UPS-Lastleistung: Nenn-, tatsächliche und Spitzenleistung erklärt

Bei der Größe einer UPS werden häufig drei Leistungszahlen verwechselt:Nennleistung, tatsächliche Betriebsleistung und Spitzenleistung.

Die falsche Zahl kann bei plötzlichen Lastwechseln zu einem übergroßen UPS, einer unzureichenden Kapazität oder zu Überlastproblemen führen.

Die grundlegende Unterscheidung besteht darin:

Die Nennleistung zeigt die spezifizierte Leistung der Ausrüstung an. Die tatsächliche Leistung zeigt, was die Last verbraucht. Die Spitzenleistung zeigt, was die UPS für einen kurzen Zeitraum verarbeiten muss.

Das Verständnis des Unterschieds zwischen diesen drei Werten ist ein wichtiger Bestandteil der UPS-Größe.

1. Nennleistung, tatsächliche Leistung und Spitzenleistung

Nennleistung

Die Nennleistung ist der vom Ausrüstungshersteller unter definierten Betriebsbedingungen angegebene Leistungswert, der in der Regel auf dem Kennzeichen oder im technischen Datenblatt angegeben wird.

Bei Geräten mit Stromversorgung stellt die Kennzeichnung allerdings nicht unbedingt den tatsächlichen Verbrauch der Geräte dar.

Zum Beispiel kann eine 800 W-Server-Stromversorgung bis zu 800 W liefern, während der Server selbst normalerweise nur 300-400 W verbraucht.

Tatsächliche Leistung

Die tatsächliche Leistung ist dieWirkliche Leistung, die durch die Last während des Betriebs verbraucht wird, normalerweise in kW ausgedrückt.

Sie ändert sich mit der Arbeitsbelastung und den Betriebsbedingungen.

Ein Server kann bei hoher Verarbeitung mehr Strom verbrauchen und bei geringer Auslastung weniger.

Für eine bestehende Anlage ist die gemessene Betriebsleistung daher für die UPS-Größenbildung in der Regel nützlicher als die einfache Summierung der Nennzeichen der Ausrüstung.

Spitzenleistung

Bei der Spitzenleistung handelt es sich um den höchsten Strombedarf, der während eines bestimmten Betriebsereignisses oder eines kurzen Zeitraums entsteht.

Es kann durch folgende Faktoren verursacht werden:

• Motorstart
• Kompressorstart
• Energieversorgung des Transformators
• Mehrfache Geräte, die gleichzeitig starten
• Plötzliche Veränderungen der industriellen Belastungen
• Kurzzeitlasttransitanten

Die Spitzennachfrage ist wichtig, da ein UPS-Wechselrichter eine spezifizierte Überlastung und vorübergehende Kapazität aufweist.Überschreiten Sie diesen Umschlag und die UPS entweder fällt in Schutz oder überträgt die Last zu umgehen und bei Umgehung die Last verliert UPS Konditionierung genau in dem Moment, in dem es gestört wird.

Aus diesem Grund kann eine Belastung, die im normalen Betrieb akzeptabel erscheint, immer noch eine andere UPS-Konfiguration erfordern, wenn sie signifikante kurzfristige Spitzen erzeugt.

2Warum die Leistung der Ausrüstungsschilder irreführend sein kann

Betrachten wir einen Server mit einer Stromversorgung von 800 Watt.

Wenn ein Rechenzentrum 30 solcher Server hat, wäre es falsch, automatisch zu berechnen:

30 × 800 W = 24 kW

Der Wert von 24 kW stellt die kombinierte Nennleistung der Stromversorgungen dar, nicht notwendigerweise die tatsächliche IT-Belastung.

Wenn aus Messungen hervorgeht, dass die 30 Server unter den erwarteten Betriebsbedingungen 12 kW verbrauchen, sollte die UPS nicht einfach anhand der 24 kW Leistungszufuhrwerte bestimmt werden.

Dies bedeutet nicht, dass die Kennzeichenbewertungen ignoriert werden sollten.

Sie sind immer noch nützlich, wenn man dieHöchstmögliche Belastung, Ausrüstungskonfiguration, zukünftige Erweiterung und Worst-Case-Betriebsbedingungen.

Der wichtige Unterschied besteht zwischenKapazität der Anlagen und tatsächlicher Strombedarf.

3. Messen Sie die Last vor der Größe der UPS

Für eine bestehende Anlage sind die tatsächlichen elektrischen Belastungsdaten der nützlichste Ausgangspunkt.

