Як вибрати оптимальну конфігураціюДБЖ для організації безперебійного живленняобладнання та побутових приладівв будинку
Відповісти на питання щодо вибору конфігурації джерела безперебійного живлення для забезпечення надійного електроживлення опалювальних та інженерних систем, побутових електроприладів досить складно. По суті це рівняння з багатьма невідомими. Адже, заздалегідь невідомо, наскільки поганим буде мережне електроживлення, і якою буде тривалість відключень електроенергії.
На першому етапі необхідно визначити загальну потужність усіх споживачів енергії, роботу яких необхідно забезпечувати у разі відсутності мережевого електроживлення. Виходячи з цього значення необхідно вибрати ДБЖ потужністю на 20%, що перевищує максимальне значеннянавантаження. Після цього потрібно визначиться з ємністю зовнішніх акумуляторних батарей, Виходячи з необхідного часу резервування.
Найбільш оптимальним рішеннямбезперебійного живлення буде розбити навантаження на кілька менших груп споживачів. І вирішувати завдання забезпечення резерву окремо різних групспоживачів в залежності від їх важливості. При виборі конфігурації джерела безперебійного живлення та акумуляторів слід враховувати, що збільшення запасу потужності ДБЖ не призводить до лінійного збільшення тривалості резерву. Для забезпечення великої потужності навантаження необхідний потужніший ДБЖ, а для забезпечення великого часу резерву необхідно збільшувати ємність зовнішніх акумуляторних батарей.
Простий спосіб розрахунку часу резерву безперебійника
Час резерву живлення визначається насамперед двома параметрами: потужністю корисного навантаження та загальною ємністю всіх акумуляторних батарей.
Проте слід зазначити, що залежність часу резерву цих параметрів не лінійна. Але для швидкої оцінки часу резерву можна використовувати просту формулу.
T = E * U / P(годин),
деЕ - ємністьакумуляторів,U - напругаакумуляторів,Р - потужність навантаженнявсіх приладів, що підключаються.
Уточнений спосіб розрахунку часу резерву безперебійника
Для уточнення розрахунку часу резерву додатково запроваджуються спеціальні коефіцієнти: ККД інвертора, коефіцієнт розряду акумулятора, коефіцієнт доступної ємності залежно від температури навколишнього середовища.
З урахуванням цих коефіцієнтів формула розрахунку приймає наступний вигляд.
T= E * U / P *KPD * KRA * KDE(годин),
де KPD (коефіцієнт корисної діїінвертора) знаходиться в діапазоні 0,7-0,8,
KRA (коефіцієнт розряду акумуляторів) знаходиться в діапазоні 0,7-0,9,
KDE (коефіцієнт доступної ємності) знаходиться в діапазоні 0,7-1,0.
Коефіцієнт доступної ємності має складну залежність від значення температури та швидкості прикладання навантаження. Чим холодніша температура повітря, тим нижче коефіцієнт доступної ємності. Чим повільніше витрачається енергія батарей, тим більше значення коефіцієнта доступної ємності.
Готові таблиці значення часу резерву безперебійників серії SKAT та TEPLOCOM
Необхідний один зовнішній акумулятор напругою 12 Вольт
| Ємність, в Ач | Потужність навантаження, ВА | ||||
| 100 | 150 | 200 | 250 | 270 | |
| 26 | 2ч 18хв | 1ч 22хв | 55хв | 44хв | 39хв |
| 40 | 3ч 37хв | 2год 15хв | 1ч 36хв | 1ч 15хв | 1ч 09хв |
| 65 | 7ч 01хв | 4ч 00хв | 2год 45хв | 2год 12хв | 1ч 54хв |
| 100 | 12год 00хв | 7ч 12хв | 5ч 00хв | 3год 40хв | 3ч 26хв |
Таблиця зразкового часу резерву
Необхідно два зовнішні акумулятори напругою 12 Вольт
| Місткість АКБ, Ач | ||||||||||
| 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | |
| 2х40 | 9,37 | 4,06 | 2,31 | 1,51 | 1,36 | 1,22 | 1,07 | 0,53 | 0,39 | 0,34 |
| 2х65 | 16,15 | 7,12 | 4,40 | 3,02 | 2,29 | 1,56 | 1,44 | 1,36 | 1,28 | 1,11 |
| 2х100 | 27,11 | 11,55 | 7,33 | 5,23 | 4,12 | 3,05 | 2,44 | 2,22 | 2,01 | 1,49 |
| 2х120 | 32,37 | 14,52 | 9,44 | 6,10 | 5,11 | 4,12 | 3,14 | 2,51 | 2,33 | 2,15 |
