Крест фактор ибп что это

Обновлено: 02.07.2024

Мощность одна из основных характеристик, принимаемых во внимание при выборе источника бесперебойного питания (ИБП). При ее определении, следует учитывать особенности нагрузки.

Покупка ИБП, мощность которого превышает ваши потребности, означает трату денег впустую. Однако недооценка необходимой мощности системы бесперебойного электропитания чревата потерей нагрузки, что совершенно недопустимо. Как максимально точно рассчитать эту характеристику?

Для этого следует знать коэффициент мощности нагрузки (Power Factor, P), который определяет, какая часть мощности, предоставляемой источником электроэнергии, действительно потребляется оборудованием (активная мощность). Если нагрузка ведет себя как идеальное сопротивление, она поглощает всю подаваемую на нее мощность, то есть P=1. Идеальная емкость (конденсатор) или индуктивность (катушка) вообще не потребляют активной мощности (Р=0), поскольку не преобразуют электрическую энергию в другие ее виды. В течение одной четверти периода синусоиды энергия запасается в магнитном поле катушки или в электрическом поле конденсатора, а на протяжении другой – возвращается в сеть. Таким образом, в данном случае имеет место лишь рециркуляция энергии, а сопротивления катушки и конденсатора, в отличие от активного сопротивления резистора, называют реактивным.

В реальной жизни ничего идеального не существует, поэтому и значение коэффициента мощности нагрузки обычно находится в интервале от 0 до 1. В общем случае P вычисляется как отношение поглощаемой нагрузкой активной мощности (она измеряется в ваттах, Вт) к полной поступающей мощности (измеряется в вольт-амперах, ВА):

коэффициент мощности (Р) = активная мощность (Вт)/полная мощность (ВА).

При наличии только гармонических искажений коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига фаз между током и напряжением, поэтому его часто обозначают cos φ. Нагрузка с преобладанием емкостной составляющей характеризуется опережающим коэффициентом мощности (cos φ положительный), а индуктивная нагрузка — отстающим (cos φ отрицательный).

Основной нагрузкой для ИБП являются ПК и серверы. В блоки питания этих устройств устанавливается выпрямитель с фильтром в виде конденсатора, поэтому они обладают определенной емкостной составляющей. Коэффициент мощности простейших блоков питания, используемых в дешевых ПК, может не превышать 0,6 — это означает, что лишь 60% подаваемой источником полезной мощности идет в дело. В действительности для типичных ПК ситуация не столь плоха — их коэффициент мощности составляет обычно 0,8, соответственно, большинство ИБП малой мощности проектируются с расчетом на обслуживание такой нагрузки.

Что касается современных серверов, систем хранения данных и сетевого оборудования (коммутаторы, маршрутизаторы), то здесь дело обстоит еще лучше. В них используются блоки питания с функцией коррекции коэффициента мощности, поэтому его значение приближается к 1. Но в расчетах все же лучше считать такое оборудование нагрузкой с небольшой емкостной составляющей, а коэффициент мощности принимать равным 0,95.

А вот кондиционеры, которые часто тоже защищают с помощью ИБП, представляют собой уже нагрузку с индуктивной составляющей, что связано с наличием электродвигателей в их компрессорах. Коэффициент мощности этого оборудования обычно находится в интервале от 0,6 до 0,8 (см. Таблицу 1).

Как оценить средний коэффициент мощности нагрузки, состоящей из разнотипного оборудования? Предположим, в офисе установлено следующее оборудование:

Тогда для определения усредненного коэффициента вначале рассчитывается усредненное отклонение Р от единицы:

Таким образом, нагрузка будет иметь индуктивный характер с P=0,95.

ДВА КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

В спецификации почти любого ИБП указан его входной коэффициент мощности. Этот параметр не имеет никакого отношения к выходному коэффициенту и определяет то, как сам ИБП (как нагрузка) ведет себя по отношению к внешней сети. В современных ИБП, где выпрямитель построен на основе транзисторов IGBT, входной коэффициент мощности близок к единице, а значит, источник ведет себя практически как идеальное активное сопротивление и почти не вносит искажений во внешнюю сеть. Значение входного P полностью зависит от схемотехники ИБП.

