Розрахунок потужності ДБЖ

Правильний підбір джерела безперебійного живлення є невід’ємним запорукою надійності системи електропостачання. Параметри ДБЖ повинні бути строго порівнянні з навантаженням, яка буде підключена до ДБЖ. Інакше джерело безперебійного живлення не принесе бажаної користі, а гроші будуть витрачені даремно.

Як правильно розрахувати потужність бесперебойніка?

Оцінка необхідної потужності

Якщо сумарний струм, споживаний підключеним обладнанням, перевищує потужність ДБЖ, то останній виявляється в стані перевантаження. У разі перевантаження ДБЖ він виробляє скидання навантаження під час простою замість перемикання в режим харчування від батареї. Необхідну потужність ДБЖ ви можете оцінити шляхом підсумовування потужностей (у ВАТ), споживаних усіма елементами обладнання, які ви плануєте підключити до свого ДБЖ. (Номінальна потужність обладнання у ВАТ вказується в документації, що надається його виробником. При відсутності будь-якої документації в друкованому вигляді або в мережі Інтернет см. Паспортну табличку на обладнанні. Якщо значення потужності, споживаної вашим обладнанням, вказані в амперах, то для оцінки потужності у ВАТ помножте значення в амперах на значення напруги змінного струму.

Коефіцієнт потужності навантаження або по-іншому Power Factor має дуже важливе значення при розрахунку потужності бесперебойніка. Ця цифра показує яку частку потужності реально споживає навантаження, тобто активна потужність. Якщо розглядати навантаження як ідеальне опір, то в цьому випадку значення коефіцієнта буде дорівнює одиниці, що є максимальним значенням. Конденсатори і котушки не є споживачами потужності, тому для них значення коефіцієнта дорівнює нулю. В обладнанні можливо переважання як ємнісний, так і індуктивної складової.

До обладнання з ємнісної складової відносяться комп’ютери і сервери. Індуктивна складова присутня в пристроях з електродвигунами, це може бути насос, кондиціонер і т. П. Ця інформація необхідна в тому випадку, коли ІБП захищатиме обладнання різного типу, так як у перших коефіцієнт потужності прагне до одиниці, а у других знаходиться в інтервалі від 0,8 до 0,9. В такому випадку необхідно знайти середній коефіцієнт потужності, щоб отримати точний результат.

Як мінімум, вам потрібно досить ємності акумуляторних батарей в вашому ДБЖ, щоб дати вашій комп’ютерній системі досить часу для правильного вимикання. Це абсолютно прийнятний мінімум. Якщо у вашого ДБЖ недостатньо ємності акумуляторних батарей, щоб забезпечити систему з моменту відключення живлення до моменту його успішного виключення, ви ризикуєте пошкодити апарат і втратити дані.

Отже, як ви можете розрахувати енергоспоживання системи? Першим кроком є перевірка базової системи і периферійних пристроїв, які ви хочете зберегти в разі втрати харчування. У разі нашого домашнього сервера нам не потрібно розраховувати навантаження на периферію, тому що немає ніяких периферійних пристроїв (це сервер без головного комп’ютера, для якого не потрібно електроживлення, крім апаратного забезпечення безпосередньо в вишці). З іншого боку, наші два комп’ютери (в домашньому офісі і ігровій кімнаті) мають периферійні пристрої, такі як монітори, зовнішні жорсткі диски і так далі. У разі відключення живлення, коли ви працюєте за комп’ютером, доцільно, щоб батарея також постачала монітор, щоб ви могли взаємодіяти з машиною. Не забувайте враховувати навантаження на периферію при розрахунку ваших потреб.

Почнемо з визначення енергоспоживання нашого домашнього сервера, оскільки він є найбільш простим з наших налаштувань. Якщо ви хочете бути гранично точними у своїх розрахунках, ви можете використовувати вимірювач потужності для вимірювання фактичних моделей споживання ваших пристроїв.

Крім того, ви можете подивитися на номінальну потужність вашого комп’ютера як міру максимальної потужності, яку комп’ютер буде тягнути. Однак важливо відзначити, що джерело живлення потужністю 400 Вт не вимагає постійного навантаження в 400 Вт. Наш домашній сервер має джерело живлення 400 Вт, але при вимірюванні за допомогою вимірювального приладу Kill-a-Watt він має пікове навантаження при запуску трохи більше 300 Вт і постійну робоче навантаження всього близько 250 Вт.

