Η ισχύς φορτίου UPS: ονομαστική, πραγματική και κορυφαία ισχύς εξηγείται

Κατά τη μέτρηση ενός UPS, συχνά συγχέονται τρεις αριθμοί ισχύος:ονομαστική ισχύ, πραγματική ισχύ λειτουργίας και μέγιστη ισχύ.

Χρησιμοποιώντας λάθος αριθμό μπορεί να οδηγήσει σε υπερμεγέθη UPS, ανεπαρκή χωρητικότητα ή προβλήματα υπερφόρτωσης κατά τις ξαφνικές αλλαγές φορτίου.

Η βασική διάκριση είναι:

Η ονομαστική ισχύς δείχνει την καθορισμένη χωρητικότητα του εξοπλισμού. Η πραγματική ισχύς δείχνει τι καταναλώνει το φορτίο. Η μέγιστη ισχύς δείχνει τι μπορεί να χρειαστεί να χειριστεί το UPS για σύντομο χρονικό διάστημα.

Η κατανόηση της διαφοράς μεταξύ αυτών των τριών τιμών είναι ένα σημαντικό μέρος του μεγέθους των UPS.

1. ονομαστική ισχύ, πραγματική ισχύ και μέγιστη ισχύ

Κατηγορία ισχύος

Η ονομαστική ισχύς είναι η τιμή ισχύος που καθορίζεται από τον κατασκευαστή του εξοπλισμού σε καθορισμένες συνθήκες λειτουργίας.

Ωστόσο, για εξοπλισμό με τροφοδοσία, η ονομαστική πινακίδα δεν αντιπροσωπεύει απαραίτητα την πραγματική κατανάλωση του εξοπλισμού.

Για παράδειγμα, μια πηγή ισχύος 800 W για διακομιστή μπορεί να είναι ικανή να παράγει έως 800 W, ενώ ο ίδιος ο διακομιστής μπορεί κανονικά να καταναλώνει μόνο 300-400 W.

Πραγματική ισχύς

Η πραγματική ισχύς είναιπραγματική ισχύς που καταναλώνεται από το φορτίο κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, που εκφράζεται συνήθως σε kW.

Αλλάζει με το φόρτο εργασίας και τις συνθήκες λειτουργίας.

Ένας διακομιστής μπορεί να καταναλώνει περισσότερη ενέργεια κατά τη διάρκεια της βαριάς επεξεργασίας και λιγότερη κατά τη διάρκεια της χαμηλής χρησιμοποίησης.

Για μια υφιστάμενη εγκατάσταση, η μετρούμενη ισχύς λειτουργίας είναι επομένως συνήθως πιο χρήσιμη για τη μέτρηση του μεγέθους των UPS από το να αθροίζεται απλώς η ονομαστική ισχύς της πινακίδας εξοπλισμού.

Δύναμη αιχμής

Η μέγιστη ισχύς είναι η υψηλότερη ζήτηση ισχύος που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια ενός συγκεκριμένου γεγονότος λειτουργίας ή σύντομης περιόδου.

Μπορεί να προκληθεί από:

• Ξεκίνηση κινητήρα
• Ξεκίνηση συμπιεστή
• Ενέργεια μετασχηματιστή
• Πολλαπλές συσκευές που ξεκινούν ταυτόχρονα
• Ξαφνικές αλλαγές στα βιομηχανικά φορτία
• Τραπεζικά φορτία μικρής διάρκειας

Η ζήτηση κορυφής είναι σημαντική επειδή ένας μετατροπέας UPS έχει καθορισμένη υπερφόρτωση και παροδική ικανότητα.Περάστε αυτό το περιτύλιγμα και το UPS είτε πέφτει στην προστασία ή μεταφέρει το φορτίο για να παρακάμψει και στην παράκαμψη το φορτίο χάνει προετοιμασία UPS ακριβώς τη στιγμή που διαταράσσεται.

Για τον λόγο αυτό, ένα φορτίο που φαίνεται αποδεκτό σε κανονική λειτουργία μπορεί να απαιτεί ακόμα διαφορετική διαμόρφωση UPS εάν παράγει σημαντικές κορυφές βραχείας διάρκειας.

2Γιατί η ισχύς της πινακίδας μπορεί να είναι παραπλανητική

Σκεφτείτε έναν διακομιστή με τροφοδοσία 800 W.

Εάν ένα κέντρο δεδομένων έχει 30 τέτοιους διακομιστές, θα ήταν εσφαλμένο να υπολογιστεί αυτόματα:

30 × 800 W = 24 kW

Ο αριθμός των 24 kW αντιπροσωπεύει τη συνδυασμένη ονομαστική ικανότητα των τροφοδοτήσεων ενέργειας, όχι απαραίτητα το πραγματικό φορτίο πληροφορικής.

Εάν οι μετρήσεις δείχνουν ότι οι 30 διακομιστές καταναλώνουν 12 kW υπό τις αναμενόμενες συνθήκες λειτουργίας, η διάταξη UPS δεν θα πρέπει να υπολογίζεται απλώς με βάση τις ονομαστικές τιμές 24 kW PSU.

Αυτό δεν σημαίνει ότι πρέπει να αγνοούνται οι βαθμολογίες των πινακίδων.

Είναι ακόμα χρήσιμα για τον έλεγχο τηςμέγιστο δυνατό φορτίο, διαμόρφωση εξοπλισμού, μελλοντική επέκταση και χειρότερες συνθήκες λειτουργίας.

Η σημαντική διαφορά είναι μεταξύχωρητικότητα του εξοπλισμού και πραγματική ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας.

3. Μέτρηση του φορτίου πριν από τη μέτρηση του UPS

Για μια υπάρχουσα εγκατάσταση, το πιο χρήσιμο σημείο εκκίνησης είναι τα πραγματικά δεδομένα ηλεκτρικού φορτίου.

Ο αναλυτής ισχύος που εγκαθίσταται στην μονάδα PDU ή στο σημείο διανομής μπορεί να καταγράφει:

• Ενεργή ισχύς (kW)
• Φαινομενική ισχύς (kVA)
• Συντελεστής ισχύος (PF)
• Τρέχων
• Τετάρτη
• Αλλαγή φορτίου με την πάροδο του χρόνου
• Πιο υψηλή ζήτηση

Για μεταβλητό φορτίο, μια σύντομη μέτρηση ενδέχεται να μην αντιπροσωπεύει το κανονικό πρότυπο λειτουργίας.

Μια μέτρηση 24 ωρών μπορεί να δώσει μια καλύτερη εικόνα του προφίλ φόρτωσης, ιδιαίτερα σε αίθουσες διακομιστών, κέντρα δεδομένων,και εγκαταστάσεις παραγωγής όπου το φορτίο μεταβάλλεται μεταξύ των ωρών εργασίας και εκτός ωρών αιχμής.

Μια πρακτική προσέγγιση είναι:

1. Μέτρηση του φορτίου συνεχώς για αντιπροσωπευτική περίοδο λειτουργίας.
2. Καταγράφεται τόσο το kW όσο και το kVA αντί να εξετάζεται μόνο το kW.
3. Αναγνωρίστε το κανονικό φορτίο λειτουργίας και το υψηλότερο συνεχές φορτίο.
4. Ελέγξτε ξεχωριστά τις βραχυπρόθεσμες κορυφές και τα εκκίνητα γεγονότα.
5. Εξετάστε την προγραμματισμένη αύξηση του φορτίου πριν από την οριστική ολοκλήρωση της χωρητικότητας UPS.

Για μια υφιστάμενη εγκατάσταση, τα δεδομένα μέτρησης είναι γενικά ένα καλύτερο σημείο εκκίνησης από το να προστίθενται απλώς οι βαθμολογίες της πινακίδας ονομασίας κάθε συνδεδεμένης συσκευής.

4. Γιατί το kW και το kVA έχουν σημασία

Η χωρητικότητα UPS καθορίζεται συνήθως στοkVA, ενώ η πραγματική ισχύς που καταναλώνεται από ένα φορτίο εκφράζεται σεkW.

Η σχέση είναι:

kVA = kW ÷ PF

Για παράδειγμα, εάν ένα φορτίο καταναλώνει 12 kW με συντελεστή ισχύος 0.99:

12 ÷ 0,99 ≈ 12,1 kVA

Το UPS πρέπει επομένως να υποστηρίζει περίπου 12,1 kVA, όχι απλώς 12 kW.

Το UPS πρέπει επίσης να πληροί τις προδιαγραφές τουΔυνατότητα παραγωγής kW.

Αυτό είναι σημαντικό, διότι ένα UPS μπορεί να έχει ξεχωριστά όρια kVA και kW. Η πραγματική επιλογή πρέπει επομένως να λαμβάνει υπόψη και τις δύο τιμές.

Ο παράγοντας ισχύος είναι επίσης ο λόγος που αυτό το θέμα προκαλεί περισσότερη σύγχυση από ό, τι συνήθως.8, έτσι ώστε το κενό kVA προς kW ήταν μεγάλο και τα μοντέλα UPS είχαν συνήθως ονομαστική τιμή PF 0.8Οι σύγχρονες πηγές ρεύματος με διακόπτη λειτουργίας παρουσιάζουν συντελεστή ισχύος κοντά στην ενότητα, το 0,99 είναι τυπικό, έτσι ώστε να μην υπάρχει σχεδόν κανένα κενό, και οι περισσότερες νέες πλατφόρμες UPS καθορίζονται στο PF 1.0Η μετατόπιση αυτή είναι ο λόγος για τον οποίο οι κατασκευαστές δημοσιεύουν τώρα ένα ξεχωριστό όριο kW παράλληλα με την ονομαστική τιμή kVA.

Ορισμένα φορτία εκτός πληροφορικής εξακολουθούν να λειτουργούν με πολύ χαμηλότερο συντελεστή ισχύος.

5Η μέγιστη ισχύς απαιτεί ξεχωριστό έλεγχο.

Ένα φορτίο μπορεί να έχει μια λογική κατανάλωση ισχύος σταθερής κατάστασης και να δημιουργεί προβλήματα κατά την εκκίνηση.

Τα κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν κινητήρες, συμπιεστές, μετασχηματιστές και άλλους βιομηχανικούς εξοπλισμούς.

Για παράδειγμα, ένας κινητήρας μπορεί να λειτουργεί σε σχετικά μέτριο επίπεδο ισχύος μετά την επίτευξη κανονικής ταχύτητας, ενώ το ρεύμα εκκίνησής του μπορεί να είναι πολύ υψηλότερο.

Για το λόγο αυτό, δεν θα πρέπει να επιλέγεται μονάχα ένα UPS με βάση το ποσοστό kW σταθερής κατάστασης.

Ο μηχανικός πρέπει επίσης να ελέγχει:

• ρεύμα εκκίνησης
• Μέθοδος εκκίνησης
• Διάρκεια της εκδήλωσης έναρξης
• Αριθμός φορτίων που αρχίζουν ταυτόχρονα
• Ικανότητα υπερφόρτωσης του μετατροπέα UPS
• Χαρακτηριστικά παράκαμψης UPS
• Ανάλογα με την περίπτωση, συμβατότητα γεννήτρου

Δεν υπάρχει καθολικός κανόνας όπως:"όλοι οι κινητήρες απαιτούν δύο ή τρεις φορές την χωρητικότητα του UPS".Το απαιτούμενο περιθώριο εξαρτάται από τον κινητήρα, τη μέθοδο εκκίνησης, το προφίλ φορτίου και τις προδιαγραφές UPS.

Κατά περίπτωση,ήπιας εκκίνησης ή κινητήρα μεταβλητής συχνότητας (VFD)μπορεί να μειώσει το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα και να κάνει το φορτίο ευκολότερο για το UPS.

Για βιομηχανικές εφαρμογές με συχνή εκκίνηση κινητήρα ή άλλα μεταβατικά φορτία, η TAFENG κατασκευάζει συστήματα UPS χαμηλής συχνότητας σε απευθείας σύνδεση σε τοπολογία που βασίζεται σε μετασχηματιστή,όπου η ικανότητα υπερφόρτωσης του μετατροπέα και η γαλβανική απομόνωση αποτελούν ένα πακέτοΗ τοπολογία αυξάνει το ταβάνι κατά την εισροή, αλλά δεν το αφαιρεί, οπότε τα αρχικά χαρακτηριστικά του συνδεδεμένου φορτίου εξακολουθούν να πρέπει να ελεγχθούν σε σχέση με το συγκεκριμένο μοντέλο UPS.Ο οδηγός μας για το μέγεθος UPS για επαγωγικά φορτία καλύπτει τις παραμέτρους με περισσότερες λεπτομέρειες.

6. Πώς να χρησιμοποιήσετε αυτές τις τρεις τιμές για το μέγεθος UPS

Μια πρακτική διαδικασία μεγέθους UPS μπορεί να διαιρεθεί σε τρεις ελέγχους.

Έλεγχος 1: προσδιορισμός του φορτίου λειτουργίας

Ξεκινήστε με το μετρούμενο ή υπολογιζόμενο φορτίο λειτουργίας.

Για μια υπάρχουσα εγκατάσταση:

Απαιτούμενη βασική kVA = μετρούμενο kW ÷ μετρούμενο PF

Για μια νέα εγκατάσταση, χρησιμοποιήστε τα δεδομένα φορτίου του κατασκευαστή και ρεαλιστικές λειτουργικές παραδοχές, αντί να προσθέτετε απλώς κάθε ονομαστική πινακίδα σε 100%.

Έλεγχος 2: προσθήκη περιθωρίου χωρητικότητας

Το UPS δεν θα πρέπει κανονικά να λειτουργεί συνεχώς στην απόλυτη ονομαστική του ισχύ.

Το περιθώριο σχεδιασμού μπορεί να αντιπροσωπεύει:

• Αλλαγή φορτίου
• Αβεβαιότητα μέτρησης
• Μελλοντική επέκταση
• Προϋποθέσεις λειτουργίας
• Απαιτήσεις απόλυσης

Ένα κέντρο δεδομένων με προγραμματισμένη επέκταση μπορεί να απαιτήσει διαφορετική προσέγγιση από μια σταθερή βιομηχανική μηχανή.

Έλεγχος 3: επαλήθευση των μέγιστων και μεταβατικών επιδόσεων

Μετά τον υπολογισμό της απαίτησης σταθερής κατάστασης, συγκρίνετε τα χαρακτηριστικά εκκίνησης και κορυφής του φορτίου με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή του UPS.

Το ερώτημα δεν είναι μόνο:

"Είναι το UPS αρκετά μεγάλο σε kVA;"

Είναι επίσης:

"Μπορεί το UPS να χειριστεί το φορτίο όταν το φορτίο αλλάζει;"

Η διάκριση αυτή γίνεται ιδιαίτερα σημαντική για τους κινητήρες, τους συμπιεστές, τους μετασχηματιστές και άλλα δυναμικά φορτία.

7Παράδειγμα: επιλογή UPS για φορτίο 12 kW IT

Ας υποθέσουμε ότι μια αίθουσα διακομιστών έχει τις ακόλουθες μετρούμενες τιμές:

• Κανονικό μέγιστο φορτίο λειτουργίας:12 kW
• Συντελεστής ισχύος:0.99
• Προγραμματισμένο περιθώριο παραγωγικής ικανότητας:20%

Πρώτα υπολογίστε την φαινομενική ισχύ:

12 ÷ 0,99 ≈ 12,1 kVA

Στη συνέχεια, επιτρέψτε για το προγραμματισμένο περιθώριο:

12.1 × 1,20 ≈ 14,5 kVA

Ένα UPS γύρω.15 kVA ή την επόμενη διαθέσιμη τυποποιημένη ισχύθα μπορούσε συνεπώς να καλύψει την υπολογιζόμενη απαίτηση σταθερής κατάστασης, με την επιφύλαξη της ονομαστικής ισχύος kW του κατασκευαστή και της πραγματικής εφαρμογής.

Ένας σημαντικός έλεγχος είναι η βαθμολογία του συντελεστή ισχύος του UPS.

Ένα UPS 15 kVA με ονομαστική ισχύ PF 0,8 μπορεί να παράσχει μόνο περίπου12 kWΑυτό δεν αφήνει ουσιαστικά κανένα κενό kW για φορτίο 12 kW, παρόλο που η τιμή των 15 kVA φαίνεται επαρκής.

Για το λόγο αυτό ηΗ ονομασία kW πρέπει να ελέγχεται παράλληλα με την ονομασία kVA.

Εάν η εγκατάσταση αναμένει σημαντική μελλοντική επέκταση,20 kVA UPSμπορεί να είναι μια πιο πρακτική επιλογή.

Η τελική επιλογή θα πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τη συμπεριφορά εκκίνησης και παροδικής λειτουργίας, τον χρόνο λειτουργίας της μπαταρίας, τη λειτουργία παράκαμψης και τυχόν απαιτήσεις επανεξάρτησης.

Το σημαντικό σημείο είναι ότι ο υπολογισμός ξεκινά από τοπραγματικό φορτίο, αντί απλά να προσθέσετε τις βαθμολογίες που εκτυπώνονται σε κάθε τροφοδοσία ηλεκτρικής ενέργειας διακομιστή.

8Ονομαστική, πραγματική και κορυφαία ισχύς σε μια ματιά

Οι τρεις αξίες απαντούν σε διαφορετικά ερωτήματα:

Δυναμικότητα ονομαστική:Τι υποστήριξη έχει σχεδιαστεί ή καθοριστεί ο εξοπλισμός;

Πραγματική ισχύς:Τι καταναλώνει ο εξοπλισμός υπό τις μετρούμενες συνθήκες λειτουργίας;

Δύναμη αιχμής:Ποια είναι η υψηλότερη ζήτηση που μπορεί να χρειαστεί η UPS να χειριστεί;

9Ο πρακτικός κανόνας για την επιλογή UPS

Μια πρακτική διαδικασία επιλογής UPS μπορεί να ακολουθήσει την παρακάτω σειρά:

Δεδομένα ονομαστικής πινακίδας → μέτρηση πραγματικού φορτίου → ανάλυση kW/kVA/PF → έλεγχος κορυφαίου φορτίου → περιθώριο χωρητικότητας → επιλογή UPS

Μην υπολογίζετε το μέγεθος μιας υπάρχουσας εγκατάστασης απλά προσθέτοντας κάθε βαθμολογία της πινακίδας.

Ταυτόχρονα, μην υπολογίζετε το μέγεθος ενός UPS μόνο με βάση το μέσο φορτίο και να αγνοείτε τις συνθήκες εκκίνησης ή μεταβατικές συνθήκες.

Για σχετικά σταθερά φορτία πληροφορικής, τα μετρούμενα kW και kVA παρέχουν συνήθως μια καλή βάση για τη μέτρηση μεγέθους.

Για κρίσιμες εφαρμογές όπως ιατρική απεικόνιση, βιομηχανική αυτοματοποίηση και κέντρα δεδομένων, το φορτίο σταθερής κατάστασης είναι μόνο το σημείο εκκίνησης.Οι τράπεζες και τα εργοστάσια καλύπτουν ό,τι άλλο περιλαμβάνεται στην απόφαση.: η απόσπαση, ο χρόνος υποστήριξης και το περιβάλλον εγκατάστασης.

Μέγεθος του UPS από μετρούμενο φορτίο, όχι πινακίδες ονόματος

Η ονομαστική ισχύς, η πραγματική ισχύς και η μέγιστη ισχύς παρέχουν τρεις διαφορετικές πληροφορίες.

Η ονομαστική ισχύς είναι μια αναφορά. Η πραγματική ισχύς είναι η βάση για το μέγεθος σταθερής κατάστασης. Η μέγιστη ισχύς χρησιμοποιείται για να ελέγξει αν το UPS μπορεί να χειριστεί την ζήτηση βραχείας διάρκειας.