| 2х150 | 40,47 | 17,40 | 11,24 | 8,19 | 5,57 | 5,07 | 4,17 | 3,28 | 2,57 | 2,42 |
| 2х200 | 54,23 | 24,48 | 15,47 | 11,27 | 9,09 | 6,50 | 5,45 | 5,08 | 4,31 | 3,54 |
Таблиця зразкового часу резерву
Необхідно 8 зовнішніх акумуляторів напругою 12 Вольт
| Місткість АКБ, Ач | ||||||
| 500 | 1000 | 1500 | 2000 | 2500 | 3000 | |
| 65 | 12год 20хв | 5ч 10хв | 2ч 55хв | 2год 15хв | 1ч 40хв | 1ч 25хв |
| 100 | 19год 25хв | 8год 40хв | 5ч 20хв | 3год 40хв | 2год 45хв | 2год 15хв |
| 120 | 23год 05хв | 11год 35хв | 7ч 00хв | 4ч 45хв | 3год 30хв | 2год 45хв |
| 150 | 28год 55хв | 14год 20хв | 8год 45хв | 6ч 30хв | 4ч 50хв | 3год 40хв |
| 200 | 38год 30хв | 19год 10хв | 12год 45хв | 8год 45хв | 7ч 00хв | 5ч 20хв |
Лінійка ДБЖ марок SKATі TEPLOCOMзабезпечує можливість організації надійного безперебійного харчування споживачів різної ємності та призначення. Безперебійники дають можливість організувати безперебійне живлення від маленького опалювального котла або циркуляційного насоса до живлення всього будинку або офісу. Спеціалізовані ДБЖ дають можливість організації безперебійного живлення особливо важливих об'єктів, таких як системи зв'язку, комунікаційне обладнання, системи безпеки та контролю.
Як збільшити час резервного харчування навантаження?
Для збільшення часу резерву живлення корисного навантаження є кілька шляхів. Всі ці методи випливають із формули розрахунку часу резерву.
Для збільшення часу резерву можна збільшити ємність зовнішніх АКБ, зменшити корисне навантаження, створити оптимальні умовиексплуатації ДБЖ та акумуляторних батарей.
Перший варіант- Найпростіший, але витратний. Для збільшення ємності батарей доведеться купувати дорожчі акумулятори та ДБЖ, що дозволяють виробляти їхній ефективний заряд. Крім витрат на обладнання знадобиться і виділення спеціального приміщення, призначеного для зберігання та роботи акумуляторних батарей, забезпеченого гарною системою вентиляції.
Згадаймо дещо з фізики
При оцінці потужності, що споживається навантаженням, слід враховувати повну потужність. Повна потужність (одиниця виміру ВА – вольт-ампер) – це вся потужність, яку споживає електроприлад. Вона складається з активної (одиниця виміру "Вт" - Ватт) та реактивної (одиниця виміру ВАР – вольт-ампер реактивний) складових потужності. Споживачі електроенергії часто мають як активну, і реактивну складові.
. У цього виду навантаження вся споживана енергія перетворюється на тепло. У цілого ряду пристроїв ця складова є основною. До них відносяться, наприклад, електроплити, освітлювальні лампи, електрообігрівачі, праски, ТЕНи і т.д.Реактивні навантаження . Майже все інше. Вони можуть мати індуктивний і ємнісний характер. Типовий представник електропристрою, що має індуктивну складову навантаження – електродвигун. Повна потужність (Р) та активна потужність (Ра) пов'язані між собою коефіцієнтом cosФ.
Ра = cosФ х P
У чому полягає методика підрахунку потужності електроспоживачів?
Для того, щоб зробити оптимальний вибірмоделі ДБЖ за критерієм необхідної потужності, потрібно розрахувати сумарну потужність, що споживається Вашим навантаженням. Під навантаженням, в даному випадку, маються на увазі всі електроприлади, що знаходяться у Вашому будинку (офісі, квартирі, виробничому приміщенні), що підлягають захисту.
Потужність, що споживається конкретним пристроєм, найкраще визначити за паспортом або інструкцією з експлуатації на цей виріб. Іноді споживана потужність та коефіцієнт cosФ вказуються на задній стінці приладу чи пристрою. Слід врахувати, що величина потужності в документах на різні прилади може бути вказана або у ватах, або вольт-амперах. З метою уникнення помилок при розрахунках потужності пристроїв підсумовуємо окремо по кожній одиниці виміру дві колонки.