Выходной коэффициент мощности для ИБП определяется подключенной к нему нагрузкой. Зная эту характеристику (наряду с полной мощностью в ВА), можно, умножив одно на другое, получить максимальную мощность в Вт, которую источник способен обслужить. Если коэффициент мощности нагрузки окажется больше указанного для ИБП, последний все равно не сможет превысить рассчитанную приведенным выше способом мощность в Вт, а значит, не обеспечит максимального значения ВА.

Обратимся опять к примеру. Пусть имеется ИБП номинальной мощностью 60 кВА, рассчитанной для нагрузки с коэффициентом мощности 0,9. Максимальная активная мощность, которую он может обслужить, составляет 54 кВт:

Нагрузку с указанной полной мощностью, но меньшим Р, например 0,8, он обслужит без проблем:

Как уже упоминалось, коэффициент мощности многих типов современного ИТ- и телекоммуникационного оборудования приближается к 1, поэтому здесь надо быть очень внимательным. Чтобы не ошибиться, многие специалисты сегодня при выборе ИБП предпочитают руководствоваться его выходной мощностью в Вт.

Если вы затрудняетесь в определении коэффициента Р, то для полной гарантии следует выбирать ИБП, мощность которого в Вт была бы больше характеристики нагрузки в ВА. Но в этом случае возможно существенное завышение мощности ИБП. Для более точного расчета следует сначала вычислить суммарную величину нагрузки (в ВА), затем ее усредненный Р, после чего, умножив оба значения, получить значение в Вт. Мощность ИБП в Вт не должна быть ниже характеристики нагрузки, выраженной в тех же единицах измерения.

ЕЩЕ ДВА ФАКТОРА

Важной характеристикой нагрузки служат еще два коэффициента: Crest Factor и Surge Factor. Первый из них в русскоязычной документации часто именуют пик-коэффициентом (или пик-фактор). Он определяется отношением максимального (пикового) значения тока к его среднеквадратичному (RMS) значению. Для волн прямоугольной формы пик-фактор равен единице, для идеальной синусоиды – 1,414 (√2).

Хотя мы назвали пик-фактор «характеристикой нагрузки», на самом деле на его значение влияют и характеристики источника электропитания. Импульсные блоки питания компьютеров потребляют ток очень неравномерно, поэтому для них пик-фактор обычно составляет от 2 до 3. Но это в том случае, если на нагрузку поступает чистая синусоида. Если же ИБП выдают ступенчато аппроксимированную синусоиду (что типично для источников мощностью менее 1 кВт), то пик-фактор оказывается менее 2 (обычно от 1,4 до 1,9). В целом же использование ИБП, сетевых фильтров и устройств подавления импульсных помех способствует снижению пик-фактора. Это, безусловно, положительный момент, поскольку высокий пик-фактор (большой ток) приводит к сильному нагреву элементов систем электропитания.

Большинство ИБП при полной нагрузке способны поддерживать пик-фактор 3 (при снижении нагрузки значение этой характеристики увеличивается), поэтому обычно проблем не возникает. Даже если источник не обеспечивает необходимое пиковое значение тока, то, как правило, работа блока питания нагрузки не нарушается, возможны лишь небольшие искажения формы электрического сигнала. Однако в крупных инсталляциях (например, когда ИБП обслуживает большое число ПК) такие искажения могут оказаться настолько значительными, что способны привести к нарушению функционирования нагрузки. Поэтому желательно, чтобы пик-фактор, поддерживаемый ИБП, не оказался ниже пик-фактора нагрузки.

Для расчета среднего пик-фактора нагрузки, состоящей из разнотипного оборудования, можно порекомендовать тот же способ, что и для расчета среднего коэффициента мощности. Обратимся к нашему примеру:

Усредненный пик-фактор можно вычислить так:

Если заявленный в характеристиках ИБП пик-фактор больше указанного значения, то проблем не будет.

