UPS-kuormituslaskenta - pääkohdat. Automaattinen keskeytymättömän virtalähteen mallin valinta

Kytketyn kuorman teho ja tyyppi ovat tärkein tekijä, jonka pitäisi vaikuttaa tietyn keskeytymättömän virtalähteen mallin valintaan. Laskemalla oikein UPS-tehon kuormitusta varten voit ostaa laitteen, joka toimii tehokkaasti, kun verkko on sammutettu, ilman, että maksat liikaa valmistajan ilmoittamista ylimääräisistä wateista.

UPS-tehon laskenta kuormituksen mukaan

Välttääksesi tilanteet, joissa UPS sammuu kuormituksen alaisena ilman näkyvää syytä, ota huomioon seuraavat liitettyjen laitteiden ja itse keskeytymättömän virtalähteen sähköiset parametrit:

• Kytkettyjen laitteiden aktiivinen teho (W).
• Tehokerroin. Tavallisella tietokoneella se on 0,6-0,7, palvelinlaitteilla se yleensä 1 (laskelmissa käytetään arvoa 0,95), sähkömoottorilla varustetuissa kodinkoneissa - 0,7-0,8. Kerroin on välttämätön kokonaisvirrankulutuksen (VA) määrittämiseksi.
• Käynnistysvirran suuruus. Koskee sähkömoottoreilla varustettuja laitteita. Tämä luku voi olla 3-10 A. Näin monta kertaa UPS:n tehoa on lisättävä, jotta moottori käynnistyy. Muuten saat tilanteen, jossa UPS ei tue kuormitusta, kun päävirtalähdeverkko on kytketty pois päältä.
• Keskeytymättömän virtalähteen luontainen tehokkuus. Riippuu UPS-tyypistä, yleensä välillä 0,7-0,9.

Jotta saat likimääräisen arvon keskeytymättömän virtalähteen teholle, sinun on yksinkertaisesti kerrottava kaikkien annettujen ominaisuuksien arvot. Ei haittaisi lisätä 10-20 % marginaalia.

Mitä seurauksia UPS-kuormituksen virheellisestä laskemisesta on?

Vähemmän tehon lähteen valitseminen johtaa siihen, että kun pääverkko kytketään pois päältä, UPS ei pysty toimittamaan sähköä palveleville laitteille ja sammuu. Muuten, tämä tilanne on tyypillinen paitsi akkuvirtaan vaihtaessasi. Tämä koskee erityisesti kaksoismuunnosperiaatteella toimivia laitteita ja linjainteraktiivisia UPS-laitteita. Jos keskeytymättömän virtalähteen teho on riittämätön, tapahtuu jatkuva siirtyminen ohitustilaan. Toisin sanoen kuorma yhdistetään uudelleen pääverkkoon sen sijaan, että se saisi stabiloitua tehoa muuntimelta.

On syytä huomata, että UPS:n rinnakkaiskäyttö kuormalla ei ratkaise ongelmaa. 2-3 lähteen yhdistäminen yhteen kuluttajaan on teknisesti vaikea toteuttaa. Tosiasia on, että toimintatilojen maksimaalinen synkronointi vaaditaan. Ja tämä on vaikea saavuttaa jopa valittaessa laitteita niiden ominaisuuksien mukaan. Ratkaisu voisi olla kuorman jakaminen ja yksittäisten kuluttajien yhdistäminen eri UPS-laitteisiin. Jos tämä ei ole mahdollista, sinun on ostettava suurempitehoinen keskeytymätön virtalähde.

UPS-toiminnan ominaisuudet ilman kuormitusta

Toinen seikka, johon sinun tulee kiinnittää huomiota valinnassa, on keskeytymättömän virtalähteen oma virrankulutus. Se, kuinka paljon UPS kuluttaa ilman kuormitusta, riippuu laitteen toimintatilasta tietyllä hetkellä. On olemassa kaksi päätilannetta, joissa energiankulutus vaihtelee merkittävästi:

• Täyteen ladatulla akulla kulutetun energian määrä riippuu yksinomaan laitteen tyhjäkäynnistä eli UPS:n suunnitteluominaisuuksista. Laadukkaissa laitteissa tämä luku ei ylitä 5-10 W. Mutta budjettihintasegmentin laitteet kuluttavat 20 W tai enemmän omiin tarpeisiinsa.
• Itsekulutus lisääntyy akun latausjakson aikana. Vakiovirta tässä tilassa ei yleensä ylitä 0,15 akun kapasiteetista. Kun tämä arvo kerrotaan latausjännitteellä, saadaan keskeytymättömän virtalähteen käyttämä teho.

UPS:n kuormitustehon varaajan laskeminen

Kytketyn kuorman teho vaikuttaa myös laitteen yleiseen autonomiaan, kun verkko on katkaistu. Maksimivarmistusajan määrittämiseksi sinun on tiedettävä akun kapasiteetti (C) ja jännite (V), kytketyn tehon määrä (P) ja lähteen hyötysuhde. Kaava näyttää tältä:

T = C x V x tehokkuus / P

Tarkempi laskelma, jonka avulla voit määrittää UPS:n käyttöajan kuormituksesta riippuen, edellyttää lisäkertoimien huomioon ottamista. Ota huomioon akun purkauskäyrän määrittämä kerroin. Mitä suurempi kytketty teho, sitä suurempi purkausvirta ja sitä nopeammin akku luovuttaa kaiken tehonsa. Näistä indikaattoreista riippuu selkeytyskertoimen arvo. Huomaa, että tämän arvon suuruus muuttuu epälineaarisesti.

Muuten, tämä ei ole ainoa selventävä kerroin. Kun teet tarkkoja laskelmia, sinun on otettava huomioon akun tyyppi, sen ikä ja ympäristön lämpötila.

Jos sähkölaskelmat ovat sinulle vaikeita, voit käyttää online-laskinta UPS:n tehon määrittämiseen liitetyn kuorman parametrien mukaan. Mutta tarkempi tulos voidaan saada neuvottelemalla asiantuntijan kanssa. Soita meille nyt tai pyydä ilmainen takaisinsoitto. Autamme sinua määrittämään keskeytymättömän virtalähteen optimaaliset parametrit käyttöolosuhteissasi.

Voit laskea keskeytymättömän virtalähteen käyttöajan offline-tilassa käyttämällä useimpien UPS-laitteiden keskimääräisiä ilmaisimia. Esimerkiksi akun käyttöikä täydellä kuormituksella on 4–8 minuuttia, kun kuormitus pienenee, tämä ajanjakso pitenee samassa järjestyksessä. Tai voit välttää laskelmia ja käyttää erityisiä taulukoita, jotka määrittelevät aika-asteikon kaikentyyppisille UPS-laitteille kuormitustehon ja sisäänrakennetun akun kapasiteetin mukaan eriteltynä. On ymmärrettävä, että ilmoitetaan vain keskimääräiset tiedot, jotka valmistajat laskevat arvioina.

Erityisesti aikaparametrit on annettu UPS:n ihanteellisimmille käyttöolosuhteille, mukaan lukien lämpötila 20-25 °C. Mutta todellisuudessa käyttöolosuhteet voivat vaihdella merkittävästi, mikä vaikuttaa myös keskeytymättömän virtalähteen akkujen tehokkuuteen.

Jotta akun ja UPS:n autonomian aika voidaan määrittää mahdollisimman tarkasti, on otettava huomioon monet parametrit, jotka eroavat kussakin tapauksessa. UPS:n yksinkertaistetusta likimääräisestä akun käyttöiästä tiedot saadaan käyttämällä erityistä kaavaa:

E - akun kapasiteetin ilmaisin (Ah)

U - akun jännitteen ilmaisin (V)

P - UPS:n kuorman asennuksen tehon merkkivalo (W)

UPS:n akun käyttöikä riippuu suurelta osin sen tehosta ja akun kapasiteetista. Vaativimpia kuormia ovat lämmityskattiloiden ohjauspiirit, palvelimet, monimutkaiset laboratoriolaitteet syklisten kokeiden suorittamiseen sekä erilaiset lääketieteelliset laitteet. Muuten, juuri näiden kahden ominaisuuden yhdistelmä mahdollistaa tämän laitteiston joustavan mukauttamisen monenlaisiin olosuhteisiin, koska on olemassa malleja, joilla on eri suhteet.

Täällä voit selvästi arvioida mallien valikoimaa

Tärkeä! Jotta tällaisille kuluttajille voidaan tehdä pätevimmät laskelmat UPS:n itsenäisestä toiminnasta ladattavista akuista, yllä olevaan kaavaan tulee tehdä alennus:

• Invertterin hyötysuhde, jonka arvo vaihtelee välillä 0,75 - 0,8,
• paristojen määrä yhdessä laitteessa
• akun kulumisaste
• purkaussyvyys - 0,8 - 0,9

Lisäksi kapasiteetti laskee myös riippuen huonelämpötilan noususta - 1 aste 40 ° C: n jälkeen - 5%. Asiantuntijat suosittelevat yleensä, että 25 °C:n jälkeen vähennä keskeytymättömän virtalähteen kuormitustehoa 20 % jokaista kymmentä seuraavaa lämpötilapistettä kohti.

Jotta UPS:ää voisi käyttää mahdollisimman pitkään, on suositeltavaa kiinnittää huomiota sen lisätoimintoihin laitetta valittaessa. Erityisesti lisälatauskorttien tai stabilisaattorin liittäminen. Tällaisten mahdollisuuksien käytön seurauksena voit parantaa merkittävästi UPS:n suorituskykyä, mikä antaa hyviä säästöjä tulevaisuudessa. Tässä tapauksessa on parempi uskoa asiantuntijoiden suorittamaan yksilöllinen UPS-kokoonpanoparametrien laskelma.

Keskeytymättömän virtalähteen nimellisteho on yksi tärkeimmistä teknisistä parametreista, joka on otettava huomioon valittaessa UPS:ää. UPS-tehon virheellinen laskeminen vähintään johtaa siihen, että keskeytymätön virtalähde on jatkuvasti ylikuormitettu, eikä se siksi pysty täyttämään päätehtäväänsä - laitteiden suojaamista. Pahimmassa tapauksessa, jos kyseessä on merkittävä ylikuormitus, UPS voi itse aiheuttaa sähkökatkoksen kriittiseen kuormaan.

UPS:n teholaskenta. Teoria.

Keskeytymättömän virtalähteen nimellisteho määräytyy siihen kytketyn kuorman tehon perusteella. Tässä kuormalla tarkoitetaan kaikkien UPS:ään liitettäväksi suunniteltujen sähkölaitteiden kokonaistehoa. Siksi sinun on laskettava oikein kuormitusteho ja valittava laskennan perusteella keskeytymätön virtalähde. Tärkeä selvennys - laskettaessa on lähdettävä sekä kuorman kokonais- että aktiivitehosta. Muistakaamme joitain tietoja koulun fysiikan kurssista.

Näennäisteho (yksikkö VA, VA - volttiampeeri) on kaikki kuorman kuluttama teho. Kokonaisteho koostuu kahdesta komponentista - pätötehosta (mittayksikkö W, W - Watt) ja loistehosta (mittayksikkö var, var - volttiampeeri loisteho). Pääsääntöisesti suurimmassa osassa kuormista on sekä aktiivisia että reaktiivisia komponentteja.

– kuorma, jossa kaikki kulutettu energia muunnetaan lämmöksi. Tällaisen kuorman reaktiivinen komponentti on niin pieni, että se voidaan jättää huomiotta. Aktiivikuormia ovat erilaiset lämmityslaitteet (lämmittimet, lämmityselementit jne.), hehkulamput, silitysraudat ja sähköliesi. Yleensä sähkölaitteiden valmistaja ilmoittaa tällaisen kuorman tehon watteina.

– kaikki muut kuormat. Reaktiivinen kuorma voi olla luonteeltaan induktiivinen tai kapasitiivinen. Tyypillinen edustaja reaktiivisen komponentin kuormasta, joka on luonteeltaan induktiivinen, on sähkömoottori. Sähkömoottorin P kokonaisteho ja pätöteho P a liittyvät toisiinsa kertoimella cos φ.

Cos φ -arvo ilmoitetaan yleensä tuotteen teknisissä tiedoissa.

UPS:n teholaskenta. Metodologia.

Useimmiten keskeytymättömien virtalähteiden valmistajat ilmoittavat UPS:n kokonais- ja aktiivisen tehon laitteen teknisissä tiedoissa. Harvemmin löydät osoituksen täydestä tehosta ja lähtötehokertoimen arvosta. Jälkimmäisessä tapauksessa UPS:n aktiivinen teho voidaan laskea kaavalla

Tässä
P – UPS:n täysi teho
P a – UPS:n aktiivinen teho
P F – lähtötehokerroin (ilmoitettu keskeytymättömän virtalähteen teknisissä tiedoissa)

Jotta voit valita tarvittavan keskeytymättömän virtalähteen virtalähdemallin, sinun on laskettava niiden sähkölaitteiden kokonaisteho, jotka aiot liittää UPS:ään. Laskelma tulee suorittaa sekä aktiiviselle että kokonaiskuormitukselle, eli loppujen lopuksi sinun pitäisi saada kaksi numeroa - kokonaiskuormitusteho (volttiampeereina) ja aktiivinen kuormitusteho (watteina). Laskenta-algoritmi on suunnilleen seuraava

1. Tee luettelo sähkölaitteista, jotka aiot liittää UPS:ään.

2. Määritä kunkin laitteen kokonaisteho jollakin seuraavista tavoista

• Valmistaja ilmoittaa täyden tehon laitteen passissa.
• Jos laitteen aktiivinen teho on ilmoitettu passissa, laske kokonaisteho alla olevan kaavan avulla.

Tässä
P – laitteen kokonaisteho
P a – laitteen aktiivinen teho
cos φ – tehokerroin (ilmoitettu laitteen passissa). Jos passissa ei ole ilmoitettu cos φ, niin laskennassa lähdetään siitä tosiasiasta, että cos φ = 0,7. Aktiivisille kuormille (lämmittimet, hehkulamput jne.) cos φ = 1.

3. Tärkeä huomautus. Jos aiot kytkeä sähkömoottorin tai sähkömoottorin sisältävän sähkölaitteen UPS:ään, tehoa laskettaessa on otettava huomioon käynnistysvirrat. Mikä tahansa sähkömoottori kuluttaa päällekytkentähetkellä huomattavasti enemmän tehoa kuin nimelliskäyttötilassa. Siksi, jotta vältetään keskeytymättömän virtalähteen ylikuormitus, laitteen nimellisteho on kerrottava vähintään viidellä ja mieluiten seitsemällä.

4. Laske kuormasi kokonaisteho laskemalla yhteen kaikista laitteista saadut tiedot.

5. Laske samalla tavalla kuormasi aktiivinen teho. Laske aktiivinen teho käyttämällä seuraavaa kaavaa.

Tehon laskenta. Sääntö UPS:n valitsemiseksi tehon perusteella

Saimme siis kaksi kuormamme tehon arvoa - kokonaisteho ja aktiivinen teho. Perussääntö UPS:n valinnassa tehon mukaan on seuraava: keskeytymättömän virtalähteen nimellistehon tulee olla 25 % suurempi kuin kuormasi teho. Lisäksi tämän säännön tulisi toimia sekä UPS:n kokonaisteholle että aktiiviteholle. Voit tietysti valita UPS:n, jonka nimellisteho on yhtä suuri tai hieman suurempi kuin kuormitusteho. Tämä vaihtoehto on hyväksyttävä ja toimii, mutta 100 % kuormitetun UPS:n käyttöikä on huomattavasti (useita kertoja) lyhyempi kuin sellaisen UPS:n käyttöikä, jonka kuormitus ei ylitä 80 % nimelliskuormituksesta.

UPS:n teholaskenta. Joidenkin sähkölaitteiden likimääräinen teho

Alla on erilaisten kodinkoneiden sähkönkulutuksen likimääräiset arvot.

