Колко електроенергия консумира непрекъсваемото захранване. Изчисляване на мощността на UPS
Прочетете също
- мощност UPS/UPS,
- размери UPS/UPS,
- време живот на батериятаи т.н.
Наскоро имаше определено количество отстатии, в които се въвеждат изчислени стойности и лесно се доказва превъзходството на една марка UPSнад другия. В същото време някои технически характеристики не са посочени или са посочени само тези, които са полезни за показване на тези модели. Типичен пример обикновено е в директории на UPSмалката мощност обикновено не показва размера на допустимото претоварване на инвертора, въз основа на това в една от статиите се заключава, че UPSмного фирми (Off-line и line-interactive) не могат да работят с претоварване. В тази статия ще се опитаме да се въздържаме от въвеждането на всякакви изкуствени технически и икономически показатели. Разбираме обаче, че въпросът с цената в повечето случаи е решаващ при избора UPS. Обратно към UPSи тези функции технически спецификациина които трябва да обърнете внимание при избора на оборудване.
Първо, трябва да решите Защо да купувате непрекъсваемо захранване или системакакво искате да защитите и от какво. За да направим това, ние определяме кои UPSсъществуват и какво ниво на защита осигурява тази или онази производствена технология, както и списък с най-често срещаните проблеми в електрическата мрежа. Най-честите електрически проблеми са:
- загуба на напрежение
- спад на напрежението,
- повишаване на напрежението,
- спад на волтажа,
- електромагнитни и радиочестотни смущения,
- импулс с високо напрежение
- преходно превключване,
- изкривяване на синусоидалното напрежение.
офлайн UPS- непрекъсваемото захранване се характеризира с наличието на време за превключване от главната мрежа към работа на батерията. Когато работи от входната мрежа, това е пасивен филтър. При работа от батерии изходът на инвертора е стъпкова вълна. Малък размер и прост дизайн. Ценова ниша - най-евтината. Предпазва от 3 електрически повреди.
линейно интерактивен UPS- непрекъсваемото захранване се характеризира с наличието на време за превключване от главната мрежа към работа на батерията. Когато работи от входната мрежа, това е пасивен филтър. Има автотрансформатор, така че може да работи в широк диапазон от входни напрежения, без да преминава към батерии. Когато работи от батерии, изходът на инвертора е стъпкова вълна или синусоида. Атрактивен външен вид, малък размер. Ценовата ниша е малка цена за задачите, които може да реши. Предпазва от 5 електрически повреди.
онлайн UPS- Непрекъсваемото захранване с двойно преобразуване предпазва товара от повечето мрежови повреди. Преходът към работа от главната мрежа към работа на батерия става без прекъсване на синусоидата на изхода. Когато работи от входната мрежа, това е пасивен филтър. Ценова ниша - скъпо, но това е най-доброто, което е на този момент. Предпазва от 9 електрически повреди. Най-честата причина за покупка UPSиницииран само от една неизправност в електрическата мрежа - загуба на напрежение и желание да се гарантира правилното изпълнение на задачите или технологичните цикли. Все пак не трябва да забравяме, че UPS решава голям бройзадачи като стабилизиране на напрежението, премахване на смущения и изкривявания, информационна сигурности т.н. Затова помислете за характеристиката, с която обикновено започва изборът на оборудване - мощност. Този раздел ще разгледа само UPSизграден с помощта на онлайн технология.
Мощност UPS-номинална изходна мощност на източника (мощност на инвертора UPS). Посочен във VA. Обикновено изходна мощност UPSпосочено в името на самия източник или посочено чрез наклонена черта, тире, така че мощността на устройството лесно се чете в името. Следващото нещо, което трябва да знаете е съотношението на активната мощност и привидната мощност на изхода на инвертора или така нареченият фактор на мощността Pf.
Фактор на мощността.
Фактор на мощността- стойността е много универсална и характеризира не само изходните данни UPS, като източник на електрическа енергия за потребителя, но също така UPSкато бреме за трафопост, дизелова електроцентрала или друг източник на електроенергия. определение:
Фактор на мощността Pf- среден коефициент на мощност променлив токдо произведението на ефективните стойности на напрежението и тока. Най-високата стойност на Pf. е равно на 1.
