UPS كم kVA يجب اختيار؟ وفقًا للاحتياجات UPS الاختيار كيف يتم ذلك؟

إن اختيار سعة UPS KVA المناسبة يتطلب أكثر من مجرد شراء جهاز UPS؛ فهو يتطلب تخطيطًا استراتيجيًا لضمان استمرارية الأعمال ومنع فقدان البيانات وإطالة عمر المعدات المتصلة. يتطلب تحديد السعة الصحيحة تقييمًا مشتركًا لعدة متغيرات تقنية، مثل الحساب الواقعي لمتطلبات الطاقة الإجمالية للأجهزة المتصلة، مع مراعاة تيارات بدء التشغيل والتغيرات المفاجئة في الحمل، وتفسير قيم معامل القدرة والكفاءة بشكل صحيح، ومراعاة احتياجات النمو المستقبلية. لذلك، يعد اختيار UPS عملية تحليل شاملة توازن بين المتطلبات التقنية والتشغيلية.

لماذا يعد اختيار UPS KVA أمرًا بالغ الأهمية؟

يضمن تحديد سعة UPS بشكل صحيح أن الأجهزة المتصلة تعمل بأمان أثناء انقطاع التيار الكهربائي واضطرابات الشبكة. إذا تم تقدير السعة بأقل من قيمتها الحقيقية، فقد يتعرض UPS للحمل الزائد بشكل متكرر، مما يؤدي إلى تشغيل الإنذارات وتعطيل الحماية. وقد يؤدي ذلك إلى فقدان البيانات وتوقف الإنتاج ومخاطر تشغيلية في التطبيقات الهامة. من ناحية أخرى، فإن اختيار سعة زائدة يعني تكاليف غير ضرورية، وهيكل أكبر، وزيادة توليد الحرارة، وبطاريات كبيرة غير ضرورية. لذلك، فإن الهدف هو تحقيق التوازن الأمثل بين “القصور” و”الإسراف”.

يؤثر تخطيط السعة أيضًا على عمر البطارية ووقت النسخ الاحتياطي. تعمل أجهزة UPS بشكل عام بكفاءة أكبر عند نسبة معينة من حملها الاسمي. يعمل التشغيل المستمر بالقرب من الحمل الكامل على زيادة الحرارة، مما يؤدي إلى تآكل البطاريات بشكل أسرع، ويرفع التكلفة الإجمالية للملكية على المدى الطويل. على العكس من ذلك، فإن UPS الذي يعمل بهامش معقول ينتج حرارة أقل، ويقلل من الضغط على البطاريات، ويجعل فترات الصيانة أكثر قابلية للتنبؤ.

ما هو KVA لاختيار UPS KVA، وما الفرق بين KVA وواط؟

KVA (كيلو فولت أمبير)، الظاهرية الطاقة المعبرة ك وحدة وحدة؛ واط (W) هي الطاقة النشطة، أي العمل المنجز بواسطة الطاقة يمثلها . العلاقة بين الاثنين يتم تحديدها بواسطة معامل القدرة، القدرة معامل (معامل القدرة، PF) مع: واط = kVA × PF. معظم أجهزة UPS تذكر القدرة الاسمية لها بالكيلو فولت أمبير على الملصق. ومع ذلك، إجمالي طاقة الأجهزة المتصلة من حيث الطاقة و نظامك معامل a53> عامل دون معرفة بشكل صحيح السعة اختيار ممكن ليس.

على سبيل المثال، في نظام بمعامل قدرة 0.8، تبلغ الطاقة النشطة التي يوفرها UPS بقدرة 10 كيلو فولت أمبير حوالي 8 كيلو واط. في حين أن مصادر الطاقة الحديثة للخوادم وبعض المحركات الصناعية قد يكون لها معامل قدرة عالي (0.9-0.99)، قد يكون معامل القدرة أقل في بعض الأحمال الآلية. باختصار، النظر إلى قيمة kVA فقط أمر مضلل؛ يجب إجراء تقييم بناءً على إجمالي متطلباتك من الواط ومعامل القدرة المقدر.