- перерахуємо всі електроспоживачі, що підлягають захисту;
- підсумуємо їх потужності як зазначалося вище;
- наведемо отримані результати до однієї одиниці виміру потужності (краще у вольт-амперах). Для цього:
Якщо паспорті зазначена активна потужність і коефіцієнт cosФ, то легко перерахувати їх у повну потужність. Для цього активну потужністьу "Вт" потрібно поділити на cosФ. Наприклад, якщо у виробі написано, що активна потужність становить 700 Вт і cosФ = 0,7, це означає, що споживана повна потужність дорівнюватиме 700/0,7=1000 ВА. Якщо cosФ не вказано, то для зразкового розрахунку приймемо його рівним 0,7.
Розраховану таким чином потужність слід скласти із сумою потужностей по іншій колонці (підсумовано у ВА).
Примітка: для електроприладів, що мають тільки активне навантаження, коефіцієнт cosФ приймаємо рівним 1.
Слід врахувати ще один украй важливий момент- пускові струми. Будь-який електродвигун (компресор) у момент включення споживає енергії у кілька разів більше, ніж у номінальному режимі. У випадку, коли до складу навантаження входить електродвигун (наприклад: занурювальний насос, холодильник, дриль), його паспортну споживану потужність необхідно помножити, як мінімум, на 3 (краще на 5) щоб уникнути перевантаження стабілізатора або ДБЖ у момент включення пристрою. Внесіть ці корективи до Ваших розрахунків.
Отже, потужність підрахована.
Проте врахуємо ще два моменти.
- У житті практично не буває випадків, коли одночасно працює абсолютно все навантаження. Справді, якщо Ви зустрічаєте гостей, то навряд чи в цей час стирається білизна, вдень освітлення не вмикається і т.д. На практиці існує таке поняття, як "коефіцієнт одночасного включення". Таким чином, пораховану величину можна зменшити (тобто помножити приблизно на коефіцієнт 03-05).
- З іншого боку, неприпустимо, щоб працював у режимі повного завантаження. Для створення "щадного" режиму роботи отриману внаслідок попередніх розрахунків потужність бажано збільшити приблизно на 10-15%. Цим Ви збільшуєте термін служби техніки, підвищуєте надійність та створюєте резерв потужності для підключення нового обладнання.
Шукану цифру знайдено. Тепер, ґрунтуючись на конкретні приклади, Виберемо ДБЖ.
Для полегшення завдання визначення потужності можна навести таблицю із зразковими даними споживання електроенергії побутової техніки.
- Холодильник – до 1 кВт
- ТБ - 0,08 кВт
- Пральна машина- 1,5 кВт
- Електрочайник – 2 кВт
- Пилосос – 0,8 кВт
- Праска - 1 кВт
- Мікрохвильова піч - 1 кВт
- Освітлення (лампи розжарювання – 1 шт.) – 0,06 кВт.
- Комп'ютери та монітори:
Потужність споживання сучасних моніторів CRT
- 15" 70-100 Вт
- 17" 90-110 Вт
- 19" 100-150 Вт
- 22" 110-180 Вт
Потужність споживання сучасних моніторів LCD
- 15" - 25-45 Вт
- 17" - 35-50 Вт
- 19" - 40-60 Вт
Номінальна потужність джерела безперебійного живлення – це один із найважливіших технічних параметрів, який необхідно враховувати при виборі ДБЖ. Неправильний розрахунок потужності ДБЖ, як мінімум, призведе до того, що джерело безперебійного живлення постійно перевантажуватиметься, а значить, не зможе виконувати своє основне призначення - захищати обладнання. У гіршому випадку при значному перевантаженні ДБЖ може стати причиною збою в енергопостачанні відповідального навантаження.
Розрахунок потужності ДБЖ. Теорія.
Номінальна потужність джерела безперебійного живлення визначається з потужності підключеної до нього навантаження. Тут під навантаженням ми розуміємо сумарну потужність усіх електроприладів, які планується підключити до ДБЖ. Отже, потрібно правильно розрахувати потужність навантаження та на підставі розрахунку вибрати джерело безперебійного живлення. Важливе уточнення – при розрахунку слід виходити як із повної, і з активної потужності навантаження. Згадаймо деякі дані з курсу шкільної фізики.
Повна потужність (одиниця виміру ВА, VA – вольт-ампер) – це вся потужність, споживана навантаженням. Повна потужність складається з двох складових – активної потужності (одиниця виміру Вт, W – Ватт) та реактивної потужності(одиниця виміру var, вар – вольт-ампер реактивний). Як правило, переважна більшість навантажень мають як активну, так і реактивну складові.