Значение Surge Factor (к сожалению, устоявшегося рускоязычного термина для этой характеристики нет) определяет то, насколько пусковой ток, потребляемый нагрузкой, превышает его номинальное значение. Например, для запуска электродвигателя требуется большой пусковой момент, поэтому компрессоры холодильных установок при включении потребляют ток, в несколько раз превышающий номинальный (см. Таблицу 1). Пусковой ток системы освещения, использующей обычные лампы накаливания, тоже может значительно превосходить его номинальное значение. Дело в том, что удельное электрическое сопротивление вольфрама, из которого изготавливают нити накаливания, в значительной степени зависит от температуры: при 20°C его значение составляет 55×10 -9 Ом×м, при 1727°C — 557х10 -9 Ом×м. Соответственно, пусковой ток будет примерно в 10 раз превосходить номинальный.

Что касается компьютеров и серверов, то для них значение Surge Factor обычно не превышает 1,5, и большинство ИБП имеют достаточную перегрузочную способность, чтобы гарантировать надежное включение и стабильную работу этих устройств. Если же в составе нагрузки имеется оборудование с большим пусковым током, то перегрузочную способность выбираемого ИБП следует изучить самым тщательным образом.

Проанализировав рассмотренные в статье факторы, не забудьте еще и о том, что для обеспечения устойчивой работы оборудования мощность ИБП следует выбирать «с запасом» – больше требуемой на 15-25%.

Что такое крест-фактор (пик-коэффициент, коэффициент амплитуды, пик-фактор, Crest factor, Cross Ratio, Peak-to-average ratio (PAR), CF, C.F.)

Крест-фактор – это отношение величины амплитуды (пикового или максимального значения) тока или напряжения к его действующему (эффективному, RMS) значению.
Крест-фактор нагрузки - отношение пикового значения потребляемого тока к действующему значению.
Crest - вершина, пик (анг.)
Factor - коэффициент (анг.)

Крест-фактор для тока прямоугольной формы (меандр) равен единице; для синусоидальной - 1,414 (корень из 2).
Крест-фактор для импульсного блока питания может достигать 4 (в критических случаях до 5), при питании от обычной розетки. Обусловлено это тем, что блок питания без коррекции коэффициента сощности потребляет ток короткими и высокими импульсами, примерно совпадающими с пиком синусоиды сетевого напряжения.
На входе блока питания стоит выпрямитель и следом за ним – конденсатор, с которого уже снимается напряжение питания для питания инвертора. При включении блока питания в сеть конденсатор заряжается . Потом сетевое напряжение начинает быстро спадать, в то время как конденсатор значительно медленнее разряжается в нагрузку, соответственно когда напряжение опять начнет расти, ток заряда конденсатора (а соответственно и ток потребляемый от источника) будет потребляться только когда напряжение источника будет превышать напряжение на конденсаторе, ток будет потребляться только часть полупериода (ток перестанет быть синусоидальным), поскольку нам нужно от источника забрать ту же мощность, то пиковое значение тока значительно вырастет.

Крест-фактор, указываемый как выходной параметр ИБП, характеризует его способность питать нелинейную нагрузку, потребляющую ток импульсами. Крест-фактор большинства ИБП равен 3:1

Описанные значения CF относятся к установившимуся режиму работы нагрузки. Следует учитывать переходные процессы, происходящие при изменении режимов работы нагрузки (запуск, сброс, наброс нагрузки).

При сравнении устройств нужно учитывать вероятные различия в методиках измерений CF.

Коэффициент амплитуды сигнала (крест-фактор)

Crest Factor*, Crest-factor* – англ.
Cross Ratio – англ.
Peak-to-average ratio (PAR) – англ.
Peak-to-average Power Ratio (PAPR) – англ.

*Crest – вершина, гребень, пик – англ.

Коэффициент амплитуды (крест-фактор) – это показатель, характеризующий способность ИБП питать нелинейную нагрузку, потребляющую импульсный (нелинейный) ток.

Определяется как отношению амплитуды (мгновенного максимального/пикового значения) сигнала к действующему (эффективному, среднекв.,скз/rms) значению сигнала. В электротехнике обычно применяется для характеристики формы тока в сети. Определение для коэффициента амплитуды для этого случая приведено ниже.

ИБП компании N-Power способны питать нелинейную нагрузку с крест-фактором до 3.5:1.

Определение коэффициента амплитуды

Коэффициент амплитуды сигнала равен отношению амплитуды (максимального значения) сигнала к действующему (эффективному, среднекв.,скз/rms) значению сигнала.