Електрическа мощност (е.м.)- физическо количество, което характеризира скоростта на предаване или преобразуване на електрическа енергия. При променлив ток произведението на моментните стойности на напрежението и тока i е моментна мощност: p \u003d ui, т.е. мощност в даден момент, която е променлива. Средната стойност на моментната Е. м. за периода Т се нарича активна мощност.
Активна мощност (P)- средната стойност на моментната мощност на променлив ток за периода. A. m. P зависи от ефективните стойности на напрежението U и силата на тока I и от косинуса j, където j е фазовият ъгъл между U и I. Единицата за измерване на A. m. е ват (W). В еднофазни вериги със синусоидален ток P = UI cosj. Активният електромагнетизъм характеризира скоростта на необратимо преобразуване на електрическата енергия в други видове енергия (топлинна, светлинна и др.). E. m., който характеризира скоростта на пренос на енергия от източник на ток към приемник и обратно, се нарича реактивна мощност.
Реактивна мощност (Q)- стойност, която характеризира натоварванията, създадени в електрическите устройства от колебания в енергията на електромагнитното поле във веригата на променлив ток. R. m Q е равно на произведението на ефективните стойности на напрежението U и тока /, умножено по синуса на фазовия ъгъл j между тях: Q \u003d UI sinj. Измерено във вар.
Пълна мощност, видима мощност, стойност, равна на произведението на ефективните стойности на периодичния електрически токвъв верига I и напрежение U на клемите му: S=U?I; за синусоидален ток (в сложна форма) и е свързан с активен и реактивен E. m. чрез съотношението: S2 \u003d P2 + Q2, където P е активна мощност, Q е реактивна мощност (с индуктивен товар Q\u003e 0 , и с капацитивен товар Q< 0). Измеряется в ва. Для цепей несинусоидального тока Э. м. равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник:
За трифазни вериги Е. м. се определя като сума от мощностите на отделните фази.
Р. м., консумирани в електрически мрежи, причинява допълнителни активни загуби (за покриване на която енергия се изразходва в електроцентралите) и загуби на напрежение (влошени условия за регулиране на напрежението). В някои електрически инсталации R. m. може да бъде много повече от активната мощност. Това води до големи реактивни токове и претоварване на източниците на ток. За да се елиминират претоварванията и да се увеличи факторът на мощността на електрическите инсталации, се извършва компенсация на реактивната мощност. Непрекъсваемите захранващи устройства с висок фактор на входната мощност са доста подходящи за тази цел.
най-често е сложен и факторът на мощността не надвишава 0,8, а при компютрите е около 0,7. По този начин е логично да се заключи, че факторът на изходната мощност UPSили факторът на мощността на инвертора може да бъде не повече от 0,8, което се прилага в повечето модели източници. Има редица модели UPS,които имат инвертор с фактор на мощността, равен на 1. Такива източници имат предимство при работа с чисто резистивен товар (например нагревателни елементи).Съвсем различно е, когато говорим за фактор на входната мощност. Ако Pfout. За UPSе характеристиката на натоварването, тогава Pfin характеризира влиянието UPSкъм електрическата мрежа, т.е. количеството изкривяване, което устройството въвежда във външната мрежа. Тази характеристикавлияе пряко върху работоспособността UPSс други източници на електроенергия (дизел генератор). Всички фирми се стремят да увеличат този показател и да го доближат до 1 и в целия диапазон от товари. За тази цел са разработени нови IGBT токоизправители и токоизправители с корекция на фактора на входната мощност. Пример за това е пускането на нова линия UPS PW 9340голяма властна фирма POWERWAREимащ токоизправител с функция за корекция на фактора на мощността на входа IGBT. Един от първите използвани UPSс IGBT токоизправител, финландската фирма Fiskars, която е част от Exide Electronics/Powerware, и започва серийно производство на устройства, използващи тази технология през 1996 г. (модел Профил, ново име PW9150). Приложение UPSс висок фактор на входната мощност ще ви позволи да спестите енергия, особено при работа с товар, който има нелинеен характер. Да вземем пример. През 2000 г. в завод за производство на оптични кабели близо до Москва е инсталирана система за непрекъсваемо захранване, която осигурява работата на всички технологични линии на цеха. Мощността на системата за непрекъсваемо захранване беше 480 kVA. Системата е изградена на четири паралелни UPS. При тестове за реално натоварване са измерени токове, напрежения и мощности на входа и изхода на системата за непрекъсваемо захранване.
