Az UPS teljesítményének kiszámítása a hálózati megoldások naplózása
A szünetmentes tápegység (UPS) kiválasztásakor figyelembe vett teljesítmény az egyik fő jellemző. Ennek meghatározásakor figyelembe kell venni a terhelés sajátosságait.
ARUBA INSTANT WI-FI: EGYSZERŰ, KIADHATÓ, ELÉRHETŐ
Az olyan UPS megvásárlása, amelynek ereje meghaladja az Ön igényeit, pénzt pazarol. Azonban a szünetmentes tápegység szükséges teljesítményének alulbecslése tele van a terhelés elvesztésével, amely teljesen elfogadhatatlan. Hogyan számolhatjuk ki ezt a jellemzőt a lehető legpontosabban?
Ehhez ismernie kell a terhelés teljesítmény tényezőjét (Power Factor, P), amely meghatározza, hogy a villamos energia forrásának mekkora részét fogyasztja a berendezés (aktív teljesítmény). Ha a terhelés ideális ellenállásként viselkedik, elnyeli az összes alkalmazott teljesítményt, azaz P = 1. Az ideális kondenzátor (kondenzátor) vagy induktivitás (tekercs) általában nem fogyaszt aktív energiát (P = 0), mivel nem átalakítja az elektromos energiát más típusúvá. A szinuszos periódus egynegyede alatt az energiát a tekercs mágneses mezőjében vagy a kondenzátor elektromos mezőjében tárolják, másrészt a hálózatba visszatér. Így ebben az esetben csak az energia újrahasznosítása zajlik le, és a tekercs és a kondenzátor ellenállásait, szemben az ellenállás aktív ellenállásával, reaktívnak nevezik.
A valóságban nincs ideális, ezért az értéke a terhelési teljesítmény tényező általában a tartomány 0 és 1. Általában, P arányként számítjuk ki az aktív által elnyelt teljesítmény a terhelés (ez mérik watt, W) a szolgáltatott összes teljesítmény (mért voltban -Amperes, VA):
teljesítménytényező (P) = aktív teljesítmény (W) / teljes teljesítmény (VA).
Csak a harmonikus torzítás jelenlétében az energiafaktor megegyezik az áram és a feszültség közötti fázisszög koszinusával, ezért gyakran ω cosφ-nek nevezzük. A kapacitív komponens túlsúlyával jellemezhető terhelést a vezető teljesítménytényező (cos φ pozitív) és az induktív terhelés jellemzi a lemaradó (cos φ negatív) értékkel.
Az UPS fő terhelése PC és kiszolgáló. Ezen készülékek tápegységein egy kondenzátor formájában lévő szűrővel ellátott egyenirányítót helyeznek el, így rendelkeznek egy bizonyos kapacitív komponenssel. Az olcsó PC-kben használt legegyszerűbb tápegységek teljesítményfaktora nem haladhatja meg a 0,6-et, ami azt jelenti, hogy a forrás által szolgáltatott hasznos teljesítménynek csupán 60% -a dolgozik. Valójában a tipikus PC-k esetében a helyzet nem olyan rossz - teljesítmény tényezőjük általában 0,8, a legtöbb alacsony fogyasztású UPS-t ilyen terhelés kiszolgálására tervezték.
Ami a modern szervereket, tárolórendszert és hálózati berendezéseket (kapcsolókat, routereket) illeti, a helyzet még jobb. Ezek használata tápegységek fázisjavító funkció, így annak értéke közel 1. Azonban a számítások akkor jobb, ha fontolóra ilyen berendezések kis terhelés kapacitív alkatrész és a teljesítmény tényezőt figyelembe egyenlő 0,95.
De a klímaberendezések, amelyeket gyakran UPS védenek is, induktív komponens terhelést jelentenek, ami a kompresszorokban található elektromos motorok jelenlétének köszönhető. A berendezés teljesítményfaktorai általában 0,6 és 0,8 között vannak (lásd 1. táblázat).