Ка = Amax / Arms= Aмакс. / Aэфф.

В электротехнике наиболее часто термин применяется для характеристики сигнала тока нагрузки или характеристики сигнала нагрузочного тока ИБП допустимого для данного типа ИБП. Таким образом коэффициент амплитуды характеризует способность ИБП питать нелинейную нагрузку, потребляющую импульсный (нелинейный) ток.

Ниже представлены различные примеры форм сигнала и их коэффициенты амплитуды:

С достаточной точностью коэффициент амплитуды (Crest-factor) также может быть определён как корень из двух умножить на отношение амплитуды импульсного тока в реальной нелинейной нагрузке Iмакс (нелин.) к амплитуде тока гармонической формы Iмакс (лин.) при эквивалентной потребляемой мощности.

Так же форму сигнала может характеризовать коэффициент формы кривой , равный отношению действующего значения сигнала к среднему за полупериод: Kф = Aэфф. / Aсредн.

В случае синусоидальных сигналов:

Однако, в силовой электротехнике этот термин коэффициент формы кривой используется редко.

Дополнительная информация для технических специалистов
из учебника Г.И. Атабекова «Основы теории цепей»

В радиотехнике и электротехнике пользуются также коэффициентами формы кривой (Kф) и амплитуды (Kа).

Коэффициент амплитуды определяется как отношение максимального значения функции к действующему значению:

Для гармонической функции:

Коэффициент формы кривой определяется как отношение действующего значения функции к среднему значению функции, взятой по абсолютной величине:

Система бесперебойного питания (СБП)
Автоматическое устройство, обеспечивающее нормальное питание нагрузки при полном обесточивании внешней электросети в результате аварии или недопустимо высоком отклонении параметров сетевого напряжения от номинальных значений (см. "Неполадки в сети"). Различают два основных типа СБП: источники бесперебойного питания и генераторные установки.

Источник бесперебойного питания (ИБП, UPS)
Устройство, использующее для аварийного питания нагрузки энергию аккумуляторных батарей.

Дизель-генераторная установка (ДГУ)
Устройство, использующее для аварийного питания нагрузки энергию электрогенератора, ротор которого приводится в движение дизельным двигателем.

ИБП резервного типа (Off-Line или standby)
Источник бесперебойного питания, выполненный по схеме с коммутирующим устройством, которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение нагрузки непосредственно к внешней питающей электросети, а в аварийном переводит ее на питание от аккумуляторных батарей.

Достоинством ИБП резервного типа является его простота и, как следствие, невысокая стоимость, а недостатком - ненулевое время переключения (

4 мс) на питание от батарей и более интенсивная их эксплуатация, так как источник переводится в аварийный режим при любых неполадках в электросети.

ИБП резервного типа, как правило, имеют небольшую мощность и применяются для обеспечения гарантированного электропитания отдельных устройств (персональных компьютеров, рабочих станций, офисного оборудования) в регионах с хорошим качеством электрической сети.

Линейно-интерактивный (Line-Interactive) ИБП (UPS)
Источник бесперебойного питания, выполненный по схеме с коммутирующим устройством (Off-Line), дополненной стабилизатором входного напряжения (бустером) на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками.

Основное преимущество линейно-интерактивного ИБП по сравнению с источником резервного типа заключается в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении электросети (наиболее распространенный вид неполадок в отечественных линиях электроснабжения) без перехода в аварийный режим. В итоге продлевается срок службы аккумуляторных батарей. Недостатком линейно-интерактивной схемы является ненулевое время переключения (

4 мс) нагрузки на питание от батарей.

По эффективности линейно-интерактивные ИБП занимают промежуточное положение между простыми и относительно дешевыми резервными источниками (Off-Line) и высокоэффективными, но дорогостоящими ИБП с двойным преобразованием энергии (On-Line). Как правило, линейно-интерактивные ИБП применяют для обеспечения гарантированного питания персональных компьютеров, рабочих станций, файловых серверов, узлов локальных вычислительных сетей и офисного оборудования.

По линейно-интерактивной схеме собраны выпускаемые компанией Powerware ИБП серии PW5115 и PW5125.

