Hoe een UPS-datasheet te lezen: VFI, kVA, PF, THD, MTBF en meer uitgelegd

Zet drie UPS-datasheets naast elkaar en de vergelijking valt snel uit elkaar.

Eén zegt VFI. Een ander citeert THDi onder de 3%. Eén adverteert 99% efficiëntie. Een ander geeft een MTBF boven de 100.000 uur. Dan komen kVA, kW, PF, THDv, overbelastingspercentages, batterijspanning en bypassbereiken.

Geen van die specificaties is zinloos. Het probleem zijn de omstandigheden erachter.

Een efficiëntiecijfer van 99% kan gemeten zijn in ECO-modus in plaats van in normale dubbele conversiebedrijf. Een breed ingangsspanningsbereik kan alleen van toepassing zijn bij gedeeltelijke belasting. En "150% overbelasting" zegt niets totdat de fabrikant ook aangeeft hoe lang de omvormer deze aanhoudt.

Lees een datasheet dus in een vaste volgorde: eerst topologie en bruikbaar vermogen, dan wat de UPS uit de upstream-voeding trekt, wat het aan de belasting levert, hoe het zich gedraagt tijdens overbelastingen en ingangsdefecten, en ten slotte hoe de batterij en bypass zijn opgebouwd.

Vergelijkingen hebben pas zin als de klasse en het kW-plafond overeenkomen. Elke andere regel op de pagina is afhankelijk van die twee.

1. Begin met VFI, VI en VFD

Voordat u efficiëntie of batterijlooptijd vergelijkt, identificeer de classificatie.

IEC 62040-3 classificeert een UPS op basis van hoe de output reageert wanneer de ingangsvoeding beweegt. De code heeft drie delen — VFI-SS-111 is degene die u het meest ziet — en het eerste deel bepaalt wat de UPS überhaupt kan beschermen.

VFD — spannings- en frequentieafhankelijk

Uitgangsspanning en -frequentie volgen beide de ingangsvoeding tijdens normaal bedrijf. Standby- en offline-ontwerpen vallen hieronder: de belasting draait op het net, en de omvormer neemt het over wanneer de ingang uitvalt.

Omdat die overgang moet plaatsvinden, is er een korte onderbreking. Een paar milliseconden is prima voor een desktop-pc of een POS-terminal. Het is niet prima voor een PLC die de kloof moet overbruggen.

VI — spanningsonafhankelijk

De UPS regelt de uitgangsspanning binnen het gespecificeerde werkingsbereik, terwijl de uitgangsfrequentie nog steeds de ingang volgt.

Line-interactieve ontwerpen vallen hieronder. Automatische spanningsregeling absorbeert een band van ingangsspanningsvariatie zonder de batterij aan te raken, zodat de batterij minder vaak wordt aangesproken. VI is geschikt voor netwerkapparatuur, telecommunicatiekasten en kleinere IT-ruimtes waar volledige dubbele conversie niet gerechtvaardigd is.

VFI — spannings- en frequentieonafhankelijk

De output is onafhankelijk van de ingangsspanning en -frequentie binnen de gestelde bedrijfsomstandigheden. Online dubbele conversie-ontwerpen vallen hieronder: binnenkomende AC wordt gelijkgericht naar DC, en de omvormer herbouwt gecontroleerde AC en voedt de belasting continu.

Datacenters, medische beeldvorming, industriële controle en procesapparatuur specificeren normaal gesproken VFI.

De rest van de code

De letters en cijfers na de streep zijn waar de meeste datasheets tekortschieten:

• SS — uitgangsgolfvorm. S betekent sinusvormig, in normale bedrijf en in bedrijf met opgeslagen energie; de drempel van de standaard is totale harmonische vervorming onder de 8% bij lineaire en referentie niet-lineaire belasting. X betekent alleen sinusvormig bij lineaire belasting. Y betekent helemaal niet sinusvormig.

• 111 — dynamische uitgangsprestaties, drie cijfers: gedrag bij verandering van bedrijfsmodus, bij een lineaire belastingsstap, en bij een niet-lineaire belastingsstap. 1 is de meest strenge klasse, 3 de minst strenge.

