Расчет мощности систем бесперебойного электроснабжения
: МАСТЕРАМ : 10.9.05
Выбор конкретных моделей ИБП для проектируемой СБЭ производится на основе расчета потребляемой мощности нагрузки и прогноза её роста в будущем.
Расчет мощности ИБП осуществляется по таким расчетным и задаваемым параметрам, как: - ìîùíîñòü íàãðóçêè;
- êîýôôèöèåíò ìîùíîñòè íàãðóçêè;
- ïóñêîâûå òîêè ïîòðåáèòåëåé ñ ìîùíîñòüþ, ñîèçìåðèìîé ñ íîìèíàëüíîé ìîùíîñòüþ ÈÁÏ;
- âðåìÿ àâòîíîìíîé ðàáîòû ÈÁÏ;
- âðåìÿ çàðÿäêè áàòàðåé;
- òðåáîâàíèÿ ê íàäåæíîñòè.
Êàê ïðàâèëî, â çàäàíèè íà ïðîåêòèðîâàíèå çàäàþòñÿ ñëåäóþùèå äàííûå:
- ìîùíîñòü íàãðóçêè;
- õàðàêòåð íàãðóçêè;
- âðåìÿ àâòîíîìíîé ðàáîòû ÈÁÏ.
Ïðè ðàñ÷åòå íåîáõîäèìîé ìîùíîñòè ÈÁÏ, âêëþ÷àåìûõ â ïàðàëëåëüíûé êîìïëåêñ, ó÷èòûâàåòñÿ, ÷òî ïðè îòêàçå îäíîãî ÈÁÏ ìîùíîñòü îñòàâøèõñÿ äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü ìîùíîñòè íàãðóçêè. Äàííîå òðåáîâàíèå âûðàæàåòñÿ çíà÷åíèåì N+1, ãäå N — êîëè÷åñòâî ÈÁÏ, îáåñïå÷èâàþùèõ ïðîäîëæåíèå ðàáîòû ÑÁÝ ïðè îòêàçå îäíîãî.  ïðîñòåéøåì ñëó÷àå N=1, îäíàêî ïðè ýòîì â íîðìàëüíîì ðåæèìå êàæäûé èç ÈÁÏ áóäåò çàãðóæåí òîëüêî íà 50%. Òàê êàê çàãðóçêà ÈÁÏ íà 100% ëèøàåò ñèñòåìó âîçìîæíîñòè óâåëè÷åíèÿ ìîùíîñòåé íàãðóçêè è îãðàíè÷èâàåò ïåðåãðóçî÷íóþ ñïîñîáíîñòü, à ñ óìåíüøåíèåì íàãðóçêè óìåíüøàåòñÿ êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ ÈÁÏ è âîçìîæíî ïîÿâëåíèå íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé íà âõîäå ÈÁÏ, ðàöèîíàëüíîé ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñèñòåìà, ñîñòîÿùàÿ èç ÷åòûðåõ ÈÁÏ, êàæäûé èç êîòîðûõ â ëþáîì ðåæèìå çàãðóæåí íå áîëåå ÷åì íà 75%. Ïðàêòè÷åñêèé îïûò ïîäòâåðæäàåò öåëåñîîáðàçíîñòü òàêîãî ðåøåíèÿ. Ïðè ýòîì êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ èñòî÷íèêîâ áåñïåðåáîéíîãî ïèòàíèÿ ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ñëåäóþùåìó âûðàæåíèþ:
ãäå N — ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ðàáîòàþùèõ àïïàðàòîâ â ãðóïïå; äëÿ åäèíè÷íîãî àïïàðàòà N = 1.
ßñíî, ÷òî Êè< 0,75.  çàâèñèìîñòè îò ðàñ÷åòíîé ñõåìû, íàãðóçêè è ñòåïåíè òðåáîâàíèé ê òî÷íîñòè ðàñ÷åòîâ Êè ìîæåò ïðèíèìàòü äðóãèå çíà÷åíèÿ (áîëåå 0,75 íå ðåêîìåíäóåòñÿ), ïîñêîëüêó ïðèâåäåííàÿ ôîðìóëà îïåðèðóåò òîëüêî êîëè÷åñòâîì óñòàíîâëåííûõ óñòðîéñòâ.