Якщо ви хочете бути консервативними в оцінці споживаної потужності, використовуйте максимальну номінальну потужність блоку живлення і периферійних пристроїв (таким чином ви отримаєте додатковий час автономної роботи замість невеликого часу автономної роботи). Крім того, ви можете підвищити точність своїх обчислень за допомогою вимірювального пристрою і розподілити більше свого бюджету на потрібні вам функції ДБЖ і менше на покупку більшої батареї.

Незалежно від того, чи використовуєте ви менш точний або більш точний метод, у вас буде значення потужності. У наших прикладах розрахунку ми будемо використовувати 400 Вт в якості прикладу

Просте емпіричне обчислення, яке ви можете використовувати, щоб визначити, скільки ДБЖ становить:

1.6 * Здатність навантаження потужність = Мінімальна вольт-ампер (ВА)

Вольт-ампер – це стандартне вимірювання, що використовується для опису потужності блоків ІБП.Іспользуя наведене вище рівняння, ми бачимо, що мінімальна номінальна потужність ВА, яка нам потрібна для наших потреб в 400 Вт, буде дорівнює 640 ВА.

Розрахунок АКБ

Друге, що потрібно знати про те, як розрахувати джерело безперебійного живлення, це ємність АКБ. Акумуляторні батареї забезпечують харчування навантаження при відсутності харчування в магістральної мережі.

Якщо потрібно провести розрахунок ємності ІБП для заданої потужності і часу роботи, то застосовується проста формула:

Ємність = 100 * час * потужність навантаження

Час автономної роботи виражається в годинах, а потужність навантаження в кіловатах. Звертаємо ще раз увагу, що потужність виражається не в вольт-ампер. Наприклад, джерело безперебійного живлення захищає комп’ютер з потужністю 500 Вт (0,5 кВт). Джерело безперервного живлення повинне забезпечити час роботи рівне 2 годинах. При таких умовах формула, що дозволяє провести розрахунок ємності батарей для ДБЖ набуває такого вигляду:

Таким чином для навантаження з потужністю 500 Вт для забезпечення роботи протягом 8 годин необхідна ємність акумуляторів рівна 400 Ач. Такий розрахунок ємності акумулятора для ДБЖ застосуємо для АКБ з напругою 12 В. Крім того, потрібно врахувати, що формула придатна для тривалого часу роботи від акумулятора, а саме близько 9-10 годин. Це обумовлено тим, що залежність ємності акумулятора від часу заряду не має лінійний характер на всьому протязі.

Якщо час роботи менше, то необхідно вводити поправки. Це пов’язано з тим, що при маленькому часу струм розряду великий і акумулятор віддає навантаженні тільки деяку частину своєї ємності. Так, якщо необхідно час роботи в 30 хвилин, то результат треба поділити на два, для 2 годин зменшити на 40%, для 4 годин – 30%, на 6 годин – 40%. Щоб визначити точно значення необхідно використовувати точне значення ККД інвертора, який встановлений на ДБЖ і зіставити дані з кривого розряду певного типу акумуляторів.

Після того, як знайдена сумарна ємність, необхідно виконати розрахунок кількості акумуляторних батарей для ДБЖ. Щоб його виконати потрібно сумарну ємність розділити на ємність одного акумулятора. У нашому випадку сумарна ємність склала 400 Ач. Припустимо, що ємність одного акумулятора дорівнює 50 Ач. У такому випадку нам знадобиться 8 таких акумуляторних батарей.

Час роботи

Багатьох користувачів цікавить час роботи, яке зможе забезпечити той чи інший бесперебойник. Як розрахувати час роботи бесперебойніка? Для цього необхідно знати потужність підключеного навантаження до ДБЖ, коефіцієнт корисної дії інвертора і сумарну ємність АКБ.

Сумарний розрахунок акумуляторних батарей для ДБЖ проводиться вкрай просто. У більшості випадків джерела безперебійного живлення містять в собі типові акумулятори. Щоб виконати сумарний розрахунок батарей для ДБЖ потрібно помножити їх кількість на ємність однієї акумуляторної батареї.

Щоб розрахунок часу автономної роботи ДБЖ ККД інвертора рекомендовано приймати рівним 0,85. Сумарна потужність навантаження повинна бути виражена в ватах. Про те, як її знайти ми говорили на початку статті.