Vraag naar de volledige code. "VFI" vertelt u dat de output onafhankelijk is van de input. Het vertelt u niet hoe schoon die output is, of hoe goed de UPS de spanning vasthoudt wanneer de belasting stappen maakt.

Open niet met de vraag welke UPS de betere efficiëntie of het grotere kVA-getal heeft. Zorg ervoor dat de klasse overeenkomt met de belasting.

2. kVA, kW en uitgangsvermogensfactor

Een 100 kVA UPS levert niet automatisch 100 kW. Controleer dit voordat u prijzen vergelijkt.

kVA — schijnbaar vermogen

Enkel fase:

kVA = V × A ÷ 1000

Driefase:

kVA = √3 × V × A ÷ 1000

kVA beschrijft de spannings- en stroomcapaciteit van de UPS. Op zichzelf geeft het u niet het actieve vermogen dat de belasting kan trekken.

kW — actief vermogen

kW is wat de belasting daadwerkelijk gebruikt. Twee datasheets, beide 100 kVA:

• 100 kVA / 90 kW

• 100 kVA / 100 kW

Zelfde kVA. Tien kilowatt verschil in wat u kunt aansluiten.

Uitgangsvermogensfactor

Voor de UPS-uitgangsrating:

kW = kVA × uitgangsvermogensfactor

Een 100 kVA unit bij PF 0.9 is een 90 kW machine. Lees de uitgangs-PF als een plafond voor wat de UPS kan leveren, niet als een getal dat uw belasting moet evenaren — een belasting die op PF 0.95 draait, heeft geen UPS met PF 0.95 nodig, maar een UPS waarvan het kW-plafond de kW-vraag overschrijdt.

Dat plafond is ook geen leidraad voor hoe de UPS omgaat met motoren, transformatoren of andere belastingen met hoge inschakelstromen. Die zijn afhankelijk van de overbelastingscapaciteit, de transiënte respons en het startkarakter van de belasting zelf.

Het kVA-getal is identiek in alle drie de rijen. Wat u erop kunt aansluiten niet.

Plaats kVA en kW naast elkaar in elke offerte, en als een leverancier alleen kVA citeert, vraag dan naar de nominale kW voordat u iets dimensionneert.

3. Harmonischen: THDi upstream, THDv downstream

Twee verschillende vervormingen, in twee verschillende richtingen, geciteerd onder twee verschillende omstandigheden.

Input PF en THDi — wat de UPS trekt

Input power factor is de verhouding van het reële ingangsvermogen tot het schijnbare vermogen dat de UPS trekt. Input current THD beschrijft hoe ver die stroomgolfvorm afwijkt van een sinusgolf. Beide belasten de upstream-infrastructuur: kabels, schakelapparatuur, transformatoren en de generator.

Gelijkrichtertopologie stuurt beide getallen aan. Oudere thyristor-gebaseerde gelijkrichters trekken meer reactieve en harmonische stroom, 12-puls ontwerpen verminderen de karakteristieke ingangsharmonischen, en moderne IGBT-gelijkrichters met actieve PFC bereiken een ingangs-PF dicht bij één met veel lagere THDi.

De werkelijke cijfers zijn afhankelijk van de bronimpedantie, de ingangsfiltering, het belastingsniveau en het gelijkrichterontwerp zelf. Een PF geciteerd bij 100% belasting is niet de PF bij 20% belasting, en een THDi-cijfer zonder belastingsconditie kan niet worden gerangschikt tegenover een cijfer dat het wel heeft.

THDv — wat de belasting bereikt

THDv is de vervorming van de uitgangsspanning die de belasting ziet. Fabrikanten citeren dit afzonderlijk voor lineaire en niet-lineaire belastingen, en dat onderscheid is het hele punt: een schakelende voeding trekt een niet-sinusvormige stroom, en die stroom vervormt de spanning van wat het voedt.

