Как рассчитать источник бесперебойного питания?

Методика расчета ИБП и важные нюансы

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 рассчитать бесперебойник? Для этого необходимо учесть ряд параметров, ключевым из которых является мощность. Если вы купите ИБП, обладающий мощностью меньшей в сравнении с нагрузкой, то он просто не будет работать. Чтобы достаточно точно посчитать мощность необходимо вспомнить немного физики.

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 рассчитать мощность ИБП, зная коэффициент мощности нагрузки? Чтобы вычислить мощность необходимо перемножить номинальную мощность ИБП на коэффициент мощности. В результате операции получается число, которое показывает максимальную активную мощность, которую сможет обслуживать источник бесперебойного питания. Например, мощность ИБП составляет 100 кВА, а коэффициент мощности нагрузки равен 0,9. В таком случае активная мощность нагрузки составит 90 кВт. Суммарная мощность нагрузки не должна превышать 90 кВт, а лучше если она будет несколько меньше.

Таких сложностей при расчёте мощности можно избежать, если использовать в качестве показателя выходной мощности бесперебойника. В таком случае расчет источника бесперебойного питания будет выполнен без ошибок. Большая ошибка сопоставлять мощности, выраженные в вольт-амперах и ваттах, так как величины значимо отличаются.

Также следует учитывать то, что потребляемая техникой мощность может быть несколько ниже номинальной. Такое может быть в самых различных случаях. Например, если рассматривать компьютеры, то их мощность в большинстве случаев определяется по мощности блока питания. Но не во всех случаях такой алгоритм расчёта является верным. Так, например, на компьютере может установлен блок питания, имеющий мощность 450 Вт, но суммарная мощность компонентов компьютера всего 120 Вт. Таких особенностей может быть очень много и их нужно учесть, выполняя расчет бесперебойника.

Другая ситуация, которую нужно учесть, чтобы произвести расчет работы ИБП связана с холодильником. Например, он может иметь мощность в 250 Вт, но стоит учитывать, что работает холодильник не постоянно, а только через некоторые промежутки времени. В таком случае необходимо узнать годовое потребление электроэнергии. В расчётах необходимо использовать это значение, делённое на 9. Следует заметить, что мощность нагрузки необходимо считать в ваттах.

На некоторых сайтах можно встретить расчет мощности ИБП онлайн, но они не могут выдать точных данных, потому что не учитывают подобных нюансов. Если же вы всё-таки решитесь воспользоваться подобными сервисами, то в добавок к полученному результату необходимо добавить порядка 20%. Немаловажно задуматься о перспективе роста мощности нагрузки. При росте нагрузки в будущем, лучше сразу приобрести более мощный ИБП. Аналогичная ситуация обстоит с сервисами, которые позволяют произвести расчет времени работы ИБП онлайн.

Расчёт АКБ

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.

Время работы

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.

Написать письмо

По любому вопросу вы можете воспользоваться данной формой:

Как рассчитать ИБП для компьютера и других устройств

В продолжение нашей предыдущей статьи с базовыми понятиями об источниках бесперебойного питания мы решили немного углубиться в эту тему и подробнее рассказать о том, как подобрать ИБП по мощности и времени работы.

Основные параметры

Итак, основными параметрами в данном случае можно считать:

  • Мощность ИБП, то есть, предельно допустимую нагрузку на него.
  • Емкость установленной АКБ.
  • Время автономной работы. Эта величина напрямую зависит от нагрузки и емкости аккумулятора. Соответственно, чем больше устройств будет подключено к источнику, тем меньше времени он сможет их питать, при этом батарея большей емкости позволит работать тому же количеству устройств дольше.

Как можно заметить, все три характеристики тесно связаны, и при выборе конкретной модели UPS следует учитывать не одну из них, а все одновременно.

Для чего необходимы расчеты?

Вопрос как рассчитать ИБП может возникнуть в двух ситуациях:

  • Когда критичной оказывается нагрузка, но при этом длительное время работы не требуется. Самый простой пример – работа домашнего компьютера. В этом случае важно, чтобы бесперебойник «выдержал» (не отключился от чрезмерной нагрузки) переключение с питания от сети на АКБ и позволил, например, просто сохранить результаты работы и выключить ПК.
  • Когда время работы играет важную роль. Например, в случае, когда от работы ИБП зависит функционирование критически важных приборов: серверов, медицинского оборудования, отопительных котлов.

Соответственно, в первом случае расчеты будут несколько проще, поскольку важно лишь определить предельно допустимую мощность.

Расчет ИБП по мощности

Непосредственно расчет мощности производится по следующему плану:

  1. Определить перечень устройств, которые будут подключены к UPS.
  2. Вычислить суммарное потребление всех устройств.
  3. Определить наличие нагрузки пусковыми токами. Она присутствует у устройств с мощными электродвигателями, например, у насосов, кондиционеров, холодильников и превышает номинальное потребление в несколько раз. К примеру, пусковой ток кондиционера выше в 4-5 раз, а у холодильника – в 5-8. Номинальное потребление каждого такого устройства нужно рассчитывать с учетом нагрузки пусковым током, которая может попросту «перегрузить» ИБП.
  4. Уточнить, не будет ли наблюдаться рост нагрузки во время работы.