Бустер (booster)
Автоматический регулятор напряжения, построенный на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками (см. рисунки). Применяется в ИБП, собранных по линейно-интерактивной схеме, для ступенчатой корректировки входного напряжения в сторону его повышения (пониженное входное напряжение) или понижения (повышенное входное напряжение). Число обмоток бустера определяет диапазон входных напряжений, при которых ИБП обеспечивает нормальное питание нагрузки без перехода в аварийный режим работы. У ИБП серии PW5155 производства Powerware такой диапазон допустимого изменения входного напряжения составляет -20% и +20% от номинального значения 220 В.

ИБП (UPS) с двойным преобразованием энергии (On-Line)
Источник бесперебойного питания, в котором поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем с помощью инвертора снова в переменное. Аккумуляторная батарея постоянно подключена к выходу выпрямителя и входу инвертора и питает последний в аварийном режиме.

Такая схема построения ИБП позволяет обеспечить практически идеальное питание нагрузки при любых неполадках в сети (включая фильтрацию высоковольтных импульсов) и характеризуется нулевым временем переключения в аварийный режим без возникновения переходных процессов на выходе устройства.

К недостаткам схемы с двойным преобразованием энергии следует отнести ее сравнительную сложность, более высокую стоимость, а также снижение общего КПД системы из-за потерь при двукратном преобразовании напряжения. ИБП типа On-Line применяют в тех случаях, когда по тем или иным причинам предъявляются повышенные требования к качеству электропитания нагрузки, каковой могут быть узлы локальных вычислительных сетей (сетевое оборудование, файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры), оборудование вычислительных залов, системы управления технологическим процессом.

По схеме с двойным преобразованием (On-Line) построены, например, модели PW9120 компании Powerware. Они оснащены плавным стабилизатором входного напряжения, благодаря которому диапазон допустимых значений входного напряжения, при которых источник не переходит на питание от батарей, составляет 160 … 276 В.

Bypass ("обход")
Режим питания нагрузки отфильтрованным напряжением электросети в обход основной схемы ИБП. Переключение в режим Bypass, поддерживаемый внутренней схемой ИБП или специальным внешним модулем, может выполняться автоматически или вручную. ИБП, имеющий соответствующую встроенную схему, автоматически переходит в режим Bypass по команде устройства управления при перегрузке выходных цепей или при обнаружении неисправности в жизненно важных узлах. Таким образом нагрузка защищается не только от сбоев в питающей электросети, но и от неполадок в самом ИБП. Возможность ручного включения режима Bypass предусматривается на случай проведения профилактического обслуживания ИБП или замены его узлов без обесточивания нагрузки.

Активная мощность
Полезная мощность, отбираемая нагрузкой, в том числе и ИБП, из электросети и преобразуемая в энергию любого иного вида (механическую, тепловую, электрическую, электромагнитную и др.). Вычисляется как усредненный по периоду сигнала определенный интеграл произведения мгновенных значений входного тока и напряжения. Единица измерения: Вт (ватт).

Полная мощность
Кажущаяся потребляемая нагрузкой (например, ИБП) суммарная мощность с учетом активной и реактивной ее составляющих, а также отклонения формы тока и напряжения от гармонической. Вычисляется как произведение среднеквадратичных значений входного тока и напряжения. Единица измерения: ВА (вольт х ампер).

Коэффициент мощности (Power Factor)
Комплексный показатель, характеризующий линейные и нелинейные искажения формы тока и напряжения в электросети, обусловленные влиянием нагрузки (например, ИБП). Вычисляется как отношение поглощаемой нагрузкой активной мощности к полной.

Типичные значения коэффициента мощности:

В случае линейных искажений коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига между током и напряжением и в зависимости от значения этого угла может характеризоваться как опережающий или отстающий. Если имеют место только нелинейные искажения формы тока, коэффициент мощности определяется отношением мощности первой гармоники тока к общей активной мощности, потребляемой нагрузкой.

Неполадки в электросети
Любые отклонения параметров питающего напряжения от установленных стандартом значений. На территории России ГОСТ 13109-87 определяет в качестве стандартных следующие параметры электросети:

коэффициент нелинейных искажений формы напряжения - менее 8% в течение длительного промежутка времени и менее 12% кратковременно.