- Консумирана мощност на системата за непрекъсваемо захранване - 187kVA / 187kW
- Фактор на мощността - 1.0
- Консумирана мощност от цеха - 245kVA / 169kW
- Фактор на мощността - 0.69 Ефективност на системата 90.3%
За съжаление, потребителят на електроенергия трябва да плаща не за активна (полезна) мощност, а за пълна мощност. Разликата в мощността на входа и изхода на системата за непрекъсваемо захранване беше 58 kVA! Трябва да се отбележи, че тарифата за потребление на електроенергия с нисък cosj (Pf) е значително по-висока. По този начин използването на система за непрекъсваемо захранване направи възможно не само да се защити оборудването от прекъсвания на захранването и спадове, но и да се постигнат значителни икономии на енергия.
От гореизложеното можем да заключим, че при избора на система за непрекъсваемо захранване е необходим интегриран подход, който ще реши не само моментни проблеми, но и ще получи допълнителни придобивки. Приложение на модерните UPS(подобно на сериала PW 9150 (Powerware 9150), PW 9155 (Powerware 9155), PW 9305 (Powerware 9305), PW 9340 (Powerware 9340), PW 9370 (Powerware 9370)) позволява решаване на проблеми с енергоспестяването. .
"Електрически системи"
Соколов С.В. Директор развитие на ТХ "Електросистеми"
Това е съществена гаранция за надеждността на електрозахранващата система. Параметрите на UPS трябва да бъдат строго съпоставими с товара, който ще бъде свързан към UPS. В противен случай непрекъсваемото захранване няма да донесе желаните ползи и парите ще бъдат изразходвани напразно.
Как да изчислим непрекъсваемо захранване?За да направите това, е необходимо да се вземат предвид редица параметри, чийто ключ е мощността. Ако закупите UPS, който има по-малка мощност от товара, той просто няма да работи. За да изчислите точно мощността, трябва да запомните малко физика.
Факторът на мощността на натоварване или по друг начин факторът на мощността е много важен при изчисляване на мощността на непрекъсваемото захранване. Тази цифра показва каква част от мощността действително консумира товарът, тоест активната мощност. Ако приемем натоварването като идеално съпротивление, тогава в този случай стойността на коефициента ще бъде равна на единица, което е максималната стойност. Кондензаторите и бобините не са консуматори на енергия, така че за тях стойността на коефициента е нула. В оборудването е възможно преобладаването както на капацитивни, така и на индуктивни компоненти.
Оборудването с капацитивен компонент включва компютри и сървъри. Индуктивният компонент присъства в устройства с електродвигатели, може да бъде помпа, климатик и др. Тази информация е необходима, когато UPS защитава оборудването различен тип, тъй като първият фактор на мощността клони към единица, а вторият е в диапазона от 0,8 до 0,9. В такъв случай е необходимо да се намери средният фактор на мощността, за да се получи точен резултат.
Как да изчислим мощността на UPS, знаейки фактора на мощността на товара?За да изчислите мощността, умножете номиналната мощност на UPS по фактора на мощността. В резултат на операцията се получава число, което показва максималната активна мощност, която непрекъсваемото захранване може да обслужва. Например мощността на UPS е 100 kVA, а факторът на мощността на натоварване е 0,9. В този случай активната мощност на товара ще бъде 90 kW. Общата мощност на натоварване не трябва да надвишава 90 kW и е по-добре, ако е малко по-малко.
Такива трудности при изчисляването на мощността могат да бъдат избегнати чрез използване на непрекъсваемо захранване като индикатор за изходна мощност. В този случай изчисляването на непрекъсваемото захранване ще се извърши без грешки. Голяма грешка е да се сравняват мощности, изразени във волт-ампери и ватове, тъй като стойностите се различават значително.