– навантаження, в якому вся споживана енергія перетворюється на тепло. Реактивна складова такого навантаження настільки мала, що їй можна знехтувати. До активних навантажень відносяться різні нагрівальні прилади (обігрівачі, ТЕНи тощо), лампи розжарювання, праски та електроплити. Як правило, виробник електроприладів вказує потужність такого навантаження у Ваттах.- Усі інші навантаження. Реактивне навантаження може мати індуктивний або ємнісний характер. Типовим представником навантаження з реактивною складовою, що має індуктивний характер, є електродвигун. Повна потужність електродвигуна P та активна потужність P a пов'язані між собою коефіцієнтом cos φ.Значення cosφ зазвичай вказується у технічному паспорті виробу.
Розрахунок потужності ДБЖ. Методика.
Найчастіше виробники джерел безперебійного живлення технічної специфікаціїна обладнання вказують повну та активну потужність ДБЖ. Рідше можна зустріти вказівку на повну потужність та значення вихідного коефіцієнта потужності. В останньому випадку активну потужність ДБЖ можна розрахувати за формулою
Тут
P – повна потужність ДБЖ
P а - активна потужність ДБЖ
P F - коефіцієнт потужності по виходу (вказується в технічній специфікації на джерело безперебійного живлення)
Для того щоб підібрати за потужністю необхідну модельджерела безперебійного живлення слід розрахувати сумарну потужність електроприладів, які планується підключити до ДБЖ. Розрахунок слід проводити як для активної, так і для повної потужності навантаження, тобто у результаті у вас має вийти дві цифри - повна потужність навантаження (у вольт-амперах) та активна потужність навантаження (у ватах). Алгоритм розрахунку приблизно наступний
1. Складіть список електроустаткування, яке плануєте підключити до ДБЖ.
2. Визначте повну потужність кожного пристрою одним із таких способів
- Повна потужність вказується виробником у паспорті на прилад.
- Якщо в паспорті вказано активну потужність обладнання, то розрахуйте повну потужність за формулою, наведеною нижче.
Тут
P – повна потужність пристрою
Ра – активна потужність пристрою
cos φ – коефіцієнт потужності (вказується у паспорті пристрою). Якщо cos у паспорті не зазначений, то для розрахунку виходимо з того, що cos = 0,7. Для активного навантаження (обігрівачі, лампи розжарювання тощо) cos φ = 1.
3. Важливе зауваження. Якщо ви плануєте підключити до ДБЖ електродвигун або електроприлад, до складу якого входить електродвигун, то при розрахунку потужності необхідно обов'язково враховувати пускові струми. Будь-який електродвигун у момент включення споживає значно більше потужності, ніж у номінальному режимі роботи. Тому щоб уникнути навантаження джерела безперебійного живлення, паспортне значення потужності пристрою потрібно помножити як мінімум на 5, а краще на 7.
4. Для отримання повної потужності вашого навантаження підсумуйте отримані дані по всіх пристроях.
5. Аналогічно розрахуйте активну потужність вашого навантаження. Для розрахунку активної потужності використовуйте таку формулу.
Розрахунок потужності. Правило вибору ДБЖ за потужністю
Отже, ми отримували два значення потужності нашого навантаження – повну потужність та активну потужність. Основне правило вибору ДБЖ за потужністю полягає в наступному: номінальна потужність джерела безперебійного живлення повинна бути на 25% більше ніж потужність вашого навантаження. Причому правило це має працювати як повної потужності ДБЖ, так активної потужності. Зрозуміло, можна підібрати ДБЖ, номінальна потужність якого дорівнює або трохи більша за потужність навантаження. Такий варіант припустимо, і працюватиме, проте термін служби навантаженого на 100% ДБЖ буде істотно (в рази) меншим, ніж термін служби ДБЖ, навантаження якого не перевищує 80% від номінальної.
Розрахунок потужності ДБЖ. Приблизна потужність деяких електроприладів
Нижче наведено орієнтовні значення споживання електроенергії різними побутовими електроприладами.
Побутова техніка.
ТБ – 80 Вт.
Пральна машина – 500…2000 Вт.
Холодильник – 1000 Вт.
Мікрохвильова піч – 1000 Вт.
Електрочайник – 2000 Вт.
Електрична плита – 1000…2000 Вт.
Пилосос – 200…3000 Вт.
Праска – 400…2000 Вт.
Лампа розжарювання побутова – 25…75 Вт.
Лампа люмінесцентна побутова – 5…30 Вт.
Комп'ютерна техніка.
Мережевий роутер, хаб – 10…20 Вт.
Системний блокперсонального комп'ютера – 200…1000 Вт.
Системний блок сервера – 300…1500 Вт.
Монітор ЕЛТ - 15 ... 200 Вт.
Монітор ЖК – 20…60 Вт.
