Актуальность учета мощности нагрузки при подборе ИБП
Мощность источника бесперебойного питания – это потолок нагрузки, которую устройство может через себя пропустить, чтобы техника могла непрерывно работать и получать качественное электропитание. Это базовая характеристика определяет количество техники, которая подключается к устройству и её единовременное потребление. Величина измеряется в ваттах (Вт) или вольт-амперах (ВА).
Если у бесперебойника будет недостаточно сил для питания нагрузки, то случится перегрузка. На эту аварийную ситуацию каждое изделие среагирует по-разному: отключит нагрузку или продолжит работать, оставляя её без защиты.
Роль потребления нагрузки в стабильной работе устройств
Какую технику будете подключать? Какое у неё потребление? Эти вопросы сразу задают продавцы ИБП при обращении покупателей в магазин. По ответам на них определяется мощностная характеристика устройства – основа выбора. Только после неё выясняются другие параметры оборудования.
Полная и активная сила
Выходная мощность ИБП включает полную в вольт-амперах (ВА) и активную в ваттах (Вт). Эти параметры указываются производителем в паспорте изделия. У электроприборов обычно обозначается только одна величина в ваттах. Прописывается на корпусе или в инструкции.
Чтобы получить полную мощность электротехники (S), нужно активную (P) разделить на коэффициент мощности (Cosφ).
Cosφ или Power Factor – это соотношение активной и полной мощности прибора, показывает его электрическую эффективность. В зависимости от изделия величина варьируется от 0,1 до 1, где 1 – это предельная эффективность. Значение также указывается производителем в паспорте прибора. Если сведений нет, то берется средняя цифра – 0,8.
Формула расчета полной мощности – S = P / Сosφ, где:
- S – полная – в вольт-амперах;
- P – активная – в ваттах;
- Cosφ – Power Factor.
Мощностной резерв
Идеал подбора – когда полная и активная мощность бесперебойника превышает примерно на 20-30% те же величины у подключаемых электроприборов. Запас нужен, чтобы компенсировать мощностную потерю при серьезных сетевых просадках. У линейно-интерактивных и онлайн бесперебойников при сетевом напряжении ниже 150-160 В такая потеря как раз составляет 20-30% от номинала. Поэтому роль коэффициента запаса при выборе ИБП – первостепенная. Если запас не будет обеспечен, то устройство перейдет на питание от аккумуляторных батарей или отключится.
Влияние токов при запуске
Единовременное потребление нагрузки включает возможные пусковые токи – пиковое значение. Это кратковременное наращивание потребления в 3-7 раз в момент запуска. Такие токи характерны только тем приборам, в составе которых присутствует электромотор. Например, у циркуляционных насосов, холодильников, стиральных машин, кондиционеров и вентиляторов. Информация о таких токах указывается в паспорте. Если сведений нет, то лучше заранее их уточнить у производителя. Иначе при старте таких приборов бесперебойник будет переходить на байпас, оставляя технику без защиты или постоянно отключаться, обесточивая нагрузку.
Время автономии
Присутствует прямая зависимость времени автономии ИБП от мощности нагрузки. Чем больше потребляет подключенная электротехника, тем меньше времени она проработает от аккумуляторов бесперебойника при отключении электричества.
Мощностной запас здесь также важен, но пусковые токи не учитываются, так как в силу скоротечности они не влияют на время резерва. Чтобы увеличить резервное электроснабжение приборов, некоторые пользователи специально нагружают бесперебойник только до 50%. Это актуально, если нет возможности подключить дополнительный батарейный модуль или батареи большей емкости.
Типичные ошибки при неверном расчете потребления
Рассмотрим ошибки при расчёте мощности нагрузки для ИБП.
- Не рассчитаны все мощностные характеристики оборудования. Например, подбирали ИБП для мощного компьютерного моноблока с потреблением 700 Вт и выбрали модель на 900 ВА / 900 Вт с Cosφ 1. Но в итоге выяснилось, что его блок питания с Cosφ 0,65 и, соответственно, полное потребление 1070 вольт-ампер, что превысило ресурс бесперебойника.
- Не учтен пусковой ток. Например, подобран бесперебойник на 300 ВА / 225 Вт для холодильника с потреблением 150 Вт. Устройство стало уходить в перегрузку после каждого запуска внутреннего компрессора. Выяснилось, что при пусковом токе потребление холодильника достигает 650 Вт.
- Не верно рассчитано время автономии ИБП по отношению к нагрузке. Например, планировалось, что ИБП для отопительного оборудования мощностью 500 ВА / 400 Вт будет в течение 1 часа питать своими встроенными аккумуляторами газовый котел и насос с суммарным потреблением 200 Вт. После отключения электричества выяснилось, что при 50% загрузке бесперебойник продержал технику только 20 минут.
Как влияет мощность нагрузки на эффективность работы ИБП?
Потребление электротехники или степень загрузки влияет на безотказность бесперебойника и время работы от аккумуляторных батарей.
Если потребление подключенных электроприборов не превышает выходную мощность бесперебойника, то устройство будет работать в штатном режиме, поддерживая качественное электропитание. При превышении этого параметра ИБП будет перегружаться. В зависимости от модели он отключится или продолжит работать, перекинув электроснабжение техники на сеть по цепи байпаса. Поэтому бесперебойник должен иметь достаточный мощностной запас, чтобы безаварийно работать при пусковых токах нагрузки и экстремальных просадках сетевого напряжения.
Чем выше потребление электроприборов, тем меньше по времени они протянут от аккумуляторов. Если нужна длительная автономия мощных электроприборов, подбирается источник бесперебойного питания с внешними аккумуляторными батареями достаточной емкости.
Правильный расчет необходимой мощности ИБП
Рассмотрим, как подобрать ИБП исходя из мощности нагрузки на конкретном примере.
Сведения о нагрузке: энергозависимый газовый котел на 120 Вт (1 шт.) и циркуляционный насос на 30 Вт (2 шт.). Время резервного питания – 10 минут.
При подборе ИБП для котла учитывается его электрическая потребляемая мощность в ваттах. Её можно отыскать в инструкции. Часто пользователи путают эту величину с тепловым параметром, который не имеет никакого отношения к энергопотреблению и не учитывается при подборе.
Расчёт мощности нагрузки для ИБП:
- Максимальная активная мощность насоса с учетом пускового тока – 30 х 3 = 90 Вт
- Суммарное активное потребление оборудования – 120 + 90 + 90 = 300 Вт
- Подходящая активная мощность ИБП (не менее) – 300 Вт х 1,3 (запас 30%) = 390 Вт
- Полная мощность: котла – 120 Вт / 0,95 (Cosφ) = 127 ВА; насоса – 30 Вт / 0,75 (Cosφ) = 40 ВА
- Суммарное потребление оборудования: 127 + 120 + 120 = 367 ВА
- Подходящий мощностной параметр ИБП (не менее) – 367 Вт х 1,3 (запас 30%) = 477 ВА
Формула расчёта мощности нагрузки для ИБП (суммарно) – (P1 + P2+ … PN) х 1,3 = Рибп
Для данного примера подойдет модель SW500SL на 500 ВА / 400 Вт со встроенными аккумуляторами. При загрузке ИБП на 70% резервное питание отопительного оборудования продлится в течение 16 минут.
Вывод
Чтобы правильно выполнить расчет суммарной мощности подключаемого оборудования для ИБП, важно учитывать пусковые всплески всех приборов, у которых присутствуют электромоторы.
Оптимальная нагрузка для источников бесперебойного питания должна быть такой, чтобы его полная и активная составляющие были выше на 20-30%, чем такие же показатели у подключенных приборов. Иначе случится перегрузка и устройство будет бесполезно.
Мощностной параметр влияет на длительность резервного питания бесперебойника от аккумуляторов. Поэтому при подборе важно сравнивать и длительность автономии при разной степени загрузки.
Влияние мощности нагрузки на срок службы ИБП не оказывается только в том случае, если прибор не будет перегружаться.