К общему плану расчетов стоит также сделать 3 уточнения:

  1. Мощность источников бесперебойного питания может указываться как в виде активной (в Вт), так и полной (в ВА). Соответственно, при необходимости номинальную нагрузку подключенного устройства можно рассчитать как произведение потребляемого им тока (нагрузки, А) на напряжение в сети (220 В).
  2. Номинальная нагрузка должна равняться примерно 80% мощности ИБП, чтобы долгая работа не приводила к его перегрузке.
  3. Качественные UPS способны в течение недолгого времени работать при перегрузке – этот параметр называется перегрузочной способностью и указывается в процентах. Например, в характеристиках конкретной модели может быть указано: «перегрузочная способность – 10 минут при нагрузке в 125%». После указанного времени устройство отключается для предотвращения перегрева и повреждения. Иногда ИБП допускает перегрузку до 150% на доли секунд, что при определенном запасе может нивелировать нагрузку пусковыми токами.
Читайте также  Светодиоды на 12 вольт для освещения

В итоге формула расчета будет выглядеть следующим образом:

[мощность ИБП] >= ([мощность устройства 1] + … + [мощность устройства n]) * 1,2

Для примера рассмотрим, как подобрать ИБП для компьютера:

  • потребление системного блока – 350 Вт,
  • потребление ЖК монитора с диагональю 24” – 20 Вт,
  • потребление компьютерных колонок – 10 Вт,
  • потребление принтера в момент печати – 12 Вт.

В теории, для питания всей системы будет достаточно бесперебойника мощностью = (350+20+10+12)*1,2 = 470,4 Вт. На практике, модели такой мощности найти не удастся, поэтому ближайшим устройством, соответствующим потребностям, будет ИБП на 500 Вт.

Расчет времени работы ИБП

Время работы от UPS, как уже было указано выше, зависит не только от потребления, но и от емкости установленной в нем АКБ. Она указывается в списке характеристик и непосредственно на аккумуляторе.

Здесь расчет еще проще, чем в случае с мощностью:

[время работы] = [емкость АКБ] * [напряжение АКБ] * (0,85 / [активная мощность нагрузки])

0,85 в формуле – это средний КПД бесперебойника.

Итоговое значение по понятным причинам является приблизительным и зависит не только от динамического изменения нагрузки (на нее, если брать в качестве примера обычный домашний ПК, влияет изменение громкости колонок, активность принтера и даже нагрузка на центральный процессор), но и износа самого аккумулятора и его температура.

В заключение

Как рассчитать ИБП мы достаточно подробно рассказали, но в качестве заключения стоит уделить внимание еще одному важному моменту. Дело в том, что ИБП, особенно доступные бытовые модели, не стоит рассматривать как основной источник питания при необходимости в большой автономности.

Говоря простым языком – это не лучший выбор, например, для его многочасового использования в загородном доме, где случаются продолжительные перебои с электроэнергией. В этом случае потребуется модель с внешними аккумуляторами. Компактного же бесперебойника с одной встроенной батареей, в лучшем случае, хватит на 10-15 минут работы. Впрочем, это не означает его абсолютную бесполезность. Во-первых, он позволит безопасно отключить компьютер, а, во-вторых, возьмет на себя функции сетевого фильтра в период питания от электросети, который, к примеру, защитит дорогостоящее оборудование от перепадов напряжения или грозы.

Расчёт ИБП по мощности и времени работы. Расчёт АКБ для ИБП

Каждый владелец частного дома, офиса или предприятия, где есть оборудование со строгими требованиями к электроснабжению и риск прекращения подачи электропитания, рано или поздно осознает, что без ИБП ему просто не обойтись. Подбор ИБП всегда индивидуальный процесс, так как у каждого пользователя свои конкретные требования.

В нашей статье мы постарались сделать простое и понятное руководство для всех, кто самостоятельно подбирает ИБП и аккумуляторные батареи для решения своих задач.

Содержание

  • Особенности подбора ИБП
  • Подбор ИБП по мощности и времени автономной работы
  • 1. Определение суммарной мощности потребителей
  • 2. Выбор типа конструктива ИБП
  • 3. Определение требуемого времени автономной работы ИБП
  • Расчёт аккумуляторных батарей для ИБП
  • 1. Посчитайте количество АБ
  • 2. Выясните отдаваемую мощность каждой ячейки батареи
  • 3. Подберите подходящую модель аккумуляторной батареи
  • 4. Подберите вариант установки АБ
  • Пример подбора аккумуляторных батарей для автономного питания газового котла

    Особенности подбора ИБП

    По сравнению со стабилизаторами напряжения, источники питания являются более сложными устройствами в техническом плане, из-за этого расчет ИБП, то есть подбор необходимой модели, будет включать несколько больше параметров, в частности, помимо мощности устройства, потребуется определить емкость аккумуляторных батарей (АБ), зависящую от требований ко времени автономии.

    При неверном подборе данных технических характеристик ИБП, общая эффективность его работы, а также обеспечиваемый уровень бесперебойности вряд ли будут приемлемыми. Ниже приведены методики расчета этих параметров.