Основные неполадки сетевого питания:

долговременные и кратковременные проседания и всплески напряжения;

Наиболее распространенным видом неполадок в больших городах являются долговременные проседания напряжения, а в сельской местности к ним добавляются аварии в электросети и высоковольтные импульсные помехи.

Выпрямитель
Устройство, преобразующее переменное напряжение электросети в постоянное. Однофазные ИБП оснащаются двух- или четырехполупериодными выпрямителями, а трехфазные ИБП - шести- или двенадцатиполупериодными.

Инвертор
Устройство, преобразующее постоянное напряжение в переменное. В зависимости от используемого принципа преобразования различают три основных типа инверторов (см. рисунки): инверторы, генерирующие напряжение прямоугольной формы, инверторы с пошаговой аппроксимацией и инверторы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Последние обеспечивают наиболее близкую к гармонической форму выходного напряжения. Кроме того, манипулируя шириной отдельных импульсных составляющих ШИМ-сигнала, "интеллектуальные" инверторы, применяемые в сериях Powerware 9120, Powerware 9125, Powerware 9150, Powerware 9155, Powerware 9170, Powerware 9305, Powerware 9340, Powreware 9370 компании Powerware, автоматически корректируют форму выходного напряжения при работе с нелинейной нагрузкой.

Выходной изолирующий трансформатор ИБП (UPS)
Трансформатор, включаемый во выходную цепь ИБП для обеспечения гальванической развязки между самим ИБП и его нагрузкой. В трехфазных системах применяется трансформатор "треугольник-звезда". Он образует выходную нейтраль нагрузки, полностью изолированную от входной нейтрали ИБП. Таким образом, удается полностью защититься от помех по входной нейтрали, широко распространенных в промышленных районах. Выходными изолирующими трансформаторами оснащены все ИБП серий PW9340, PW9370 компании Powerware.

КПД
Коэффициент полезного действия, определяемый как отношение выходной мощности устройства к потребляемой им от сети. Выпускаемые компанией Powerware ИБП с двойным преобразованием (On-Line) имеют достаточно высокие значения КПД, укладывающиеся в диапазон 90 … 95%.

Нормальный режим работы ИБП (UPS)
Режим работы ИБП, при котором нагрузка питается за счет энергии, отбираемой из электросети, а аккумуляторные батареи отключены или подзаряжаются.

Аварийный (автономный) режим работы ИБП (UPS)
Режим работы ИБП, при котором нагрузка питается энергией аккумуляторных батарей, преобразованной в переменное напряжение.

Виртуальная батарея
Конденсатор большой емкости, подключаемый параллельно аккумуляторной батарее ИБП и выполняющий ее функции при непродолжительных (длительностью не более 1 … 2 с) неполадках в электросети. В результате уменьшается число случаев кратковременного использования основной батареи и увеличивается срок ее службы. Применение виртуальной батареи в сочетании с технологией температурной компенсации зарядного тока - одно из наиболее эффективных решений, позволяющих продлить жизненный цикл аккумуляторных батарей. Подобное решение реализовано в ИБП серий Powerware 9120, Powerware 9125, Powerware 9150, Powerware 9155, Powerware 9170, Powerware 9305 компании Powerware

Критичная нагрузка
Нагрузка, чувствительная к неполадкам в электросети, грозящим выходом оборудования из строя, нарушением технологического процесса или утратой важной информации. Чтобы предотвратить подобные случаи, для питания такой нагрузки (файловых серверов, рабочих станций, персональных компьютеров, телекоммуникационного и офисного оборудования и др.) следует применять ИБП.

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ)
Показатель, характеризующий степень отличия формы напряжения или тока от синусоидальной. Типовые значения КНИ:

3% - форма сигнала отлична от синусоидальной, но искажения не заметны на глаз; 5% - отклонение формы сигнала от синусоидальной заметно на глаз; до 21% - сигнал имеет трапецеидальную или ступенчатую форму;

THD-фильтр
Устройство, устанавливаемое во входной цепи ИБП для уменьшения ее влияния на форму напряжения в питающей электросети. Поскольку входным узлом любого мощного ИБП, построенного по схеме с двойным преобразованием (On-Line), является выпрямитель, элемент нелинейный и потребляющий большой импульсный ток, такой ИБП становится причиной "загрязнения" электросети. Применение THD-фильтра позволяет в существенной мере ослабить подобное "загрязнение".