Kodinkoneet.

TV - 80 W.
Pyykinpesukone – 500…2000W.
Jääkaappi - 1000 W.
Mikroaaltouuni - 1000W.
Vedenkeitin – 2000W.
Sähköliesi – 1000…2000 W.
Pölynimuri – 200…3000 W.
Rauta – 400…2000 W.
Kotitalouksien hehkulamppu – 25…75 W.
Kotitalouksien loistelamppu – 5…30 W.

Tietokone teknologia.

Verkkoreititin, keskitin – 10…20 W.
Henkilökohtainen tietokonejärjestelmäyksikkö – 200…1000 W.
Palvelinjärjestelmäyksikkö – 300…1500 W.
CRT-näyttö – 15…200 W.
LCD-näyttö – 20…60 W.

Julkaisija kirjoittaja - , - 29. tammikuuta 2014

Yksinkertaisuuden vuoksi olemme tehneet laskutoimituksia:

Esitetään nyt laskenta-algoritmi:

1) Määritä kokonaiskuormitusteho ja vakiopurkausvirta.

2) Laskemme tarvittavan akun kapasiteetin tietylle autonomialle.

3) Määritä akun tyyppi

Esimerkki

Annettu: kaksi LED-nauhaa, joiden kummankin teho on 10 W ja jotka toimivat 12 V:lla. Vaadittu autonomia: 10h. Käyttöikä: yksi vuosi päivittäisessä käytössä. Käyttöolosuhteet: vakio huonelämpötila 20 astetta.

Löytö: vähintään hyväksyttävät ja optimaaliset akut ongelman ratkaisemiseksi.

Ratkaisu

1) Kokonaisteho W=10W*2=20W. Vakiopurkausvirta: I=20/12=1,67A. Tarkkoja laskelmia varten on suositeltavaa mitata virrankulutus yleismittarilla.

2) Vaaditun kapasiteetin määrittämiseksi sinun tulee käydä läpi seuraavat kohdat:

A) Kuorman tukemiseksi tällaisella purkausvirralla on tarpeen määrittää akun vähimmäiskapasiteetti: 1,67 * 10 = 16,7 Ah.

b) On pidettävä mielessä, että valmistajat ilmoittavat ladattavien akkujen kapasiteetin tietyn purkausajan perusteella. Yleensä se on 10 tuntia. Mutta jotkut valmistajat ilmoittavat 20 tuntia. Täältä saamme apua akun kanssa, jonka saat nettisivuiltamme. Katsotaanpa erittelyä:

Meidän tapauksessamme käyttöaika akusta on 10 tuntia, mikä tarkoittaa, että voimme katsoa kapasiteetin nimellisarvoksi. Jos tehtävä kuitenkin vaatii 5 tuntia, sinun on otettava huomioon se, että tällaisella purkautumisajalla akun kapasiteetti on pienempi (kertaamme purkausvirran tunneilla - 4,8A * 5h = 24Ah 28:n sijaan ).

Tehtävästä nähdään, että suunniteltu syklien määrä on 365. Likimääräinen maksimipurkaussyvyys on meidän tapauksessamme noin 57 %. On suositeltavaa ottaa se varauksella, laskemme 50 %:n purkaukseen (todelliset käyttöolosuhteet poikkeavat ihanteellisista laboratorioolosuhteista).

Näin ollen otamme käyttöön korjauksen 0,5: 16,7/0,8 = 33,4 Ah.

G) Jos kyseessä on muu kuin optimaalinen käyttölämpötila (25 astetta), on syötettävä korjauskerroin, jonka voimme myös ottaa spesifikaatiosta:

Joten 10 asteen lämpötilassa sinun tulee syöttää kerroin 0,9, ts. vielä +10% laskettuun kapasiteettiin.

