О компании      Новости     Оборудование     Услуги     Полезное     Контакты и Цены  
Каталог
Новости


06.10.2011 Поставлен ИБП General Electric LP 20-33 мощностью 20 кВА для нужд Завода по обработке цветных металлов в Свердловской области. Источник будет обеспечивать бесперебойную качественную работу лаборатории.


22.04.2011 Поставлен Иcточник бесперебойного питания EATON (Powerware) 9155 10 кВА в Казахстан г. Караганда


08.04.2011 Предлагаем со склада в г. Екатеринбурге дизель-генераторную установку марки F.G.Wilson P250HE2


22.03.2011 Поставлен и запущен в работу Источник бесперебойного питания GE LP 20-33 20 кВА для нужд Поликлиники г. Ставрополь


18.03.2011 Поставлены частотные преобразователи Toshiba для нужд дочернего предприятия ТАТНЕФТИ


18.03.2011 Поставлены Иcточники бесперебойного питания ИБП EATON с батарейными модулями для ФГУП Охрана МВД РФ


03.02.2011 Сдан в аренду дизель-генератор F.G.Wilson P135 мощностью 108 кВт для строительства "Тобольск-Полимера"

Показать все



Rambler's Top100
Copyright © 2009-2014, ГорэнергоАвтономия


Работа ИБП на реактивную нагрузку

Одной из важнейших характеристик ИБП является его номинальная выходная мощность. Как известно, ее обычно указывают в вольт-амперах (ВА), что соответствует полной мощности (apparent power), отдаваемой в нагрузку. Активная мощность (active power) измеряется в ваттах (Вт), соотношение между активной и полной мощностью для синусоидальной нагрузки носит название «косинус фи» (cos фи). Термин «коэффициент мощности» употребляют вместо термина «косинус фи», если речь идет о нагрузке с несинусоидальным характером потребляемого тока (нелинейная нагрузка, присутствуют высшие гармоники тока).
Реактивная составляющая определяется наличием в нагрузке реактивных элементов – индуктивности и/или емкости. Индуктивная составляющая присутствует во всех устройствах, имеющих трансформаторы, дроссели и другие намоточные изделия. Электродвигатели также являются индуктивной нагрузкой. Емкостная составляющая возникает при установке во входных каскадах блоков питания нагрузки конденсаторов.
При протекании тока через индуктивную нагрузку ток отстает по фазе от напряжения, поэтому такую нагрузку называют еще запаздывающей (lagging или сокращенно lag). При подключении емкостной нагрузки ток опережает по фазе напряжение, такая нагрузка называется опережающей (leading или сокращенно lead).
В последнее время широкое распространение получили системы коррекции коэффициента мощности (PFC – power factor correction). Эти системы используются в нагрузках c существенной индуктивной составляющей за счет установки дросселей в цепях импульсных преобразователей. Цель применения PFC – обеспечить входной коэффициент мощности такого блока питания, близкий к 1. Единичный коэффициент мощности означает, что потребленная активная мощность близка к величине полной мощности, циркулирующие по линиям электропитания токи полностью потребляются нагрузкой (т.е. нет потерь, вызванных завышенным значением тока по сравнению с эквивалентной составляющей активной мощности, не нужно увеличивать сечение кабелей, номиналы аппаратов защиты и т.д.) Однако, каскад PFC блока питания рассчитывается на 100% загрузку этого блока, если же потребление меньше номинального, коэффициент мощности не только уменьшается, но и приобретает емкостной характер. Аналогичный эффект возникает при использовании входных пассивных фильтров ИБП, если ИБП работает на неполную нагрузку.
Блоки питания больших серверов, дисковых массивов и другого оборудования центров обработки данных, как правило, устанавливаются с резервированием (дублированием). При этом сервер с потреблением, например, 1 кВт, имеет два блока питания номинальной мощностью по 1 кВт каждый. Каскад PFC каждого блока питания рассчитан на номинальную нагрузку (1 кВт), а при одновременном включении либо блоки работают с 50% загрузкой, либо один – на полную мощность, а второй – вхолостую. В результате загруженные на 100% блоки питания имеют входной коэффициент мощности равный 1, а такие же блоки питания при меньшей нагрузке – емкостной коэффициент мощности <1.
При установке большого числа серверного и дискового оборудования типичной является ситуация, когда суммарный коэфициент мощности равен примерно 0,85...0,95, но имеет при этом емкостной характер.
Возможность работы системы электропитания на нагрузку с емкостной и/или индуктивной составляющей должна быть указана в технических данных. В частности, в параметрах ИБП номинальная выходная мощность приведена для некоторого допустимого диапазона коэффициента мощности нагрузки – например, 100 кВА при коэффициенте мощности 0,6...0,9 lag. Это означает, что при подключении к выходу нагрузки с индуктивным коэффициентом мощности от 0,6 до 0,9 данный ИБП будет выдавать на выходе в номинальном режиме ровно 100 кВА.
Как правило, все ИБП (а равно и синхронные генераторы, установленные в большинстве ДГУ), рассчитаны на работу именно с индуктивными потребителями. Поэтому зачастую в технических данных (особенно при их переводе на русский язык) опускают обозначение «lag», тем самым вводя в заблуждение потенциальных покупателей этих систем.
Возможность работы ИБП на емкостную нагрузку требует определенных схемотехнических доработок и изменения программы управления инвертором, поэтому она всегда преподносится как существенное техническое преимущество. Пример – ИБП серии SG модификации 1 мощностью от 160 до 300 кВА (как в варианте PurePulse™, так и с тиристорным выпрямителем). Все остальные ИБП (за исключением специальных промышленных систем) рассчитаны именно на индуктивную нагрузку.
При работе на емкостную нагрузку выходной каскад ИБП не может обеспечить номинальную величину выходного тока. Чем больше емкостная составляющая, тем меньший ток на выходе может быть обеспечен при работе инвертора в номинальном режиме, без его перегрузки. Таким образом, при выборе ИБП под нагрузку необходимо учитывать снижение мощности (derating factor), который зависит от типа ИБП и величины коэффициента мощности нагрузки. Зависимость этого поправочного коэффициента от характера нагрузки для трехфазных серий ИБП LP, SitePro и SG указан на графике.

