Co oznacza współczynnik mocy w zasilaczu UPS?

Współczynnik mocy (pf) to różnica między faktycznie pobieraną energią (waty) a mocą pozorną (wolty pomnożone przez ampery) w obwodzie prądu zmiennego. Jest on obliczany jako liczba dziesiętna lub procent pomiędzy 0-1 pf i 0-100%, np. 0,9 pF = 90%.

Im współczynnik mocy jest bliższy jedności (1 pf), tym bardziej dwa przebiegi są ze sobą w fazie, a urządzenie wykorzystuje moc bardziej efektywnie, dlatego współczynnik mocy odnosi się do sprawności zasilacza UPS.

Konwencja stanowi, że obciążenia indukcyjne są definiowane jako dodatnia moc bierna, a obciążenia pojemnościowe jako ujemna moc bierna. Ale współczynnik mocy nigdy nie jest określany jako dodatni lub ujemny, jest on albo opóźniony albo wiodący.

Lagging Power Factor

Są to obciążenia, w których przebieg prądu pozostaje w tyle za napięciem o współczynnik równy reaktancji obciążenia, zwykle pomiędzy 0,5 a 0,95.

Na poniższym rysunku, obciążenie 2300 VA z opóźnieniem 0,766 pf miałoby rzeczywistą wartość mocy 1762 W (1,76 kW).

Współczynnik mocy jedności

Obciążenia o współczynniku mocy jedności (1 pf) mają przebiegi prądu i napięcia w fazie ze sobą. W poniższym przykładzie obciążenie o mocy 2300 VA i współczynniku 1 pf ma rzeczywistą wartość mocy 2300 W (2,3 kW).

Współczynnik mocy wiodący

Obciążenia o wiodącym współczynniku mocy mają przebieg prądu, który przewodzi napięcie o współczynnik równy reaktancji obciążenia, zwykle między 0,8 a 0,95.

Używając tej samej mocy 2300 VA, co w poprzednich przykładach, wiodący współczynnik mocy 0,766 ma rzeczywistą wartość mocy 1762 W (1,76 kW).

Jak współczynnik mocy wpływa na projekt systemu UPS?

Tradycyjnie systemy UPS były projektowane do obsługi obciążeń o współczynniku mocy równym jedności lub opóźnionym.

Nowoczesne zasilacze awaryjne mogą jednak obecnie obsługiwać również wiodące współczynniki mocy. Wymaga to jednak starannego planowania podczas instalacji, ponieważ wiodące czynniki mocy mogą spowodować przeciążenie zasilacza UPS, którego może on nie rozpoznać.

Serwery blade są najlepszym przykładem obciążenia o wiodącym współczynniku mocy. Są one zdolne do większej mocy przetwarzania przy mniejszej przestrzeni w szafie niż tradycyjne serwery plików i zostały szeroko przyjęte w sektorach telekomunikacji i centrów danych ze względu na takie zalety, jak uproszczone okablowanie i zmniejszone zużycie energii.

Istnieje kilka sposobów, aby spróbować i zmniejszyć wpływ wiodących czynników mocy, w tym zwiększenie rozmiaru zasilacza UPS, ale najbardziej powszechnym podejściem jest użycie aktywnych filtrów harmonicznych z korekcją współczynnika mocy na wyjściu.

Dostarcza to bardziej akceptowalne obciążenie UPS, ale zmniejsza wydajność, zajmuje więcej miejsca na podłodze i zwiększa koszty kapitałowe.