Трябва също така да се има предвид, че мощността, консумирана от оборудването, може да бъде малко по-ниска от номиналната. Това може да е случаят в различни поводи. Например, ако разгледаме компютрите, тогава тяхната мощност в повечето случаи се определя от мощността на захранването. Но не във всички случаи такъв алгоритъм за изчисление е правилен. Така например компютърът може да има захранване с мощност 450 W, но общата мощност на компонентите на компютъра е само 120 W. Може да има много такива характеристики и те трябва да се вземат предвид при изчисляване на непрекъсваемото захранване.
Друга ситуация, която трябва да се вземе предвид, за да се изчисли работата на UPS, е свързана с хладилника. Например, той може да бъде с мощност 250 W, но трябва да се има предвид, че хладилникът не работи през цялото време, а само на определени интервали. В този случай трябва да разберете годишната консумация на електроенергия. При изчисленията трябва да използвате тази стойност, разделена на 9. Трябва да се отбележи, че мощността на натоварване трябва да се разглежда във ватове.
На някои сайтове можете да намерите изчислението на мощността на UPS онлайн, но те не могат да дадат точни данни, тъй като не вземат предвид такива нюанси. Въпреки това, ако решите да използвате подобни услуги, тогава в допълнение към получения резултат е необходимо да добавите около 20%. Важно е да се мисли за перспективата за увеличаване на мощността на натоварване. Когато товарът се увеличи в бъдеще, по-добре е незабавно да закупите по-мощен UPS. Подобна е ситуацията с услугите, които ви позволяват да изчислите времето за работа на UPS онлайн.
Изчисляване на батерията
Ако е необходимо да се изчисли капацитетът на UPS за дадена мощност и време на работа, тогава се прилага проста формула:
Капацитет= 100*време*мощност на натоварване
Животът на батерията се изразява в часове, а мощността на натоварване в киловати. Обърнете внимание отново, че мощността не се изразява във волтампер. Например непрекъсваемото захранване защитава компютър с 500 W (0,5 kW). Непрекъсваемото захранване трябва да осигурява време на работа 2 часа. При тези условия формулата, която ви позволява да изчислите капацитета на батерията за UPS, приема следната форма:
100*0.5kW*8h=400Ah
Така за натоварване с мощност 500 W е необходима батерия с капацитет 400 Ah, за да се осигури работа в продължение на 8 часа. Това изчисление на капацитета на батерията на UPS е приложимо за батерия от 12 V. Освен това трябва да се има предвид, че формулата е подходяща за дълъг живот на батерията, а именно около 9-10 часа. Това се дължи на факта, че зависимостта на капацитета на батерията от времето за зареждане не е линейна навсякъде.
Ако времето за работа е по-малко, трябва да се направят промени. Това се дължи на факта, че за кратко време токът на разреждане е голям и батерията дава на товара само част от капацитета си. Така че, ако имате нужда от работно време от 30 минути, тогава резултатът трябва да бъде разделен на две, за 2 часа, намалете с 40%, за 4 часа - 30%, за 6 часа - 40%. За да се определи точната стойност, е необходимо да се използва точната стойност на ефективността на инвертора, който е инсталиран на UPS, и да се сравнят данните от кривата на разреждане на определен тип батерия.
След като се намери общият капацитет, е необходимо да се изчисли сумата батерииза UPS. За да го направите, трябва да разделите общия капацитет на капацитета на една батерия. В нашия случай общият капацитет беше 400 Ah. Да приемем, че капацитетът на една батерия е 50 Ah. В този случай имаме нужда от 8 от тези батерии.
Работни часове
Много потребители се интересуват от времето за работа, което може да осигури едно или друго устройство за непрекъсваемост. Как да изчислим времето за работа на непрекъсваемо захранване?За да направите това, трябва да знаете мощността на свързания товар към UPS, ефективността на инвертора и общия капацитет на батерията.
Общото изчисляване на батериите за UPS е изключително просто. В повечето случаи непрекъсваемите захранвания съдържат стандартни батерии. За да извършите общо изчисление на батериите за UPS, трябва да умножите броя им по капацитета на една батерия.