Ein Leistungsanalysator, der an der PDU oder an der Verteilstelle installiert ist, kann Folgendes erfassen:

• Aktive Leistung (kW)
• Anscheinende Leistung (kVA)
• Leistungsfaktor (PF)
• Strom
• Spannung
• Lastveränderung im Laufe der Zeit
• Spitzennachfrage

Bei einer variablen Last kann eine kurze Messung das normale Betriebsmuster nicht darstellen.

Eine 24-Stunden-Messung kann ein besseres Bild des Lastprofils liefern, insbesondere in Serverräumen, Rechenzentren,und Produktionsanlagen, in denen sich die Belastung zwischen Arbeitszeiten und außerhalb der Spitzenzeiten ändert.

Ein praktischer Ansatz besteht darin:

1. Die Belastung wird kontinuierlich über eine repräsentative Betriebsdauer gemessen.
2. Aufzeichnen Sie sowohl kW als auch kVA, anstatt nur auf kW zu achten.
3. Bestimmung der normalen Betriebslast und der höchsten anhaltenden Last.
4. Überprüfen Sie kurzfristige Spitzen und Startereignisse separat.
5. Überlegen Sie, ob die geplante Laststeigerung vor der Fertigstellung der UPS-Kapazität erfolgen soll.

Für eine bestehende Anlage sind Messdaten im Allgemeinen ein besserer Ausgangspunkt, als einfach die Kennzeichenbewertungen aller angeschlossenen Geräte hinzuzufügen.

4. Warum kW und kVA beide wichtig sind

Die Kapazität der UPS wird in der Regel inKVA, während die tatsächliche Leistung, die durch eine Last verbraucht wird, inLeistung.

Die Beziehung ist:

KVA = kW ÷ PF

Zum Beispiel, wenn eine Last 12 kW bei einem Leistungsfaktor von 0 verbraucht.99:

12 ÷ 0,99 ≈ 12,1 kVA

Die UPS muss daher ungefähr 12,1 kVA, nicht nur 12 kW, unterstützen.

Das UPS muß auch dieLeistungskapazität in kW.

Dies ist wichtig, da ein UPS getrennte Grenzwerte für kVA und kW haben kann.

Der Leistungsfaktor ist auch der Grund, warum dieses Thema mehr Verwirrung verursacht als früher.8, so dass die KVA-KW-Lücke groß war und UPS-Modelle üblicherweise mit PF 0 bewertet wurden.8Moderne Schaltmodus-Stromversorgungen weisen einen Leistungsfaktor nahe der Einheit auf. 0,99 ist typisch, so dass fast keine Lücke übrig ist, und die meisten neuen UPS-Plattformen sind bei PF 1 festgelegt.0Diese Verschiebung ist der Grund, weshalb die Hersteller nun neben der KVA-Nummer eine separate KW-Grenze veröffentlichen.

Einige nicht-IT-Ladungen laufen immer noch mit einem viel niedrigeren Leistungsfaktor.

5. Spitzenleistung erfordert eine separate Überprüfung

Eine Last kann einen angemessenen Steady-State-Stromverbrauch haben und trotzdem Probleme beim Starten verursachen.

Häufige Beispiele sind Motoren, Kompressoren, Transformatoren und andere Industriegeräte.

Zum Beispiel kann ein Motor nach Erreichen der Normalgeschwindigkeit mit einem relativ geringen Leistungsniveau betrieben werden, während sein Startstrom viel höher sein kann.

Deshalb sollte ein UPS nicht nur aus der Feststandskw-Werte ausgesucht werden.

Der Ingenieur sollte außerdem überprüfen:

• Startstrom
• Ausgangsmethode
• Dauer der Ausgangsveranstaltung
• Anzahl der gleichzeitig gestarteten Ladungen
• Überlastfähigkeit des UPS-Wechselrichters
• UPS-Bypass-Eigenschaften
• Kompatibilität der Generatoren, falls zutreffend

Es gibt keine universelle Regel wie"Alle Motoren benötigen zwei- oder dreimal so viel Kapazität wie die UPS".Die erforderliche Marge hängt vom Motor, der Anlaufmethode, dem Lastprofil und den UPS-Spezifikationen ab.

Gegebenenfalls eineSoftstarter oder VFD-Antriebkann den Motorstartstrom reduzieren und die Belastung für die UPS erleichtern.