Dus THDv <2% op het ene datasheet en <5% op het andere rangschikken de twee eenheden niet totdat u weet op welke belasting elk is gemeten. Het is ook waarom de IEC 62040-3 golfvormletter ertoe doet — het verschil tussen S en X is precies of de output sinusvormig blijft onder de referentie niet-lineaire belasting.

Het getal is belangrijk. De omstandigheid achter het getal is net zo belangrijk.

4. Efficiëntie: controleer de modus en de belasting

Efficiëntie: 99% ziet er uitstekend uit. De eerste vraag is: 99% in welke modus?

Fabrikanten publiceren afzonderlijke cijfers voor dubbele conversiemodus en ECO-modus, meestal bij 25%, 50%, 75% en 100% belasting.

ECO-modus is geen efficiëntere versie van dezelfde bescherming. In ECO-modus draait de belasting op de gefilterde netvoeding en de omvormer staat inactief totdat de ingang buiten tolerantie gaat — dus die 99% beschrijft een UPS die, voor die periode, de stroom niet conditioneert. Het vergelijken ervan met de online-efficiëntie van een andere unit vergelijkt een bypass-pad met een dubbel conversie-pad.

Belasting is net zo belangrijk als modus. Een UPS gekocht voor 100 kW aan toekomstige capaciteit kan zijn eerste drie jaar op 30–50% belasting doorbrengen, en de efficiëntie op dat bedrijfspunt — niet de piek bij volledige belasting — is wat op de elektriciteitsrekening verschijnt.

Vraag naar de efficiëntiecurve, of minimaal de dubbele conversie-efficiëntie bij de belasting die u daadwerkelijk zult gebruiken.

5. Overbelasting: het percentage betekent niets zonder de duur

"150% overbelastingscapaciteit" is een halve specificatie.

U heeft twee getallen nodig: overbelastingspercentage, plus hoe lang de omvormer het aanhoudt.

Datasheets geven normaal gesproken een ladder:

• 105% — continu, of een lange limiet

• 125% — typisch minuten

• 150% — typisch seconden tot een minuut

• boven 150% — overschakelen naar bypass

Wanneer de tijd is verstreken, schakelt de UPS de belasting over naar bypass. Dat is prima als er een bypass-voeding aanwezig is en binnen tolerantie valt. Het is niet prima op een locatie die afhankelijk was van de omvormer om de piek te dragen.

Voor belastingen met hoge start- of transiënte vraag — motoren, transformatoren, compressoren, medische beeldvorming — is de nuttige vraag niet "kan het 150% aan?" maar:

Hoeveel seconden houdt de omvormer 150% aan, en wat gebeurt er in de seconde daarna?

6. Overgangstijd: tussen welke twee toestanden is "0 ms"?

Online dubbele conversie-units worden gespecificeerd op 0 ms van normale bedrijf naar batterijbedrijf, omdat de omvormer de belasting al levert. Verlies de netvoeding en de DC-bron verandert; de omvormer hoeft niet op te starten en het over te nemen.

"0 ms" betekent niet dat elke overgang binnen de UPS onmiddellijk is. Overgangen met statische bypass, ECO-modus en foutcondities zijn aparte gebeurtenissen met hun eigen cijfers.

Op VI- en VFD-ontwerpen is de overgang van net naar batterij of omvormer een echte onderbreking, typisch een paar milliseconden. De meeste IT-voedingen overbruggen dit; sommige industriële belastingen niet.

Wanneer een datasheet "overgangstijd" zegt, controleer dan welke twee bedrijfstoestanden het vergelijkt.

7. Steady-state regulatie en transiënte respons zijn verschillende tests

Ze staan naast elkaar op de pagina en meten verschillende dingen.

Uitgangsspanningsregeling: ±1% beschrijft hoe strak de UPS de spanning vasthoudt onder stabiele omstandigheden.

Transiënte respons beschrijft wat er gebeurt wanneer de belasting snel verandert. Stap van 20% naar 100% belasting en de uitgangsspanning beweegt buiten zijn steady-state band voordat deze herstelt.