Пример 1: к ИБП серии LP мощностью 120 кВА подключено оборудование центра обработки данных. Коэффициент мощности нагрузки равен 0,95, нагрузка имеет емкостной характер. Из графика видно, что в номинальном режиме на выходе ИБП можно получить не более 91,2 кВА (120?0.76=91,2) полной мощности. Если же подключить к этому ИБП не 91,2, а 120 кВА нагрузки с емкостным к.м. 0,95, то выходной каскад ИБП будет работать с непрерывной токовой перегрузкой, что довольно быстро приведет к его выходу из строя.
Ситуация осложняется тем, что система управления ИБП серий LP (10-30 кВА модификации 2, 3, 4 и 40-120 кВА модификаций 0, 1), серии SitePro (10-500 кВА модификаций 6 и 7) и серии SG (80-200 кВА модификации 0) отображает на дисплее значения потребляемого тока и мощности без учета коэффициента мощности нагрузки. Ошибка будет тем больше, чем больше емкостная составляющая тока нагрузки. В рассмотренном примере ИБП «не увидит» перегрузки по току, поскольку «не умеет» рассчитывать коэффициент мощности нагрузки. Пользователь ИБП будет находиться в неведении о том, что ИБП работает с перегрузкой, пока либо ИБП не выйдет из строя, либо инженерный персонал не проведет измерения параметров электросети на выходе ИБП.
Пример 2: ИБП серии LP мощностью 120 кВА работает с емкостной нагрузкой, к-т мощности которой равен 0,95 и имеет емкостной характер. На дисплее ИБП процент загрузки выводится следующим образом (по трем фазам): 79%, 81%, 85%. На самом деле (с учетом коэффициента снижения выходной мощности, равного 0,76) реальная загрузка инвертора ИБП составляет 104%, 107%, 112%.
Эта негативная ситуация исправлена пока только в ИБП серии SG модификации 1 (мощность от 160 до 300 кВА) – встроенное управляющее программное обеспечение модернизировано и эти ИБП не только «умеют» рассчитывать коэффициент мощности нагрузки, но и выводят соответствующее значение на дисплей. Кроме того, как ясно из диаграммы (см.
Технические данные на серию SG модификацию 1), при подключении нагрузки с коэффициентом мощности от 0 (индуктивный) до 0,9 (емкостной) выходная мощность ИБП не занижается, а для емкостных нагрузок с коэффициентом мощности менее 0,9 снижение мощности не превосходит 5%. Именно поэтому данные ИБП в наибольшей степени подходят для работы с оборудованием современных ЦОД.

Практические рекомендации:
1. Если на дисплее ИБП индицируется значение загрузки по любой фазе, превышающее 60%, необходимо выполнить измерения и определить характер нагрузки. Возможно, ИБП близок к номинальному пороговому значению выходного тока и заказчик не имеет того резерва мощности, на который он рассчитывает.
2. При разработке предложений на поставку ИБП – особенно для вычислительных центров, телекоммуникационных узлов – необходимо уточнять у заказчика наличие в его оборудовании блоков корректировки коэффициента мощности. Как правило, в современном оборудовании эти блоки всегда присутствуют – поэтому ИБП должен иметь необходимый запас по мощности, определяемый по графику Derating Factor. Если нагрузка уже установлена, рекомендуется запросить результат измерения (осциллограммы тока и напряжения) на входном распределительном щите.