1. Определите мощность нагрузки
Общая потребляемая мощность нагрузки равняется сумме потребляемых мощностей всех питаемых от ИБП устройств.
Выходная мощность ИБП не должна быть меньше потребляемой мощности нагрузки!
Отдельную фазу трехфазного ИБП допустимо нагружать не более, чем на 1/3 от общего номинала устройства. Например, трехфазный «бесперебойник» с выходной мощностью в 9000 Вт будет питать трехфазную нагрузку в 7500 Вт (на одну фазу «ляжет» 2500 Вт), но не сможет работать с подключенной к отдельной фазе нагрузкой в 3500 Вт.
Потребляемую мощность отдельного устройства можно узнать из технической документации или заводского шильдика. Встречаются следующие обозначения: «потребляемая мощность», «потребляемая энергия», «присоединительная мощность», «электрическая мощность», просто «мощность» или «power» (возможно использование и других схожих по смыслу выражений, а также сокращения «Р»).
Если получение сведений о потребляемой мощности из технической документации невозможно (данные не представлены или документация отсутствует), то их следует поискать в интернете либо запросить у производителя/продавца изделия.
Процесс определения потребляемой мощности нагрузки, несмотря на кажущуюся простоту, имеет несколько нюансов, недостаток внимания к которым приводит к ошибкам и приобретению неподходящего под задачи пользователя ИБП.
1.1. Пусковые токи
Оборудование, в состав которого входит электродвигатель, в момент включения расходует энергии в несколько раз больше, чем в обычном режиме (вплоть до восьмикратного превышения). В быту к таким изделиям относятся: стиральные и посудомоечные машины, холодильники, насосы, кондиционеры, вентиляторы, пылесосы, кухонные комбайны – выбор ИБП для всего перечисленного проводится с использованием исключительно пусковой, то есть максимальной мощности. Информация о её величине может как приводиться в характеристиках устройства, так и отсутствовать. Во втором случае для определения пускового энергопотребления рекомендуем проконсультироваться со специалистом.
ИБП для прибора с изменяющейся в процессе работы потребляемой мощностью следует подбирать исходя из наибольшего из возможных значений (в противном случае корректная работа «бесперебойника» с данным прибором окажется невозможна).
1.2. Не каждая мощность электрическая
Часто электрооборудование имеет ещё и мощность, указывающую на эффективность работы по основному назначению. Например, тепловая мощность для обогревательного прибора или мощность обдува (охлаждения) для кондиционера.
При выборе ИБП необходимо использовать исключительно параметр нагрузки, отражающий потребляемую из сети мощность! Отметим, что обычно (но не всегда) его величина меньше, чем величина мощности, связанной с главной функцией прибора.
1.3. Единицы измерения
Как правило, производители бытовых приборов приводят для своей продукции показатель активной мощности, размерность которой указывается в ваттах или киловаттах (сокращено Вт/кВТ или W/kW). Изготовители ИБП предпочитают характеризовать выпускаемые устройства через показатель полной мощности – это другая физическая величина, измеряемая в вольт-амперах (ВА/кВА или VA/kVA).
Ватты и вольт-амперы не равнозначны, зависимость одной единицы измерения от другой выражается через формулу: ВА=Вт/cosφ (далее – формула 1), где cosφ ≤ 1. Из формулы 1 видно, что любому числу вольт-ампер всегда соответствует либо меньшее, либо равное число ватт.
У некоторых устройств активная и полная мощность могут существенно различаться. Кроме того, бывает, что два устройства с одинаковой полной мощностью имеют разную активную и, наоборот, схожие по активной мощности – отличаются показателем полной. Всё зависит от cosφ, значение которого у любого электроприбора определяется размером реактивной составляющей в потребляемом токе.
На практике недостаточное внимание к единицам измерения может привести, например, к покупке для нагрузки с потреблением в 900 ватт «бесперебойника» с номиналом 1000, но вольт-ампер, которые будут соответствовать только 850 ваттам (приведены обобщённые цифры – у разных ИБП разное соотношение полной и активной мощности).
Во избежание подобных ошибок и связанных с ними перегрузок рекомендуется рассматривать потребляемую мощность нагрузки, а также выходную мощность ИБП и в Вт, и в ВА. Если техническая документация позволяет узнать только один вид мощности, то второй можно определить с помощью формулы 1. Необходимая для расчета величина cosφ обычно приводится в характеристиках электроприбора. Наиболее распространённые наименования данного параметра: «коэффициент мощности», «power factor», «cosφ» или «PF».
При отсутствии исходящих от производителя данных о cosφ, его допустимо принять равным:
- 0,7-0,8 – для стандартной бытовой техники и компьютеров с блоком питания старого типа, без функции «PFC» (коррекция коэффициента мощности);
- 0,9-0,95 – для осветительных приборов и устройств, превращающих электрическую энергию в тепло (электрические обогреватели, кухонная техника для варки и жарки, утюги, чайники, и т.д.);
- 0,95-1 – для телекоммуникационной аппаратуры, а также для компьютеров и серверов с блоком питания, имеющим функцию «PFC».
2. Предусмотрите запас мощности
Выбирать ИБП с номиналом в точности равным мощности подключаемого оборудования не следует. К расчетному энергопотреблению нагрузки нужно прибавить ещё 30%, которые составят запас мощности. Данный запас, во-первых, позволит дозагрузить «бесперебойник» в процессе эксплуатации, а во-вторых, сократит число переходов на аккумуляторы при некритичных отклонениях сетевого напряжения.
У многих ИБП (речь, в первую очередь, о моделях on-line типа) границы регулируемого без батарей напряжения зависят от величины фактической нагрузки – чем она меньше относительно номинала устройства, тем они шире. Запас мощности обеспечивает гарантированное превышение номинала ИБП над мощностью питаемых потребителей и, соответственно, увеличивает диапазон допустимого входного напряжения.
Приобретение ИБП с запасом, намного превышающим максимальное энергопотребление нагрузки (более рекомендованных 30%) – не способ повысить надёжность или время автономной работы системы бесперебойного питания, а способ гарантированно потратить деньги на более дорогое устройство, часть мощности которого окажется незадействованной.
3. Определите подходящую модель ИБП по мощности
Необходимо сопоставить мощностные характеристики предлагаемых производителем или поставщиком «бесперебойников» с показателем, полученным прибавлением к максимальному энергопотреблению нагрузки запаса в 30% (далее – нагрузочный показатель). Ближнее к данному показателю мощностное значение (с округлением в большую сторону) и будет подходящим номиналом ИБП.
Округление нагрузочного показателя в меньшую сторону не рекомендовано, так как приводит минимум к снижению ранее заложенного мощностного запаса, а максимум – к покупке «бесперебойника» с недостаточным номиналом.
Не забудьте про разницу между единицами измерения и представьте нагрузочный показатель и в ваттах, и в вольт-амперах. Убедитесь, что номинал ИБП превышает его и по активной и по полной мощности!
Примеры подбора ИБП по мощности
Все приведённые в последующих примерах значения мощностей и cosφ условны. При расчете мощности ИБП используйте только параметры из технической документации вашего оборудования!
Подбор ИБП для газового котла
Начнём с простого случая – выбор ИБП для единичного потребителя, например, газового котла.
Обычно в документации нагревательных приборов приводятся сразу несколько мощностей. Предположим следующие формулировки и значения:
- макс. полезная тепловая мощность – 31 кВт;
- мин. полезная тепловая мощность – 10,4 кВт;
- электрическая мощность – 165 Вт.
Из названия параметров видно, что первые два – характеризуют основную работу котла, а третий – указывает на потребляемые из электросети ватты, количество которых и является фактической нагрузкой на «бесперебойник».
Теперь рассчитаем необходимый мощностной запас: 165 х 0,3 = 49,5 Вт.
После чего определим нагрузочный показатель: 165 + 49,5 = 214,5 Вт.
Используя формулу 1 и приняв сosφ = 0,95, переведём ватты в вольт-амперы: 214,5 Вт / 0,95 = 225,7 ВА.
В итоге нагрузочный показатель составит 214,5 Вт и 225,7 ВА.
Рассмотрим мощностной ряд on-line ИБП «Штиль» – ближайшим к такому показателю номиналом в 225 Вт/250 ВА обладают модели: SW250, SW250LD, SW250SL и ST250.
Подбор ИБП для котла отопления и циркуляционного насоса
Усложним задачу и предположим, что имеющий те же характеристики котёл работает в связке с внешним циркуляционным насосом, номинальная мощность которого 45 Вт.
В таком случае нагрузка на ИБП в обычном режиме составит: 165 Вт + 45 Вт = 210 Вт.
Однако не забываем про характерные для насоса пусковые токи и, увеличив его номинал втрое, находим максимально возможное стартовое энергопотребление: 165 Вт + 135 Вт = 300 Вт.
Исходя из его значения определяем нагрузочный показатель в Вт: 300 Вт + 300 Вт х 0,3 = 390 Вт.
Из-за различия в величине cosφ у котла и насоса (0,95 и 0,7) получение нагрузочного показателя в ВА потребует двух действий: 165 / 0,95 + 135 / 0,7 = 366,5 ВА – суммарная максимальная полная мощность. 366,5 ВА + 366,5 ВА х 0,3 = 476,5 ВА – нагрузочный показатель.
Анализируя продукцию «Штиль», приходим к выводу, что для пары «насос – котёл» подойдёт on-line ИБП серии SW с выходной мощностью 400 Вт/500 ВА (модели SW500L и SW500SL).
Некоторые котлы отопления сразу имеют встроенный циркуляционный насос. Если ваш прибор относится к такой категории, то рекомендуем выяснить – учитывает ли приведённое в его характеристиках значение электрической мощности пусковые токи встроенного насоса. При возникновении любых сложностей проконсультируйтесь со специалистом!
Подбор ИБП для бытовых приборов
От ИБП необходимо запитать несколько потребителей, а именно: холодильник, стиральную машину, телевизор и компьютер.
Пусть в технической документации перечисленных электроприборов присутствуют следующие записи относительно мощностных характеристик:
- холодильник: номинальная мощность – 95 Вт;
- стиральная машина: максимальная потребляемая мощность – 1000 Вт;
- телевизор: питание – 55 Вт;
- компьютер: пиковая мощность блока питания – 300 Вт.
Использование слов «максимальная» и «пиковая» указывает на то, что приведённый показатель отражает максимально возможное энергопотребление прибора, соответственно, для стиральной машины и компьютера оставляем значение паспортной мощности без изменения. Телевизор не имеет пусковых токов, поэтому его мощность также не меняем.
Для холодильника учитываем стартовый скачок энергопотребления и увеличиваем заявленный номинальный показатель в пять раз: 95 Вт х 5 = 475 Вт.
Находим суммарную максимально возможную активную мощность всех потребителей: 475 Вт + 1000 Вт + 55 Вт + 300 Вт = 1830 Вт.
После чего, используя соответствующее каждому прибору значение cosφ, рассчитываем суммарную максимально возможную полную мощность: 475 Вт / 0,8 + 1000 Вт / 0,75 + 55 Вт / 0,95 + 300 Вт / 0,99 = 2288 ВА.
Далее движемся по стандартному алгоритму и находим нагрузочный показатель в Вт и ВА: 1830 Вт + 1830 Вт х 0,3 = 2379 Вт; 2288 ВА + 2288 ВА х 0,3 = 2974,4 ВА.
Сверяя полученные цифры с модельным рядом ИБП Штиль, находим ближайшее в большую сторону значение – 2700 Вт/3000 ВА. «Бесперебойник» с такой выходной мощностью, в частности, модель ST1103SL сможет гарантированно работать с рассмотренной группой потребителей.
При выборе ИБП для централизованной защиты электросети, например, в загородном доме, необязательно суммировать мощности всех включаемых в эту сеть электроприборов. Достаточно умножить номинал вводного автомата на 220, в случае однофазной сети, или на 380 и √3, в случае – трёхфазной. Полученное значение можно расценивать как максимально возможную активную мощность нагрузки (для дальнейшего расчета допустимо принять cosφ = 0,7).