    Подбор ИБП по мощности и времени автономной работы

    Алгоритм подбора модели ИБП состоит из описанных ниже этапов.

    1. Определение суммарной мощности потребителей

    Для начала необходимо определить, какие электроприборы вы будете напитывать от ИБП и какая у них потребляемая мощность. При этом важно не забыть о величине пусковых токов нагрузки. Их значение может в несколько раз отличаться от номинального.

    Информацию о величине потребляемой мощности и пусковых токах можно узнать в техпаспорте изделия или у производителя электроприбора. Определив максимальную суммарную мощность нагрузки в Вт, необходимо подобрать ИБП по активной выходной мощности, которая должна быть больше рассчитанного значения примерно на 20-30%.

    2. Выбор типа конструктива ИБП

    Как правило, модели ИБП могут иметь следующие форм-факторы:

    • настенный;
    • напольный;
    • рэковый – для размещения в 19-дюймовые стойки;
    • универсальный – могут устанавливаться как напольно, та и в стойку.

    Выбор типа конструктива зависит от того, где вам необходимо разместить устройство, чтобы обеспечить надежное подключение ИБП к сети и нагрузке.

    3. Определение требуемого времени автономной работы ИБП

    Чтобы определить необходимое время автономного питания нагрузки от ИБП, необходимо учесть длительность и периодичность отключений электроэнергии в сети и наличие устройств резервного питания. Существует два варианта ситуаций:

    • в вашей электросети случаются незначительные по времени отключения электроэнергии или для питания нагрузки в период отсутствия электричества вы используете генератор. В этом случае вам стоит искать решение с небольшим временем автотомии – не более 5-10 минут.
    • в вашей электросети случаются отключения электричества на более длительное время и при этом в качестве источника резервного питания вы не используете генератор. В этом случае вам потребуется ИБП с большим временем автотомии (точное значение зависит от максимального периода пропадания электричества).

    В зависимости от типа ситуации, потребуется выбрать один их двух вариантов ИБП:

    • если требуемое время автономной работы ИБП не более 5-10 минут, то вам подойдут модели ИБП со встроенными АБ, которые обеспечат бесперебойный переход на работу от генератора или будут надежно защищать от коротких пропаданий сетевого напряжения. Такие устройства в желаемом типе конструктива легко самостоятельно подобрать на сайте продавца или производителя, зная максимальную потребляемую мощность нагрузки.
    • если требуемое время автономной работы более 10 минут, то стоит рассмотреть модели ИБП без встроенных АБ, но с возможностью подключения внешних батарей. Такие устройства более сложны в подборе, поэтому для решения этой задачи вы можете обратиться к консультантам производителя или продавца. Если же вы хотите самостоятельно подобрать внешние батареи, то ниже мы приводим простой алгоритм подбора.

    Расчёт аккумуляторных батарей для ИБП

    В данном разделе мы приведём простой алгоритм подбора стандартных 12-вольтовых батарей типа AGM (Absorbent Glass Mat).

    1. Посчитайте количество АБ

    Для начала нужно посчитать количество батарей, которое потребуется для работы выбранной модели ИБП. В этом поможет следующая формула:
    N батарей = Номинальное напряжение АБ / 12 Вольт, где 12 Вольт – это номинальное напряжение одной батареи.

    Номинальное напряжение АБ указывается в Вольтах, это значение можно найти в технических характеристиках модели ИБП.

    2. Выясните отдаваемую мощность каждой ячейки батареи

    Далее необходимо выяснить мощность, которую должна отдать батарея при пересчете на 2-вольтовую ячейку. Как правило, именно это значением большинство производителей аккумуляторных батарей указывают в разрядных таблицах подбора батарей.

    Поясним, что стандартная 12-вольтовая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея ИБП представляет собой корпус, в котором находится 6 соединенных последовательно ячеек, каждая из которых имеет номинальное напряжение 2 В.

    Чтобы правильно рассчитать мощность, которую должна отдать батарея при пересчете на 2-вольтовую ячейку, необходимо воспользоваться следующей формулой:
    P ячейки = P нагрузки / N ячеек х КПД инвертора, где:

    • P ячейки – мощность, которую должна отдать одна 2-вольтовая ячейка батареи;
    • P нагрузки – потребляемая мощность нагрузки в Вт;
    • N ячеек – общее количество ячеек в батареях выбранной модели ИБП (чтобы выяснить значение этого параметра, необходимо номинальное напряжение АБ разделить на 2 В или количество АБ умножить на 6 ячеек);
    • КПД инвертора при работе от батарей необходимо узнать у производителя ИБП (например, в моделях однофазных источников питания ГК «Штиль» это значение равно 0,86).

    3. Подберите подходящую модель аккумуляторной батареи

    Когда мощность ячейки батареи выяснена, перед тем как переходить на сайт производителя АБ и подбирать подходящую модель понадобиться уточнить еще один параметр – конечную точку разряда ячейки батареи (В/эл-т), то есть значение напряжения, ниже которого нельзя разряжать батарею. Это устанавливаемая величина, которая не может быть ниже 1,6 Вольт на каждую 2-вольтовую ячейку батареи, и зависит от длительности разряда.

