عامل طاقة UPS: ماذا يعني 0.8 و0.9 و1.0 بالنسبة لـ kVA وkW

قبل بضعة أشهر، سأل أحد العملاء عن سبب استمرار وحدة UPS بقدرة 100 كيلو فولت أمبير في غرفة الخادم الخاصة به في الإبلاغ عن الأحمال الزائدة والتحويل أحيانًا إلى التجاوز.

كان الحمل المتصل يزيد قليلاً عن 80 كيلووات، لذلك افترض أن UPS يجب أن تكون كبيرة بما يكفي.

طلبنا منه التحقق من اللوحة.

100 كيلو فولت أمبير / 80 كيلو واط

وهذا ما يفسر معظم المشكلة.

تم تصنيف UPS عند 100 كيلو فولت أمبير، لكن تصنيف الطاقة النشطة كان 80 كيلو واط فقط. مع توصيل أكثر من 80 كيلووات بالفعل، كان النظام يعمل عند الحد المسموح به للكيلووات أو أعلى منه. يمكن أن تكون الزيادة الطفيفة في الحمل أو الارتفاع القصير في الطاقة كافيًا لإثارة حالة التحميل الزائد.

هذا خطأ شائع في اختيار UPS.

يتذكر الناس رقم 100 كيلو فولت أمبير أو 120 كيلو فولت أمبير، لكنهم غالبًا ما يتجاهلون تصنيف كيلو واط المطبوع بجانبه.

بالنسبة لتحجيم UPS، كلاهما مهم.

ابدأ بفصل عوامل الطاقة المختلفة

قد تسرد ورقة بيانات UPS عدة قيم لعامل الطاقة:

• عامل طاقة الإدخال
• تصنيف عامل الطاقة الناتج
• عامل قوة التحميل

إنهما مرتبطان، لكنهما لا يصفان نفس الشيء.

عامل طاقة الإدخال هو في الأساس مشكلة طاقة المنبع

يصف عامل طاقة الإدخال العلاقة بين الطاقة النشطة والطاقة الظاهرة التي تسحبها UPS من مصدر المرافق أو المولد.

يمكن لأنظمة UPS التحويل المزدوج الحديثة التي تستخدم مقومات IGBT أو PFC النشط تحقيق عامل طاقة مدخل قريب من الوحدة في ظل ظروف تشغيل محددة، مع تشويه تيار أقل بكثير من تصميمات المقومات القديمة.

هذا مهم عند التحجيم:

• كابلات الإدخال
• قواطع المنبع
• محولات
• مولدات الديزل

بالنسبة للتصميم الكهربائي الأولي، فإن وحدة UPS المقدرة بـ kVA وحدها ليست كافية.

الرقم الأكثر فائدة هو عادة:

الحد الأقصى لتيار الإدخال

يجب أن يوفر مدخل UPS الحمل المتصل وخسائر التحويل، وفي كثير من الحالات، شحن البطارية في نفس الوقت.

يصبح هذا أكثر أهمية في الأنظمة طويلة المدى التي تحتوي على بطاريات أكبر وتيارات شحن أعلى.

بالنسبة لتحجيم الكابلات والقواطع، عادةً ما يكون الحد الأقصى لتيار الإدخال المحدد من قبل الشركة المصنعة مرجعًا أفضل من الحساب البسيط الذي يعتمد فقط على تصنيف كيلو فولت أمبير لإخراج UPS.

ماذا تعني 0.8 و 0.9 و 1.0؟

عندما يتم وصف UPS على أنه يحتوي على عامل طاقة خرج يبلغ 0.8 أو 0.9 أو 1.0، فإن هذا يشير عادةً إلى العلاقة بين kW المقدرة و kVA المقدرة.

طريقة بسيطة لقراءتها هي:

الخرج المقدر PF = كيلوواط مقدر ÷ كيلو فولت أمبير المقدر

لذلك إذا قال المورد:

هذا UPS 100 كيلو فولت أمبير.