Розрахунок часу роботи ДБЖ проводиться за такою формулою:

Час = сумарна ємність АКБ * напруга АКБ * (ККД інвертора / потужність навантаження)

Отримане значення є наближеним і може змінюватися в процесі терміну служби джерела безперебійного живлення. Розрахунок часу ІБП є наближеним, тому що час залежить від зносу АКБ і умов експлуатації, в основному від температури повітря. Так, наприклад, зростання температури на один градус після позначки 40 ° C знижує ємність акумулятора на 5%, що є дуже суттєвим. Для максимального терміну служби рекомендовано знижувати навантаження на бесперебойник на кожні 10 градусів після 25 ° C на 20%. Або ж можна організувати хорошу систему охолодження і не допускати взагалі будь-якого зростання температури, за що джерело безперебійного буде тільки вдячний.

Якщо подібні розрахунки для вас є незрозумілими, то ви можете звернутися до фахівців в цій області або ж використовувати спеціальний калькулятор – програма розрахунку ДБЖ. Однак, в цьому випадку необхідно використовувати перевірений софт, створений професіоналами, щоб уникнути помилок і неправильного вибору ДБЖ. Плюсом таких програм є розрахунок трансформаторів ДБЖ. При розрахунку можна вибрати тип сердечника у трансформатора. При обчисленнях враховуються втрати, які можливі в осерді і мідних проводах.

Можливі випадки, коли немає необхідності в абсолютно точних даних. У такому випадку можна скористатися спеціальними таблицями, в яких наведено час автономної роботи для різних видів джерел безперебійного живлення. Дані таблиці включають в себе час роботи в залежності від ємності акумуляторних батарей і сумарної потужності навантаження. Таким чином, ви можете порівняти свої дані з табличними і дізнатися приблизний час.

Знаючи те, як розрахувати ДБЖ можна зробити найбільш правильний вибір ДБЖ. Тепер ви знаєте, що час автономної роботи залежить не від потужності ДБЖ або від сумарного напруги АКБ, а від ємності акумуляторів. Тому при виборі ДБЖ потрібно віддавати перевагу з більшою ємністю акумуляторів при відповідно до заданої потужністю. Такий вибір дозволить забезпечити максимальну автономність.

Розрахунок потужності ДБЖ

Правильний підбір джерела безперебійного живлення є невід’ємним запорукою надійності системи електропостачання. Параметри ДБЖ повинні бути строго порівнянні з навантаженням, яка буде підключена до ДБЖ. Інакше джерело безперебійного живлення не принесе бажаної користі, а гроші будуть витрачені даремно.

Як правильно розрахувати потужність бесперебойніка?

Оцінка необхідної потужності

Якщо сумарний струм, споживаний підключеним обладнанням, перевищує потужність ДБЖ, то останній виявляється в стані перевантаження. У разі перевантаження ДБЖ він виробляє скидання навантаження під час простою замість перемикання в режим харчування від батареї. Необхідну потужність ДБЖ ви можете оцінити шляхом підсумовування потужностей (у ВАТ), споживаних усіма елементами обладнання, які ви плануєте підключити до свого ДБЖ. (Номінальна потужність обладнання у ВАТ вказується в документації, що надається його виробником. При відсутності будь-якої документації в друкованому вигляді або в мережі Інтернет см. Паспортну табличку на обладнанні. Якщо значення потужності, споживаної вашим обладнанням, вказані в амперах, то для оцінки потужності у ВАТ помножте значення в амперах на значення напруги змінного струму.

Коефіцієнт потужності навантаження або по-іншому Power Factor має дуже важливе значення при розрахунку потужності бесперебойніка. Ця цифра показує яку частку потужності реально споживає навантаження, тобто активна потужність. Якщо розглядати навантаження як ідеальне опір, то в цьому випадку значення коефіцієнта буде дорівнює одиниці, що є максимальним значенням. Конденсатори і котушки не є споживачами потужності, тому для них значення коефіцієнта дорівнює нулю. В обладнанні можливо переважання як ємнісний, так і індуктивної складової.

До обладнання з ємнісної складової відносяться комп’ютери і сервери. Індуктивна складова присутня в пристроях з електродвигунами, це може бути насос, кондиціонер і т. П. Ця інформація необхідна в тому випадку, коли ІБП захищатиме обладнання різного типу, так як у перших коефіцієнт потужності прагне до одиниці, а у других знаходиться в інтервалі від 0,8 до 0,9. В такому випадку необхідно знайти середній коефіцієнт потужності, щоб отримати точний результат.

Як мінімум, вам потрібно досить ємності акумуляторних батарей в вашому ДБЖ, щоб дати вашій комп’ютерній системі досить часу для правильного вимикання. Це абсолютно прийнятний мінімум. Якщо у вашого ДБЖ недостатньо ємності акумуляторних батарей, щоб забезпечити систему з моменту відключення живлення до моменту його успішного виключення, ви ризикуєте пошкодити апарат і втратити дані.

Отже, як ви можете розрахувати енергоспоживання системи? Першим кроком є перевірка базової системи і периферійних пристроїв, які ви хочете зберегти в разі втрати харчування. У разі нашого домашнього сервера нам не потрібно розраховувати навантаження на периферію, тому що немає ніяких периферійних пристроїв (це сервер без головного комп’ютера, для якого не потрібно електроживлення, крім апаратного забезпечення безпосередньо в вишці). З іншого боку, наші два комп’ютери (в домашньому офісі і ігровій кімнаті) мають периферійні пристрої, такі як монітори, зовнішні жорсткі диски і так далі. У разі відключення живлення, коли ви працюєте за комп’ютером, доцільно, щоб батарея також постачала монітор, щоб ви могли взаємодіяти з машиною. Не забувайте враховувати навантаження на периферію при розрахунку ваших потреб.

Почнемо з визначення енергоспоживання нашого домашнього сервера, оскільки він є найбільш простим з наших налаштувань. Якщо ви хочете бути гранично точними у своїх розрахунках, ви можете використовувати вимірювач потужності для вимірювання фактичних моделей споживання ваших пристроїв.

Крім того, ви можете подивитися на номінальну потужність вашого комп’ютера як міру максимальної потужності, яку комп’ютер буде тягнути. Однак важливо відзначити, що джерело живлення потужністю 400 Вт не вимагає постійного навантаження в 400 Вт. Наш домашній сервер має джерело живлення 400 Вт, але при вимірюванні за допомогою вимірювального приладу Kill-a-Watt він має пікове навантаження при запуску трохи більше 300 Вт і постійну робоче навантаження всього близько 250 Вт.

Якщо ви хочете бути консервативними в оцінці споживаної потужності, використовуйте максимальну номінальну потужність блоку живлення і периферійних пристроїв (таким чином ви отримаєте додатковий час автономної роботи замість невеликого часу автономної роботи). Крім того, ви можете підвищити точність своїх обчислень за допомогою вимірювального пристрою і розподілити більше свого бюджету на потрібні вам функції ДБЖ і менше на покупку більшої батареї.

Незалежно від того, чи використовуєте ви менш точний або більш точний метод, у вас буде значення потужності. У наших прикладах розрахунку ми будемо використовувати 400 Вт в якості прикладу

Просте емпіричне обчислення, яке ви можете використовувати, щоб визначити, скільки ДБЖ становить:

1.6 * Здатність навантаження потужність = Мінімальна вольт-ампер (ВА)

Вольт-ампер – це стандартне вимірювання, що використовується для опису потужності блоків ІБП.Іспользуя наведене вище рівняння, ми бачимо, що мінімальна номінальна потужність ВА, яка нам потрібна для наших потреб в 400 Вт, буде дорівнює 640 ВА.

Розрахунок АКБ

Друге, що потрібно знати про те, як розрахувати джерело безперебійного живлення, це ємність АКБ. Акумуляторні батареї забезпечують харчування навантаження при відсутності харчування в магістральної мережі.

Якщо потрібно провести розрахунок ємності ІБП для заданої потужності і часу роботи, то застосовується проста формула:

Ємність = 100 * час * потужність навантаження

Час автономної роботи виражається в годинах, а потужність навантаження в кіловатах. Звертаємо ще раз увагу, що потужність виражається не в вольт-ампер. Наприклад, джерело безперебійного живлення захищає комп’ютер з потужністю 500 Вт (0,5 кВт). Джерело безперервного живлення повинне забезпечити час роботи рівне 2 годинах. При таких умовах формула, що дозволяє провести розрахунок ємності батарей для ДБЖ набуває такого вигляду:

Таким чином для навантаження з потужністю 500 Вт для забезпечення роботи протягом 8 годин необхідна ємність акумуляторів рівна 400 Ач. Такий розрахунок ємності акумулятора для ДБЖ застосуємо для АКБ з напругою 12 В. Крім того, потрібно врахувати, що формула придатна для тривалого часу роботи від акумулятора, а саме близько 9-10 годин. Це обумовлено тим, що залежність ємності акумулятора від часу заряду не має лінійний характер на всьому протязі.