Мощные системы бесперебойного питания серий Powerware 9150, Powerware 9155, Powerware 9170, Powerware 9305, Powerware 9340, Powerware 9370 компании Powerware комплектуются фильтрами, уменьшающими КНИ входного тока до 5 … 10%.

Температурная компенсация зарядного тока батарей
Технология, применяемая ведущими производителями ИБП, в т.ч. компаниями Powerware, для продления срока службы аккумуляторных батарей. Как известно, герметичные батареи крайне чувствительны к величине зарядного тока, оптимальное значение которого зависит от температуры окружающей среды. Технология температурной компенсации зарядного тока позволяет автоматически корректировать режим заряда батарей в соответствии с изменениями внешних условий и тем самым продлить жизненный цикл аккумуляторов в несколько раз.

Последовательное резервирование
Техническое решение, направленное на повышение надежности системы питания нагрузки путем последовательного (каскадного) соединения нескольких ИБП, один из которых является основным, а другие - резервными (см. рисунок). Для соединения по такой схеме каждый ИБП должен иметь отдельный вход цепи Bypass. В то время как основной ИБП питает нагрузку, резервные источники работают в холостом режиме, потребляя минимальную мощность. При обнаружении признаков неисправности внутренних узлов основной ИБП переключается в режим Bypass, и всю нагрузку берет на себя следующий по схеме резервный источник.

ИБП, соединенные по схеме с последовательным резервированием, могут иметь собственные аккумуляторы или подключаться к единому для всех комплекту батарей для увеличения времени работы системы в автономном режиме. По такой схеме можно включать все устройства серий Powerware 9150, Powerware 9155, Powerware 9305, Powerware 9340, Powerware 9370 компании Powerware.

Параллельное резервирование, наращивание мощности системы
Техническое решение, направленное либо на повышение надежности (аппаратное резервирование), либо на увеличение общей выходной мощности системы (масштабирование). Оно предусматривает параллельное соединение нескольких одноранговых ИБП с объединением их входов и выходов. Работоспособность такой системы обеспечивается специальной схемой синхронизации фаз выходного напряжения. В случае аппаратного резервирования при исправности всех соединенных параллельно ИБП нагрузка равномерно распределяется между ними, а в случае выхода из строя одного из источников - перераспределяется между исправными.

В схеме с параллельным резервированием допускается применение как отдельных аккумуляторов для каждого ИБП, так и общего комплекта батарей. Устройства серий Powerware 9155, Powerware 9170, Powerware 9305, Powerware 9340, Powerware 9370 компании Powerware разработаны с учетом возможности их объединения по такой схеме.

Крест-фактор нагрузки (Crest Factor)
Показатель, характеризующий способность ИБП питать нелинейную нагрузку, потребляющую импульсный (нелинейный) ток. Определяется как отношение амплитуды импульсного тока в нелинейной нагрузке Im (нелин.) к амплитуде тока гармонической формы Im (лин.) при эквивалентной потребляемой мощности (см. рисунки). ИБП компаний Powerware способны питать нелинейную нагрузку с крест-фактором до 3:1.

Пик-фактор - это параметр формы волны , например переменного тока или звука, показывающий отношение пиковых значений к действующему значению. Другими словами, пик-фактор показывает, насколько экстремальными являются пики сигнала. Пик-фактор 1 указывает на отсутствие пиков, таких как постоянный ток или прямоугольная волна . Более высокие коэффициенты амплитуды указывают на пики, например, звуковые волны, как правило, имеют высокие коэффициенты амплитуды.

Пик- фактор - это пиковая амплитуда сигнала, деленная на среднеквадратичное значение сигнала. Это эквивалентно отношению L ∞ нормы в L 2 нормы в зависимости от формы сигнала:

Отношение пиковой мощности к средней мощности ( PAPR ) - это квадрат пиковой амплитуды (дающий пиковую мощность ), деленный на квадрат среднеквадратичного значения (дающий среднюю мощность ). Это квадрат коэффициента амплитуды:

Таким образом, пик-фактор и PAPR являются безразмерными величинами . Хотя коэффициент амплитуды определяется как положительное действительное число , в коммерческих продуктах он также обычно указывается как отношение двух целых чисел, например 2: 1. PAPR чаще всего используется в приложениях обработки сигналов. Поскольку это отношение мощностей, оно обычно выражается в децибелах (дБ) . Пик-фактор тестового сигнала - довольно важный вопрос в стандартах тестирования громкоговорителей ; в этом контексте он обычно выражается в дБ.

Минимально возможный коэффициент амплитуды составляет 1, 1: 1 или 0 дБ.

СОДЕРЖАНИЕ

Примеры

В этой таблице представлены значения для некоторых нормализованных сигналов . Все пиковые величины были нормализованы к 1.

Примечания: 1. Коэффициенты амплитуды, указанные для QPSK, QAM, WCDMA, являются типичными факторами, необходимыми для надежной связи, а не теоретическими коэффициентами амплитуды, которые могут быть больше.

Цифровые мультиметры

Пик-фактор - важный параметр, который необходимо понимать при попытке провести точные измерения низкочастотных сигналов. Например, для определенного цифрового мультиметра с точностью измерения переменного тока 0,03% (всегда указывается для синусоидальных волн) с дополнительной погрешностью 0,2% для коэффициентов амплитуды от 1,414 до 5, тогда общая погрешность измерения треугольной волны (коэффициент амплитуды = 1,73) составляет 0,03% + 0,2% = 0,23%.

Акустика и аудиотехника

В акустике и звуковой инженерии коэффициент амплитуды обычно выражается в децибелах , поэтому он определяется как разность уровней между среднеквадратичным значением и пиковым значением формы волны. Например, для синусоидальной волны отношение 1,414 составляет 20 log (1,414) или 3 дБ. Большая часть окружающего шума имеет пик-фактор около 10 дБ, в то время как импульсные звуки, такие как выстрелы, могут иметь пик-фактор более 30 дБ.

Измеритель отношения пикового значения к среднему (PAR)

Пиковые к среднему метру ( Пар метр ) представляет собой устройство , используемое для измерения отношения пиковой мощности уровня до времени уровня -averaged мощности в электрической цепи . Эта величина известна как отношение пикового значения к среднему ( p / a r или PAR). Такие измерители используются как быстрое средство для определения ухудшенных телефонных каналов.

Парметры очень чувствительны к искажениям задержки огибающей . Их также можно использовать для измерения шума холостого канала , нелинейных искажений и амплитудных искажений.

Отношение пикового значения к среднему можно определить для многих параметров сигнала , таких как напряжение, ток, мощность, частота и фаза .

Снижение пик-фактора

Многие методы модуляции были специально разработаны для обеспечения постоянной модуляции огибающей , т. Е. С минимально возможным коэффициентом амплитуды 1: 1.

В общем, методы модуляции, которые имеют меньшие пик-факторы, обычно передают больше битов в секунду, чем методы модуляции, которые имеют более высокие пик-факторы. Это потому что:

  1. любой данный линейный усилитель имеет некоторую «пиковую выходную мощность» - некоторую максимально возможную мгновенную пиковую амплитуду, которую он может поддерживать и при этом оставаться в линейном диапазоне;
  2. средняя мощность сигнала - это пиковая выходная мощность, деленная на пик-фактор;
  3. количество передаваемых битов в секунду (в среднем) пропорционально средней передаваемой мощности ( теорема Шеннона – Хартли ).

Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) - очень многообещающий метод модуляции; возможно, его самая большая проблема - это высокий коэффициент амплитуды. Для OFDM было предложено множество методов уменьшения пик-фактора (CFR). Уменьшение пик-фактора приводит к тому, что система может либо передавать больше битов в секунду с тем же оборудованием, либо передавать те же биты в секунду с помощью оборудования с меньшим энергопотреблением (и, следовательно, более низкие затраты на электроэнергию и менее дорогое оборудование), либо и то, и другое.

Методы снижения пик-фактора

Существуют различные методы уменьшения пик-фактора, такие как управление окнами пиков, формирование шума , введение импульсов и подавление пиков.

Приложения