如何計(jì)算所需的ups負(fù)載容量，功率因數(shù)設(shè)計(jì)

　　UPS 負(fù)載容量以“瓦”為單位，是選擇 UPS(不間斷電源)時(shí)要考慮的重要因素。它決定了UPS系統(tǒng)可以支持多少電子設(shè)備。本文將通過以下四個(gè)步驟告訴您如何選擇具有所需UPS 負(fù)載容量的合適 UPS。

　　如何計(jì)算所需的ups負(fù)載容量

　　澄清 UPS 測(cè)量單位

　　UPS 系統(tǒng)的額定功率單位為千瓦 (kW) 或千伏安 (kVA)。例如，在直流 (DC) 電路中，瓦特 = 伏特 x 安培。換句話說，1 kW = 1 kVA。然而，當(dāng)不間斷電源系統(tǒng)使用AC(交流電)時(shí)，它們并不相等。通常，交流電以更有效的方式為建筑物和設(shè)備供電。因此，數(shù)據(jù)中心通常采用交流UPS電源。然而，當(dāng)接觸設(shè)備的變壓器時(shí)，交流電將表現(xiàn)出無功特性，從而降低視在功率(伏安)中的可用功率(瓦)。因此，在交流電路中，瓦特 = 伏特 x 安培 x 功率因數(shù)。不同場景下的功率因數(shù)各不相同。例如，大型UPS系統(tǒng)是基于0.8的功率因數(shù)設(shè)計(jì)的，這意味著100kVA的UPS只能支持80kW的有功功率。電抗降低了視在功率(伏安)中可用的可用功率(瓦)。這兩個(gè)數(shù)字的比值稱為功率因數(shù) (PF)。

　　因此，交流電路的實(shí)際功率公式為瓦特 = 伏特 x 安培 x 功率因數(shù)。不幸的是，大多數(shù)設(shè)備很少注明 PF，但它始終是 1.0 或更低的數(shù)字，并且唯一具有 1.0 PF 的東西是燈泡。

　　計(jì)算最大 UPS 負(fù)載

　　負(fù)載是電氣設(shè)備消耗的總電量。要計(jì)算負(fù)載，應(yīng)制定一份設(shè)備清單，其中包括每臺(tái)設(shè)備正常運(yùn)行所需的總瓦數(shù)。例如，如果要同時(shí)運(yùn)行一臺(tái)120W的PC、一臺(tái)30W的VPN路由器、一臺(tái)960W的服務(wù)器、兩臺(tái)280W的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和一臺(tái)480W的存儲(chǔ)設(shè)備，則所需的總負(fù)載為2150W。

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　　估計(jì)所需的 UPS 負(fù)載容量

　　受功率因數(shù)影響，UPS一般工作在實(shí)際額定容量的80%左右，一般PF為0.8。也就是說，不間斷電源系統(tǒng)只運(yùn)行支持計(jì)算負(fù)載容量的80%左右。例如，如果所需總?cè)萘?負(fù)載為200W，則最好選擇容量為250W(250W x 0.8 = 200W)左右的UPS。

　　UPS 系統(tǒng)的銘牌數(shù)據(jù)計(jì)算

　　UPS 設(shè)備尺寸時(shí)最大的問題是確定其實(shí)際負(fù)載。許多數(shù)據(jù)硬件制造商仍然在其設(shè)備上提供不充分或誤導(dǎo)性的功率數(shù)據(jù)。如果使用得當(dāng)，這些往往會(huì)提供相當(dāng)準(zhǔn)確的信息。但沒有任何工具可以為您提供準(zhǔn)確的總負(fù)載估算;由你來制定現(xiàn)實(shí)的數(shù)字。

　　使用銘牌時(shí)要小心。這是一個(gè)合法性評(píng)級(jí)，通常會(huì)給出比設(shè)備所繪制的伏安額定值高得多的伏安評(píng)級(jí)。例如，考慮一個(gè)銘牌上顯示電壓為 90 至 240 伏，電流為 4 至 8 安培，電源功率為 500 W 的裝置。在銘牌讀數(shù)中，數(shù)字是倒著的。安培數(shù)越大，電壓越低。如果假設(shè)標(biāo)稱電壓為 120 伏、電流為 8 安，則可獲得 960 伏安。PF 為 0.95 時(shí)可產(chǎn)生 912 W 的功率。沒有哪個(gè)電源能如此低效，而且電源幾乎從不以全功率運(yùn)行。因此，該設(shè)備消耗的功率極不可能超過 500 W，但如果您想要真正保守，請(qǐng)乘以 1.1，得出 550 W 的輸入功率。是否應(yīng)該根據(jù)預(yù)估的UPS負(fù)載容量直接選擇UPS?人們可能認(rèn)為直接根據(jù)預(yù)估的UPS負(fù)載容量來選擇UPS是可行的。實(shí)際上，不建議僅根據(jù)預(yù)估的UPS負(fù)載容量來選擇相應(yīng)的UPS。除了估計(jì)的 UPS 容量外，還應(yīng)考慮兩個(gè)主要因素：回旋空間和 UPS 運(yùn)行時(shí)間。

　　搖擺室

　　如果購買一臺(tái)具有 900W UPS 容量(PF = 0.9)的1kVA UPS來支持計(jì)算得出的 900W 負(fù)載，則根本沒有回旋余地。在這種情況下，整個(gè)系統(tǒng)將以100%的容量運(yùn)行。實(shí)際上，無論 PF 額定值如何表述(即使 PF 為 1)，100 kVA UPS 永遠(yuǎn)無法支持?jǐn)?shù)據(jù)中心現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)際的滿 100 kW 負(fù)載。它不會(huì)以 100% 的容量運(yùn)行。由于大型UPS系統(tǒng)都是三相的，這里以0.9PF(90kW容量)的三相系統(tǒng)100kVA UPS為例。如下表所示，如果 A 相負(fù)載為 95%，B 相負(fù)載為 60%，C 相負(fù)載僅為 25%，則 UPS 仍有 40 kVA 或 36 kW 未使用。因此，如果實(shí)際所需負(fù)載為 90 kW(100 kVA)，則不建議使用 90kW(100kVA)UPS，因?yàn)樗荒芴峁?54 kW(60 kVA)的實(shí)際負(fù)載。如果需要 900W 的滿負(fù)載，明智的做法是使用 2kVA 系統(tǒng)以 50% 的負(fù)載容量運(yùn)行。

　　UPS 運(yùn)行時(shí)間

　　在設(shè)備需要更多時(shí)間運(yùn)行的情況下，實(shí)際所需的 UPS 負(fù)載容量也可能受到 UPS 運(yùn)行時(shí)間的影響。例如，如果需要連接的設(shè)備位于不同樓層或異地位置，則 UPS 必須提供更多時(shí)間來保持設(shè)備運(yùn)行。否則，任何因網(wǎng)絡(luò)宕機(jī)而導(dǎo)致的故障都可能造成不可估量的損失。通常情況下，如果UPS實(shí)際負(fù)載容量遠(yuǎn)大于所需負(fù)載，則運(yùn)行時(shí)間會(huì)更長。想象一下，如果一臺(tái) 1kVA/900W UPS 在 100% 負(fù)載 (900 W) 下提供 11 分鐘的運(yùn)行時(shí)間，則可以使用同一制造商的 2kVA/1800W UPS 在 50% 負(fù)載 (900 W) 下運(yùn)行以獲得 24 分鐘的運(yùn)行時(shí)間。

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