Voor belastingen die stappen — liften, lassers, beeldapparatuur, compressorstarts — vraag naar drie getallen:

• maximale transiënte spanningsafwijking

• hersteltijd

• de belastingsstap waaraan de cijfers zijn gemeten

Een datasheet dat alleen ±1% steady-state regulatie geeft, heeft u niet verteld hoe de UPS zich gedraagt tijdens het evenement waar u daadwerkelijk om geeft.

8. Batterijspanning, Ah en looptijd zijn drie verschillende getallen

DC-spanning vertelt u de configuratie

Een nominale 384 VDC bus betekent meestal 32 × 12 V blokken in serie:

32 × 12 V = 384 V

Dat is de string-indeling. Het zegt niets over de back-uptijd.

Ah wordt beoordeeld bij een ontladingssnelheid, niet abstract

Een 12 V 100 Ah blok draagt die rating bij één ontladingssnelheid, één temperatuur en één eindspanning van ontlading. Verander een van de drie en de capaciteit die u daadwerkelijk kunt trekken verandert mee.

Daarom kan de Ah op het typeplaatje niet door rekenen worden omgezet in een looptijd van 10 of 30 minuten. UPS-toepassingen ontladen veel sneller dan de snelheid waaraan de rating is ingesteld, en een snelle ontlading voldoet aan de afsnijspanning voordat de naamplaatcapaciteit is gebruikt.

Voor dimensionering, gebruik de constante stroom- of constante vermogen ontlaadtafel van de batterijfabrikant, gelezen bij de looptijd en eindspanning van ontlading die het project nodig heeft. Batterijveroudering, temperatuur en ontwerpmarge worden dan bovenop toegepast, volgens de projectvereisten en de toepasselijke batterij-dimensioneringspraktijk. Looptijd berekend uit naamplaat Ah is een gok met een decimaal punt erachter.

Looptijd heeft de belasting nodig

Looptijd is afhankelijk van de werkelijke belasting in kW, het aantal blokken, de Ah en de snelheid waarmee het is beoordeeld, de DC-busconfiguratie, ontladingskenmerken, omvormerefficiëntie, batterijtemperatuur en -conditie, en de eindspanning van ontlading.

"32 × 100 Ah" vertelt u niet of dat tien minuten of een uur is. De belasting wel.

Vraag naar de looptijd bij uw belasting in kW, en vraag welke ontlaadtafel en afsnijspanning deze is berekend, in plaats van te vragen naar een groter Ah-getal.

9. Statische bypass en onderhoudsbypass doen verschillende dingen

"Bypass inbegrepen" is de moeite waard voor nog een vraag.

Statische bypass is een automatisch alternatief pad. Overbelasting, omvormerfout en oververhitting eindigen elk in een van de twee uitkomsten: een overschakeling naar statische bypass, of een uitschakeling. De statische bypass is wat de belasting levend houdt tijdens de eerste.

Onderhoudsbypass is een handmatig isolatiepad dat een technicus in staat stelt de UPS-vermogenelektronica voor onderhoud te de-energeren terwijl de belasting wordt geleverd. Het is een onderhoudsfunctie, geen tweede naam voor statische bypass.

Op kritieke locaties worden de twee afzonderlijk gespecificeerd, omdat onderhoudsplanning onderdeel is van de stroomarchitectuur in plaats van een accessoire. Als een offerte "bypass inbegrepen" zegt, vraag dan welke — of of het beide betekent.

10. MTBF: een betrouwbaarheidsstatistiek, geen levensduur

MTBF >100.000 uur betekent niet dat de UPS meer dan elf jaar zonder storing draait.

MTBF is een statistische betrouwbaarheidsmaatstaf berekend onder een gedefinieerde methode en aangenomen omstandigheden. Voordat het iets betekent, heeft u vijf antwoorden nodig:

• Welke standaard of berekeningsmethode is gebruikt?

• Dekt het de complete UPS, of alleen de voedingsmodule?

• Zijn batterijen inbegrepen?

• Welke omgevingstemperatuur en belasting zijn aangenomen?