Який вибрати ДБЖ? Цю тему ми порушили у попередній статті та розглянули типи безперебійників, які пропонують виробники. Сьогодні поговоримо про те, як вибрати джерело безперебійного живлення залежно від ваших завдань та типу вашого обладнання, а також розрахуємо необхідну потужність UPS.
Те, який безперебійник вам потрібен, залежить від кількох основних моментів:
- Від яких саме проблем у мережі ви хочете захистити обладнання?
- Особливості конструкції обладнання, яке ви хочете підключити до ДБЖ.
- Запланована потужність навантаження на ДБЖ.
- Потрібен час автономної роботи.
Отже, у цій статті ми розглянемо вибір безперебійника з огляду на такі питання:
- Розраховуємо ємність акумуляторів для певного часу автономної роботи.
- Розраховуємо час автономної роботи, знаючи ємність ДБЖ.
Навіщо вам потрібна ДБЖ?
Відповідь питанням: який безперебійник вибрати - залежить передусім від цього, навіщо він вам потрібний.
| Для чого? | Що купувати | |
| Коректно вимкнути комп'ютер та встигнути зберегти дані при вимкненні електроенергії. | У цьому випадку сміливо беріть недорогий ДБЖ off-line типу або лінійно-інтерактивний із запасом роботи батарей на 5-15 хвилин. | |
| Забезпечити харчуванням обладнання у разі достатньо довгого відключенняелектроенергії. |
Якщо вашому обладнанню підходить несинусоїдальна форма сигналу, купуйте ДБЖ офф-лайн або лінійно-інтерактивний, але підвищеної ємності, з розрахунком на довгу роботувід батарей. Як розрахувати ємність, ви можете прочитати нижче. Найбільший запас часу роботи в автономному режимі- у ДБЖ із зовнішніми батареями , за рахунок можливості збільшити ємність додатковими акумуляторами(Підключаються паралельно). Такі безперебійники найчастіше – із категорії дорогих, з подвійним перетворенням. Якщо необхідно справдідовгий час роботи, десятки годин, можливо, найкращим виходомбуде придбання генератора. |
|
| Захистити обладнання від підвищеної чи зниженої напруги, провалів, небезпечних для техніки відключень на кілька секунд (люблять у нас електрики смикати рубильник туди-сюди). | Для цих цілей вам потрібен ДБЖ з функцією AVR ( автоматичного регулюваннянапруги): лінійно-інтерактивний ДБЖ або дорожчий з подвійним перетворенням. Стабілізація напруги в лінійно-інтерактивних UPS найчастіше реалізована в ступінчастому, грубому вигляді, онлайн моделяхстабілізатор працює плавно. | |
| Захистити чутливе обладнання від максимальної кількостізбоїв та перешкод в електричній мережі. | Для цих цілей підійде лише безперебійник on-line типу. |
Зазначимо, що якщо вам необхідна лише стабілізація живлення та не потрібне забезпечення автономної роботи обладнання при відключенні електрики, доцільніше купити окремий стабілізатор.
Також досить часто використовують зв'язку стабілізатор + недорогий ДБЖ (безперебійник включається в мережу ПІСЛЯ стабілізатора). Такий тандем не тільки дозволяє регулювати напругу в тому випадку, якщо в UPS цього не передбачено, а й продовжує термін експлуатації батарей ДБЖ.
Для захисту якого обладнання ви купуєте ДБЖ?
Який вибрати безперебійник - також залежить від особливостей конструкції техніки, що підключається.
Загальне правило таке: до ДБЖ із правильною синусоїдою на виході можна підключати практично будь-яку техніку, потрібно лише правильно розрахувати потужність. До решти UPS, особливо офлайн типу, можна підключати далеко не все обладнання.
