Входной коэффициент мощности = 1: максимальная мощность при минимальном токе

Почему пользователь должен быть заинтересован в единичном входном коэффициенте мощности? Каковы преимущества этой особенности источников бесперебойного электропитания (ИБП) типа VFI (Voltage&FrequencyIndependent) NetPro производства компании GEDE, по сравнению с системами бесперебойного питания VI (VoltageIndependent), построенными на архитектуре Line-Interactive? Что бы лучше понять эти выгоды, необходимо объяснить разницу между мощностью, выраженной в Ваттах (Вт) и мощностью, выраженной в Вольт-Амперах (ВА).

Входной ток ИБП, который Вы можете измерить амперметром, умноженный на приложенное напряжение, дает значение мощности в ВА. Однако не вся эта энергия обеспечивает реальную мощность. Часть мощности, выраженной в ВА, которая представляет собой полезную энергию, измеряется в Ваттах. Отношение между располагаемой мощностью (ВА) и активной или реальной мощностью (Вт) называется коэффициентом мощности - Pf - и его значение лежит в пределах между 0 и 1.

Ватты = Вольты х Амперы х Pf

Ватты (активная мощность) – это та энергия, за которую Вы платите деньги сервисным компаниям, производящим электроэнергию, потому, что это та энергия, количество которой напрямую связано с количеством топлива, расходуемого на её производство. Вольт-Амперы (полная мощность) соответствует величине тока, который течет по проводам. Это означает, что распределительная сеть (предохранители, кабельная система, трансформаторы и т.д.) должны быть рассчитаны на значение полной мощности, в то время как Вы используете и платите только за активную энергию (Вт). Поэтому сервисные компании не любят нагрузку с "плохим" (низким) коэффициентом мощности.

Часть полной мощности в ВА, которая не является реальной энергией - это так называемая реактивная мощность, которая течёт в нагрузку и вытекает из неё, не производя при этом никакой полезной работы.

Если Вы хотите ограничить входной ток (или ВА-мощность) некоторой нагрузки, то значение коэффициента мощности должно быть как можно ближе к 1.

Выгоды пользователя от высокого значения Pf могут быть сформулированы следующим образом:

• более низкий входной ток ИБП, что означает возможность подключать более мощною нагрузку к выходу ИБП;
• чем меньше токовая нагрузка на электропроводку, тем меньше потери (нагрев) и выше эффективность всей кабельной системы;
• возможность использовать стандартные 16-амперные розетки даже для ИБП мощностью 4 кВА (с отключенным байпасом);
• возможность работы при низком напряжении;
• чем меньшее гармоническое (нелинейное) искажение поступает обратно в сеть, тем меньше это причиняет вред другой нагрузке, подключенной к этой же электрической сети;
• меньшее значение 3-й гармонической составляющей уменьшает ток нейтрали в 3х-фазных системах;
• нет необходимости в использовании генераторов повышенной мощности, которые необходимо применять для питания нагрузки с низким значением Pf;
• в некоторых случаях сервисные компании могут штрафовать за использование нагрузки с низким Pf.

Пример: Ваша распределительная сеть рассчитана на максимальный ток 16А и защищена соответствующими предохранителями. Вы используете нагрузку с Pf="0,6.

Максимальная нагрузка Sвых. (в Вольт-Амперах), которую Вы можете подключить к выходу ИБП равна:

Sвых. = (Ток) х (Напряжение) = 16 Ампер х 230 Вольт = 3680 Вольт-Ампер

Если Вы подключаете эту нагрузку к выходу ИБП с входным коэффициентом Pf = 0,99, то входной ток ИБП вычисляется из активной мощности нагрузки, входного фактора мощности и эффективности ИБП. В таком случае Ваша распределительная сеть нагружена (эффективность ИБП равна 0,9):

Sвх. = Sвых. х Pf нагрузки / (Эффективность ИБП х Pf ИБП), где

Sвх. - полная мощность, потребляемая ИБП от сети при подключенной к нему на выходе нагрузке Sвых., которая равна 3680 Вольт-Ампер (рассчитана выше);

Pf нагрузки - коэффициент мощности нагрузки (в нашем случае равен 0,6);

Эффективность ИБП - то же, что и КПД (равен 0,9);

Pf ИБП - входной коэффициент мощности ИБП (равен 0,99);

Получаем: Sвх = 3680х0,6 / 0,9х0,99 = 2478 Вольт-Ампер.

Ток на входе ИБП будет равен: Iвх. = Sвх / Uвх. = 2478 ВА / 230 В = 10,77 А.

Получаем следующее: сила тока на выходе ИБП равна 16 А, в то время как на входе ИБП он равен 10,77 А. Соотношение полных мощностей Sвых./Sвх. равно 1,49. Это значит, что в данном случае Вы можете подключать на 45-48% большую нагрузку к розеткам на выходе ИБП и использовать при этом, рассчитанные на 16 А розетки, кабели, предохранители, трансформаторы и резервные генераторы. Это может сэкономить большие деньги, особенно, если никакие другие меры по улучшению Pf не применимы.

ИБП типа VI, построенные на архитектуре Line-Interactive, подключают нагрузку напрямую к силовой сети, что означает полное отсутствие коррекции Pf. Кроме более высокой степени защиты, которую предоставляют системы VFI, решение проблемы коррекции входного коэффициента мощности - это ещё одна причина отдать предпочтение именно им, относительно аппаратов других типов.