• Wordt de bijbehorende MTTR gepubliceerd, zodat de beschikbaarheid kan worden berekend?

Twee fabrikanten die verschillende methoden gebruiken, produceren twee getallen die niet kunnen worden gerangschikt. Ventilatoren, condensatoren en batterijen hebben hun eigen vervangingsintervallen, ongeacht wat de MTBF zegt.

11. Ingangsspanningsbereik: het getal bij volledige belasting is hetgeen telt

Een breed ingangsbereik houdt de UPS op het net tijdens spanningsuitschieters in plaats van batterijcycli te verbranden.

Ingangsspanningsbereik: 110–300 V vereist nog steeds één kwalificatie: bij welke belasting?

Veel units accepteren een breder bereik bij verminderde belasting, en het bereik kan ook verschuiven met de uitgangsrating, ingangsfrequentie, batterijlaadstatus en bypasslimieten.

Vraag dus:

Welk ingangsspanningsbereik accepteert de UPS bij 100% nominale belasting, zonder derating en zonder overschakelen naar batterij?

Op locaties waar de netspanning urenlang hoog of laag is, bepaalt dat ene antwoord hoe vaak de batterij wordt gebruikt.

12. Derating, omgeving en de getallen in de kleine lettertjes

Vijf cijfers halen zelden de voorpagina en duiken altijd op in de installatiehandleiding. Lees ze voordat u zich committeert aan een lay-out.

• Temperatuur derating. De kVA-rating geldt tot een bepaalde omgevingstemperatuur, meestal 40 °C. Daarboven volgt de capaciteit een gepubliceerde curve naar beneden.

• Hoogte derating. Op hoogte beïnvloedt verminderde luchtdichtheid de koeling en de spelingen. Fabrikanten stellen hun eigen hoogtelimiet en publiceren een derating-curve daarboven — gebruik die curve in plaats van een vuistregel, omdat het percentage niet hetzelfde is voor alle ontwerpen.

• IP-rating en hoorbaar geluid. IP20 is prima in een schone elektrische ruimte en verkeerd in een wasruimte of een open productiezaal. Geluid is belangrijk zodra de kast in de buurt van mensen staat.

• Oplaadtijd. Na een volledige ontlading, hoeveel uur terug naar 90% capaciteit? Dat cijfer bepaalt hoe snel een tweede storing kan worden overleefd.

• Framecapaciteit versus geïnstalleerde capaciteit. Bij modulaire units is een 300 kW frame met drie 50 kW modules een 150 kW UPS. Offertes die het framenummer tonen zonder het geïnstalleerde nummer zijn niet vergelijkbaar.

Vraag deze als een lijst. Een leverancier die de derating-curve, de oplaadtijd en het aantal geïnstalleerde modules publiceert, is eenvoudig te vergelijken met een andere.

Als die cijfers ontbreken op het datasheet, vraag er dan naar voordat u offertes vergelijkt. De derating-curve en de oplaadtijd zijn precies wat een headline kVA-getal verbergt.

13. Checklist voor UPS-datasheetvergelijking

Plaats de specificaties van drie offertes in één tabel in plaats van brochures naast elkaar te vergelijken.

14. Wat te sturen naar een leverancier voordat u om een prijs vraagt

Begin niet met een kVA-getal. Begin met de belasting.

1. Belastingstype — servers, CT-scanner, motor, proceslijn, telecommunicatie rack

1. Werkelijke en piekbelasting — in kW, en in A waar u het heeft

1. Ingangs- en uitgangsspanning — inclusief faseconfiguratie

1. Vereiste looptijd — 10, 30 of 60 minuten, bij welke belasting

1. Start- of piekgedrag — inschakelstroom voor motoren, transformatoren en beeldapparatuur

1. Redundantiearchitectuur — enkele unit, parallelle capaciteit, N+1 of 2N

1. Locatieomstandigheden — netspanningsbereik, generatorvoeding, omgevingstemperatuur, hoogte, IP-vereiste

Van daaruit worden capaciteit, batterijconfiguratie en architectuur berekend tegen de toepassing in plaats van gekozen uit een cataloguspagina.