ولا يزال هناك سؤال مهم:

كم كيلو واط تم تصنيفها؟

قد يكون لوحدات UPS بقدرة 100 كيلو فولت أمبير / 80 كيلو وات ووحدات UPS بقدرة 100 كيلو فولت أمبير / 100 كيلو وات نفس تصنيف كيلو فولت أمبير، لكن قدرة الطاقة النشطة الخاصة بهما مختلفة تمامًا.

وهذا مرئي أيضًا عبر التياريو بي إس عالية الترددالتصميمات، حيث تعتمد نسبة kW إلى kVA المقدرة على الطراز المحدد بدلاً من فئة المنتج وحدها.

هل يعني UPS منخفض التردد دائمًا PF 0.8؟

لا.

تم تصنيف العديد من الأنظمة القديمة المعتمدة على المحولات على النحو التالي:

100 كيلو فولت أمبير / 80 كيلو واط

وفي وقت لاحق، انتقلت العديد من الأنظمة عالية التردد بدون محولات إلى:

100 كيلو فولت أمبير / 90 كيلو واط

واليوم، أصبحت تصميمات 100 كيلو فولت أمبير / 100 كيلو واط شائعة بشكل متزايد.

أنشأ هذا التاريخ اختصارًا:

UPS منخفض التردد = 0.8
UPS عالي التردد = 0.9
وحدات UPS = 1.0

إنها ليست قاعدة موثوقة.

يعتمد تصنيف الطاقة النشطة الفعلي على تصميم العاكس وقدرة تيار أشباه الموصلات والتصميم الحراري وطريقة تصنيف الشركة المصنعة.

لا يقوم محول عزل الإخراج تلقائيًا بإنشاء UPS PF 0.8. التصميم بدون محول أو التصميم المعياري لا يكون تلقائيًا PF 1.0 أيضًا.

عند المقارنةUPS منخفض الترددوأنظمة عالية التردد وUPS وحدات، فإن الطريقة الأكثر أمانًا هي التحقق من kVA المقدر و kW المقدر في ورقة البيانات.

للحصول على مقارنة أوسع بين طوبولوجيتي UPS الرئيسيتين، راجع دليلنا لـUPS منخفض التردد مقابل UPS عالي التردد.

الحمل له عامل الطاقة الخاص به أيضًا

لدى UPS حدود كيلوواط و كيلو فولت أمبير.

يحتوي الحمل أيضًا على kW و kVA وعامل الطاقة الخاص به.

لنفترض أن الحمل الفعلي هو:

80 كيلو واط عند PF 0.95

القوة الظاهرة هي:

80 ÷ 0.95 ≈ 84.2 كيلو فولت أمبير

لذلك يستخدم الحمل:

• 80 كيلو واط من الطاقة النشطة
• حوالي 84.2 كيلو فولت أمبير من الطاقة الظاهرة

الآن قم بتوصيل هذا الحمل إلى UPS بقدرة 100 كيلو فولت أمبير / 80 كيلو وات.

التحميل تقريبا:

• كيلووات: 100%
• كيلو فولت أمبير: 84%

لم ينفد UPS من كيلو فولت أمبير.

لقد نفدت كيلوواط.

ضع نفس الحمل على UPS بقدرة 100 كيلو فولت أمبير / 100 كيلو واط وتصبح الأرقام:

• كيلووات: 80%
• كيلو فولت أمبير: 84%

كلاهما يظل ضمن تصنيف UPS.

ولهذا السبب لا ينبغي أبدًا أن يعتمد حجم UPS على كيلووات أو كيلو فولت أمبير وحده.

يجب أن يبقى الحمل ضمن كلا الحدين.

أيهما يتم الوصول إليه أولاً يصبح القيد.

للحصول على عملية تغيير الحجم كاملة، راجع دليلناكيفية تحديد حجم UPS الصناعي أو الطبي واختياره.

لا يعني PF 1.0 إمكانية توصيل أي حمل بقدرة 100 كيلووات

وهذا سوء فهم شائع آخر.