    Теперь, зная три основных параметра (время автономной работы, значение отдаваемой мощности ячейки батареи и конечную точку ее разряда), определяется подходящая модель аккумуляторной батареи. Для этого необходимо использовать таблицы разряда постоянной мощностью батареи при 25 градусах Цельсия (это предельно допустимая температура для ее эффективной эксплуатации). Такие таблицы, как правило, указаны на сайте производителя на странице модели батареи.

    Важно отметить, что подбирать батареи всегда необходимо с большей мощностью, чем это требуется.

    4. Подберите вариант установки АБ

    После подбора подходящих внешних батарей необходимо определить способ их установки. У каждого производителя существует множество вариантов установки АБ в зависимости от конструктивного исполнения самого источника питания.

    Как правило, батареи размещаются в специальных устройствах, которые обладают необходимой системой защиты. Например, в ГК «Штиль» для размещения батарей предусмотрены следующие варианты:

    • батарейные модули настенного, напольного или стоечного исполнения (размещенные в таких модулях батареи, как правило, обеспечивают от 10 мин до 3 ч автономной работы ИБП);
    • сборно-разборные батарейные стеллажи (предназначены для размещения батарей, обеспечивающих длительное время автономии – до 20 ч и более);
    • телекоммуникационные шкафы, куда обычно устанавливают фронт-терминальные батареи.

    Пользователь может обойтись и без специального устройства для установки батарей, но в этом случае ему все равно нужно будет самостоятельно организовать их защиту.

    Пример подбора аккумуляторных батарей для автономного питания газового котла

    Необходимо обеспечить бесперебойное питание газового котла и циркуляционного насоса, установленных в частном доме.

    • максимальная потребляемая мощность нагрузки составляет 600 Вт (P нагрузки = 600 Вт);
    • требуется 3 часа автономной работы электроприборов (Т автономии = 3 часа);
    • предполагается разместить ИБП на стене рядом с газовым котлом.
    Читайте также  Как рассчитать конденсатор для светодиода?

    В качестве ИБП для решения нашей задачи выберем настенную модель «Штиль» SW1000L с выходной мощностью 900 Вт, без встроенных батарей, но с поддержкой подключения внешних.

    Расчет внешних аккумуляторных батарей для ИБП SW1000L будет происходить в следующей последовательности:

    1) Рассчитаем необходимое количество внешних АБ (у данной модели номинальное напряжение внешних АБ составляет 36 В):
    N батарей = 36 В / 12 В. Таким образом, расчет показал, что потребуется 3 аккумуляторные батареи.

    2) Выясним отдаваемую мощность каждой ячейки батареи (у данной модели КПД инвертора при работе от батарей составляет 86%):
    P ячейки = 600 / 18 х 0,86. Необходимая мощность ячейки аккумуляторной батареи составляет 38,7 Вт.

    3) Подберём необходимую модель АБ, зная все необходимые параметры:

    • время автономной работы – 3 часа;
    • конечная точка разряда ячейки батареи – 1,75 В/эл-т;
    • мощность каждой ячейки батареи – 38,7 Вт.

    В качестве примера воспользуемся моделями аккумуляторных батарей компании Энергон. Зайдем на сайт производителя и выберем необходимую батарею. Из всего ассортимента изделий нам подойдет серия Delta DTM L, которая используется для питания требовательных электрических приборов – насосов и котлов систем отопления.

    Для нашего случая батарея Delta DTM 1290 L с отдаваемой мощностью ячейки 44.2 Вт является оптимальным вариантом.

    4) Определим, куда будем устанавливать батареи. Для размещения выбранных батарей потребуется напольный батарейный стеллаж, например, стеллаж BS-01 от производителя «Штиль», который позволяет установить как раз до трех батарей емкостью 90 Ач.

    В итоге для обеспечения бесперебойного питания газового котла и циркуляционного насоса с суммарной потребляемой мощностью 600 Вт мы подобрали:

    • ИБП SW1000L с выходной мощностью 900 Вт;
    • три аккумуляторных батареи Delta DTM 1290 L 90 Ач;
    • батарейный стеллаж BS-01.

    Ознакомиться с полным модельным рядом настенных ИБП «Штиль» для котлов можно, перейдя по ссылке:
    Настенные источники бесперебойного питания «Штиль» для котлов. Модельный ряд.

    Расчет времени работы ИБП для определенной нагрузки

    • Принцип работы
    • Что влияет на время автономной работы
    • Как подобрать ИБП
    • Формула
    • Где купить
    • Заключение
    • Видео по теме

    Чтобы обеспечить бесперебойную работу различных устройств, приборов и систем, используют источники бесперебойного питания. Рынок этими устройствами пестрит, поэтому выбор может быть довольно непростым решением. Чтобы не переплачивать, рекомендуют провести расчет времени работы ИБП в зависимости от нагрузки, которая будет ложиться на их плечи при отключении питания главного фидера.

