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/300 ВА обладают модели: SW300L, SW300SL.
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!
Обзор настенных ИБП «Штиль» мощностью 300, 500 и 1000 ВА
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).