Ватты и вольт-амперы — извечная путаница

В настоящей статье разъясняются отличия между ваттами и вольт-амперами, а также приводятся примеры правильного и неправильного использования терминов в отношении оборудования защиты по электропитанию. При оценке нагрузки на ИБП множество людей не понимают разницы между такими единицами измерения, как ватты и вольт-амперы (V-A). Многие производители ИБП и электрооборудования еще более усиливают данную путаницу, должным образом не разграничивая данные параметры. 

Мощность, потребляемая вычислительным оборудованием, выражается в ваттах или вольт-амперах (VA). Мощность, выраженная в ваттах, представляет собой активную мощность, потребляемую оборудованием. Вольт-амперы называют “кажущейся мощностью” – она являются результатом умножения напряжения, подаваемого на оборудование, на силу тока, потребляемую оборудованием.  

 

Используются обе характеристики – и ватты, и вольт-амперы, но в различных целях. Характеристика в ваттах определяет активную мощность, приобретаемую у коммунального предприятия, и тепловую нагрузку, генерируемую оборудованием. Характеристика в вольт-амперах используется для расчета проводки и размыкателей цепи. 

 

Характеристики в вольт-амперах и ваттах для некоторых типов электрической нагрузки (например, для ламп накаливания) идентичны. Однако для компьютерного оборудования характеристики в ваттах и вольт-амперах могут значительно отличаться, при этом характеристика в вольт-амперах всегда будет больше или равна характеристике в ваттах. Отношение ватт к вольт-амперам называется “коэффициентом мощности” и выражается либо в виде числа (т.е. 0,7), либо в виде процентов (т.е. 70%).

Все оборудование информационных технологий, включая компьютеры, использует импульсные источники питания. Существует два основных типа импульсных источников питания для компьютеров: 1) источники питания с коррекцией коэффициента мощности и 2) источники с конденсатором на входе. При визуальном осмотре оборудования невозможно определить используемый источник питания, и данная информация обычно не указывается в спецификациях к оборудованию. Источники питания с коррекцией коэффициента мощности (PFC) поступили на рынок в середине 1990-х годов; их отличительная особенность – равенство номиналов в ваттах и вольт-амперах (коэффициент мощности от 0,99 до 1,0). В источниках с конденсатором на входе номинал в ваттах составляет от 0,55 до 0,75 вольтамперной характеристики (коэффициент мощности от 0,55 до 0,75).  

 

Все крупное компьютерное оборудование (такое как маршрутизаторы, коммутаторы, дисковые массивы и серверы), произведенное после 1996 года, используют источник питания с коррекцией коэффициента мощности. Следовательно, для данного типа оборудования коэффициент мощности составляет 1. 

 

Персональные компьютеры, небольшие концентраторы и аксессуары для ПК обычно используют источники питания с конденсатором на входе, поэтому для данного типа оборудования коэффициент мощности меньше единицы и обычно примерно равен 0,65. В крупном компьютерном оборудовании, произведенном до 1996 года, также обычно используется данный тип источников электропитания с коэффициентом мощности меньше единицы.

ИБП имеют максимальные характеристики и в ваттах, и в вольт-амперах. Недопустимо превышение ни тех, ни других параметров.  

 

Для небольших ИБП фактическим отраслевым стандартом является номинал в ваттах, составляющий приблизительно 60% от вольтамперной характеристики, это обычный коэффициент мощности большинства ПК. В некоторых случаях производители указывают только вольтамперную характеристику ИБП. Для небольших ИБП, рассчитанных на компьютерные нагрузки, для которых определен лишь вольтамперный показатель, можно использовать допущение, что номинальная мощность ИБП в ваттах составляет 60% от указанной фиксируемой мощности в вольт-амперах. 

В более крупных ИБП в последнее время основное внимание уделяется мощности ИБП в ваттах, при этом номиналы ИБП в ваттах и вольт-амперах обычно равны, поскольку для обычных нагрузок эти характеристики идентичны. Более подробную информацию по вопросам коэффициента мощности крупногабаритных систем и вычислительных центров см. в Информационной статье APC 26 Опасности, связанные с гармоническими колебаниями и перегрузками нейтрали.

Пример № 1: Рассмотрим типичный ИБП 1000 ВА. Пользователю требуется подать питание на  900-ваттный нагреватель с использованием ИБП. Мощность нагревателя составляет 900 Вт, а вольтамперная характеристика равна 900 ВА при коэффициенте мощности, равном 1. Хотя вольтамперная характеристика нагрузки составляет 900 ВА, то есть находится в пределах вольтамперной характеристики ИБП, последний, вероятно, не справится с задачей. Причина в том, что мощность устройства, равная 900 Вт, превышает мощность ИБП, которая, вероятнее всего, составляет 60% от 1000 ВА, т.е. примерно 600 Вт.  

Пример № 2: Рассмотрим ИБП 1000 ВА. Пользователю требуется подать питание на 900-ваттный файловый сервер с использованием ИБП. Файловый сервер оснащен источником питания с коррекцией коэффициента мощности, поэтому его характеристики следующие: 900 Вт и 900 ВА. Хотя вольтамперная характеристика нагрузки составляет 900 ВА, то есть находится в пределах вольтамперной характеристики ИБП, последний не справится с задачей. Причина в том, что мощность устройства, равная 900 Вт, превышает мощность ИБП, которая составляет 60% от 1000 ВА, т.е. примерно 600 Вт.

Специальная программа для подбора ИБП, размещенная на сайте APC by Schneider Electric www.apc.com, поможет решить эти проблемы, поскольку мощность нагрузки для указанного оборудования проверяется. Кроме того, этот селектор поможет избежать превышения нагрузок как в ваттах, так и в вольт-амперах. 

 

На паспортной табличке оборудования номинал зачастую указан в ВА, что затрудняет вычисление номинала в ваттах. Если для расчетов используются характеристики, указанные в паспортной табличке, пользователь может подобрать систему, на первый взгляд соответствующую характеристике ВА, но в действительности она будет превышать мощность ИБП в ваттах. 

 

Если вольтамперная характеристика нагрузки не будет превышать 60% вольтамперной характеристики ИБП, это гарантирует отсутствие превышения номинала ИБП в ваттах. Поэтому, если нет точных данных о мощности нагрузки в ваттах, безопаснее всего придерживаться следующего правила: совокупные характеристики нагрузки на паспортной табличке должны быть менее 60% от вольтамперной характеристики ИБП. 

  

Отметим, что такой консервативный подход к расчетам обычно приводит к завышению мощности ИБП и увеличению времени срабатывания против ожидаемого. При необходимости оптимизации системы и точного подбора времени срабатывания используйте селектор ИБП APC by Schneider Electric на сайте www.apc.com.

Указание мощности, потребляемой компьютерами, зачастую не позволяет легко подобрать мощность ИБП. Можно подобрать системы, характеристики которых будут на первый взгляд правильными, но, тем не менее, они будут приводить к перегрузке ИБП. Чтобы обеспечить бесперебойную работу системы, следует слегка завысить номинал ИБП по сравнению с характеристиками оборудования, указанными на паспортной табличке. Запас мощности также обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в увеличении автономного времени работы ИБП.

Обратитесь к сотрудникам Ruba Technology для более подробной консультации в вопросах мощности устройств и источниках бесперебойного питания. Наши специалисты помогут выбрать и купить ИБП, полностью соответствующее требованиям и характеристикам технической среды того или иного оборудования.