосы, компрессоры, отличается от обычного тем, что в момент включения потребляет в 3-7 и выше раз большую мощность, чем обычно. Это и есть так называемые пусковые токи. Если не учесть их наличие при расчете мощности и взять ИБП, который не выдержит эту нагрузку, то бесперебойник в лучшем случае будет выключаться при включении такой техники, в худшем – сгорит.

Пусковые токи есть также у устройств, которые содержат инерционные элементы или катушки индуктивности. Например, обычные лампочки накаливания и люминесцентные лампы при включении потребляют гораздо большую мощность, чем во время работы. Другое дело, что изначально это малые величины, и если мы говорим о нескольких лампах, такой пусковой ток можно не учитывать. Если же речь идет, к примеру, об огромном помещении с сотнями ламп, то скачок мощности может быть довольно заметным.

Большинство моделей ИБП рассчитаны на перегрузку, но редко больше чем на 150%. Опять же лучше перестраховаться и ориентироваться на меньшую, чем указано в паспорте, например, 120-130%.

В нашем примере наибольшее значение имеют пусковые токи кондиционера. Допустим, они в 3,5 раза превышают обычную мощность, тогда мы имеем 7кВт активной и 8,75 кВА полной нагрузки при старте.

Пусковые токи компьютера и монитора в этом примере рассматривать не будем, так как вероятность одновременного старта всего оборудования чрезвычайно мала (или же можно целенаправленно избегать такой ситуации).

Итого расчетная мощность ИБП, который нам нужен:

Полная:

8750 (кондиционер) + 442 (комп и монитор) + 10% на апгрейд + 20% запас = 12133 Ва (12,1 кВА).

Активная:

7000 (кондиционер) + 310 (комп и монитор) + 10% на апгрейд + 20% запас = 9650 Вт (9,6 кВт).

Сбросим 30% на перегрузочную способность, которую должен взять на себя ИБП.

Итого, вместо бесперебойника на 3000 VA, который был нам нужен на первый взгляд, на самом деле требуется купить мощный ИБП не менее, чем на 9300 VA/7420W.

Такие бесперебойники можно найти только в линейке дорогих.

И вот в этом месте стоит задуматься о целесообразности покупки ИБП примерной стоимостью выше 80 000 грн для кондиционера c ценником, к примеру, 5 000 грн 🙂

Именно из-за большой величины пусковых токов мало кто покупает ИБП для холодильников, стиральных машин и прочей подобной техники. Это просто экономически нецелесообразно.

Выбросив кондиционер из нашего примера, получим гораздо более адекватную величину нагрузки: ≈580 VA (400W) (пусковые токи для компьютера и монитора не считаем, так как они чаще всего покрываются перегрузочной способностью стандартного ИБП).

Для этих целей вполне подойдет, к примеру, APC Back UPS ES 700VA.

Как рассчитать необходимую емкость бесперебойника?

Обычно при выборе источника бесперебойного питания у нас есть какие-то определенные требования к времени, на протяжении которого он будет поддерживать работу подключенного к нему оборудования в случае отключения электроэнергии. Многие производители указывают примерный диапазон, например, пишут, что в зависимости от нагрузки, время работы от батарей составит 4-20 минут. Или указывают, что при работе с максимальной нагрузкой это время составит 5 минут.

Но это приблизительно, а нам нужно точно быть уверенным, что купленный нами UPS обеспечит работу от батарей для определенного перечня оборудования. Или же рассчитать, сколько времени будет держать нашу нагрузку какая-то выбранная нами модель ИБП.

Рассчитываем емкость аккумуляторов для известного времени автономной работы

Для расчетов нам понадобится:

  • Общая активная мощность (в ваттах), оборудования, которое мы собираемся подключить к ИБП (W).
  • Время автономной работы (T).
  • КПД UPS (примерно можно взять 0,85).
  • Номинальное напряжение батарей.

  • T – время планируемой автономной работы (ч),
  • P – мощность подключенного оборудования (ВТ),
  • KPD – КПД источника бесперебойного питания (можно взять примерно 0,85).

И формулу пересчета емкости в Вт*ч в емкость в AH:

Допустим, нам нужно, чтобы компьютер и монитор из приведенного выше примера проработали 2 часа после отключения электроэнергии.

Емкость (Вт*ч) = 2 * 310 / 0,85 = 730 Вт*ч.

Однако емкость батарей принято указывать в ампер-часах. Чтобы пересчитать емкость в ватт-часах в ампер-часы, потребуется указать номинальное напряжение батарей.

Для батарей 12В:

Емкость (А*ч) = 730/12 = = 60,83 ≈ 61Ah.

Для батарей 24В:

Поскольку чаще всего в ИБП используется 1-2 батареи, реже 4, емкостью 7-9AH, то подобрать ИБП стандартной комплектации для таких значений общей емкости нам будет сложно. Лучше всего купить источник бесперебойного питания с возможностью подключения внешних батарей и подбирать емкость по потребностям.

Например, могут подойти такие модели:

Преимуществом в этом случае также является то, что при увеличении нагрузки, подключаемой к ИБП, можно будет купить и подключить еще одну дополнительную батарею.

Рассчитываем время автономной работы, зная емкость ИБП

Для расчетов нам понадобится:

  • Общая активная мощность (в ваттах), оборудования, которое мы собираемся подключить к ИБП (W).
  • Общая емкость всех батарей ИБП в ватт-часах (Вт*ч).
  • КПД UPS (примерно можно взять 0,85).

  • V – номинальное напряжение батарей (V),
  • AH – емкость одной батареи (AH),
  • N – количество батарей.

  • E – общая емкость (Вт*ч),
  • KPD – КПД источника бесперебойного питания (по умолчанию можно взять 0,85,
  • P – потребляемая мощность подключенного оборудования.

Возьмем для примера ИБП PowerCom BNT-800AP USB. Производитель заявляет время автономной работы 5 минут при максимальной загрузке. А сколько смогут проработать наш компьютер с монитором с потребляемой мощностью 310 Вт?

Общая емкость (Вт*ч) ИБП = 12В * 7,2AH * 1 = 86,4 Вт*ч.

Время = 86,4*0,85 / 310 = 0,237 часа ≈ 14 мин.

Заключение

Теперь давайте коротко подведем итоги.

Для того, чтобы выбрать ИБП, необходимо:

  • Определить, какой тип UPS вам нужен.
  • Рассчитать необходимую полную и активную мощность ИБП, с учетом пусковых токов и небольшим запасом.
  • Если нужно поддержание питания в течение какого-то определенного времени – рассчитать, какая емкость ИБП для этого нужна. И в зависимости от рассчитанной емкости покупать обычный бесперебойник или же ИБП и комплект дополнительных батарей к нему.

Особенность Оптимальный тип ИБП Пояснение
ИБП on-line типа. ИБП on-line типа. Только ИБП on-line типа. ИБП on-line типа с соответствующей нагрузке мощностью.
Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector