ضریب توان یوپی‌اس: معنی 0.8، 0.9 و 1.0 برای kVA و kW

چند ماه پیش، یکی از مشتریان پرسید چرا یک یوپی‌اس 100 کیلو ولت آمپر در اتاق سرور او دائماً اضافه بار گزارش می‌کرد و گاهی اوقات به بای‌پس منتقل می‌شد.

بار متصل شده فقط کمی بیش از 80 کیلو وات بود، بنابراین او فرض کرد که یوپی‌اس باید به اندازه کافی بزرگ باشد.

از او خواستیم پلاک مشخصات را بررسی کند.

100 کیلو ولت آمپر / 90 کیلو وات

این بیشتر مشکل را توضیح داد.

یوپی‌اس با ظرفیت 100 کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده بود، اما ظرفیت توان فعال آن فقط 80 کیلو وات بود. با اتصال بیش از 80 کیلو وات، سیستم در حد توان کیلو وات رتبه‌بندی شده خود یا بالاتر از آن کار می‌کرد. افزایش اندک بار یا یک جهش کوتاه در توان می‌تواند برای ایجاد وضعیت اضافه بار کافی باشد.

این یک اشتباه رایج در انتخاب یوپی‌اس است.

افراد عدد 100 کیلو ولت آمپر یا 120 کیلو ولت آمپر را به خاطر می‌سپارند اما اغلب رتبه‌بندی کیلو وات چاپ شده در کنار آن را نادیده می‌گیرند.

برای اندازه‌گیری یوپی‌اس، هر دو مهم هستند.

با جدا کردن ضرایب توان مختلف شروع کنید

برگه مشخصات یوپی‌اس ممکن است چندین مقدار ضریب توان را لیست کند:

• ضریب توان خروجی 1.0 در یوپی‌اس به چه معناست؟
• قابلیت با بارهای غیرخطی
• ضریب توان بار

آنها مرتبط هستند، اما یک چیز را توصیف نمی‌کنند.

ضریب توان ورودی عمدتاً یک مسئله توان بالادستی است

ضریب توان ورودی رابطه بین توان فعال و توان ظاهری را که یوپی‌اس از منبع تغذیه یا ژنراتور می‌کشد، توصیف می‌کند.

سیستم‌های یوپی‌اس تبدیل دوگانه مدرن با استفاده از رکتیفایر IGBT یا PFC فعال می‌توانند ضریب توان ورودی نزدیک به واحد را تحت شرایط عملیاتی مشخص شده، با اعوجاج جریان بسیار کمتر از طرح‌های رکتیفایر قدیمی‌تر، به دست آورند.

این هنگام اندازه‌گیری مهم است:

• کابل‌های ورودی
• مدارهای شکن بالادستی
• ترانسفورماتورها
• ضریب توان ورودی

برای طراحی الکتریکی بالادستی، کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده یوپی‌اس به تنهایی کافی نیست.

یک رقم مفیدتر معمولاً این است:

توان شارژ باتری

ورودی یوپی‌اس باید بار متصل شده، تلفات تبدیل و در بسیاری از موارد، شارژ باتری را همزمان تأمین کند.

این در سیستم‌های با زمان کار طولانی با بانک‌های باتری بزرگتر و جریان‌های شارژ بالاتر اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

برای اندازه‌گیری کابل و مدار شکن، حداکثر جریان ورودی مشخص شده توسط سازنده معمولاً مرجع بهتری نسبت به یک محاسبه ساده بر اساس رتبه‌بندی کیلو ولت آمپر خروجی یوپی‌اس است.

معنی 0.8، 0.9 و 1.0 چیست؟

وقتی یک یوپی‌اس به عنوان دارای ضریب توان خروجی 0.8، 0.9 یا 1.0 توصیف می‌شود، این معمولاً به رابطه بین کیلو وات رتبه‌بندی شده و کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده آن اشاره دارد.

یک راه ساده برای خواندن آن این است:

ضریب توان خروجی رتبه‌بندی شده = کیلو وات رتبه‌بندی شده ÷ کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده

بنابراین اگر یک تامین کننده بگوید:

این یک یوپی‌اس 100 کیلو ولت آمپر است.

هنوز یک سوال مهم وجود دارد:

برای چند کیلو وات رتبه‌بندی شده است؟

یک یوپی‌اس 100 کیلو ولت آمپر / 80 کیلو وات و یک یوپی‌اس 100 کیلو ولت آمپر / 100 کیلو وات ممکن است رتبه‌بندی کیلو ولت آمپر یکسانی داشته باشند، اما قابلیت توان فعال آنها بسیار متفاوت است.

این در طرح‌های یوپی‌اس فرکانس بالا نیز قابل مشاهده است، جایی که نسبت کیلو وات به کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده به مدل خاص بستگی دارد تا صرفاً به دسته محصول.آیا یوپی‌اس فرکانس پایین همیشه به معنی ضریب توان 0.8 است؟خیر.

بسیاری از سیستم‌های مبتنی بر ترانسفورماتور قدیمی‌تر با این مشخصات رتبه‌بندی شده بودند:

100 کیلو ولت آمپر / 80 کیلو وات

بعداً، بسیاری از سیستم‌های فرکانس بالا بدون ترانسفورماتور به این سمت حرکت کردند:

100 کیلو ولت آمپر / 90 کیلو وات

و امروز، طرح‌های 100 کیلو ولت آمپر / 100 کیلو وات به طور فزاینده‌ای رایج هستند.

آن تاریخچه یک میانبر ایجاد کرد:

یوپی‌اس فرکانس پایین = 0.8

یوپی‌اس فرکانس بالا = 0.9

یوپی‌اس ماژولار = 1.0
این یک قانون قابل اعتماد نیست.
رتبه‌بندی واقعی توان فعال به طراحی اینورتر، قابلیت جریان نیمه‌هادی، طراحی حرارتی و روش رتبه‌بندی سازنده بستگی دارد.

یک ترانسفورماتور ایزوله خروجی به طور خودکار یوپی‌اس با ضریب توان 0.8 را ایجاد نمی‌کند. یک طرح بدون ترانسفورماتور یا ماژولار نیز به طور خودکار ضریب توان 1.0 را ایجاد نمی‌کند.

هنگام مقایسه یوپی‌اس‌های فرکانس پایین، سیستم‌های فرکانس بالا و یوپی‌اس‌های ماژولار، امن‌ترین رویکرد همچنان بررسی کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده و کیلو وات رتبه‌بندی شده در برگه مشخصات است.

برای مقایسه گسترده‌تر دو توپولوژی اصلی یوپی‌اس، راهنمای ما را در مورد یوپی‌اس فرکانس پایین در مقابل یوپی‌اس فرکانس بالا ببینید.

بار نیز ضریب توان خود را داردیوپی‌اس محدودیت‌های کیلو وات و کیلو ولت آمپر دارد.بار نیز کیلو وات، کیلو ولت آمپر و ضریب توان خود را دارد.فرض کنید بار واقعی این است:80 کیلو وات با ضریب توان 0.95

توان ظاهری این است:80 ÷ 0.95 ≈ 84.2 کیلو ولت آمپرهنگام اندازه‌گیری:

80 کیلو وات توان فعال

حدود 84.2 کیلو ولت آمپر توان ظاهری

حالا آن بار را به یک یوپی‌اس 100 کیلو ولت آمپر / 80 کیلو وات وصل کنید.

بارگذاری تقریباً این است:

کیلو وات: 100%

کیلو ولت آمپر: 84%

یوپی‌اس از کیلو ولت آمپر تمام نشده است.

از کیلو وات تمام شده است.

• همان بار را روی یک یوپی‌اس 100 کیلو ولت آمپر / 100 کیلو وات قرار دهید و ارقام اینگونه می‌شوند:
• کیلو وات: 80%

کیلو ولت آمپر: 84%

هر دو در محدوده رتبه‌بندی یوپی‌اس باقی می‌مانند.

• به همین دلیل است که اندازه‌گیری یوپی‌اس هرگز نباید فقط بر اساس کیلو وات یا کیلو ولت آمپر انجام شود.
• اگر یک یوپی‌اس رتبه‌بندی شده باشد:

هر کدام که زودتر به آن برسد، محدود کننده می‌شود.

برای یک فرآیند اندازه‌گیری کامل، راهنمای ما را در مورد نحوه اندازه‌گیری و انتخاب یوپی‌اس صنعتی یا پزشکی ببینید.

ضریب توان 1.0 به این معنی نیست که هر بار زیر 100 کیلو وات می‌تواند متصل شود

• این یک سوء تفاهم رایج دیگر است.
• اگر یک یوپی‌اس رتبه‌بندی شده باشد:

100 کیلو ولت آمپر / 100 کیلو وات

این به این معنی نیست که هر بار زیر 100 کیلو وات به طور خودکار قابل قبول است.

یک بار 80 کیلو واتی را در نظر بگیرید.

در ضریب توان 1.0:

80 کیلو وات = 80 کیلو ولت آمپردر ضریب توان 0.8:هنگام اندازه‌گیری:

توان فعال هنوز فقط 80 کیلو وات است، اما بار قبلاً به حد 100 کیلو ولت آمپر یوپی‌اس رسیده است.

بنابراین رتبه‌بندی ضریب توان 1.0 به این معنی است که یوپی‌اس می‌تواند ظرفیت کیلو وات و کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده برابر داشته باشد.

این به این معنی نیست که ضریب توان بار را می‌توان نادیده گرفت.

نیاز به کمک در بررسی اندازه یوپی‌اس خود دارید؟

ضریب توان بار 0.8 تمام داستان نیست.

ممکن است اینگونه باشد:

0.8 پسرو

0.8 پیشرو

اینها شرایط عملیاتی متفاوتی را برای اینورتر نشان می‌دهند.

سرورها، منابع تغذیه سوئیچینگ، VFDها، موتورها و سایر بارهای صنعتی همگی به یک شکل عمل نمی‌کنند.

به همین دلیل است که یک برگه مشخصات یوپی‌اس با ظرفیت متوسط یا بزرگ اغلب شامل موارد بیشتری از:

ضریب توان خروجی = 1.0

همچنین ممکن است مشخص کند:

محدوده ضریب توان بار

و گاهی اوقات یک منحنی کاهش رتبه خروجی ارائه دهد که نشان می‌دهد در ضرایب توان پیشرو و پسرو مختلف چه مقدار کیلو وات یا کیلو ولت آمپر در دسترس است.

برای بارهای معمولی IT، این ممکن است یک مسئله بزرگ نباشد.

• برای تجهیزاتی مانند:
• VFDها

موتورها

ماشین‌های CNC

تجهیزات تصویربرداری پزشکی

سایر بارهای پویا یا غیرخطی

محدوده ضریب توان بار، قابلیت اضافه بار و الزامات جریان پیک نیز باید بررسی شوند.

برای کاربردهای موتور و القایی، آنچه را که هنگام انتخاب یوپی‌اس برای بارهای القایی باید بررسی کنید، ببینید.

همین اصل در مورد سیستم‌های تصویربرداری پزشکی نیز صدق می‌کند. در یک پروژه اخیر، یک یوپی‌اس فرکانس پایین 120 کیلو ولت آمپر برای یک اسکنر CT در کامرون استفاده شد، جایی که رفتار بار پویا و تقاضای گذرا به اندازه رتبه‌بندی کیلو ولت آمپر پلاک مشخصات مهم بود.

به سادگی 15% توان شارژ باتری را به خروجی یوپی‌اس اضافه نکنید

یک میانبر رایج اندازه‌گیری به این صورت است:

• بار 80 کیلو وات
• + 15% شارژ باتری
• + 20% ظرفیت اضافی
• = انتخاب یک یوپی‌اس 120 کیلو ولت آمپر
• محاسبه آن آسان است، اما طرف ورودی و خروجی یوپی‌اس را با هم مخلوط می‌کند.

شارژ باتری عمدتاً نیاز توان سمت ورودی را افزایش می‌دهد.

ظرفیت شارژر نیز می‌تواند بین مدل‌ها به طور قابل توجهی متفاوت باشد.دو سیستم یوپی‌اس 100 کیلو ولت آمپر ممکن است جریان‌های شارژ بسیار متفاوتی داشته باشند، به خصوص اگر یکی برای یک بانک باتری خارجی با زمان کار طولانی طراحی شده باشد.هنگام اندازه‌گیری:

کابل‌های ورودی یوپی‌اسمدارهای شکن ورودیترانسفورماتورهای بالادستی

ژنراتورهای دیزل

حداکثر جریان ورودی سازنده

و:
حداکثر جریان شارژ
این ارقام مفیدتر از فرض اینکه شارژ باتری همیشه 10%، 15% یا 20% ظرفیت یوپی‌اس است، هستند.
اندازه‌گیری ژنراتور نباید از یک ضریب ثابت استفاده کند

قانون رایج دیگر این است:

ظرفیت ژنراتور = ظرفیت یوپی‌اس × 1.5

گاهی اوقات توصیه ×2 است.

سیستم‌هایی وجود دارند که این حاشیه معقول است، به خصوص طرح‌های قدیمی‌تر یوپی‌اس با ضریب توان ورودی پایین‌تر و اعوجاج جریان بالاتر.

اما نباید به عنوان یک قانون جهانی تلقی شود.

• رکتیفایرهای یوپی‌اس مدرن با استفاده از IGBT یا PFC فعال می‌توانند بار بسیار متفاوتی را بر روی ژنراتور قرار دهند.
• اندازه‌گیری ژنراتور باید در نظر بگیرد:
• حداکثر جریان ورودی یوپی‌اس
• ضریب توان ورودی

THDi ورودی

توان شارژ باتری

زمان شروع نرم یا ورود رکتیفایر

پاسخ AVR ژنراتور

پاسخ گاورنر

سایر بارهای متصل به همان ژنراتور

اگر ژنراتور همچنین تهویه مطبوع، پمپ‌ها، روشنایی یا سایر تجهیزات را تأمین می‌کند، آن بارها نیز باید گنجانده شوند.

برای سیستم‌های حیاتی، اندازه‌گیری ژنراتور تنها بخشی از معماری کلی توان است. افزونگی می‌تواند به همان اندازه مهم باشد. مقاله ما در مورد افزونگی یوپی‌اس N+1 در مقابل 2N این موضوع را به طور جداگانه پوشش می‌دهد.

برای پروژه‌های پشتیبانی شده با ژنراتور، یوپی‌اس و ژنراتور باید در حالت ایده‌آل با استفاده از مدل‌های واقعی به جای یک ضریب ثابت بررسی شوند.

چه مواردی باید در مشخصات فنی یوپی‌اس گنجانده شود؟

برای یوپی‌اس با ظرفیت متوسط یا بزرگ، فقط مشخص کردن:

یوپی‌اس آنلاین 100 کیلو ولت آمپر

کافی نیست.

• حداقل، تأیید کنید:
• ضریب توان خروجی 1.0 در یوپی‌اس به چه معناست؟
• تفاوت بین ضریب توان ورودی و ضریب توان خروجی چیست؟
• توان ظاهری رتبه‌بندی شده
• کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده
• توان فعال رتبه‌بندی شده
• کیلو وات رتبه‌بندی شده
• ضریب توان خروجی رتبه‌بندی شده

رابطه کیلو وات / کیلو ولت آمپر رتبه‌بندی شده

محدوده ضریب توان بارمحدوده عملیاتی پیشرو و پسروکاهش رتبه خروجی

آیا خروجی در مقادیر خاص ضریب توان بار کاهش می‌یابد

ضریب توان ورودی

مشخصات توان سمت ورودی

THDi ورودی

اعوجاج جریان ورودی

حداکثر جریان ورودی

یا:

100 کیلو وات؟