Für industrielle Anwendungen mit häufigem Motorstart oder anderen vorübergehenden Belastungen baut TAFENG Niederfrequenz-Online-UPS-Systeme auf einer transformatorbasierten Topologie auf.wobei die Umrichterüberlastung und die galvanische Isolierung als ein Paket enthalten sind. Die Topologie hebt die Obergrenze beim Einschub an, sie entfernt sie nicht, so daß die Ausgangsmerkmale der angeschlossenen Last noch mit dem spezifischen UPS-Modell überprüft werden müssen.Unser Leitfaden zur UPS-Größenordnung für Induktionslasten behandelt die Parameter ausführlicher.

6. Wie man diese drei Werte für die UPS-Größe verwendet

Ein praktisches UPS-Größenverfahren kann in drei Prüfungen unterteilt werden.

Prüfung 1: Bestimmung der Betriebslast

Beginnen Sie mit der gemessenen oder berechneten Betriebslast.

Für eine bestehende Anlage:

Erforderliche BasiskVA = gemessene kW ÷ gemessene PF

Für eine neue Anlage sollten die Lastdaten des Herstellers und realistische Betriebsannahmen verwendet werden, anstatt einfach jede Kennzeichnung mit 100% zu addieren.

Kontrolle 2: Kapazitätsspannen hinzufügen

Das UPS sollte normalerweise nicht kontinuierlich bei seiner absoluten Nennleistung betrieben werden.

Eine Entwurfsmarge kann Folgendes ausmachen:

• Schwankungen der Last
• Messunsicherheit
• Zukünftige Erweiterung
• Betriebsbedingungen
• Anforderungen an die Entlassung

Die entsprechende Marge hängt von der Anwendung ab. Ein Rechenzentrum mit geplanten Erweiterungen erfordert möglicherweise einen anderen Ansatz als eine feste industrielle Maschine.

Prüfung 3: Überprüfung der Spitzen- und Übergangsleistung

Nach der Berechnung der Anforderungen an den Gleichzustand werden die Ausgangs- und Spitzenmerkmale der Last mit den Spezifikationen des Herstellers des UPS verglichen.

Die Frage ist nicht nur:

"Ist die UPS groß genug in kVA?"

Es ist auch:

"Kann die UPS die Last bewältigen, wenn sich die Last ändert?"

Diese Unterscheidung wird besonders wichtig für Motoren, Kompressoren, Transformatoren und andere dynamische Lasten.

7Beispiel: Auswahl einer UPS für eine IT-Last von 12 kW

Angenommen, ein Serverraum hat folgende Messwerte:

• Normale Höchstbetriebslast:12 kW
• Leistungsfaktor:0.99
• Geplante Kapazitätsspanne:20%

Berechnen Sie zuerst die scheinbare Leistung:

12 ÷ 0,99 ≈ 12,1 kVA

Dann lassen Sie die geplante Marge:

12.1 × 1,20 ≈ 14,5 kVA

Ein UPS in der Nähe15 kVA oder die nächste verfügbare Standardleistungkann daher den berechneten Anforderungen an den Steady-State abdecken, abhängig von der Leistungskapazität des Herstellers in kW und der tatsächlichen Anwendung.

Eine wichtige Überprüfung ist die Leistungsbewertung des UPS.

Ein 15 kVA-UPS mit einer Leistung von PF 0,8 kann nur etwa12 kWDies lässt für eine Last von 12 kW praktisch keinen Platz, obwohl der Wert von 15 kVA ausreichend erscheint.

Deshalb ist dieDie Leistung in kW muss parallel zur Leistung in kVA überprüft werden..

Wenn die Anlage eine erhebliche künftige Erweiterung erwartet, wird eine20 kVA UPSkann eine praktischere Wahl sein.

Bei der endgültigen Auswahl sollte auch das Start- und Übergangsverhalten, die Akkulaufzeit, der Bypassbetrieb und etwaige Redundanzbedürfnisse berücksichtigt werden.

Es ist wichtig, daß die Berechnung vontatsächliche Last, anstatt einfach die auf jeder Server-Stromversorgung gedruckten Einstufungen hinzuzufügen.

8. Nennleistung, tatsächliche Leistung und Spitzenleistung auf einen Blick

Die drei Werte beantworten verschiedene Fragen:

Nennleistung:Was ist die Ausrüstung dafür ausgelegt oder spezifiziert?

Wirkliche Leistung:Welchen Verbrauch verbraucht die Ausrüstung unter den zu messenden Betriebsbedingungen?

Spitzenleistung:Was ist die höchste Nachfrage, die die UPS möglicherweise bewältigen muss?