За да се изчисли живота на батерията на UPS, ефективността на инвертора се препоръчва да се приеме равна на 0,85. Общата мощност на натоварване трябва да бъде изразена във ватове. Говорихме за това как да го намерим в началото на статията.
Изчисляването на работното време на UPS се извършва по следната формула:
Време = общ капацитет на батерията * напрежение на батерията * (ефективност на инвертора / мощност на натоварване)
Получената стойност е приблизителна и може да се промени по време на живота на непрекъсваемото захранване. Изчисляването на времето на UPS е приблизително, тъй като времето зависи от износването на батерията и условията на работа, главно от температурата на въздуха. Така например повишаване на температурата с един градус след марката 40 ° C намалява капацитета на батерията с 5%, което е много важно. За максимален експлоатационен живот се препоръчва да се намалява натоварването на UPS на всеки 10 градуса след 25°C с 20%. Или можете да организирате добра системаохлаждане и изобщо да не допуска повишаване на температурата, за което непрекъсваемият източник ще ви бъде само благодарен.
Ако такива изчисления са неразбираеми за вас, тогава можете да се свържете с специалисти в тази област или да използвате специален калкулатор - програма за изчисляване на UPS. В този случай обаче е необходимо да се използва изпитан софтуер, създаден от професионалисти, за да се избегнат грешки и грешен избор на UPS. Предимството на такива програми е изчислението. Когато изчислявате, можете да изберете вида на сърцевината за трансформатора. При изчисленията се вземат предвид загубите, които са възможни в ядрото и медни проводници.
Възможно е да има случаи, когато няма нужда от абсолютно точни данни. В този случай можете да използвате специални таблици, които показват живота на батерията за различни видове непрекъсваеми захранвания. Тези таблици включват времето за работа в зависимост от капацитета на батериите и общата мощност на натоварване. Така можете да сравните вашите данни с таблицата и да разберете приблизително време.
Знаейки как да изчислите UPS, можете да извлечете максимума правилен избор UPS. Вече знаете, че животът на батерията не зависи от мощността на UPS или от общото напрежение на батерията, а от капацитета на батериите. Ето защо, когато избирате UPS, трябва да дадете предпочитание на по-голям капацитетбатерии в съответствие с указаната мощност. Този избор ще осигури максимална автономия.
Напиши писмо
За всеки въпрос можете да използвате тази форма.
Номиналната мощност на непрекъсваемото захранване е един от най-важните технически параметри, които трябва да имате предвид при избора на UPS. Най-малкото неправилно изчисляване на мощността на UPS ще доведе до факта, че непрекъсваемото захранване ще бъде постоянно претоварено, което означава, че няма да може да изпълнява основната си цел - да защитава оборудването. В най-лошия случай, ако UPS е значително претоварен, той сам може да причини прекъсване на захранването на критичния товар.
Изчисляване на мощността на UPS. Теория.
Номиналната мощност на непрекъсваемото захранване се определя въз основа на мощността на свързания към него товар. Тук под товар имаме предвид общата мощност на всички електрически уреди, които се предвижда да бъдат свързани към UPS. Следователно е необходимо правилно да се изчисли мощността на натоварване и въз основа на изчислението да се избере непрекъсваемо захранване. Важно уточнение е, че изчислението трябва да се основава както на общата, така и на активната мощност на товара. Нека си припомним някои данни от курса на училищната физика.
Привидната мощност (мерната единица е VA, VA - волт-ампер) е цялата мощност, консумирана от товара. Привидната мощност се състои от два компонента - активна мощност (единица W, W - Watt) и реактивна мощност (единица var, var - реактивен волт-ампер). По правило по-голямата част от товарите имат както активни, така и реактивни компоненти.
- товарът, при който цялата консумирана енергия се превръща в топлина. Реактивният компонент на такъв товар е толкова малък, че може да бъде пренебрегнат. Активните товари включват различни нагревателни уреди (нагреватели, нагревателни елементи и др.), Лампи с нажежаема жичка, ютии и електрически печки. По правило производителят на електрически уреди посочва мощността на такъв товар във ватове.- всички други товари. Реактивният товар може да бъде индуктивен или капацитивен. Типичен представител на товар с реактивен компонент, който има индуктивен характер, е електродвигателят. Общата мощност на електродвигателя P и активната мощност P a са свързани помежду си с коефициента cos φ.Стойността на cos φ обикновено се посочва в техническия лист на продукта.
