СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2013

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 68 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2013 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 резервного электропитания. Нил Расмуссен, APC by Schneider Electric П РЕДПОСЫЛКИ Множество людей при оценке нагруз- ки на источнике бесперебойного пита- ния (ИБП) не понимают разницы между измерениями в ваттах и вольт- амперах, а некоторые производители ИБП и электрооборудования ещё более усиливают путаницу, не разграничивая должным образом данные параметры. Мощность, потребляемая вычисли- тельным оборудованием, выражается в ваттах или вольт-амперах (В • A). Мощ- ность, выраженная в ваттах, представ- ляет собой потребляемую оборудова- нием активную мощность, в то вре- мя как вольт-амперы характеризуют «кажущуюся (или полную) мощность», которая является всего лишь результа- том произведения напряжения, пода- ваемого на оборудование, на силу тока, потребляемую им. На практике используются обе харак- теристики – и ватты, и вольт-амперы, но в различных целях. Активная мощ- ность, измеряемая в ваттах, харак- теризует энергию, приобретаемую у поставщика электричества, и тепло- вую нагрузку, генерируемую обору- дованием. Характеристика в вольт- амперах используется для расчёта про- водки и размыкателей цепи. Для некоторых типов электрической нагрузки (например, для лампнакалива- ния) мощности в вольт-амперахи ваттах идентичны. Однако для компьютерного оборудования (инекоторых других) эти величинымогут значительно отличать- ся, при этоммощность в вольт-амперах всегда будет больше или равна мощ- ности в ваттах. Отношение потребляе- мой активной мощности (измеряемой в ваттах) к полной (измеряемой в вольт- амперах) называется «коэффициентом мощности» и выражается либо в виде числа – 0,7, либо в виде процентов – 70%. М ОЩНОСТЬ ПК В ВАТТАХ ИЛИ В ВОЛЬТ - АМПЕРАХ Всё современное компьютерное обо- рудование использует импульсные источники питания. С точки зрения характера потребляемой энергии суще- ствует два основных типа импульсных источников питания: 1) источники электропитания с кор- рекцией коэффициента мощности; 2) источники с ёмкостным характе- ром нагрузки. При визуальном осмотре оборудова- ния невозможно определить тип источ- ника питания, и обычно эта информа- ция в спецификациях не указывается. Источники питания с коррекцией коэф- фициента мощности (PFC) поступили на рынок в середине 1990-х годов. Их отличительная особенность – равенство активной и полной потребляемой мощ- ности (коэффициент мощности от 0,99 до 1,0). В источниках с ёмкостным вхо- дом активная мощность обычно состав- ляет от 0,55 до 0,75 от полной. В настоя- щее время мощное компьютерное обо- рудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, дисковые массивыи сер- веры) использует источники питания с коррекцией коэффициента мощности. В то же время персональные компью- теры, небольшие концентраторы и дру- гие периферийные устройства обыч- но используют источники питания без корректоров, поэтому для данного типа оборудования коэффициент мощно- сти меньше единицы и обычно равен ≈ 0,65. Причиной этого является то, что такие корректоры увеличивают стои- мость источников питания, в то время как дополнительные потери, вызван- ные отличием коэффициента мощ- ности от единицы, для маломощных потребителей невелики. Отсутствуют такие корректоры и в мощном компью- терном оборудовании, произведённом до 1996 года. Н ОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ИБП Для ИБП указываются предельные значения выходной мощности и в ват- тах, и в вольт-амперах. Недопустимо превышение ни тех, ни других пара- метров. Для небольших ИБП фактическим отраслевым стандартом является выходная активная мощность (в Вт), составляющая приблизительно 60% от полной (выраженной в В • А), что соот- ветствует типичному коэффициенту мощности большинства ПК. В некото- рых случаях производители указывают только выходнуюмощность ИБП в В • А. Чаще всего это делается для ИБП малой мощности. В более мощных ИБП в последнее время основное внимание уделяет- ся мощности ИБП в Вт, при этом пре- дельные значения мощности в Вт и В • А обычно равны, поскольку для типичных современных нагрузок эти величины идентичны. Более под- робную информацию по вопросам коэффициента мощности мощных систем и вычислительных центров см. в Информационной статье APC № 26 «Опасности, связанные с гармо- ническими колебаниями и перегруз- ками нейтрали». П РИМЕРЫ ЗАТРУДНЕНИЙ ПРИ РАСЧЁТАХ Пример № 1 Рассмотрим типичныйИБП1000 ВА. Пользователю требуется подать пита- ние на 900-ваттный нагреватель с использованием ИБП. Активная потребляемая мощность нагревателя составляет 900 Вт, а полная совпадает с активной. Хотя потребляемая нагрузкой полная мощность составляет 900 В • А, то есть находится в пределах допустимой пол- ной мощности ИБП, последний, веро- ятно, не справится с задачей. Причина в том, что активная потребляемая мощ- ность, равная 900 Вт, превышает допу- стимую активнуюмощность ИБП, кото- рая, вероятнее всего, составляет 60% от 1000 ВА, т.е. примерно 600 Вт. Пример № 2 Рассмотрим ИБП 1000 ВА. Пользова- телю требуется организовать беспере- бойное питание файл-сервера. Файл- сервер оснащён источником питания с коррекцией коэффициента мощно- сти с совпадающими активной и пол- ной мощностями, равными 900 Вт и 900 В • А соответственно. Хотя мощность нагрузки в В • А и находится в пределах допустимо- © СТА-ПРЕСС