كيف يتم حساب الحمل الإجمالي (واط/فولت أمبير)؟

الخطوة الأولى في تحديد السعة الصحيحة هي إعداد قائمة بالأجهزة التي سيتم توصيلها بمصدر الطاقة غير المنقطع (UPS) وتحديد الطاقة الاسمية لكل منها. اجمع قيم الواط (W) أو الفولت أمبير (VA) الموضحة على ملصقات الأجهزة. إذا تم تحديد التيار (A) والجهد (V) فقط، فيمكنك حساب الطاقة النشطة باستخدام الصيغة واط ≈ V × A × PF للطور الواحد، وواط ≈ √3 × V × A × PF للطور الثلاثي. ثم قم بتحويل إجمالي القوة الكهربائية إلى VA باستخدام معامل القدرة المتوقع للحصول على متطلبات kVA.

للحصول على نهج عملي، اتبع الخطوات التالية:

• أدرج جميع الأجهزة وتصنيفاتها الاسمية للطاقة في الجدول (W أو VA).
• ضع علامة على الأجهزة التي يجب أن تعمل بشكل مستمر وتكون متصلة بمصدر طاقة غير منقطع (حمل حرج).
• إذا كانت هناك أجهزة لا تعمل في وقت واحد (مثل أنظمة النسخ الاحتياطي)، فقم بتدوينها.
• احسب القيمة الإجمالية للواط؛ احسب الكيلو فولت أمبير عن طريق افتراض معامل قدرة النظام (PF) بشكل معقول: كيلو فولت أمبير ≈ واط / PF / 1000.

مثال: بالنسبة لحمل إجمالي يبلغ 5400 واط و PF ≈ 0.9، فإن kVA ≈ 5400 / 0.9 / 1000 ≈ 6 kVA. هذا مجرد حد أدنى نظري؛ يجب إضافة هامش لتيارات بدء التشغيل والنمو المستقبلي وأهداف وقت النسخ الاحتياطي.

كيف يتم أخذ التيار الأولي والأحمال المفاجئة في الاعتبار؟

قد تستهلك العديد من الأجهزة، خاصة تلك التي تحتوي على محركات (مكيفات الهواء والمضخات والضواغط) وبعض مصادر الطاقة، تيارًا قصير المدى يصل إلى عدة أضعاف التيار المقنن في لحظة التشغيل الأولي. قد يتسبب هذا تيار الاندفاع (بدء التشغيل) في دخول UPS في وضع الحماية أو انخفاض جهد الخرج إذا لم تتمكن قدرة UPS الفورية على تحمل الحمل الزائد من التعامل معه. لذلك، عند تحديد سعة UPS، يجب أن تأخذ في الاعتبار ليس فقط الطاقة المستمرة ولكن أيضًا الذروات قصيرة المدى.

اقتراحات النهج:

• بالنسبة للأحمال المزودة بمحركات، راجع ورقة البيانات للحصول على قيم “أمبير الدوار المقفل (LRA)” أو “تيار بدء التشغيل”.
• في نفس الوقت الذي يتم فيه توصيله بالإنترنت لتقليل عدد الأجهزة التي يتم تشغيلها لهذا الغرض للقيام a8> تدريجيًا بدء التشغيل (بدء تشغيل سلس/بدء تشغيل متسلسل) استراتيجية خطة.
• القدرة على تحمل الحمل الزائد القدرة على تحمل الحمل الزائد (على سبيل المثال 10 ثوانٍ عند حمل بنسبة 150٪).
• عند الضرورة، قم بتقليل تيار التشغيل باستخدام حلول مثل مشغل ناعم أو محرك تردد متغير (VFD).

كيف نميز بين الأجهزة الحيوية والأجهزة غير الحيوية؟

لا يلزم توصيل جميع الأحمال بجهاز UPS. لتحسين السعة والتكلفة، قم بتصنيف الأحمال إلى حرجة وغير حرجة. الأحمال الحرجة هي الأجهزة التي قد تؤدي إلى فقدان البيانات أو توقف الإنتاج أو مخاطر أمنية (الخوادم ومعدات الشبكات ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة والأجهزة الطبية ومحطات الدفع، إلخ). يمكن تزويد الأحمال غير الحرجة (بعض الإضاءة والمعدات المكتبية الثانوية) بالطاقة من الشبكة الكهربائية أو من خط UPS مختلف.

يقلل هذا الفصل من متطلبات السعة ويزيد من وقت احتياطي البطارية لصالح المعدات الهامة. علاوة على ذلك، فإن تجميع الأحمال الحيوية على خط منفصل يسهل عمليات الصيانة والاختبار. في المنشآت الكبيرة، من الشائع وجود تمييزات مثل “خط UPS A” (أولوية عالية) و”خط UPS B” (أولوية منخفضة)؛ وبالتالي، يتم حماية الخط A أولاً أثناء انقطاع التيار الكهربائي، ويتم فصل الخط B عن الشبكة بطريقة محكومة إذا لزم الأمر.