Изчисляване на мощността на UPS. Методика.
Най-често производителите на непрекъсваеми захранвания в техническата спецификация на оборудването посочват общата и активната мощност на UPS. По-рядко можете да намерите индикация за пълна мощност и стойността на фактора на изходната мощност. В последния случай активната мощност на UPS може да се изчисли по формулата
Тук
P е общата мощност на UPS
P a - активна мощност на UPS
P F - фактор на изходната мощност (посочен в техническата спецификация на непрекъсваемото захранване)
За да изберете мощността задължителен моделнепрекъсваемо захранване, трябва да изчислите общата мощност на електрическите уреди, които планирате да свържете към UPS. Изчислението трябва да се извърши както за активна, така и за пълна мощност на натоварване, т.е. в крайна сметка трябва да получите две числа - мощност на пълно натоварване (във волт-ампери) и мощност на активно натоварване (във ватове). Алгоритъмът за изчисление е приблизително следният
1. Направете списък на електрическото оборудване, което планирате да свържете към UPS.
2. Определете общата мощност на всяко устройство по един от следните начини
- Пълната мощност е посочена от производителя в паспорта на устройството.
- Ако активната мощност на оборудването е посочена в паспорта, изчислете общата мощност, като използвате формулата по-долу.
Тук
P е общата мощност на устройството
P a - активна мощност на устройството
cos φ - фактор на мощността (посочен в паспорта на устройството). Ако cos φ не е посочен в паспорта, тогава за изчислението изхождаме от факта, че cos φ = 0,7. За активен товар (нагреватели, лампи с нажежаема жичка и др.) cos φ = 1.
3. Важна забележка. Ако планирате да свържете електрически двигател или електрически уред, който включва електрически двигател към UPS, тогава при изчисляване на мощността трябва да вземете предвид стартовите токове. Всеки електродвигател в момента на включване консумира много повече енергия, отколкото в номиналния режим на работа. Следователно, за да се избегне претоварване на непрекъсваемото захранване, номиналната стойност на мощността на устройството трябва да се умножи най-малко по 5, а за предпочитане по 7.
4. За да получите стойността на общата мощност на вашия товар, сумирайте получените данни за всички устройства.
5. По същия начин изчислете активната мощност на вашия товар. Използвайте следната формула за изчисляване на активната мощност.
Изчисляване на мощността. Правило за избор на UPS по мощност
И така, имаме две стойности на мощността на нашия товар - пълна мощност и активна мощност. Основното правило за избор на UPS по мощност е следното: номиналната мощност на непрекъсваемото захранване трябва да бъде с 25% повече от мощността на вашия товар. Освен това това правило трябва да работи както за пълната мощност на UPS, така и за активната мощност. Разбира се, можете да изберете UPS, чиято номинална мощност е равна или малко по-голяма от мощността на товара. Тази опция е приемлива и ще работи, но експлоатационният живот на UPS, натоварен на 100%, ще бъде значително (в пъти) по-малък от експлоатационния живот на UPS, чието натоварване не надвишава 80% от номиналното.
Изчисляване на мощността на UPS. Приблизителна мощност на някои електрически уреди
Следват ориентировъчни стойности за потреблението на електроенергия от различни домакински уреди.
уреди.
Телевизор - 80 вата.
Пералня– 500…2000 W.
Хладилник - 1000 W.
Микровълнова - 1000 вата.
Електрическа кана - 2000 W.
Електрическа фурна– 1000…2000 W.
Прахосмукачка - 200 ... 3000 W.
Желязо - 400 ... 2000 W.
Битова лампа с нажежаема жичка - 25 ... 75 W.
Битова луминесцентна лампа - 5 ... 30 W.
Компютърна технология.
Мрежов рутер, хъб - 10 ... 20 W.
Системна единица персонален компютър– 200…1000 W.
Сървърна системна единица - 300 ... 1500 W.
CRT монитор - 15 ... 200 W.
LCD монитор - 20 ... 60 W.