В комментариях вылез вечный вопрос: обманывают ли нас китайцы, указывая для ИБП мощность в ваттах намного меньше, чем в вольт-амперах.
Китайцы нас, конечно, обманывают, но не в этом.
Как всем известно, мощность есть произведение тока на напряжение, т.е. 1 Вт = 1 В * 1 А. Однако в случае с ИБП мы имеем цепь переменного тока, да ещё и с нелинейной нагрузкой (типовой компьютерный блок питания без коррекции коэффициента мощности имеет привычку потреблять ток импульсами, когда напряжение на входе превысит определённый порог — в то время как линейная нагрузка всегда потребляет ток, пропорциональный напряжению); логично для такой нагрузки перемножить ток и напряжение в каждый момент времени, а потом проинтегрировать по времени за один период:
Это действительно даёт нам потребляемую нагрузкой мощность, можно измерить последнюю любым доступным средством (например, измерив рассеиваемое нагрузкой тепло и убедиться, что всё ok). Небольшая проблема, однако, скрывается в том, что ток к нагрузке идёт по проводам, провода греются... и греются они больше, чем должны бы. Попробовав же посчитать, что должно протекать по проводам, чтобы так их нагреть, мы получим несколько другую формулу для потребляемой нагрузкой мощности:
Как нетрудно заметить, Papp с Pact совпадают только в одном из двух случаев: либо если U(t) = const (постоянное напряжение), либо если I(t) = const*U(t) (линейная нагрузка). Во всех остальных случаях Papp > Pact. Собственно, здесь нас можно поздравить с открытием понятий активной (Pact) и реактивной (Papp-Pact), а также полной (Papp) мощности, остаётся только добавить про их физический смысл: активная мощность потребляется нагрузкой и расходуется её на совершение работы, в то время как реактивная мощность нагрузкой не потребляется, а возвращается обратно в источник, по пути бесполезно нагревая провода. Сумма их называется полной мощностью. На практике, конечно, про все мощности говорят как «потребляемые нагрузкой», но с точки зрения физики это не совсем корректно.
В школах и ПТУ понятие реактивной мощности проходят на предельно упрощённом примере — когда и ток, и напряжение синусоидальные, но сдвинуты по фазе друг относительно друга. В этом случае, во-первых, интегралы легко заменяются на всем известный cos(φ), а во-вторых, не вылезает всяких сложных вопросов типа «а как это мощность возвращается, если ток в одну сторону течёт?», ответ на который требует погружения в электродинамику, вектор Умова-Пойнтинга и другие вещи, выходящие за рамки школ и ПТУ. В связи с этим, кстати, многие электрики до сих пор считают, что если сдвига фаз нет, то и никакой реактивной мощности нет, а есть какая-нибудь другая — но человек, минимально знакомый с математикой, при виде их рассуждений приходит в бурную радость уже на моменте определения сдвига фазы между двумя колебаниями различной формы.
Впрочем, вернёмся к нашим баранам, то есть ИБП.
В ИБП, работающем от батарейки, есть, грубо говоря, две части: низковольтная постоянного тока, которая черпает энергию из батарейки, и высоковольтная переменного тока, которая отдаёт энергию в нагрузку. Из сказанного выше довольно очевидно, что, если не учитывать потери преобразования, низковольтная часть должна вычерпывать из батарейки мощность, соответствующую активной мощности нагрузки, то есть ваттам — это то, что нагрузкой безвозвратно сожрано. Реактивная мощность, циркулирующая между нагрузкой и ИБП, от батарейки последнего не потребляется (если не считать процессов в момент включения нагрузки), так как и нагрузкой она в конечном итоге тоже не потребляется — она циркулирует туда-сюда. Тем не менее, циркулируя, она нагружает выходные, высоковольтные цепи ИБП, и потому они должны быть рассчитаны так, что выдерживать сумму активной и реактивной мощностей — то есть полную мощность, вольт-амперы.
Говоря короче, ватты в ИБП — это мощность низковольтных цепей (батарейка → инвертор), вольт-амперы — высоковольтных (инвертор → нагрузка).
В старые добрые времена, до изобретения активного PFC, типовым коэффициентом мощности (отношение активной мощности к полной) для импульсных блоков питания был 0,6—0,7. Поэтому так повелось, что ИБП проектировали с соотношением между ваттами и вольт-амперами порядка 0,5—0,6 — в результате типовая нагрузка примерно одновременно упиралась в потолок и по тому, и по другому; очевидно, что в этой ситуации наращивать ватты при тех же вольт-амперах, как и наоборот, было бессмысленно. Ну что толку с ИБП, который выдаёт 1000 Вт и 1000 В*А, если типовая нагрузка потребляет 1000 В*А уже при 600 Вт?
Сейчас повсеместное распространение получили блоки питания с активной коррекцией коэффициента мощности, у которых этот коэффициент редко падает ниже 0,95, но, во-первых, их работа с ИБП сама по себе далеко не всегда безоблачна (многие активные ККМ очень нервно реагируют на несинусоидальное напряжение ИБП или броски в момент перехода на батареи, выдавая импульсы тока, одним махом уводящие ИБП в защиту), во-вторых, повышение паспортных ваттов при тех же вольт-амперах потребует от производителя изрядной силы воли и вряд ли вызовет благодарность и понимание со стороны массового потребителя, который привык выбирать технику по одному числу, крупнее всего написанному на коробке — и не поймёт, с чего это число осталось прежним, а цена выросла. Короче, рекламный бюджет на продвижение в шир. нар. массы истины и понимания потребуется крупный.
Собственно, вон даже с ватт-часами у аккумуляторов — объясняй, не объясняй, а если в условиях тендера написано «Аккумулятор: не менее 5200 мА*ч», то хоть в лепёшку расшибись, а чтоб в заявке мА*ч стояли.
Свежайшие комментарии