Spolehlivá ochrana počítačů, výkon a dlouhá životnost nepřerušitelných zdrojů napájení (UPS) závisí na správně zvoleném výkonu UPS ve vztahu k zátěži. V tomto příspěvku se podíváme na jednoduchá pravidla pro výběr UPS podle napájení – pomohou vám ušetřit rozpočet a zůstat si jisti, že tato zařízení poskytnou ochranu v případě náhlé poruchy nebo výpadku proudu.
Výpočet zatížení při výběru napájení UPS
Při výběru UPS se používají tři hodnoty:
- zátěžový výkon,
- jmenovitý výkon UPS,
- požadovaná životnost baterie UPS.
S definicí zátěžový výkon vše je poměrně jednoduché – sečte se výkon všech zařízení, která se plánují připojit k jedné UPS (obvykle skupina zařízení umístěných vedle sebe). Poté se získaná čísla sečtou pro všechny UPS obsluhující takové skupiny zařízení. Spotřebu monitorů, tiskárny, reproduktorů, routeru, externího disku atd. najdete na štítcích zařízení. U PC nebo serveru se odebírá výkon uvedený na napájecím zdroji.
Odborníci řeknou, že se jedná o velmi hrubý výpočet zátěže, protože v různých režimech se spotřeba energie každého zařízení může výrazně lišit od toho, co je uvedeno na štítcích nebo ve specifikacích napájecích zdrojů. To bude naprostá pravda, ale budou souhlasit s tím, že takto se určuje výkon „na horní hranici spotřeby“. Pokud bude skutečný výkon zátěže nižší než vypočítaný, nestane se nic špatného.
Dále přichází první nuance – je spojena s jmenovitý výkon UPS: Obvykle se uvádí ve voltampérech (VA) a je zahrnuta ve formě čísel v názvu modelu UPS. Například model UPS Eaton 5P 850 má jmenovitý výkon 850 VA. V tomto případě se výkon zátěže počítá ve wattech (W), protože ve wattech jsou označeny napájecí zdroje pro počítače, monitory a další IT zařízení. Na internetu jsou k dispozici pohodlné online kalkulačky pro převod „VA na W“. Pokud se chcete přepočítat, můžete použít následující vzorec:
Činný výkon (Watty) = zdánlivý výkon (voltampéry) × účiník (Cos φ)
Druhou výhradou je, že neznámou veličinou v tomto vzorci bude účiník (Cos φ). A mimochodem, v online kalkulačce budete také muset uvést hodnotu tohoto parametru. Pro měření „kosinus phi“ pro konkrétní zařízení existují speciální zařízení nazývaná fázové měřiče. Ale v malých podnicích obvykle nikdo neprovádí tak přesné výpočty Cos φ. Zpravidla používají odhadované hodnoty Cos φ typické pro daný typ zařízení.
Pro typické PC je tedy tato hodnota 0,7 a právě s tímto koeficientem je v katalozích Eaton uveden výkon UPS ve wattech.
Co je Cos φ pro moderní servery, systémy pro ukládání dat a síťová zařízení (switche, routery atd.)? Používají zdroje s korekcí účiníku, takže se její hodnota blíží jednotce (1,0). Obecně se uznává, že takové zařízení je zátěž s malou kapacitní složkou a účiník se považuje za 0,95.
Samostatnou otázkou je použití takových zdrojů s UPS – při jejich použití je nutné zvolit UPS většího výkonu, zejména pokud UPS nevyrábí čistě sinusový napěťový výstup, ale obdélníkový průběh. být dodatečné požadavky na UPS související s principem činnosti takových zdrojů. Téma vyžaduje samostatný článek a takových článků již bylo napsáno mnoho.
Další parametr, jehož hodnotu byste měli znát před výběrem výkonu UPS, je požadovaný provozní doba UPS v režimu baterie. Katalog uvádí pro každý model UPS odhadovanou životnost baterie při zatížení 50 % a 70 % jmenovitého výkonu.
