UPS 选型与续航计算工具
汇总服务器、交换机和 NAS 的负载,得出预留 25% 余量的 UPS 容量 (VA/W) 及扛过停电所需的电池能量。
用电负载
总负载: 1,290 W
带主动 PFC 的 IT 设备通常为 0.9–0.99。
5–10 分钟足以安全关机或启动发电机;若停电时间较长,建议规划 30–60 分钟以上。
计算结果
建议的 UPS(标准规格)
2 kVA
≈ 1,800 W
总负载
1,290W
负载 (VA)
1,358VA
含 25% 余量的最低容量
1,792VA
建议 UPS 的负载率
72%
所需额定电池容量 估算
≈ 747 Wh
等效 12V 铅酸电池组数量: ≈ 7 × 12V 9Ah 或 1 × 12V 100Ah
我们如何计算
1. 负载 VA = W ÷ 负载 PF。
2. 最低 VA = max(W × 1.25 ÷ UPS 输出 PF, 负载 VA × 1.25):UPS 须同时满足瓦数和 VA 需求,并预留 25% 余量应对启动电流和未来增长,再向上取整到标准规格。
3. 电池 Wh = W × 分钟 ÷ 60 ÷ (0.9 逆变器效率 × 0.8 电池老化余量 × 放电率系数)。
4. 放电率系数(VRLA 电池 Peukert 效应):5 分钟约 0.45,15 分钟 0.6,30 分钟 0.7,60 分钟 0.78。放电越快,实际可用容量越低于标称(20 小时)容量。
5. 高温会显著缩短 VRLA 电池寿命:温度每高于 25°C 10°C,电池寿命大约减半。UPS 机房应配备空调。
以上结果仅为初步估算,用于协助规划和预算。我们的工程师会在最终设计和设备方案确定前,到现场核实所有数据。
与我们工程师做初步设计时使用的方法相同,足以用于预算估算;最终数据仍需以现场勘察为准。
使用方法与结果解读
UPS 要算两次:一次算功率,保证不过载;一次算能量,保证电池撑到您需要的时间。上面的计算器两样都算,功率预留 25% 余量,电池按寿命末期留出余量。
VA、瓦数以及各输入项的含义
UPS 有两个额定值:VA(视在功率)和 W(有功功率),两者之比是输出功率因数。2 kVA 的机器在 0.9 时输出 1,800 W;老式在线互动式机型在 0.6–0.8 时,同样的 VA 只能给 1,200–1,600 W。
设备清单或总瓦数。 清单用典型功耗:1U 服务器 350 W、2U 服务器 550 W、24–48 口 PoE 交换机 450 W、NAS 90 W。用功率计或 PDU 读数实测的数值比铭牌更准,铭牌是电源的最大值,不是实际用电。
负载功率因数。 带主动 PFC 的 IT 设备为 0.9–0.99,默认 0.95。
UPS 输出功率因数。 看产品规格书。新型在线式机型为 0.9–1.0。
所需续航时间。 5–10 分钟足够安全关机或等发电机启动。只有必须靠电池撑过长时间停电时,才按 30–60 分钟以上规划。
计算器如何选 UPS 和电池
- 负载 VA = W ÷ 负载 PF。
- 最低 VA = W × 1.25 ÷ UPS PF 与 负载 VA × 1.25 中较大者。UPS 必须同时满足瓦数和 VA,并预留 25% 应对冲击电流和扩容。结果向上取整到标准规格:600、1,000、1,500、2,000、3,000、6,000 VA,一直到 100 kVA。
- 电池 Wh = W × 分钟 ÷ 60 ÷ (逆变器效率 0.9 × 老化余量 0.8 × 放电率系数)。
0.8 的意思是电池老化到 80% 容量时仍能提供所需续航,这通常也是大多数 VRLA 电池该更换的时候。结果显示为额定 Wh,以及等效 12 V 电池数量:9 Ah(108 Wh)或 100 Ah(1,200 Wh)。电池能量 = 电压 × 安时。
为什么续航不是线性的