    Принцип работы

    Источник бесперебойного питания — это устройство, которое контролирует параметры выходного напряжения вашей сети. В качестве основного источника электроэнергии используется городская сеть. В качестве резервного — аккумуляторные батареи.

    Согласно стандарту международной электротехнической комиссии все ИБП подразделяются на три основных типа:

    • Пассивные (резервные);
    • Линейно интерактивные;
    • С двойным преобразованием.

    Принцип работы ИПБ резервного типа (еще называют оффлайн) — при напряжении сети, не выходящем за заданные пределы данное устройство, передает напряжение от электросети к нагрузке, не внося в него никаких изменений. Если напряжение выходит за заданные пределы, он отключает подачу напряжения от сети и переключается на подачу напряжения от аккумуляторных батарей. При этом, преобразуя постоянное напряжение, АКБ в переменное напряжение промышленной частоты.

    Плюсы этого типа простой в монтаже, простой в работе, достаточно дешевый.

    Минусы: частое переключение на подачу питания от АКБ расходует их ресурс.

    Принцип работы ИБП линейно-интерактивного типа отличим от офлайновых только тем, что в их работе задействован стабилизатор напряжения. Диапазон предельно допустимого напряжения этих ИБП шире. То есть при падении напряжения в более широких пределах, стабилизатор сперва выравнивает напряжение, а если этого недостаточно, то ИБП переключается на электроснабжение от аккумуляторных батарей. При этом скорость переключения линейно интерактивных бесперебойников составляет 4.7 мс. Этого времени достаточно для продолжения работы компьютера. А вот для систем более чувствительных к перепадам (серверное и медицинское оборудование) лучше применять другой тип оснащения.

    Принцип работы ИБП с двойным преобразованием (еще называют онлайн) – напряжение от сети поступает на ИБП, преобразуется на постоянное напряжение для зарядки АКБ. Затем это постоянное напряжение преобразуется в переменное и передается в нагрузку.

    Плюсы этого типа:

    1. На выходе вы получаете чистый синус, потому как напряжение на выходе инвертора, это уже не то, которое поступило на вход инвертора.
    2. Нулевое время переключения при полном пропадании питания от электросети. Это достигается за счет того, что в нагрузку и в любом случае поступает преобразованное напряжение.

    Минусы: дорогостоящее оборудование и дорогой монтаж.

    Что влияет на время автономной работы

    Много разных показателей влияет на время независимой от сети работы. Главным считаются параметры устройства и перспективы добавления емкости батарей. Благодаря этому ИБП любого типа можно поделить на подтипы как устройства:

    1. С внедренными АКБ, без возможности подсоединения доп. аккумуляторов.
    2. С вмонтированными внутрь АКБ и с возможностью подсоединения доп. АКБ.
    3. Без встроенных АКБ, а только с подсоединением доп. батарей.
    4. Без встроенных АКБ, но с перспективой добавления АКБ с подключением из вне.

    Бесперебойники со встроенными аккумуляторами в основном используются для кратковременного обеспечения электроэнергией нагрузки, чтобы корректно завершить работу (например, для компьютера).

    Время работы ИБП с дополнительно подключенными АКБ работают дольше и в целом их время работы полностью зависит от:

    • ёмкости этих аккумуляторов и степени износа;
    • мощности нагрузки;
    • силы тока зарядника ИБП, что влияет на выбор ёмкости АКБ.

    Как подобрать ИБП

    Выбирать источник бесперебойного питания, в общем случае нужно исходя из:

    • максимальной мощности общей нагрузки;
    • коэффициента спроса нагрузки (реальной мощности потребления), влияющей на расчет АКБ (указывается в Вт или %);
    • указаний в паспорте ИБП кВт и кВА;
    • если параметр кВт по какой-либо причине не указывается, то принять кВт=кВА.

    Таким образом, мощность всей нагрузки — это мощность, указанная на шильдиках блоков питания. Нагрузка в определенный момент может потребить всю эту мощность (обычно такое не происходит, но пик возможен), поэтому покрытие должно быть реализовано полностью.

    Подбор батарей делается исходя из:

    1. Реальной мощности потребления (обычно значительно меньше максимальной мощности блоков питания). Некоторые производители оборудования заявляют ее. Если же нет, подбирается опытным путем.
    2. Ёмкости штатных батарей, но можно выбрать ИБП с дополнительными аккумуляторными батареями.

    Данные по времени зарядки ИБП с дополнительным массивом батарей обычно недоступны. В худшем случае +1 дополнительный блок времени заряда для внутренних АКБ.

    Формула

    Чтобы не ходить вокруг да около, существует универсальная формула, позволяющая осуществить расчет времени работы ИБП с питанием от АКБ:

    T [час] = C [А×час] ×V [В] × η / P [Вт], где:

    • C — суммарная емкость АКБ ИБП в Ач (есть в паспорте);
    • V — напряжение одного аккумулятора в В (есть в паспорте);
    • η — КПД инвертора ИБП (в расчёте примеров используется КПД = 0.92Б который указывается в ТТХ ИБП);
    • P — средняя мощность подключенной к ИБП установки в Вт.

    КПД инвертора и напряжение одного аккумулятора — это известные значения. Нужно определить суммарную емкость и среднюю мощность.