9Die praktische Regel für die Auswahl der UPS

Ein praktisches UPS-Auswahlverfahren kann folgendermaßen verlaufen:

Daten des Namensschildes → tatsächliche Lastmessung → kW/kVA/PF-Analyse → Spitzenlastprüfung → Kapazitätsmarge → UPS-Auswahl

Eine bestehende Einrichtung darf nicht nur durch Hinzufügen aller Kennzeichen bewertet werden.

Gleichzeitig darf eine UPS nicht nur anhand der durchschnittlichen Belastung gemessen und die Anlauf- oder Übergangsbedingungen ignoriert werden.

Bei relativ stabilen IT-Ladungen liefern die gemessenen kW und kVA in der Regel eine gute Grundauslegung für die Größe.

Für kritische Anwendungen wie medizinische Bildgebung, industrielle Automatisierung und Rechenzentren ist die Steady-State-Last nur der Ausgangspunkt.Banken und Fabriken abdeckt, was sonst in die Entscheidung eintritt: Redundanz, Sicherungszeit und Installationsumgebung.

Größe der UPS aus gemessener Last, nicht Namensschilder

Nennleistung, tatsächliche Leistung und Spitzenleistung liefern drei verschiedene Informationen.

Die Nennleistung ist eine Referenz. Die tatsächliche Leistung ist die Grundlage für die Steady-State-Größenordnung. Die Spitzenleistung wird verwendet, um zu überprüfen, ob die UPS kurzfristige Nachfrage bewältigen kann.

Die Verwendung aller drei ermöglicht ein realistischeres Bild der Last und verhindert sowohl unnötige Übergrößerung als auch eine unzureichende UPS-Kapazität.

Vor der Auswahl eines UPS,Messen Sie die Last, wenn möglich, erfassen Sie sowohl kW als auch kVA, überprüfen Sie den Leistungsfaktor und überprüfen Sie das Verhalten bei Spitzenlast gegenüber den UPS-Spezifikationen.

Dies bietet eine repräsentativere Grundlage für die Auswahl der UPS als die einfache Addition der auf den Ausrüstungsschilder gedruckten Nummern.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Nennleistung, tatsächlicher Leistung und Spitzenleistung bei der Größenordnung von UPS?

Nennleistung ist die vom Hersteller angegebene Leistung aus dem Namensschild oder dem Datenblatt.Spitzenleistung ist die höchste Kurzzeitnachfrage, wie z. B. Motorstart.

Die Nennleistung ist eine Referenz, die tatsächliche Leistung ist der wichtigste Eingang für die Steady-State-Größenordnung, und die Spitzenleistung wird verwendet, um die UPS-Überlastung und die vorübergehende Leistung zu überprüfen.

Soll ich eine UPS messen, indem ich die Kennzeichen der Ausrüstung addiere?

Nein. Die Kennzeichenbeschreibung beschreibt die Ausrüstung oder die Stromversorgungskapazität, nicht notwendigerweise den tatsächlichen Betriebskonsum.

So haben beispielsweise dreißig 800 W-Server-Stromversorgungen eine kombinierte Nennleistung von 24 kW, wobei die angeschlossenen Server unter normalen Betriebsbedingungen jedoch wesentlich weniger verbrauchen können.

Für eine bestehende Anlage ist die tatsächliche Belastung über einen repräsentativen Zeitraum zu messen und die Daten des Namensschildes für Worst-Case- und zukünftige Erweiterungskontrollen aufzubewahren.

Warum spielen sowohl kW als auch kVA bei der Größenordnung einer UPS eine Rolle?

Die Leistung des UPS wird üblicherweise in kVA angegeben, während die tatsächliche Leistung in kW gemessen wird.

KVA = kW ÷ PF

Für eine Last von 12 kW bei PF 0,99 sind etwa 12,1 kVA erforderlich.

Bei der Auswahl eines UPS ist daher sowohl die KVA- als auch die kW-Einstufung zu überprüfen.

Wie viel Leistung benötigt ein Antriebsmotor?

Es gibt keinen universellen Multiplikator wie zwei- oder dreimal die normale Belastung des Motors.

Die erforderliche UPS-Kapazität hängt von der Anlaufströmung des Motors, der Anlaufmethode, der Dauer des Anlaufvorgangs, der Anzahl der gleichzeitig anlaufenden Belastungen ab,und die Überlastfähigkeit des UPS-Wechselrichters.

Ein Weichstarter oder VFD kann den Startstrom reduzieren und die Belastung für die UPS erleichtern.