Vergelijk niet het grootste getal — vergelijk de omstandigheid erachter

Vier controles lossen de meeste vergelijkingen op: de classificatiecode, de kW achter de kVA, de dubbele conversie-efficiëntie bij uw werkelijke bedrijfslast, en de overbelastingsduur in seconden. Totdat die vier gelijk zijn over twee offertes, is elke andere regel op het datasheet ruis.

Vergelijkt u UPS-systemen voor een ziekenhuis, een serverruimte of een industriële lijn? Een applicatieteam van een leverancier kan alleen dimensioneren op basis van wat u hen stuurt, en belastingsgegevens zijn elke keer beter dan een kVA-getal. TAFENG engineers werken vanuit de belastingslijst, het piekgedrag en de looptijdvereiste, en documenteren vervolgens onder welke omstandigheden elk gepubliceerd cijfer van toepassing is.

FAQ

Wat betekent VFI-SS-111 op een UPS-datasheet? Het is de IEC 62040-3 classificatiecode. VFI betekent dat de output onafhankelijk is van ingangsspanning en -frequentie. SS betekent dat de uitgangsgolfvorm sinusvormig is in zowel normale als opgeslagen energiebedrijf, met een totale harmonische vervorming onder de 8% bij lineaire en referentie niet-lineaire belasting. De drie cijfers beoordelen de dynamische prestaties bij verandering van bedrijfsmodus, bij een lineaire belastingsstap en bij een niet-lineaire belastingsstap, waarbij 1 de meest strenge klasse is. Een VFI-unit is niet automatisch VFI-SS-111: de golfvormletters en de dynamische cijfers worden afzonderlijk beoordeeld, dus twee VFI-datasheets kunnen verschillende codes dragen.

Waarom levert een 100 kVA UPS geen 100 kW? Omdat kVA schijnbaar vermogen is en kW actief vermogen, gekoppeld door de uitgangsvermogensfactor: kW = kVA × PF. Een 100 kVA unit beoordeeld op PF 0.9 is een 90 kW machine. Vergelijk altijd de kW-rating, niet alleen de kVA.

Wat betekent "150% overbelasting" zonder tijdslimiet? Zeer weinig. Overbelastingscapaciteit heeft alleen zin als paar — percentage en duur. Een UPS beoordeeld op 150% voor 30 seconden gedraagt zich heel anders dan een beoordeeld op 150% voor 10 minuten, en het datasheet moet ook aangeven wat er gebeurt wanneer de tijd is verstreken, meestal een overschakeling naar bypass.

Is 99% efficiëntie in ECO-modus hetzelfde als 99% online? Nee. In ECO-modus wordt de belasting geleverd vanuit de gefilterde netvoeding en de omvormer staat inactief, dus de verliezen zijn laag, maar de belasting wordt niet geconditioneerd totdat de ingang buiten tolerantie gaat. Vergelijk ECO met ECO en online met online.

Hoe bereken ik de looptijd uit een batterij Ah-rating? Dat kunt u niet, alleen uit Ah. Ah wordt gespecificeerd bij één ontladingssnelheid, één temperatuur en één eindspanning van ontlading, en UPS-looptijden zijn veel korter dan de beoordeelde snelheid. Gebruik de constante stroom- of constante vermogen ontlaadtafel van de batterijfabrikant bij de looptijd en eindspanning die u nodig heeft, pas dan veroudering, temperatuur en ontwerpmarge toe. Vraag de leverancier naar de looptijd bij uw belasting in kW.

Betekent een hogere MTBF dat de UPS langer meegaat? Niet noodzakelijk. MTBF is een berekende betrouwbaarheidsstatistiek die afhankelijk is van de gebruikte methode, de scope van wat wordt gedekt en de aangenomen bedrijfsomstandigheden. Twee fabrikanten die verschillende methoden gebruiken, produceren cijfers die niet kunnen worden gerangschikt, en ventilatoren, condensatoren en batterijen hebben hun eigen vervangingsintervallen, ongeacht wat de MTBF zegt.