Hogyan becsülhető meg az átlagos terhelési teljesítmény tényező, amely különböző típusú berendezésekből áll? Tegyük fel, hogy az irodában a következő eszközök vannak telepítve:
PC-k és szerverek, teljesítmény 4500 VA, P = 0,95 (vezető);
légkondicionáló, teljesítmény 3000 VA, P = 0,8 (késő).
Ezután az átlagolt együttható meghatározásához először a P egységességének átlagos eltérését kell kiszámítani:
(4500 VA × 0,05 - 3000 VA × 0,2) / 7500 VA = -0,05.
Így a terhelés P = 0,95 -nel induktív lesz.
KÉT POWER COEFICIENTS
A szinte minden UPS specifikációja jelzi a bemeneti teljesítmény tényezőjét. Ez a paraméter semmi köze a kimeneti tényezőhöz, és meghatározza, hogy az UPS (terhelésként) miként viselkedik a külső hálózathoz képest. A modern egységek, ahol az egyenirányító alapul IGBT tranzisztorokat, a bemeneti teljesítménytényező egységhez közeli, és így a forrás viselkedik lényegében ideális ellenállás, és szinte nem vezeti torzítja a külső hálózat. A P bemenet értéke teljesen függ a UPS áramkörétől.
Az UPS kimeneti teljesítménytényezőjét a hozzá csatlakoztatott terhelés határozza meg. Ennek a tulajdonságnak a megismerése (a VA teljes teljesítményével együtt) egymás után egymás után egymásba szoríthatók, hogy megkapják a maximális W teljesítményt, amelyet a forrás képes kiszolgálni. Ha a terhelés teljesítményfaktora meghaladja a szünetmentes tápegységre megadott értéket, az utóbbi még mindig nem tudja meghaladni a fent említett módon kiszámított teljesítményt W-ben, ezért nem adja meg a VA maximális értékét.
Forduljunk ismét a példához. Legyen olyan UPS, amelynek névleges teljesítménye 60 kVA, kiszámítva egy 0,9-es teljesítménytényezőjű terhelésre. A maximális hasznos teljesítmény 54 kW:
60 kVA × 0,9 = 54 kW.
Töltsd be a teljes teljesítménnyel, de kevesebbet P, például 0,8, akkor gond nélkül fog működni:
60 kVA × 0,8 = 48 kW
De ha a P terhelés meghaladja a 0,9-et, mondjuk 0,95, akkor már nem tud 60 kVA teljesítményt szolgáltatni:
60 kVA × 0,95 = 57 kW> 54 kW.
Amint már említettük, a modern IT és távközlési berendezések teljesítményének tényezője közeledik az 1-hez, ezért itt nagyon óvatosnak kell lenned. Annak érdekében, hogy ne tévesszen meg, sok szakember ma inkább a kimeneti teljesítményt választja wattban, amikor kiválasztja a szünetmentes tápegységet.
Ha a P koefficiens meghatározásánál veszteség van, akkor teljes garanciális szavatosság esetén olyan UPS-t kell választania, amelynek W teljesítménye nagyobb lenne, mint a VA terhelési jellemzője. De ebben az esetben a szünetmentes tápegység jelentős túlbecsülése lehetséges. Pontosabb számításhoz először a teljes terhelést (VA), majd annak P átlagát kell kiszámítani, majd mindkét érték szorzatával meg kell kapni a Bt értékét. A W-ben lévő UPS teljesítmény nem lehet alacsonyabb, mint az ugyanazon egységekben kifejezett terhelési jellemző.
A terhelés másik fontos jellemzője két további tényező: a Crest Factor és a Surge Factor. Az orosz nyelvű dokumentáció közül az elsőt gyakran csúcsfaktornak (vagy csúcs tényezőnek) nevezik. Ezt a csúcsáram és az effektív érték aránya határozza meg. Téglalap alakú hullámok esetén a csúcs tényező egy, ideális szinuszos, 1.414 (√2) esetén.