3) Jos tarvitsemme pitkiä purkaustiloja, meidän tulee kiinnittää huomiota Venäjän markkinoiden suosittujen valmistajien AGM-akkusarjaan:

• Akussa on Delta-sarja
• CSB:ssä -

Vähän teoriaa

Jotta voit laskea keskeytymättömän virtalähteen (UPS) käyttöajan millä tahansa kuormalla, sinun on tiedettävä akun kapasiteetti, joka ilmaistaan ​​ampeeritunteina (A*h). UPS:n ominaisuuksiin ne eivät kuitenkaan yleensä kirjoita ampeeritunteja, vaan volttiampeereja (V*A), eli ne kirjoittavat tehoa. Mutta tämä ei ole vain teho, vaan markkinoijien keksimä ihanteellinen teho. Avainsana tässä on "ihanteellinen". Eli sellainen, jota ei voi olla todellisessa maailmassa. Merkitään se nimellä Pideal.

Rehellisemmät valmistajat ilmoittavat tehokkaan tehon, joka ilmaistaan ​​perinteisesti watteina. Merkitään se nimellä Tehokas . Tehollinen teho saadaan ihanteellisesta tehosta kertomalla tehokertoimella:

Tehollinen = k * Pideaali

Mikä on tehokerroin? k ? UPS:n lähtöön on asennettu invertteri, joka muuntaa akun syöttämän 12V 220V:ksi, joka tarvitaan kytkettyjen laitteiden virransyöttöön. Koska lähtövirta on vaihtovirta, tehohäviö on 1/sqrt(2)=0,70. Lisäksi jätämme pois tästä tehosta itse UPS-piirin virtalähteen ja saamme kertoimen, joka on suunnilleen 0,6.

Esimerkiksi tavallisen toimiston keskeytymättömän virtalähteen APC Smart UPS 500 teho on 500 VA. Tämä täydellinen teho, jonka UPS:n sisään asennettu akku voi tarjota. Tehokas teho kaavamme ja kertoimemme mukaan on vain 0,6 ihanteellisesta, eli 300 W.

Nyt kysymys. Miksi kirjoitimme ensin volttiampeereja ja sitten aloimme kirjoittaa watteja? Molemmat ovat voimayksiköitä. Perinteisesti ihanteellinen teho kirjoitetaan volttiampeereina ja tehollinen teho watteina. Mutta nämä ovat saman mittaisia ​​määriä.

Laitteen käyttöajan laskeminen

Ymmärretään nyt, kuinka lasketaan UPS-laitteen käyttöaika. Meillä on esimerkiksi hallittu Cisco-reititin, joka kuluttaa 50 wattia. Mitä tarkoittaa kuluttaa 50 W? Tämä tarkoittaa, että hän käyttää työhönsä 50 W tehoa tunnissa. Eli itse asiassa meidän pitäisi kirjoittaa 50 W/h. Merkitään tämä määrä muodossa Dpower (tehontarve - virrankulutus).

UPS:mme tehollinen tehoreservi on vain 300 W. Tämä tarkoittaa, että jos laitteisto kuluttaa 50 Wh/h, niin UPS:mme riittää:

300 W / 50 W/h = 6 h

Eli ajan laskentakaava on seuraava:

T = Tehollinen / Dteho

Eli jos Dpower on mitattuna W/h, niin aika on tunteina.

Ja lopuksi vähän hölynpölyä

Tarkasteltaessa tehon mittoja (voltti*ampeeri), muistamme sähkötehon kaavan koulun fysiikan kurssilta:

P = U*I

Missä:

• P on akun teho, joka ilmaistaan ​​volttiampeereina (V*A),
• V on akun jännite, joka ilmaistaan ​​voltteina (V),
• I on akun tuottama virta ilmaistuna ampeereina (A).

Nyt kun tiedämme, että keskeytymättömät virtalähteet sisältävät yleensä akkuja, joiden jännite on 12 V, voimme selvittää virran voimakkuuden, jonka akku pystyy toimittamaan:

I = P/U = 500/12 = 41,6 A

Vau, 41,6 A! Millainen virtaus tämä on? Tämä on normaali virta. Se on vain oikosulkuvirta, kun vastusta ei ole, ja virta, joka lasketaan ihanteellisen tehon perusteella. Mutta et oikosulje akkua, vaan liität kuorman UPS:ään.