| Особливість | Оптимальний тип ДБЖ | Пояснення |
|
Елементи, чутливі до несинусоїдальної форми сигналу. |
Найпоширеніший випадок - це пристрої з електродвигуном, насосом, компресором, у тому числі насоси газових котлів, а також практично вся побутова техніка: холодильники, фени, пральні машинки, електродрилі і т. д. На електродвигун ступінчаста синусоїда або, тим більше, меандр, впливають негативно: виникають вихрові струми, падає індуктивний опір, в результаті двигун перегрівається до згоряння. У деяких пристроях, наприклад, лазерних принтерах, ксероксахтакож можуть бути компоненти, яким для роботи потрібна синусоїдальна форма напруги, і при роботі від ДБЖ з прямокутною або ступінчастою формою сигналу вони прослужать набагато менше. |
|
|
Індуктивні елементи (котушки індуктивності, дроселі). |
ДБЖ on-line типу. |
Досить часто виникає питання - чи можна підключати до звичайного дешевого безперебійника пристрою з індуктивним навантаженням, наприклад, люмінісцентні лампи? На практиці підключають, і все начебто працює. Але слід враховувати, що багато виробників цього категорично не рекомендують і відносять випадки поломки безперебійника після підключення індуктивного навантаження до негарантійних. Крім того, траплялися випадки, коли реактивне навантаження пошкоджувало не розрахований на неї ДБЖ. |
|
Трансформаторний (лінійний) блок живлення. |
ДБЖ on-line типу. |
Вибираючи ДБЖ для пристроїв із трансформаторними блоками живлення, потрібно з обережністю ставитись до UPS, який не видає на виході чисту синусоїду. При живленні напругою у формі меандру або ступінчастої синусоїди втрати в трансформаторі збільшуються, що, при сильній навантаженості, приведе до зменшення ресурсів трансформатора в десятки разів. Також на практиці траплялися випадки, коли згоряв сам УПС, до якого підключалося таке навантаження. З іншого боку, досить часто апаратура з малопотужними трансформаторними блоками живлення, наприклад радіотелефони, спокійно працює в парі з ДБЖ off-line типу. Однак багато виробників, як і у разі індуктивного навантаження, найчастіше не радять підключати трансформаторні БП до звичайних ДБЖ. Як відрізнити трансформаторний блок живлення від звичайного імпульсного? Якщо ми говоримо про зовнішнє БП, то імпульсний - зазвичай легкий і невеликий, а трансформаторний - важчий і більший, за рахунок того, що всередині нього розміщений, власне, трансформатор. Тип вбудованого блока живлення визначити складніше, тут потрібно орієнтуватись на документацію виробника. Хороша новина - в більшості випадків у електронної техніки, Такий як модеми, комутатори, роутери, комп'ютери зараз використовуються саме імпульсні БП. |
|
Конструктивні елементи, чутливі до якості живлення. |
Тільки ДБЖ on-line типу. |
Практично всі знають, що техніка болісно сприймає перепади напруги в мережі або постійно занижену (завищену) напругу. Проте якість електроживлення визначається як напругою. Чутливе телекомунікаційне, аудіо-відео, вимірювальне, медичне обладнання також негативно реагує на:
Все це може не лише спотворювати роботу техніки, а й скорочувати термін її роботи. |
|
|
ДБЖ on-line типу з відповідним навантаженням потужністю. |
Обладнання, що має електродвигуни, насоси, компресори та інші конструктивні елементи, які споживають в момент пуску велика кількістьелектроенергії, не можна підключати до малопотужних ДБЖ. Пускові струми можуть перевищувати стандартне споживання 3-7 і більше разів. |
Як розрахувати потужність ДБЖ?
Щоб правильно вибрати безперебійник, необхідно порахувати загальну потужність обладнання, яке ви збираєтеся до нього підключити. Значення потужності можна уточнити в технічні характеристики(Паспорт або інструкції до техніки).
Розглянемо умовний приклад.
Ми хочемо підключити до ДБЖ:
- комп'ютер на 250 Вт,
- монітор LCD на 60 Вт,
- кондиціонер на 2000 Вт (cos = 0,8).
Тут є один момент: навіть якщо потужність всіх пристроїв виражена в одній одиниці, в даному випадку в Вт, потрібно підрахувати дві потужності: у вольт-амперах і ватах.
Потужність у вольт-амперах та ватах – у чому різниця?
Потужність, що виражається у вольт-амперах (ВА, VA) називають повною потужністю. Вона показує реальне навантаження обладнання, з урахуванням активного та реактивного.
Потужність, що виражається у ватах (Вт, W), називають активною потужністю.
Це дві різні величини, і обидві потрібно враховувати при виборі ДБЖ потрібної потужності. Це особливо важливо, якщо ви збираєтеся підключати до ДБЖ реактивне навантаження, оскільки в такому устаткуванні повна та активна потужність можуть серйозно відрізнятися.
Розрахунок потужності у вольт-амперах.
Для перерахунку активної потужності (у ватах) на повну потужність у вольт-амперах використовуємо формулу:
де:
- VA – повна потужність,
- W - активна потужність,
- P – коефіцієнт потужності обладнання.
Якщо обладнання відноситься до активного навантаження, а це практично все мережеве, телекомунікаційне обладнання, прилади освітлення та обігріву, тобто техніка без індуктивності, без реактивної потужності, а також комп'ютерна техніказ блоками живлення з регулюванням коефіцієнта потужності (APFC), струм можна приймати рівним 1, або краще з невеликим запасом - 0,95.
