Як правильно розрахувати необхідну потужность ДБЖ (безперебійника)

Розрахунок потужності у виборі джерела безперебійного живлення (ДБЖ)

Вибір джерела безперебійного живлення за потужністю є найважливішим чинником надійності системи безперебійного електропостачання. Характеристики обраного ДБЖ мають бути порівняні з реальним навантаженням споживачів, які будуть запитані через ДБЖ. Інакше джерело безперебійного живлення працюватиме не коректно.

Основне питання при виборі ДБЖ: як розрахувати потужність джерела безперебійного живлення?

Для цього процесу необхідно врахувати низку параметрів, основним з яких є потужність. Якщо ви встановите ДБЖ, що має потужністю меншою в порівнянні з навантаженням, то він просто не працюватиме або вийде з ладу в найкоротші терміни після включення його в загальну схему. Для того, щоб досить точно розрахувати потужність, нам потрібно згадати фізики.

Power Factor або по-іншому коефіцієнт потужності навантаження є одним із основних значень при розрахунку потужності ДБЖ. Це значення показує, яку частку потужності реально споживає навантаження, тобто активна потужність. Якщо прийняти навантаження як ідеальний опір, то цьому випадку показники коефіцієнта дорівнюватимуть одиниці, що є максимальним значенням. Конденсатори і котушки є споживачами потужності, тому їм значення коефіцієнта дорівнює нулю. В устаткуванні можливе переважання як ємнісної, так і індуктивної складової.

До споживачів з ємнісною складовою відносяться комп'ютери та сервери, так як індуктивна складова присутня в обладнання з електродвигунами, це може бути насос, кондиціонер, холодильник, ліфт, привід вентиляції і т.п. обладнання різного типу, оскільки в перших коефіцієнт потужності прагне одиниці, а в других знаходиться в інтервалі від 0,8 до 0,9. Щоб отримати точний результат, потрібно знайти середній коефіцієнт потужності.

Розрахунок потужності ДБЖ

Знаючи коефіцієнт потужності навантаження, як зробити розрахунок потужність ДБЖ?

Щоб обчислити потужність ДБЖ потрібно перемножити номінальну потужність ДБЖ на коефіцієнт потужності. За допомогою математичних розрахунків виходить число, що показує максимальну активну потужність, що зможе обслуговувати джерело безперебійного живлення. Наприклад, потужність ДБЖ становить 100 кВА, а коефіцієнт потужності навантаження дорівнює 0,9. У цьому випадку активна потужність навантаження становитиме 90 кВт. Сумарна потужність навантаження не повинна бути більшою за потужність 90 кВт, а краще якщо вона буде врахована з деяким запасом. Складнощів при розрахунку потужності можна уникнути, якщо використовувати як показник вихідної потужності безперебійника. У такому разі розрахунок джерела безперебійного живлення буде виконано без помилок. Основною помилкою є зіставлення потужності, виражені у ватах і вольтамперах, оскільки показники відрізняються.

Потрібно не забувати враховувати і наступне, що споживана технікою потужність може бути дещо нижчою за номінальну. Таке може бути в різних випадках. Як варіант можна розглянути комп'ютери, їх потужність в більшості випадків визначається за потужністю блоку живлення. Але не завжди такий алгоритм розрахунку є правильним. Наприклад, на комп'ютері може бути встановлений блок живлення, що має потужність 450 Вт, але сумарна потужність компонентів комп'ютера всього 120 Вт. Таких особливостей може бути дуже багато, і їх потрібно врахувати, виконуючи правильний розрахунок ДБЖ.

Інший момент, який потрібно врахувати, у розрахунку роботи ДБЖ пов'язана з холодильним обладнанням. Наприклад, він може мати потужність 350 Вт, але варто врахувати, що холодильник працює не постійно, а лише через деякі проміжки часу (циклами). У такому разі необхідно дізнатися річне споживання електроенергії. У розрахунках необхідно використовувати це значення, поділене на 9 Так само потрібно не забувати, що потужність навантаження необхідно рахувати у ватах.

На деяких тематичних сайтах можна зустріти онлайн розрахунки потужності ДБЖ, але вони можуть видати не точні дані, тому що не враховуються подібні нюанси. Якщо ви вирішите скористатися послугами подібних сервісів, ми рекомендуємо до отриманого результату додавати близько 20%. Також потрібно не забувати і про перспективи зростання потужності навантаження в подальшому. При збільшенні споживачів збільшиться і навантаження, краще відразу передбачити це перед покупкою ДБЖ.

Як розрахувати та вибрати АКБ

Наступне, що потрібно знати про те, як розрахувати ДБЖ, це ємність АКБ, що поставляються. Акумулятори забезпечують живлення споживачів за відсутності живлення основної мережі.

Якщо потрібно розрахунок ємності ДБЖ для заданої потужності та часу роботи, то застосовується проста формула:

Місткість = 100 х потужність навантаження х час.

Час автономної роботи виявляється у годинах, а потужність навантаження в кіловатах. Зверніть увагу, що потужність виражається не у вольтамперах. Наприклад, джерело безперебійного живлення захищає комп'ютер потужністю 350 Вт (0,35 кВт). Джерело безперебійного живлення має забезпечити час роботи рівний 3 годин. За таких умов формула, що дозволяє зробити розрахунок ємності батарей для ДБЖ набуває наступного вигляду: 100 х 0,35 кВт х 3год = 105 Ач.

Отже, для навантаження з показником потужності 350 Вт для забезпечення роботи протягом 3 годин необхідна акумуляторна ємність 105 Ач. Такий розрахунок ємності акумулятора для ДБЖ застосовується для АКБ з напругою 12 В. Також потрібно врахувати, що формула застосувала для розрахунку тривалого часу роботи ДБЖ від акумуляторів, а саме близько 2-6 годин. Це пов'язано з тим, що залежність ємності акумулятора від часу заряду немає лінійний характер протягом усього.

Якщо необхідний час роботи ДБЖ менший, необхідно враховувати поправки. Це пов'язано з тим, що за невеликого часу струм розряду великий і акумулятор віддає навантаженню лише деяку частину своєї ємності. Наприклад, якщо необхідний час роботи дорівнює 30 хвилин, то результат треба поділити на два, на 2 годин зменшити на 40%, на 4 годин – 30%, на 6 годин – 40%. Щоб визначити точніше значення потрібно використовувати точне значення ККД інвертора, який використовується в конкретному ДБЖ і зіставити дані зі струму розрядними характеристиками конкретної марки акумуляторів.

Після того, як знайдено сумарну ємність, необхідно розрахувати кількість акумуляторних батарей для ДБЖ. Щоб це виконати, потрібно сумарну ємність розділити на ємність одного акумулятора. У разі сумарна ємність становила 105 Ач. Припустимо, що ємність одного акумулятора дорівнює 15 Ач. У такому разі нам знадобиться 7 таких акумуляторних батарей.

Як розрахувати час роботи ДБЖ

Усіх цікавить питання пов'язане з часом роботи, яке зможе забезпечити той чи інший ДБЖ. Для цього необхідно знати потужність підключеного навантаження до ДБЖ, коефіцієнт корисної дії інвертора та сумарну ємність АКБ.

Сумарний розрахунок акумуляторних батарей для ДБЖ робиться дуже просто. У більшості випадків джерела безперебійного живлення містять типові акумулятори. Щоб здійснити сумарний розрахунок батарей для ДБЖ, потрібно помножити їх кількість на ємність однієї акумуляторної батареї. Для того щоб розрахунок часу автономної роботи ДБЖ ККД інвертора рекомендовано приймати рівним 0,85. Сумарна потужність навантаження має бути виражена у ватах.

Розрахунок часу автономної 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 акумуляторних батарей та ДБЖ. Розрахунок автономної роботи ДБЖ є наближеним, оскільки час залежить від зносу АКБ та умов експлуатації, в основному від температури повітря у місці інсталяції обладнання. Так, наприклад, зростання температури на градус після позначки 40°C знижує ємність акумулятора на 5%, що є дуже критичним фактором. Для максимального терміну служби рекомендовано знижувати навантаження на безперебійник кожні 10 градусів після 25°C на 20%. Або потрібно організувати хорошу систему вентиляції та охолодження в приміщенні і не допускати будь-яких стрибків температури.

Можливі випадки, коли потреби в точних даних немає. У такому разі можна скористатися спеціальними таблицями, в яких наведено час автономної роботи для різних видів джерел безперебійного живлення. Дані таблиці включають час роботи в залежності від ємності акумуляторних батарей і сумарної потужності навантаження. Завдяки цьому споживач може зіставити свої дані з табличними і дізнатися приблизний час.

Знаючи те, як проводиться розрахунок ДБЖ, можна зробити грамотний вибір ДБЖ. Так само, що час автономної роботи залежить не від потужності ДБЖ або від сумарної напруги АКБ, а від ємності акумуляторів та їхнього струму розрядних характеристик. Тому при виборі ДБЖ потрібно віддавати перевагу з більшою ємністю АКБ відповідно до заданої потужності. Ця модель дозволить забезпечити максимальну автономність роботи.