Óñòàíîâëåííàÿ ìîùíîñòü ÈÁÏ ñîîòíîñèòñÿ ñ ðàñ÷åòíîé ìîùíîñòüþ íàãðóçêè Sp:
SÈÁÏ=Sp/(Kè × N).
Øêàëà íîìèíàëüíûõ ìîùíîñòåé ÈÁÏ äèñêðåòíàÿ, ñëåäîâàòåëüíî, âûáèðàåòñÿ áëèæàéøåå áîëüøåå çíà÷åíèå SÈÁÏ. Ðàñ÷åò Sp ñîïðÿæåí ñ íåêîòîðûìè òðóäíîñòÿìè, ïîñêîëüêó íîðìû ïðîåêòèðîâàíèÿ íå îïðåäåëÿþò óäåëüíûå ìîùíîñòè íàãðóçîê ñðåäñòâ èíôîðìàòèçàöèè è òåëåêîììóíèêàöèé. Âåäîìñòâåííûå íîðìû ïðîåêòèðîâàíèÿ ÂÑÍ 59-88 ïðèâîäÿò çíà÷åíèÿ äëÿ òåðìèíàëüíûõ óñòðîéñòâ è áîëüøèõ ÝÂÌ (ìýéíôðåéìîâ), ÷òî íå ïîäõîäèò äëÿ êîìïüþòåðíûõ ñåòåé è îáðàáàòûâàþùèõ öåíòðîâ. Äëÿ ðàñ÷åòà ìîùíîñòè íàãðóçêè êîìïüþòåðíîé ñåòè ìîæíî ïîëüçîâàòüñÿ óäåëüíûì ïîòðåáëåíèåì, âûðàæàåìûì â ÂÀ/ì2, èëè ìîùíîñòüþ îäíîãî ðàáî÷åãî ìåñòà (ðàáî÷åé ñòàíöèè) [ÂÀ].  ïðèâîäèòñÿ çíà÷åíèå óäåëüíîãî ïîòðåáëåíèÿ 40 Âò/ì2 äëÿ îäíîãî ýòàæà è 30 Âò/ì2 äëÿ íåñêîëüêèõ ýòàæåé èëè âñåãî çäàíèÿ. Ïðè ñàíèòàðíîé íîðìå 6 ì2 íà îäíî àâòîìàòèçèðîâàííîå ðàáî÷åå ìåñòî ïîëó÷àåì 240 è 180 Âò/ì èëè ïðè êîýôôèöèåíòå ìîùíîñòè pf = 0,7 — 340 è 250 ÂÀ/ì.  ïîñëåäíåå âðåìÿ ñ øèðîêèì èñïîëüçîâàíèåì ðàáî÷èõ ñòàíöèé è ïåðñîíàëüíûõ êîìïüþòåðîâ íà áàçå Pentium 4, à òàêæå ìîíèòîðîâ ñ äèàãîíàëüþ 19" íàìåòèëñÿ íåêîòîðûé ðîñò ïîòðåáëÿåìîé ìîùíîñòè. Îäíàêî åñòü îñíîâàíèÿ ïîëàãàòü, ÷òî ýòî âðåìåííîå ÿâëåíèå, ïîñêîëüêó ìîíèòîðû íà áàçå ýëåêòðîííî-ëó÷åâûõ òðóáîê (ÝËÒ) ïîñòåïåííî âûòåñíÿþòñÿ ïëîñêèìè æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèìè (ÆÊ) äèñïëåÿìè. Íà ðèñ. 3.28 ïîêàçàíî èçìåíåíèå âî âðåìåíè óäåëüíûõ ìîùíîñòåé íàãðóçêè.
Ðèñ. 3.28. Ïðîãíîç ýëåêòðîïîòðåáëåíèÿ èíôîðìàöèîííîãî îôèñíîãî îáîðóäîâàíèÿ
(èñòî÷íèê: CSS Index)
Ðàñ÷åò ìîùíîñòè íàãðóçêè êîìïüþòåðíîé ñåòè òðåáóåò òàêæå ó÷åòà êîýôôèöèåíòà èñïîëüçîâàíèÿ äëÿ ïåðñîíàëüíûõ êîìïüþòåðîâ. Êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ Êè õàðàêòåðèçóåò îòíîøåíèå ÷èñëà ýëåêòðîïðèåìíèêîâ, íàõîäÿùèõñÿ îäíîâðåìåííî â ðàáîòå, ê îáùåìó êîëè÷åñòâó îäíîòèïíûõ ýëåêòðîïðèåìíèêîâ, óñòàíîâëåííûõ íà îáúåêòå.  íîðìàòèâíîé äîêóìåíòàöèè òàêèõ ñâåäåíèé íå ïðèâîäèòñÿ. Èç îïûòà ýêñïëóàòàöèè ìîæíî îïðåäåëèòü ýòîò êîýôôèöèåíò êàê 0,7.. .0,9 — äëÿ ýòàæà è 0,4...0,6 — äëÿ çäàíèÿ â öåëîì. Íåîáõîäèìî çàìåòèòü, ÷òî Êè çàâèñèò îò ðåæèìà ðàáîòû è íàçíà÷åíèÿ çäàíèÿ (ìèíèñòåðñòâî, îôèñ êðóïíîé êîìïàíèè, áèçíåñ-öåíòð è ò.ä.). Êîýôôèöèåíò èñïîëüçîâàíèÿ ñåðâåðîâ, êîììóòàöèîííûõ öåíòðîâ áëèçîê ê åäèíèöå. Îïðåäåëåíèå êîýôôèöèåíòà èñïîëüçîâàíèÿ íà ýòàïå ñîñòàâëåíèÿ òåõíè÷åñêîãî çàäàíèÿ — âàæíûé ìîìåíò â ñîâìåñòíîé äåÿòåëüíîñòè ïîäðÿä÷èêà è çàêàç÷èêà. Ïðè åãî çàâûøåíèè ìîùíîñòü ÈÁÏ òàêæå îêàæåòñÿ çàâûøåííîé, è èíâåñòèöèè â îáîðóäîâàíèå ñòàíóò èçëèøíèìè. Çàíèæåíèå Êè ïðèâåäåò ê äåôèöèòó ìîùíîñòè ÑÁÝ.
Âûáîð çàùèòíî-êîììóòàöèîííîãî îáîðóäîâàíèÿ (àâòîìàòè÷åñêèõ âûêëþ÷àòåëåé, âûêëþ÷àòåëåé íàãðóçêè, ðóáèëüíèêîâ è ïðåäîõðàíèòåëåé) äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ ÈÁÏ äîëæåí ïðîèçâîäèòüñÿ ñ ó÷åòîì ÊÏÄ, òîêîâ çàðÿäà áàòàðåé è óñòàíîâëåííîé ìîùíîñòè ÈÁÏ. Âûáîð íîìèíàëüíûõ çíà÷åíèé çàùèòíî-êîììóòàöèîííîãî îáîðóäîâàíèÿ ïî óñòàíîâëåííîé ìîùíîñòè ïîçâîëÿåò â ñëó÷àå íåîáõîäèìîñòè ïîëíîñòüþ íàãðóçèòü ñèñòåìó. Êàê áûëî îòìå÷åíî âûøå, ÊÏÄ äëÿ òåõíîëîãèè äâîéíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ íå ïðåâûøàåò 0,93. Òîê çàðÿäà áàòàðåè ÈÁÏ ñ âðåìåíåì àâòîíîìíîé ðàáîòû 10... 15 ìèí íå ïðåâûøàåò 10% íîìèíàëüíîãî òîêà ÈÁÏ â ðåæèìå on-line. Îòñþäà íîìèíàëüíûé òîê çàùèòíî-êîììóòàöèîííîãî îáîðóäîâàíèÿ äëÿ ïîäêëþ÷åíèÿ ÈÁÏ âû÷èñëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
ãäå Uô — ôàçíîå íàïðÿæåíèå; η — êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ.
Ðàñ÷åò ñèñòåìû ïîñòîÿííîãî òîêà ðàçáèâàåòñÿ íà ðàñ÷åò áàòàðåè è ðàñ÷åò âûïðÿìèòåëÿ (èñòî÷íèê: ÀÐÑ).
Ðàñ÷åò áàòàðåè
1. Ðàññ÷èòûâàåòñÿ ìîùíîñòü íàãðóçêè êàê ñóììà ìîùíîñòåé îòäåëüíûõ ýëåêòðîïðèåìíèêîâ :
Ðíàãð = Ðíàãð1 + Ðíàãð2 + … .
2. Îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâî ÿ÷ååê (àêêóìóëÿòîðîâ) áàòàðåè èñõîäÿ èç òîãî, ÷òî íàïðÿæåíèå íà áàòàðåå äîëæíî áûòü ðàâíî íàïðÿæåíèþ ïèòàíèÿ íàãðóçêè:
N = Uáàò/Uÿ÷.
3. Âû÷èñëÿåòñÿ ìîùíîñòü ÿ÷åéêè ïðè çàäàííîì âðåìåíè ðàáîòû:
Ðÿ÷ = Ðíàãð/N.
4. Åñëè èñïîëüçóåòñÿ Ì ëèíååê, òî çíà÷åíèå ìîùíîñòè îïðåäåëÿåòñÿ èç âûðàæåíèÿ
Ðÿ÷ = Ðÿ÷/Ì.
Ðàñ÷åò âûïðÿìèòåëÿ
1. Îïðåäåëÿåòñÿ òîê çàðÿäêè áàòàðåè Iáàò èñõîäÿ èç 10% êàòàëîæíîé åìêîñòè.
2. Ðàññ÷èòûâàåòñÿ ìàêñèìàëüíûé è ìèíèìàëüíûé òîêè íàãðóçêè:
Iu max = Iðåç + Umin / Umax × Iïì + Iïò ,
Iu min = Umin / Umax × Iðåç + Iïò ,
ãäå Iu min è Iu max — ìèíèìàëüíûé è ìàêñèìàëüíûé òîêè ÿ÷åéêè ïðè ìèíèìàëüíîì è ìàêñèìàëüíîì íàïðÿæåíèÿõ íà ÿ÷åéêå; Iðåç — òîê íàãðóçêè ðåçèñòèâíîãî õàðàêòåðà, çàâèñÿùèé îò íàïðÿæåíèÿ; Iïì — òîê íàãðóçêè ñ ïîñòîÿííîé ìîùíîñòüþ, çàâèñÿùèé îò íàïðÿæåíèÿ; Iïò — òîê íàãðóçêè ñ I=const, íå çàâèñÿùèé îò íàïðÿæåíèÿ; Umin — ìèíèìàëüíîå íàïðÿæåíèå ÿ÷åéêè; Umax — ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå ÿ÷åéêè.
3. Âû÷èñëÿåòñÿ ñóììàðíûé òîê âûïðÿìèòåëåé:
Iñóì = Iáàò + Imax .
4. Îïðåäåëÿåòñÿ íîìèíàëüíûé òîê âûïðÿìèòåëÿ (êîëè÷åñòâî âûïðÿìèòåëåé Nâûïð çàäàåòñÿ):
Iâûïð = Iñóì / Nâûïð .
5. Èòîãîâîå êîëè÷åñòâî âûïðÿìèòåëåé âûáèðàåòñÿ ñ ó÷åòîì ðåçåðâèðîâàíèÿ:
N = Nâûïð + 1(2,3...).
Ïðè ðàñ÷åòå êàê ÈÁÏ, òàê è ñèñòåì ïîñòîÿííîãî òîêà ó÷èòûâàåòñÿ ðåçåðâèðîâàíèå ïî ïðèíöèïó N+1. Òàêîé ïðèíöèï ïîñòðîåíèÿ ÑÁÝ è ñèñòåì ïîñòîÿííîãî òîêà ïðåäíàçíà÷åí äëÿ îáåñïå÷åíèÿ îòêàçîóñòîé÷èâîé ðàáîòû. Îáåñïå÷åíèå îòêàçîóñòîé÷èâîé ðàáîòû äîñòèãàåòñÿ íå òîëüêî óâåëè÷åíèåì óñòàíîâëåííîé ìîùíîñòè, íî è ðàçëè÷íûìè ñõåìíûìè ðåøåíèÿìè.
ElectroMaster - .65
https://electromaster.ru
URL :
https://electromaster.ru/article.php?storyid=373
|