إذا تم تصنيف UPS:

100 كيلو فولت أمبير / 100 كيلو واط

وهذا لا يعني أن كل حمل أقل من 100 كيلو واط مقبول تلقائيًا.

خذ حمولة 80 كيلو واط.

عند PF 1.0:

80 كيلوواط = 80 كيلو فولت أمبير

عند PF 0.8:

80 ÷ 0.8 = 100 كيلو فولت أمبير

لا تزال الطاقة النشطة 80 كيلووات فقط، لكن الحمل وصل بالفعل إلى حد UPS البالغ 100 كيلو فولت أمبير.

لذا فإن تصنيف PF 1.0 يعني أن UPS يمكن أن يكون لها قدرة متساوية على كيلووات و كيلو فولت أمبير.

وهذا لا يعني أنه يمكن تجاهل عامل قدرة التحميل.

عامل الطاقة المتقدم والمتأخر مهم أيضًا

عامل طاقة الحمل البالغ 0.8 ليس القصة الكاملة.

قد يكون:

• 0.8 متخلفة
• 0.8 الرائدة

تمثل هذه ظروف التشغيل المختلفة للعاكس.

لا تتصرف الخوادم ومصادر إمداد الطاقة ذات وضع التبديل وVFDs والمحركات والأحمال الصناعية الأخرى بنفس الطريقة.

ولهذا السبب تتضمن ورقة بيانات UPS الجيدة ذات السعة المتوسطة أو الكبيرة في كثير من الأحيان أكثر من:

الناتج PF = 1.0

وقد تحدد أيضًا:

تحميل نطاق عامل الطاقة

وأحيانًا تقدم منحنى تخفيض الخرج يوضح مقدار كيلوواط أو كيلو فولت أمبير المتوفر في عوامل الطاقة الرائدة والمتأخرة المختلفة.

بالنسبة لأحمال تكنولوجيا المعلومات التقليدية، قد لا يكون هذا مشكلة كبيرة.

للمعدات مثل:

• VFDs
• المحركات
• آلات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي
• معدات التصوير الطبي
• الأحمال الديناميكية أو غير الخطية الأخرى

يجب أيضًا التحقق من نطاق الحمل PF وقدرة التحميل الزائد ومتطلبات الذروة الحالية.

بالنسبة للتطبيقات الحركية والاستقرائية، انظرما الذي يجب التحقق منه عند اختيار UPS للأحمال الحثية.

وينطبق نفس المبدأ على أنظمة التصوير الطبي. في مشروع حديث، أتم استخدام UPS منخفض التردد بقدرة 120 كيلو فولت أمبير لجهاز التصوير المقطعي المحوسب في الكاميرون، حيث كان سلوك الحمل الديناميكي والطلب العابر لا يقل أهمية عن تصنيف لوحة الاسم kVA.

لا تقم ببساطة بإضافة 15% من طاقة شحن البطارية إلى مخرج UPS

يبدو اختصار الحجم الشائع كما يلي:

حمل 80 كيلو واط
+ 15% شحن البطارية
+ 20% طاقة احتياطية
= اختر UPS بقدرة 120 كيلو فولت أمبير

من السهل حسابه، ولكنه يمزج بين جانبي إدخال وإخراج UPS.

يزيد شحن البطارية بشكل أساسي من متطلبات الطاقة من جانب الإدخال.

يمكن أيضًا أن تختلف سعة الشاحن بشكل كبير بين الموديلات.

قد يكون لنظامي UPS بقدرة 100 كيلو فولت أمبير تيارات شحن مختلفة جدًا، خاصة إذا كان أحدهما مصممًا لبنك بطارية خارجي طويل التشغيل.

عند التحجيم:

• كابلات إدخال UPS
• قواطع الإدخال
• المحولات المنبع
• مولدات الديزل

تحقق من الشركة المصنعة:

الحد الأقصى لتيار الإدخال

و:

الحد الأقصى لتيار الشحن

تعد هذه الأرقام أكثر فائدة من افتراض أن شحن البطارية يكون دائمًا 10% أو 15% أو 20% من سعة UPS.