Η χρήση και των τριών δίνει μια πιο ρεαλιστική εικόνα του φορτίου και βοηθά στην αποφυγή τόσο της περιττής υπερμεγέθυνσης όσο και της ανεπαρκούς χωρητικότητας UPS.

Πριν επιλέξετε ένα UPS,όταν είναι δυνατόν, να μετρήσει το φορτίο, να καταγράψει τόσο τα kW όσο και τα kVA, να ελέγξει τον συντελεστή ισχύος και να επαληθεύσει τη συμπεριφορά στο σημείο αιχμής φορτίου σε σχέση με τις προδιαγραφές του UPS.

Αυτό παρέχει μια πιο αντιπροσωπευτική βάση για την επιλογή των UPS από το να προσθέσουμε απλώς τους αριθμούς που έχουν εκτυπωθεί στις πινακίδες ονομασίας του εξοπλισμού.

Γενικές ερωτήσεις

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της ονομαστικής, της πραγματικής και της μέγιστης ισχύος στη μέτρηση των UPS;

Η ονομαστική ισχύς είναι η ισχύς που καθορίζεται από τον κατασκευαστή από την πινακίδα ή το δελτίο δεδομένων.Η μέγιστη ισχύς είναι η υψηλότερη ζήτηση σύντομης διάρκειας, όπως η εκκίνηση του κινητήρα.

Η ονομαστική ισχύς είναι αναφορά, η πραγματική ισχύς είναι η κύρια είσοδος για τη διαμόρφωση μεγέθους σταθερής κατάστασης και η μέγιστη ισχύς χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της υπερφόρτωσης UPS και της παροδικής ικανότητας.

Πρέπει να μετρήσω ένα UPS προσθέτοντας τις βαθμολογίες της πινακίδας του εξοπλισμού;

Ο αριθμός των ονομαστικών πινακίδων περιγράφει τον εξοπλισμό ή την ισχύ παροχής ενέργειας, όχι απαραίτητα την πραγματική λειτουργική κατανάλωση.

Για παράδειγμα, 30 τροφοδοσίες 800 W για διακομιστές έχουν συνολική ονομαστική ισχύ 24 kW, αλλά οι συνδεδεμένοι διακομιστές μπορεί να καταναλώνουν σημαντικά λιγότερη ενέργεια υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας.

Για μια υφιστάμενη εγκατάσταση, μετρώνται το πραγματικό φορτίο σε αντιπροσωπευτική περίοδο και διατηρούνται τα δεδομένα της πινακίδας ονομασίας για ελέγχους της χειρότερης κατάστασης και μελλοντικής επέκτασης.

Γιατί τόσο το kW όσο και το kVA έχουν σημασία όταν υπολογίζετε το μέγεθος ενός UPS;

Η χωρητικότητα UPS καθορίζεται συνήθως σε kVA, ενώ η πραγματική ισχύς μετράται σε kW. Τα δύο σχετίζονται με παράγοντα ισχύος:

kVA = kW ÷ PF

Ένα φορτίο 12 kW σε PF 0,99 απαιτεί περίπου 12,1 kVA.

Ωστόσο, το UPS μπορεί επίσης να έχει ξεχωριστό όριο kW. Ως εκ τούτου, πρέπει να ελέγχονται τόσο τα ονομαστικά kVA όσο και τα kW κατά την επιλογή ενός UPS.

Πόση χωρητικότητα UPS χρειάζεται ένα φορτίο εκκίνησης κινητήρα;

Δεν υπάρχει καθολικός πολλαπλασιαστής όπως δύο ή τρεις φορές το κανονικό φορτίο του κινητήρα.

Η απαιτούμενη χωρητικότητα UPS εξαρτάται από το ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα, τη μέθοδο εκκίνησης, τη διάρκεια του γεγονότος εκκίνησης, τον αριθμό των φορτίων που ξεκινούν ταυτόχρονα,και ικανότητα υπερφόρτωσης του μετατροπέα UPS.

Μια μαλακή εκκίνηση ή VFD μπορεί να μειώσει το ρεύμα εκκίνησης και μπορεί να κάνει το φορτίο ευκολότερο για το UPS να υποστηρίξει.