    • Uач — емкость аккумуляторной батареи;
    • Kin — количество встроенных АКБ в ИБП;
    • Kout — количество внешних АКБ, подключенных единым блоком к ИБП, с теми же характеристиками ёмкости.

    Средняя мощность рассчитывается исходя из потребленной энергии за определённый период. Обычно, она указывается производителем устройства, но если это комплекс, то лучше провести расчеты самостоятельно. Вот несколько примеров:

    1. Мощность блока питания 750 Вт, а реальное потребление 250 Вт (ЦП — 80 Вт, Видеокарта — 150 Вт, HDD — 10 Вт, материнка + остальное 10 Вт).
    2. Заявленная мощность компрессора 180 Вт, но он активируется каждые 8 мин с периодом работы 3 мин. В таком случае средняя мощность равна 180/8×3=67.5 Вт.
    3. При заявленной годовой потребляемой мощности производителем в кВт/ч, для расчета нужно ее делить на 12. Например, указано 370 кВт×час за год. P=370×1000/365/24=42.23 Вт.

    После определения всех параметров можно подставлять значения. Например, ИБП оснащен 2 батареями по 7 Ач и напряжением 12 В. К бесперебойнику подсоединен внешний блок на 8 батарей с аналогичной емкостью. С=7×(2+8)=70 Ач.

    Расчет автономной работы ИБП для данного бесперебойника, который подключен к компьютеру с нагрузкой в 250 Вт:

    T [час] = 70 Ач × 12 В × 0.92/ 250 [Вт] = 3.0912 = 3 часа 5 минут 28 секунд.

    Получается, что расчетный ИБП с АКБ может заменить городскую сеть электропитания при реальной нагрузке компьютера 250 Вт чуть более чем на 3 часа.

    В реальности, такой мощности компьютеру не нужно. Чтобы завершить все процессы и выключиться, ему максимум понадобится 5–7 минут. А вот источник бесперебойного питания для холодильника должен иметь возможность поддерживать питание прибора в течение длительного срока и в этом случае, при определении времени работы, важную роль играет размер выделяемого бюджета.

    Где купить

    Приобрести ИБП можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых товаров есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

    Заключение

    Расчет автономной работы ИБП нужно проводить для того, чтобы «не переплатить» или не купить «маломощный» аппарат, который в критически важный момент не выполнит свою основную задачу — переключение потребителя на резервный фидер питания. Чтобы высчитать, достаточно посмотреть информацию о бесперебойнике в паспорте, узнать потребляемую мощность устройством и подставить значение в формулу.

    Видео по теме

    Расчет мощности ИБП

    Расчет мощности в выборе источника бесперебойного питания (ИБП)

    Выбор источника бесперебойного питания по мощности является важнейшим фактором в надёжности системы бесперебойного электроснабжения. Характеристики выбранного ИБП должны быть сопоставимы с реальной нагрузкой потребителей, которые будут запитаны через ИБП. В противном случае, источник бесперебойного питания будет работать не корректно.

    Основной вопрос при выборе ИБП: как рассчитать мощность источника бесперебойного питания?

    Для данного процесса необходимо учесть ряд параметров, основным из которых является мощность. Если вы установите ИБП, имеющий мощностью меньшей в сравнении с нагрузкой, то он просто не будет работать или выйдет из строя в кротчайшие сроки после включения его в общую схему. Для того чтобы достаточно точно рассчитать мощность нам потребуется вспомнить физики.

    Power Factor или по-другому коэффициент мощности нагрузки является одним из основных значений при расчете мощности ИБП. Это значение показывает какую долю мощности реально потребляет нагрузка, то есть активная мощность. Если принять нагрузку как идеальное сопротивление, то в этом случае показатели коэффициента будут равны 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.

    Читайте также  Как рассчитать мощность силового трансформатора по нагрузке?

    К потребителям с ёмкостной составляющей относятся компьютеры и серверы, так как индуктивная составляющая присутствует в оборудование с электродвигателями, это может быть насос, кондиционер, холодильник, лифт, привод вентиляции и т. п. Учитывать данную информацию нужно в том случае, когда ИБП будет резервировать оборудование разного типа, так как у первых коэффициент мощности стремится к единице, а у вторых находится в интервале от 0,8 до 0,9. Чтобы получить точный результат, необходимо найти средний коэффициент мощности.

    Зная коэффициент мощности нагрузки, как произвести расчет мощность ИБП?

    Чтобы вычислить мощность ИБП требуется перемножить номинальную мощность ИБП на коэффициент мощности. При помощи математических расчетов получается число, которое показывает максимальную активную мощность, которую сможет обслуживать источник бесперебойного питания. Например, мощность ИБП составляет 100 кВА, а коэффициент мощности нагрузки равен 0,9. В этом случае активная мощность нагрузки составит 90 кВт. Суммарная мощность нагрузки не должна быть больше мощности 90 кВт, а лучше если она будет учтена с неким запасом. Сложностей при расчёте мощности можно избежать, если использовать в качестве показателя выходной мощности бесперебойника. В таком случае расчет источника бесперебойного питания будет выполнен без ошибок. Основной ошибкой является сопоставление мощности, выраженные в ватах и вольт- амперах, так как показатели отличаются.