يجب ألا يستخدم حجم المولد مضاعفًا ثابتًا واحدًا

قاعدة شائعة أخرى هي:

سعة المولد = سعة UPS × 1.5

في بعض الأحيان تكون التوصية ×2.

هناك أنظمة يكون فيها هذا الهامش معقولًا، خاصة تصميمات UPS القديمة ذات عامل طاقة الإدخال الأقل وتشوه التيار العالي.

ولكن لا ينبغي التعامل معها كقاعدة عالمية.

يمكن لمقومات UPS الحديثة التي تستخدم IGBT أو PFC النشط أن تضع حملًا مختلفًا تمامًا على المولد.

يجب أن يأخذ حجم المولد في الاعتبار:

• الحد الأقصى لتيار إدخال UPS
• عامل طاقة الإدخال
• الإدخال ثدي
• قوة شحن البطارية
• المعدل بداية ناعمة أو وقت الدخول
• استجابة مولد AVR
• رد الحاكم
• أحمال أخرى متصلة بنفس المولد

إذا كان المولد يوفر أيضًا أجهزة تكييف الهواء أو المضخات أو الإضاءة أو غيرها من المعدات، فيجب تضمين هذه الأحمال أيضًا.

بالنسبة للأنظمة الحيوية، يعد تحديد حجم المولد جزءًا واحدًا فقط من بنية الطاقة الإجمالية. التكرار يمكن أن يكون بنفس القدر من الأهمية. مقالتنا علىN+1 مقابل 2N تكرار UPSيغطي هذا الموضوع بشكل منفصل.

بالنسبة للمشاريع المدعومة بالمولدات، يجب بشكل مثالي فحص UPS والمولد معًا باستخدام النماذج الفعلية بدلاً من المضاعف الثابت.

ما الذي يجب تضمينه في المواصفات الفنية لـ UPS؟

بالنسبة لوحدات UPS ذات السعة المتوسطة أو الكبيرة، يتم تحديد ما يلي فقط:

يو بي إس متصل بالإنترنت بقدرة 100 كيلو فولت أمبير

لا يكفي.

على الأقل، تأكيد:

بالنسبة للأحمال غير العادية أو الديناميكية العالية، من المفيد أيضًا السؤال عن منحنى تخفيض خرج الشركة المصنعة مقابل عامل قدرة الحمل.

وهذا أكثر فائدة بكثير من إخبارك بأن UPS "يمكنه التعامل مع أي حمل".

نقطة أخيرة

في المرة القادمة التي ترى فيها UPS بقدرة 100 كيلو فولت أمبير، لا تفترض أنه يمكنه توفير 100 كيلو واط.

تحقق من السطر التالي من ورقة البيانات.

هل هو:

80 كيلوواط؟

90 كيلوواط؟

أو:

100 كيلوواط؟

ثم قارن هذه التصنيفات مع الحمل الفعلي kW وkVA.

إذا كان التطبيق يشتمل على محركات أو محركات VFD أو معدات طبية أو أحمال ديناميكية أخرى، فتحقق أيضًا من نطاق عامل طاقة الحمل المسموح به وإمكانية التحميل الزائد.

لا تنتج الكثير من أخطاء تغيير حجم UPS عن صيغة سيئة.

يبدأون لأن أحدهم نظر إليه100 كيلو فولت أمبيروتوقفت هناك.

تعتمد هذه المقالة على خبرة TAFENG في تحديد حجم UPS والتطبيقات الميدانية. يجب التحقق من التصميم النهائي للنظام مقابل البيانات الفنية لنموذج UPS المحدد ومتطلبات المشروع المحدد.

هل تحتاج إلى مساعدة في التحقق من حجم UPS الخاص بك؟

أرسل لنا حمل المعدات وعامل الطاقة ووقت النسخ الاحتياطي المطلوب. يمكننا المساعدة في مراجعة سعة UPS وتكوين البطارية.

أرسل لنا قائمة التحميل الخاصة بك
احصل على مساعدة بشأن تغيير حجم UPS