Bár a csúcs tényezőt "terhelési jellemzőnek" neveztük, valójában a tápegység jellemzői is befolyásolják annak értékét. Pulzuscomputer tápegységek fogyaszt jelenlegi nagyon egyenetlen, ezért a címer tényező számukra általában 2 és 3 De ebben az esetben, ha a fogyasztót tiszta szinuszos. Ha UPS így lépésenként közelített szinuszhullám (ami jellemző a áramforrások legalább 1 kW), a Crest tényező kisebb, mint 2 (tipikusan 1,4-1,9). Általában a szünetmentes tápegység, a hálózati szűrők és az impulzus interferencia megszüntetésére szolgáló eszközök használata csökkenti a csúcsértéket. Ez minden bizonnyal pozitív pillanat, hiszen a magas csúcstényező (nagy áram) a tápegység elemeinek erős felmelegedéséhez vezet.
A legtöbb teljes terhelésű UPS képes támogatni a csúcsfaktor 3-at (amikor a terhelés csökken, ennek értéke nő), ezért általában nem merülnek fel problémák. Még akkor is, ha a forrás nem biztosítja a szükséges csúcsáramértéket, akkor rendszerint nem zavarja a tápegység munkáját, csak az elektromos jelalak kis torzulása lehetséges. Nagyberendezésekben (pl. Amikor az UPS számos PC-t szerviz), az ilyen torzítások olyan jelentősek lehetnek, hogy a terhelés megzavarásához vezethetnek. Ezért kívánatos, hogy a szünetmentes tápegység által fenntartott csúcs tényező ne csökkenjen a csúcsterhelési tényező alatt.
Az átlagos csúcsterhelési tényező kiszámításához, amely különböző típusú berendezésekből áll, ugyanazt az eljárást javasolhatja, mint az átlagos teljesítménytényező kiszámításához. Nézzük a példánkat:
PC-k és szerverek, teljesítmény 4500 VA, csúcs tényező = 3;
légkondicionáló, teljesítmény 3000 VA, csúcs tényező = 1,4.
Az átlagos csúcs-tényező a következőképpen számítható ki:
(4500 VA × 3 + 3000 VA × 1,4) / 7500 VA = 2,36.
Ha a szünetmentes tápegység jellemzői a megadott értéknél nagyobbak, akkor nincs probléma.
A túlfeszültség-tényező értéke (sajnos nem létezik egy meghatározott orosz kifejezés erre a jellemzőre) meghatározza, hogy mennyi a terhelés által felhasznált indító áram meghaladja a névleges értékét. Például egy motor indítása nagy indítónyomatékot igényel, így a hűtőberendezések kompresszorai többszörös áramot fogyasztanak, mint a névleges áram (lásd az 1. táblázatot). A hagyományos izzólámpákkal működő világítási rendszer indító áramát is jelentősen meghaladhatja a névleges érték. Az a tény, hogy az elektromos ellenállás volfrám, amelynek van gyártva izzószál, hogy nagy mértékben függ a hőmérséklettől: 20 ° C-értéke volt, 55 × 10 -9 ohm × m át 1727 ° C-on - 557h10 -9 ohm × m . Ennek megfelelően a kiindulási áram a névleges áram körülbelül 10-szerese.
A számítógépek és szerverek esetében a Surge Factor értéke általában nem haladja meg az 1,5-et, és a legtöbb UPS-nek elegendő túlterhelési kapacitása van a megbízható bekapcsolás és az ezek stabil működésének biztosítása érdekében. Ha a terhelés nagy indítási árammal rendelkező berendezéseket tartalmaz, akkor a kiválasztott UPS túlterhelési kapacitását a legcélszerűbb módon kell tanulmányozni.
A cikkben figyelembe vett tényezők elemzését követően ne felejtsük el, hogy a berendezés stabil működésének biztosítása érdekében a szünetmentes tápegység teljesítményét "marginálisan" kell választani - több mint 15-25%.
Ossza meg az anyagot kollégákkal és barátokkal