    Нужно не забывать учитывать и следующее, что потребляемая техникой мощность может быть несколько ниже номинальной. Такое может быть в самых различных случаях. Как вариант можно рассмотреть компьютеры, то их мощность в большинстве случаев определяется по мощности блока питания. Но не во всех случаях такой алгоритм расчёта является правильным. Например, на компьютере может установлен блок питания, имеющий мощность 450 Вт, но суммарная мощность компонентов компьютера всего 120 Вт. Таких особенностей может быть очень много и их нужно учесть, выполняя правильный расчет ИБП.

    Другой момент, который нужно учесть, в расчете работы ИБП связана с холодильным оборудованием. Например, он может иметь мощность в 350 Вт, но стоит учесть, что холодильник работает не постоянно, а только через некоторые промежутки времени (циклами). В таком случае необходимо узнать годовое потребление электроэнергии. В расчётах необходимо использовать это значение, делённое на 9 Так же нужно не забывать, что мощность нагрузки необходимо считать в ваттах.

    На некоторых тематических сайтах можно встретить онлайн расчеты мощности ИБП, но они могут выдать не точные данные, потому что не учитываются подобного рода нюансы. Если вы решите воспользоваться услугами подобных сервисов, то мы рекомендуем к полученному результату добавлять порядка 20%. Так же нужно не забывать и о перспективах роста мощности нагрузки в последующем. При увеличении потребителей увеличится и нагрузка, лучше сразу предусмотреть это перед покупкой ИБП.

    Как рассчитать и выбрать АКБ?

    Следующее, что нужно знать о том, как рассчитать ИБП, это емкость поставляемых АКБ. Аккумуляторные батареи обеспечивают питание потребителей при отсутствии питания основной сети.

    Если требуется расчет емкости ИБП для заданной мощности и времени работы, то применяется простая формула:
    Емкость = 100 х мощность нагрузки х время.

    Время автономной работы выражается в часах, а мощность нагрузки в киловаттах. Обратите внимание, что мощность выражается не в вольтамперах. Например, источник бесперебойного питания защищает компьютер с мощностью 350 Вт (0,35 кВт). Источник бесперебойного питания должен обеспечить время работы равное 3 часам. При таких условиях формула, позволяющая произвести расчет емкости батарей для ИБП приобретает следующий вид: 100 х 0,35кВт х 3ч=105 Ач.

    Следовательно для нагрузки с показателем мощности 350 Вт для обеспечения работы в течение 3 часов необходима аккумуляторная ёмкость 105 Ач. Такой расчет емкости аккумулятора для ИБП применим для АКБ с напряжением 12 В. Так же нужно учесть, что формула применила для расчета длительного времени работы ИБП от аккумуляторов, а именно порядка 2-6 часов. Это обусловлено тем, что зависимость ёмкости аккумулятора от времени заряда не имеет линейный характер на всём протяжении.

    Если требуемое время работы ИБП меньше, то необходимо учитывать поправки. Это связано с тем, что при маленьком времени ток разряда большой и аккумулятор отдаёт нагрузке только некоторую часть своей ёмкости. К примеру, если необходимо время работы равное 30 минутам, то результат надо поделить на два, для 2 часов уменьшить на 40%, для 4 часов – 30%, для 6 часов – 40%. Чтобы определить более точно значение потребуется использовать точное значение КПД инвертора, который используется в конкретном ИБП и сопоставить данные с тока разрядными характеристиками конкретной марки аккумуляторов.

    После того, как найдена суммарная ёмкость, необходимо выполнить расчет количества аккумуляторных батарей для ИБП. Чтобы это выполнить нужно суммарную ёмкость разделить на ёмкость одного аккумулятора. В нашем случае суммарная ёмкость составила 105 Ач. Предположим, что ёмкость одного аккумулятора равна 15 Ач. В таком случае нам понадобится 7 таких аккумуляторных батарей.

    Как рассчитать время работы ИБП?

    Всех интересует вопрос связанный с временем работы, которое сможет обеспечить тот или иной ИБП. Для этого необходимо знать мощность подключенной нагрузки к ИБП, коэффициент полезного действия инвертора и суммарную ёмкость АКБ.

    Суммарный расчет аккумуляторных батарей для ИБП производится очень 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. Для того что бы расчет времени автономной работы ИБП КПД инвертора рекомендовано принимать равным 0,85. Суммарная мощность нагрузки должна быть выражена в ваттах.

    Расчет времени автономной 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 аккумуляторных батарей и ИБП. Расчет автономной работы ИБП является приближённым, так как время зависит от износа АКБ и условий эксплуатации, в основном от температуры воздуха в месте инсталляции оборудования. Так, например, рост температуры на один градус после отметки 40°C снижает ёмкость аккумулятора на 5%, что является очень критичным фактором. Для максимального срока службы рекомендовано понижать нагрузку на бесперебойник на каждые 10 градусов после 25°C на 20%. Либо нужно организовать хорошую систему вентиляции и охлаждения в помещении и не допускать каких-либо скочков температуры.