اختيار نوع UPS بناءً على الاستخدام (متصل بالإنترنت مقابل تفاعلي مع الخط)

تُفضل أنظمة UPS التفاعلية في بيئات المنازل/المكاتب والسيناريوهات التي تشهد تقلبات معتدلة في التيار الكهربائي. فهي تعمل على تصحيح تقلبات الجهد الكهربائي من خلال التنظيم التلقائي للجهد الكهربائي (AVR)، وتشغيلها بسرعة أثناء انقطاعات التيار الكهربائي القصيرة، كما أنها أكثر اقتصادية بشكل عام. ومع ذلك، قد لا تكون كافية للمعدات شديدة الحساسية أو في المواقع التي تعاني من سوء جودة التيار الكهربائي.

تقوم أنظمة UPS (التحويل المزدوج) عبر الإنترنت بعزل الخرج باستمرار عن طريق تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ثم إعادته إلى تيار متردد، مما يوفر وقت انتقال صفر حقيقي. وهي مثالية للتطبيقات الحيوية مثل مراكز البيانات والمعدات الطبية وخطوط الأتمتة الصناعية. فهي ترشح التشوهات التوافقية والضوضاء بشكل أكثر فعالية، مما يوفر خطًا أكثر استقرارًا للأجهزة الحساسة. تشمل عيوبها التكلفة العالية والكفاءة المنخفضة في بعض الطرز؛ ومع ذلك، في الحالات الحرجة، غالبًا ما تكون هذه التكلفة مبررة من أجل استمرارية الأعمال.

اختيار UPS KVA: توصيات KVA للاستخدام المنزلي والمكتبي والصناعي

التوصيات التالية و العوامل النموذجية للطاقة و و الافتراضات المكافئة في الوقت المناسب العمل الافتراضات المعدة التقريبية القيم. كل وقت فعلي معدات ملصقات و المشروع المتطلبات وفقًا المراجعة يجب أن تكون.

• المنزل/المكتب (مودم، جهاز توجيه، 1-2 جهاز كمبيوتر، عدة شاشات): يكفي في معظم الحالات استخدام UPS تفاعلي بقدرة 1-2 كيلو فولت أمبير. يتم ضبط سعة البطارية وفقًا لمتطلبات وقت النسخ الاحتياطي.
• صغير مكتب (NAS، صغير خادم، محول، جدار حماية، عدد قليل من محطات العمل): 2–3 kVA عبر الإنترنت أو تفاعلي (حسب جودة التيار الكهربائي). أساسية أساسية تكنولوجيا المعلومات devices for Online UPS may be preferred.
• الوكالة/ورشة العمل (محطات العرض، التخزين، أجهزة المعايرة): 3-6 كيلو فولت أمبير من مزود الطاقة غير المنقطع (UPS) عبر الإنترنت، عالية بدء التشغيل تيار توليد أجهزة إن وجدت هامش يجب زيادتها.
• خط إنتاج صغير (PLC، HMI، أجهزة استشعار، محركات صغيرة): UPS متصل بالإنترنت بقدرة 6-10 كيلو فولت أمبير. يجب تخطيط تيارات بدء التشغيل ودخول الدوائر المتزامنة للأحمال المزودة بمحركات.
• متوسط الحجم النظام (أكثر من واحد رف، بنية تحتية افتراضية): 10-20 كيلو فولت أمبير من UPS عبر الإنترنت؛ يمكن تصور طوبولوجيا متوازية/احتياطية (N+1).
• الصناعية المنشأة (متعددة المحركات، عملية التحكم، SCADA): وحدات UPS معيارية عبر الإنترنت بقدرة 20 كيلو فولت أمبير وما فوق؛ موزعة UPS نهج (خاصة بـ الخلايا الحرجة) في معظم الأحيان أكثر كفاءة من الطرق الأخرى.

هذه التوصيات هي نقطة انطلاق. تختلف المتطلبات الفعلية باختلاف عدد الأجهزة وعامل الطاقة وخصائص التشغيل ومدة النسخ الاحتياطي المستهدفة. يجب توضيح السعة من خلال القياس والتحليل الخاصين بالموقع، لا سيما في البيئات الصناعية.

كيفية حجز حصة سعة بنسبة 20-30٪ للنمو المستقبلي؟

يجب أن تلبي سعة UPS ليس فقط احتياجات اليوم، ولكن أيضًا الزيادة المتوقعة في المستقبل القريب. الممارسة العامة هي إضافة هامش لا يقل عن 20-30٪ بعد حساب إجمالي الحمل المستمر. يوفر هذا الهامش مساحة للتنفس في حالات مثل إضافة أجهزة جديدة، أو زيادة استهلاك الأجهزة بسبب تحديثات البرامج، أو خطوط إضافية في الإنتاج.

النقاط التي يجب مراعاتها عند تخطيط الهوامش:

• خطة النمو الفعلية: وضع توقعات للقدرة الإنتاجية لمدة 6-24 شهراً.
• تكلفة الهامش الزائد: قد يعمل UPS كبير الحجم بشكل غير فعال عندما يكون في وضع الخمول؛ اختر نطاقًا معقولًا للنسبة المئوية.
• النهج المعياري: ضع في اعتبارك بنى UPS المعيارية/القابلة للتوسع لتلبية احتياجات النمو التدريجي.
• التبريد والبنية التحتية: كلما زاد حجم UPS، زادت الحرارة والمساحة المطلوبة؛ لذا، خطط لمتطلباتك المكانية منذ البداية.

كيف تؤثر سعة البطارية ووقت النسخ الاحتياطي على اختيار KVA؟

يحدد تصنيف kVA قدرة UPS على تحمل الحمل؛ ومع ذلك، فإن وقت النسخ الاحتياطي يعتمد إلى حد كبير على سعة طاقة مجموعة البطاريات (Ah/Wh). من بين وحدتي UPS بنفس قيمة kVA، ستوفر الوحدة ذات مجموعة البطاريات الأكبر دعمًا أطول. لذلك، يجب تحديد وقت الدعم المستهدف (على سبيل المثال 10، 15، 30، 60 دقيقة) مسبقًا وتخطيط بنية البطارية (VRLA، AGM، Gel، Li-ion) وفقًا لذلك.

النقاط الرئيسية التي يجب مراعاتها عند التخطيط لاستخدام البطاريات:

• ملف تعريف الحمل: هل تعمل جميع الأجهزة بكامل طاقتها أثناء النسخ الاحتياطي؟ هل من الممكن تقليل بعض الأحمال وإطالة المدة؟
• معدل التفريغ: في الحالات التي يتم فيها استهلاك طاقة عالية في فترة زمنية قصيرة، ينخفض جهد البطارية بسرعة أكبر؛ يجب إجراء الحسابات باستخدام منحنيات التفريغ الصحيحة.
• درجة الحرارة المحيطة: عمر البطارية وسعتها حساسان لدرجة الحرارة؛ وتعتبر درجة الحرارة المثالية هي 20-25 درجة مئوية.
• معدل التقادم: تفقد البطاريات قدرتها بمرور الوقت؛ لذا يجب مراعاة معدل تقادم بنسبة 15-25 في المائة عند التصميم.

كيف يتم تضمين الكفاءة وعامل القدرة (PF) والتوافقيات في الحساب؟

تشير الكفاءة إلى مقدار الطاقة المأخوذة من المدخلات والتي يتم نقلها إلى المخرجات. نظرًا للتحويل المزدوج، قد تكون الكفاءة في أنظمة UPS المتصلة بالإنترنت أقل قليلاً من النماذج التفاعلية؛ ومع ذلك، في تصميمات الجيل الجديد، تكون الكفاءة تحت الحمل عالية جدًا. تعني الكفاءة المنخفضة المزيد من الحرارة وتكاليف تشغيل أعلى. لذلك، عند اختيار السعة، لا تأخذ في الاعتبار kVA فحسب، بل أيضًا منحنيات الكفاءة (بناءً على الحمل).

معامل القدرة (PF) هو نسبة القدرة النشطة إلى القدرة الظاهرة. يشير معامل القدرة المرتفع (0.9–0.99) إلى استخدام أفضل للطاقة ويمكّن UPS من توفير المزيد من الواط لكل كيلو فولت أمبير. التوافقيات هي تشوهات في شكل الموجة تظهر في الأحمال القائمة على المقوم. يمكن أن يتسبب ارتفاع THD (التشوه التوافقي الكلي) في زيادة الحرارة والخسائر في الكابلات والمحولات. قم بتقييم أداء التوافقيات في UPS على جانبي المدخلات والمخرجات (على سبيل المثال، تيار المدخلات THDi، جهد المخرجات THDv)؛ خطط لـ التصفية والكابلات المناسبة في المرافق الحيوية.