Výkon zátěže zjistíte pomocí samotné UPS. Zdroj: Eaton
Ke správnému vypnutí operačního systému na počítačích obvykle stačí 5 minut, zvláště pokud tento proces automatizujete pomocí softwaru pro monitorování a správu UPS – od třetí strany nebo od výrobce UPS (například Eaton Intelligent Power Manager). Pokud však potřebujete podstatně více času na udržení svých počítačů v chodu, měli byste zvolit výkonnější modely UPS nebo dokonce zakoupit a nainstalovat další externí baterie. Takové externí baterie jsou k dispozici pro modely UPS provozované v podnikovém sektoru.
Proveďme příklad výpočtu výkonu UPS pro ochranu napájení dvou moderních serverů umístěných jako „malé podnikové servery“ s napájecími zdroji 200 W (to znamená, že celkový výkon dvou serverů je 400 W). Nízká spotřeba napájecích zdrojů je vysvětlena skutečností, že tyto servery nemají kromě chladicích ventilátorů žádné pohyblivé části. Disková paměť je implementována na SSD a není zde CD mechanika. Ano, a také se předpokládá, že neexistují žádné výkonné grafické karty.
S účiníkem 0,95 a zaměřením na 70% zatížení jmenovitého výkonu zjistíme, že je potřeba UPS o výkonu alespoň 600 VA: (400 ÷ 0,95) ÷ 0,7. Takové požadavky splní, řekněme, UPS Eaton 5P 650 v pouzdře „tower“ nebo „rackmount, 1U“. Výdrž baterie takového zdroje bude dle katalogu cca 6 minut. Pokud si však nejste jisti, že přesně znáte účiník napájení vašeho serveru, pak je lepší zaměřit se na standardní hodnotu 0,7 a ne na blízkou ideální 0,95. Pak náš výpočet (400 ÷ 0,7) ÷ 0,7 dá požadovaný výkon UPS 816 VA. Proto byste měli zvolit další nejvýkonnější model UPS, Eaton 5P 850. Vždy je lepší zvolit UPS s rezervou, protože Životnost baterie v katalozích je přibližná a může se lišit v závislosti na skutečné zátěži, stáří baterie a úrovni jejího nabití a okolní teplotě.
Ihned poznamenejme, že UPS, stejně jako každá součást napájecího systému (například transformátor), musí být dimenzována na plný výkon zátěže. V normálním režimu tedy linkově interaktivní UPS pracuje prostřednictvím autotransformátoru a výše uvedená metoda je platná. Ale při provozu na baterie se převádí pouze aktivní součástka, takže je nutné počítat s jmenovitým činným výkonem UPS. Pro UPS řady Eaton 5 se tato hodnota obvykle vypočítá jako S·0,6 (0,7). Pro online třídu UPS v jakémkoli režimu (kromě bypassu) je nutné vzít v úvahu jak činný výkon, tak celkový a povolený rozsah účiníku zatížení.
Sledování a řízení odstávek zátěže
Po provedení výpočtů, zakoupení UPS a připojení zátěže je vhodné během provozu sledovat aktuální úroveň zátěže. To lze provést pomocí servisního displeje UPS nebo pomocí softwaru pro vzdálené monitorování. Na základě těchto pozorování provedených za různých provozních podmínek zátěže je možné s konečnou platností určit, zda je výkon UPS správně zvolen pro chráněná zařízení.
Snímek obrazovky softwaru pro správu UPS. Zdroj: Eaton
Pro vzdálené monitorování zátěže nabízí Eaton společnostem vlastní software pro správu nepřerušitelného napájení, Intelligent Power Manager (IPM).
Základní verze pro deset UPS je k dispozici zdarma, pro ovládání více zdrojů bude potřeba placená licence. IPM poskytuje dálkové ovládání firemní infrastruktury garantované dodávky energie z libovolného počítače pomocí webového rozhraní. Kromě fyzických serverů podporuje IPM správu napájení virtuálních strojů – můžete automaticky vypnout hypervizory VMware, HyperV, RedHat KVM a Xen.