    Возможны случаи, когда необходимости в точных данных нет. 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. Благодаря этому, потребитель может сопоставить свои данные с табличными и узнать примерное время.

    Зная то, как производится расчет ИБП, можно сделать грамотный выбор ИБП. Так же, что время автономной работы зависит не от мощности ИБП или от суммарного напряжения АКБ, а от ёмкости аккумуляторов и их тока разрядных характеристик. Поэтому при выборе ИБП нужно отдавать предпочтение с большей ёмкостью АКБ при соответствии с заданной мощностью. Данная модель позволит обеспечить максимальную автономность работы.

    Если же все эти расчёты являются для Вас непонятными, то есть возможность обратиться к специалистам нашей компании.

    Методика расчета мощности ИБП большой мощности

    Статья Классы ИБП, Сравнение ИБП по типу работы (актуальна по небольшим ИБП до 3 кВА)

    Расчет мощности /выбор Источника Бесперебойного Питания ИБП /UPS

    1. Определите перечень защищаемого оборудования.
    2. Определите суммарное номинальное потребление оборудования
    3. Определите, есть ли у Вас нагрузка с пусковыми токами (электродвигатели, кондиционеры, насосы). Кондиционер часто имеет пусковой ток 3-5 номинального потребления, обычный асинхронный двигатель до 6-8 номинального потребления. Посчитайте потребление нагрузки с учетом пусковых токов.
    4. Определите необходимое время автономной работы нагрузки.
    5. Подумайте, будет ли расти нагрузка в ближайшее время и надо ли на это учесть в расчетах
    6. Подумайте, нужна ли Вам отказоустойчивая система бесперебойного питания N+1

    Мощность одиночного ИБП (системы без резервного модуля) выбирается исходя из 2 величин – что больше:

    • (Номинальная нагрузка + Рост)*1,2 -учет того, что ИБП должен быть загружен на 80%
    • ИБП с учетом перегрузочной способности (часто до 150% на 30 сек) должен покрывать пусковые токи нагрузки. Для надежности можно не закладываться на полную перегрузочную способность и считатьее около 110-120%

    Пример — как выбрать ИБП/UPS для защиты компьютерной сети из 180 компьютеров:

    • 80 шт имеют 17-19 дюймовые ж/к мониторы = 80 х 250 ВА = 20 кВА
    • 100 шт имеют 15’ ЭЛТ монитор = 100 х 300 ВА = 30 кВА
    • 5 серверов = 5 х 800 ВА = 4 кВА
    • Телефонная станция на 200 номеров = 2 кВА
    • 10 лазерных принтеров = 10 х 600 ВА = 6 кВА (можно включить и в бытовую сеть)
    • Кондиционер серверной: номинальный ток 10А (10А х 220 В = 2.2 кВА), пусковой ток около 50А (10-12 кВА)
    • Пожарная и охранные сигнализации = 2 кВА

    Пусковой ток кондиционера в данном примере можно не учитывать, т.к. пусковое потребление составляет 74-76 кВА, что меньше мощности подобранного ИБП

    Итого суммарное потребление нагрузки 66 кВА. С учетом рекомендованного запаса 20% и возможности роста нагрузки в будущем, подбираем 80 кВА. Если не учитывать коэффициент спроса (то, что обычно не все оборудование работает одновременно), получается ИБП 80 кВА. В модельном ряду Eaton — это ИБП Eaton 93Е 80 кВА

    Краткие данные по мощности оборудования:

    • Рабочая Станция с 15-17 дюймовым ж/к (LCD) монитором 200-250 ВА/140-180 Вт
    • Рабочая Станция с 19 дюймовым ж/к (LCD) монитором 300 ВА/210-250 Вт
    • Рабочая Станция с 15-19 дюймовым CRT монитором 300-400 ВА/210-300 Вт,
    • Средний сервер потребляет 500-1000 ВА/400-900 Вт
    • Телефонная станция на 50-200 номеров потребляет 500 ВА – 2 кВА
    • Лазерный принтер потребляет до 500-700 ВА
    • Средний коммутатор/switch потребляет 100-200 ВА

    Как перевести ток (А) или активную мощность (Вт) в полную мощность (ВА).

    • Если однофазная нагрузка потребляет ток 10А, то ее полная мощность P= 10А * 220В = 2200 ВА
    • Если трехфазная нагрузка потребляет ток 10А, то ее полная мощность P=10А*3*220В=6600 ВА
    • Для компьютерной/промышленной нагрузки Вт переводятся в ВА с коэфф 0.8: 100 ВА = 80 Вт

    На что надо обратить внимание при подборе ИБП:

    • От ИБП надо отводить тепло (кондиционер или приточно-вытяжная вентиляция) . ИБП Eaton имеют высокий КПД 93-95%, но часть энергии все равно выделяют в тепло. Тепло надо отводить
    • Надо подумать о месте установки ИБП: при больших батареях ИБП имеют большое давление на пол и стоит проверить перекрытия; стоит заранее подумать о маршруте заноса ИБП на объект

    Рекомендации по расчету мощности/выбору UPS других авторов: