C


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