Якщо час роботи менше, то необхідно вводити поправки. Це пов’язано з тим, що при маленькому часу струм розряду великий і акумулятор віддає навантаженні тільки деяку частину своєї ємності. Так, якщо необхідно час роботи в 30 хвилин, то результат треба поділити на два, для 2 годин зменшити на 40%, для 4 годин – 30%, на 6 годин – 40%. Щоб визначити точно значення необхідно використовувати точне значення ККД інвертора, який встановлений на ДБЖ і зіставити дані з кривого розряду певного типу акумуляторів.

Після того, як знайдена сумарна ємність, необхідно виконати розрахунок кількості акумуляторних батарей для ДБЖ. Щоб його виконати потрібно сумарну ємність розділити на ємність одного акумулятора. У нашому випадку сумарна ємність склала 400 Ач. Припустимо, що ємність одного акумулятора дорівнює 50 Ач. У такому випадку нам знадобиться 8 таких акумуляторних батарей.

Час роботи

Багатьох користувачів цікавить час роботи, яке зможе забезпечити той чи інший бесперебойник. Як розрахувати час роботи бесперебойніка? Для цього необхідно знати потужність підключеного навантаження до ДБЖ, коефіцієнт корисної дії інвертора і сумарну ємність АКБ.

Сумарний розрахунок акумуляторних батарей для ДБЖ проводиться вкрай просто. У більшості випадків джерела безперебійного живлення містять в собі типові акумулятори. Щоб виконати сумарний розрахунок батарей для ДБЖ потрібно помножити їх кількість на ємність однієї акумуляторної батареї.

Щоб розрахунок часу автономної роботи ДБЖ ККД інвертора рекомендовано приймати рівним 0,85. Сумарна потужність навантаження повинна бути виражена в ватах. Про те, як її знайти ми говорили на початку статті.

Розрахунок часу роботи ДБЖ проводиться за такою формулою:

Час = сумарна ємність АКБ * напруга АКБ * (ККД інвертора / потужність навантаження)

Отримане значення є наближеним і може змінюватися в процесі терміну служби джерела безперебійного живлення. Розрахунок часу ІБП є наближеним, тому що час залежить від зносу АКБ і умов експлуатації, в основному від температури повітря. Так, наприклад, зростання температури на один градус після позначки 40 ° C знижує ємність акумулятора на 5%, що є дуже суттєвим. Для максимального терміну служби рекомендовано знижувати навантаження на бесперебойник на кожні 10 градусів після 25 ° C на 20%. Або ж можна організувати хорошу систему охолодження і не допускати взагалі будь-якого зростання температури, за що джерело безперебійного буде тільки вдячний.

Якщо подібні розрахунки для вас є незрозумілими, то ви можете звернутися до фахівців в цій області або ж використовувати спеціальний калькулятор – програма розрахунку ДБЖ. Однак, в цьому випадку необхідно використовувати перевірений софт, створений професіоналами, щоб уникнути помилок і неправильного вибору ДБЖ. Плюсом таких програм є розрахунок трансформаторів ДБЖ. При розрахунку можна вибрати тип сердечника у трансформатора. При обчисленнях враховуються втрати, які можливі в осерді і мідних проводах.

Можливі випадки, коли немає необхідності в абсолютно точних даних. У такому випадку можна скористатися спеціальними таблицями, в яких наведено час автономної роботи для різних видів джерел безперебійного живлення. Дані таблиці включають в себе час роботи в залежності від ємності акумуляторних батарей і сумарної потужності навантаження. Таким чином, ви можете порівняти свої дані з табличними і дізнатися приблизний час.

Знаючи те, як розрахувати ДБЖ можна зробити найбільш правильний вибір ДБЖ. Тепер ви знаєте, що час автономної роботи залежить не від потужності ДБЖ або від сумарного напруги АКБ, а від ємності акумуляторів. Тому при виборі ДБЖ потрібно віддавати перевагу з більшою ємністю акумуляторів при відповідно до заданої потужністю. Такий вибір дозволить забезпечити максимальну автономність.