Правильный подбор источника бесперебойного питания является неотъемлемым залогом надёжности системы электроснабжения. Параметры ИБП должны быть строго сопоставимы с нагрузкой, которая будет подключена к ИБП. Иначе источник бесперебойного питания не принесёт желаемой пользы, а деньги будут потрачены напрасно.
Как правильно расчитать мощность бесперебойника?
Оценка необходимой мощности
Если суммарный ток, потребляемый подключенным оборудованием, превышает мощность ИБП, то последний оказывается в состоянии перегрузки. В случае перегрузки ИБП он производит сброс нагрузки во время простоя вместо переключения в режим питания от батареи. Требуемую мощность ИБП вы можете оценить путем суммирования мощностей (в ваттах), потребляемых всеми элементами оборудования, которые вы планируете подключить к своему ИБП. (Номинальная мощность оборудования в ваттах указывается в документации, предоставляемой его производителем. При отсутствии какой-либо документации в печатном виде или в сети Интернет см. паспортную табличку на оборудовании. Если значения мощности, потребляемой вашим оборудованием, указаны в амперах, то для оценки мощности в ваттах умножьте значение в амперах на значение напряжения переменного тока.
Коэффициент мощности нагрузки или по-другому Power Factor имеет очень важное значение при расчете мощности бесперебойника. Эта цифра показывает какую долю мощности реально потребляет нагрузка, то есть активная мощность. Если рассматривать нагрузку как идеальное сопротивление, то в этом случае значение коэффициента будет равно единице, что является максимальным значением. Конденсаторы и катушки не являются потребителями мощности, поэтому для них значение коэффициента равно нулю. В оборудовании возможно преобладание как емкостной, так и индуктивной составляющей.
К оборудованию с ёмкостной составляющей относятся компьютеры и серверы. Индуктивная составляющая присутствует в устройствах с электродвигателями, это может быть насос, кондиционер и т. п. Эта информация необходима в том случае, когда ИБП будет защищать оборудование разного типа, так как у первых коэффициент мощности стремится к единице, а у вторых находится в интервале от 0,8 до 0,9. В таком случае необходимо найти средний коэффициент мощности, чтобы получить точный результат.
Как минимум, вам нужно достаточно ёмкости аккумуляторных батарей в вашем ИБП, чтобы дать вашей компьютерной системе достаточно времени для правильного выключения. Это абсолютно приемлемый минимум. Если у вашего ИБП недостаточно ёмкости аккумуляторных батарей, чтобы обеспечить систему с момента отключения питания до момента его успешного выключения, вы рискуете повредить аппарат и потерять данные.
Итак, как вы можете рассчитать энергопотребление системы? Первым шагом является проверка базовой системы и периферийных устройств, которые вы хотите сохранить в случае потери питания. В случае нашего домашнего сервера нам не нужно рассчитывать нагрузку на периферию, потому что нет никаких периферийных устройств (это сервер без головного компьютера, для которого не требуется электропитание, кроме аппаратного обеспечения непосредственно в вышке). С другой стороны, наши два компьютера (в домашнем офисе и игровой комнате) имеют периферийные устройства, такие как мониторы, внешние жесткие диски и так далее. В случае отключения питания, когда вы работаете за компьютером, целесообразно, чтобы батарея также снабжала монитор, чтобы вы могли взаимодействовать с машиной. Не забывайте учитывать нагрузку на периферию при расчете ваших потребностей.
Начнем с определения энергопотребления нашего домашнего сервера, поскольку он является наиболее простым из наших настроек. Если вы хотите быть предельно точными в своих расчетах, вы можете использовать измеритель мощности для измерения фактических моделей потребления ваших устройств.
Кроме того, вы можете посмотреть на номинальную мощность вашего компьютера как меру максимальной мощности, которую компьютер будет тянуть. Однако важно отметить, что источник питания мощностью 400 Вт не требует постоянной нагрузки в 400 Вт. Наш домашний сервер имеет источник питания 400 Вт, но при измерении с помощью измерительного прибора Kill-a-Watt он имеет пиковую нагрузку при запуске чуть более 300 Вт и постоянную рабочую нагрузку всего около 250 Вт.
Если вы хотите быть консервативными в оценке потребляемой мощности, используйте максимальную номинальную мощность блока питания и периферийных устройств (таким образом вы получите дополнительное время автономной работы вместо небольшого времени автономной работы). Кроме того, вы можете повысить точность своих вычислений с помощью измерительного устройства и распределить больше своего бюджета на нужные вам функции ИБП и меньше на покупку большей батареи.
Независимо от того, используете ли вы менее точный или более точный метод, у вас будет значение мощности. В наших примерах расчета мы будем использовать 400 Вт в качестве примера
Простое эмпирическое вычисление, которое вы можете использовать, чтобы определить, сколько ИБП составляет:
1.6 * Нагрузочная мощность = Минимальное вольт-ампер (ВА)
Вольт-амперы - это стандартное измерение, используемое для описания мощности блоков ИБП.Используя приведенное выше уравнение, мы видим, что минимальная номинальная мощность ВА, которая нам нужна для наших потребностей в 400 Вт, будет равна 640 ВА.
Второе, что нужно знать о том, как рассчитать источник бесперебойного питания, это емкость АКБ. Аккумуляторные батареи обеспечивают питание нагрузки при отсутствии питания в магистральной сети.
Если требуется расчет емкости ИБП для заданной мощности и времени работы, то применяется простая формула:
Емкость= 100*время*мощность нагрузки
Время автономной работы выражается в часах, а мощность нагрузки в киловаттах. Обращаем ещё раз внимание, что мощность выражается не в вольтамперах. Например, источник бесперебойного питания защищает компьютер с мощностью 500 Вт (0,5 кВт). Источник бесперебойного питания должен обеспечить время работы равное 2 часам. При таких условиях формула, позволяющая произвести расчет емкости батарей для ИБП приобретает следующий вид:
100*0,5кВт*8ч=400 Ач
Таким образом для нагрузки с мощностью 500 Вт для обеспечения работы в течение 8 часов необходима ёмкость аккумуляторов равная 400 Ач. Такой расчет емкости аккумулятора для ИБП применим для АКБ с напряжением 12 В. Кроме того, нужно учесть, что формула пригодна для длительного времени работы от аккумулятора, а именно порядка 9-10 часов. Это обусловлено тем, что зависимость ёмкости аккумулятора от времени заряда не имеет линейный характер на всём протяжении.
Если время работы меньше, то необходимо вводить поправки. Это связано с тем, что при маленьком времени ток разряда большой и аккумулятор отдаёт нагрузке только некоторую часть своей ёмкости. Так, если необходимо время работы в 30 минут, то результат надо поделить на два, для 2 часов уменьшить на 40%, для 4 часов – 30%, для 6 часов – 40%. Чтобы определить точно значение необходимо использовать точное значение КПД инвертора, который установлен на ИБП и сопоставить данные с кривого разряда определённого типа аккумуляторов.
После того, как найдена суммарная ёмкость, необходимо выполнить расчет количества аккумуляторных батарей для ИБП. Чтобы его выполнить нужно суммарную ёмкость разделить на ёмкость одного аккумулятора. В нашем случае суммарная ёмкость составила 400 Ач. Предположим, что ёмкость одного аккумулятора равна 50 Ач. В таком случае нам понадобится 8 таких аккумуляторных батарей.
Многих пользователей интересует время работы, которое сможет обеспечить тот или иной бесперебойник. Как рассчитать время работы бесперебойника? Для этого необходимо знать мощность подключенной нагрузки к ИБП, коэффициент полезного действия инвертора и суммарную ёмкость АКБ.
Суммарный расчет аккумуляторных батарей для ИБП производится крайне просто. В большинстве случаев источники бесперебойного питания содержат в себе типовые аккумуляторы. Чтобы выполнить суммарный расчет батарей для ИБП нужно умножить их количество на ёмкость одной аккумуляторной батареи.
Чтобы расчет времени автономной работы ИБП КПД инвертора рекомендовано принимать равным 0,85. Суммарная мощность нагрузки должна быть выражена в ваттах. О том, как её найти мы говорили в начале статьи.
Расчет времени работы ИБП проводится по следующей формуле:
Время=суммарная ёмкость акб*напряжение акб*(КПД инвертора/мощность нагрузки)
Полученное значение является приближённым и может меняться в процессе срока службы источника бесперебойного питания. Расчет времени ИБП является приближённым, так как время зависит от износа АКБ и условий эксплуатации, в основном от температуры воздуха. Так, например, рост температуры на один градус после отметки 40°C снижает ёмкость аккумулятора на 5%, что является очень существенным. Для максимального срока службы рекомендовано понижать нагрузку на бесперебойник на каждые 10 градусов после 25°C на 20%. Или же можно организовать хорошую систему охлаждения и не допускать вообще какого-либо роста температуры, за что источник бесперебойного будет только благодарен.
Если подобные расчёты для вас являются непонятными, то вы можете обратится к специалистам в этой области или же использовать специальный калькулятор - программа расчета ИБП. Однако, в этом случае необходимо использовать проверенный софт, созданный профессионалами, чтобы избежать ошибок и неверного выбора ИБП. Плюсом таких программ является расчет трансформаторов ИБП. При расчёте можно выбрать тип сердечника у трансформатора. При вычислениях учитываются потери, которые возможны в сердечнике и медных проводах.
Возможны случаи, когда нет необходимости в абсолютно точных данных. В таком случае можно воспользоваться специальными таблицами, в которых приведено время автономной работы для различных видов источников бесперебойного питания. Данные таблицы включают в себя время работы в зависимости от ёмкости аккумуляторных батарей и суммарной мощности нагрузки. Таким образом, вы можете сопоставить свои данные с табличными и узнать примерное время.
Зная то, как рассчитать ИБП можно сделать наиболее правильный выбор ИБП. Теперь вы знаете, что время автономной работы зависит не от мощности ИБП или от суммарного напряжения АКБ, а от ёмкости аккумуляторов. Поэтому при выборе ИБП нужно отдавать предпочтение с большей ёмкостью аккумуляторов при соответствии с заданной мощностью. Такой выбор позволит обеспечить максимальную автономность.