Якщо ви збираєтесь підключати КІБП лазерний принтер, кондиціонер, люмінесцентні лампи - обладнання, в якому є електродвигуни і тому подібне, все, де є індуктивність і реактивна потужність, а також комп'ютери з блоками живлення без APFC, токоефіцієнт потужності потрібно подивитися в паспорті пристрою або на наклейці задній стінці. Для такої техніки його найчастіше вказують. Позначається коефіцієнт потужності як Power Factor(PF) або cos?
У тому випадку, коли виробник не вказав значення коефіцієнта потужності, але навантаження однозначно не є повністю активним, можна взяти найбільш поширену величину: 0,7.
Повернемося до нашого прикладу.
Блок живлення комп'ютера без регулювання коефіцієнта потужності, тому беремо значення P рівним 0,7. Монітором аналогічно. Разом отримуємо повну потужність:
- для комп'ютера з монітором: (250 +60) / 0,7 = 442 VA,
- для кондиціонера: 2000/0,8 = 2500 VA,
- Разом: 2942 VA.
Отже, що ж, купуємо безперебійник на 3000VA? Не поспішайте, не все так просто.
Розрахунок потужності у ВАТ.
Найчастіше зустрічається найпростіший випадок - коли потужність у ВАТ, її також називають активною потужністю, вже вказано у документації до обладнання. Якщо ні, можна перерахувати потужність з вольт-амперів у ВАТ, використовуючи ту ж методику, що і для повної потужності.
Порахуємо потужність нашого обладнання у ВАТ:
- комп'ютер з монітором - 310 Вт,
- кондиціонер - 2000 Вт,
- Разом: 2310 W.
У нашому інтернет-магазині, серед ДБЖ на 3000VA, наприклад, є такі:
Як розрахувати необхідну ємність безперебійника?
Зазвичай при виборі джерела безперебійного живлення ми маємо певні вимоги до часу, протягом якого він підтримуватиме роботу підключеного до нього обладнання у разі відключення електроенергії. Багато виробників вказують зразковий діапазон, наприклад, пишуть, що в залежності від навантаження, час роботи від батарей складе 4-20 хвилин. Або вказують, що при роботі з максимальним навантаженнямцей час становитиме 5 хвилин.
Але це приблизно, а нам потрібно точно бути впевненим, що куплений нами UPS забезпечить роботу від батарей для певного перелікуобладнання. Або ж розрахувати, скільки часу триматиме навантаження якась обрана нами модель ДБЖ.
Розраховуємо ємність акумуляторів для певного часу автономної роботи
Для розрахунків нам знадобиться:
- Загальна активна потужність (у ВАТ), обладнання, яке ми збираємося підключити до ДБЖ (W).
- Час автономної роботи (T).
- Номінальна напруга батарей.
Використовуємо формулу:
де:
- T - час запланованої автономної роботи (год),
- P - потужність підключеного обладнання (ВТ),
- KPD - ККД джерелабезперебійного живлення (можна взяти приблизно 0,85).
І формулу перерахунку ємності в Вт * год в ємність AH:
Припустимо, нам потрібно, щоб комп'ютер та монітор із наведеного вище прикладу пропрацювали 2 години після відключення електроенергії.
Місткість (Вт * год) = 2 * 310 / 0,85 = 730 Вт * год.
Однак ємність батарей прийнято вказувати в ампер-годиннику. Щоб перерахувати ємність у ват-годинниках в ампер-годинник, потрібно вказати номінальну напругу батарей.
Для батарей 12В:
Місткість (А * год) = 730/12 == 60,83 ≈ 61Ah.
Для батарей 24В:
730/24 = 30,42 ≈ 30Ah.
Оскільки найчастіше в ДБЖ використовується 1-2 батареї, рідше 4 ємністю 7-9AH, то підібрати ДБЖ стандартної комплектації для таких значень загальної ємності нам буде складно. Найкраще купити джерело безперебійного живлення з можливістю підключення зовнішніх батарейта підбирати ємність за потребами.
Каталог ДБЖ з можливістю підключення зовнішніх батарей.
ККД UPS (приблизно можна взяти 0,85). Використовуємо формули:
- V - номінальна напруга батарей (V),
- AH - ємність однієї батареї (AH),
- N – кількість батарей.
- E - загальна ємність (Вт * год),
- KPD - ККД джерела безперебійного живлення (за замовчуванням можна взяти 0,85,
- P – споживана потужність підключеного обладнання.
Візьмемо для прикладу ДБЖ PowerCom BNT-800AP USB. Виробник заявляє час автономної роботи 5 хвилин при максимальному завантаженню. А скільки зможуть пропрацювати наш комп'ютер з монітором із споживаною потужністю 310 Вт?
Загальна ємність (Вт * год) ДБЖ = 12В * 7,2 AH * 1 = 86,4 Вт * год.
Час = 86,4 * 0,85 / 310 = 0,237 години ≈ 14 хв.
Висновок
Тепер давайте коротко підіб'ємо підсумки.
Для того, щоб вибрати ДБЖ, необхідно:
сайт
- Визначити, який тип UPS вам потрібний.
- Розрахувати необхідну повну та активну потужність ДБЖ, з урахуванням пускових струмів та невеликим запасом.
- Якщо потрібна підтримка харчування протягом якогось певного часу – розрахувати, яка ємність ДБЖ для цього потрібна. І в залежності від розрахованої ємності купувати звичайний безперебійник або ДБЖ і комплект додаткових батарей до нього.
Джерело безперебійного живлення – це прилад призначений для захисту підключеного до нього обладнання від короткочасних та тривалих відключень електроенергії, а також від неприпустимих перепадів напруги у мережі.
На час автономної роботи джерела безперебійного живлення впливають багато факторів, основними з яких є:
- потужність навантаження підключеного до ДБЖ;
- кількість та ємність акумуляторів, підключених до ДБЖ;
- конструктивне виконання ДБЖ.
за конструктивному виконаннюджерела безперебійного живлення в основному поділяються на два типи: ДБЖ із вбудованими акумуляторами та ДБЖ призначені для роботи із зовнішніми акумуляторами.
ДБЖ із вбудованими акумуляторами не призначені для забезпечення тривалого часу автономної роботи. Вони використовуються для швидкого та коректного завершення роботи та відключення обладнання (наприклад, персональні комп'ютери). Час роботи в автономному режимі таких ДБЖ становить, як правило, не більше 5 - 15 хв.
ДБЖ, призначені для роботи із зовнішніми акумуляторами, можуть забезпечити довгий часавтономної роботи, так як до них може бути підключена велика кількість батарей з великою ємністю. Такі ДБЖ застосовуються, наприклад, для побудови систем безперебійного електроживлення приватних будинків та котеджів, а час автономної роботи може сягати двох і більше діб.
Існує кілька способів розрахунку часу автономної роботи, серед яких можна назвати основні.
Спосіб 1. Розрахунок за спрощеною формулою (цей спосіб є усередненим і дає приблизний результат).
Спрощена формула має такий вигляд:
, де:
- кількість акумуляторів;
- Постійна потужність навантаження, Вт.
Наприклад, лампочка розжарювання потужністю 100 Вт, з одним акумулятором 75 ампер-годин буде безперервно працювати протягом 9 годин (75*12*1/100).
Спосіб 2. Розрахунок часу автономної роботи ДБЖза уточненою формулою.
Уточнена формула має такий вигляд:
Час автономної роботи, година;
- ємність одного акумулятора, А * год;
- напруга одного акумулятора, В;
- кількість акумуляторів у групі;
- кількість груп акумуляторів;
- Коефіцієнт корисної дії ДБЖ;
- Коефіцієнт глибини розряду батарей, що приймається рівним 0,8 – 0,9 залежно від типу та зношеності батарей;
- Коефіцієнт, що залежить від температури, при якій експлуатуються акумуляторні батареї (при температурі 25 ° С приймається рівним 1, при температурі 0 ° С приймається рівним 0,88);
- Коефіцієнт, що залежить від часу розряду акумуляторних батарей. При 10-ти годинному розряді приймається рівним одиниці. Залежність цього коефіцієнта представлена на графіку нижче:
- Постійна середня потужність навантаження, Вт. Тут важливо розуміти, що таке постійна середня потужністьнавантаження. Наприклад, якщо навантаженням є телевізор, споживана потужність якого 100 Вт, і якщо він працює 30% часу, то постійна середня потужність такого навантаження приймається рівною 30 Вт.
У випадку, якщо розраховується, наприклад, система безперебійного електроживлення для приватного будинку, то сумується номінальна потужність всіх навантажень, а середня постійна потужністьприймається рівною 20-25% від значення, що вийшло.
Спосіб 3. Звернення за допомогою з розрахунку часу автономної роботи до фахівців нашого магазину.
Якщо Ви не бажаєте розбиратися з формулами та цифрами для розрахунку часу автономної роботи, Ви завжди можете отримати кваліфіковану консультацію наших фахівців.
Наші досвідчені фахівці не тільки найбільш точно вважатимуть Ваші навантаження, але й правильно проведуть розрахунок часу автономної роботи, виходячи з багаторічного досвіду побудови безперебійного електроживлення.