VRLA 电池铭牌上的 Ah 是按 20 小时放电测得的。几分钟内放完,实际能放出的电量会少很多。这就是 Peukert 效应,计算器采用的放电率系数如下:
| 放电时间 | 可用的铭牌容量比例 |
|---|---|
| 5 分钟 | 0.45 |
| 10 分钟 | 0.55 |
| 15 分钟 | 0.60 |
| 30 分钟 | 0.70 |
| 60 分钟 | 0.78 |
| 120 分钟 | 0.85 |
| 240 分钟 | 0.90 |
所以负载减半,续航会超过两倍。以六节 12 V 9 Ah 电池为例,额定 648 Wh。按计算器的模型、电池已老化,带 1,290 W 约 12.5 分钟,带 645 W 则约 30 分钟。按 30 分钟核算:648 × 0.9 × 0.8 × 0.70 = 327 Wh 可用,645 W × 0.5 h = 323 Wh 所需。LiFePO4 UPS 电池受这个效应影响小得多,请直接用厂家的续航表。
计算实例:小型服务器机房
两台 1U 服务器(2 × 350 W)、一台 PoE 交换机(450 W)、一台防火墙(50 W)和一台 NAS(90 W):共 1,290 W。负载 PF 0.95,UPS PF 0.9,续航 15 分钟。
- 负载 VA = 1,290 ÷ 0.95 = 1,358 VA。
- 按瓦数:1,290 × 1.25 = 1,612.5 W,÷ 0.9 = 1,792 VA。按 VA:1,358 × 1.25 = 1,697 VA。取较大值 1,792 VA。
- 推荐 UPS:2 kVA,约 1,800 W,负载率 1,290 ÷ 1,800 = 72%。
- 电池:1,290 × 15 ÷ 60 = 322.5 Wh;0.9 × 0.8 × 0.60 = 0.432;322.5 ÷ 0.432 = 747 Wh。即 7 节 12 V 9 Ah(747 ÷ 108 = 6.9)或 1 节 12 V 100 Ah。
反向核算:747 × 0.432 = 322.7 Wh,足够 1,290 W 运行 15 分钟。如果要 60 分钟,系数升到 0.78,需要 1,290 ÷ (0.9 × 0.8 × 0.78) = 2,297 Wh:续航四倍,电池约 3.1 倍。
电池节数只是能量等效值。实际 UPS 需要按其电池电压配整组,所以七节 9 Ah 在 72 V 机型上要变成两组、每组六节。最终配置以厂家外置电池包为准。
在线式还是在线互动式,以及发电机
老挝电网在 17:00–19:00 电压跌落和闪断最多。在线互动式(line-interactive)UPS 用 AVR 升压/降压处理轻微跌落,但较深的跌落就切到电池,在供电较弱的线路上一天可能切换很多次。在线双变换(online double-conversion)UPS(IEC 62040-3 中的 VFI)始终由逆变器向负载供电,电压跌落根本到不了服务器。服务器、核心交换机以及所有由发电机供电的设备我们用在线式,单台电脑用在线互动式。
有发电机时,UPS 只需撑过启动阶段,通常 ATS 切换前 10–30 秒,所以 5–10 分钟电池已经很充裕。用发电机容量计算器按 UPS 负载选发电机,并把 UPS 装在 ATS 之后。
常见错误,以及什么时候需要现场勘察
- 把 VA 当成瓦数,结果让 PF 0.7 的老机型过载。
- 现场已有发电机,还订了远超需要的续航。
- VRLA 电池放在 35 °C 的柜子里。温度每高于 25 °C 10 °C,寿命大约减半。
- 没装关机软件,电池放空后 NAS 直接断电。
超过约 20 kVA、三相 UPS、并联或模块化系统,或机房没有制冷时,请安排现场勘察。UPS 选型指南、服务器机房检查清单以及 UPS、发电机与 ATS 指南有更多细节。
下一步:通过 WhatsApp 发来 UPS 铭牌
通过 WhatsApp 发给我们:UPS 铭牌和电池标签照片、机柜照片,以及本计算器结果截图。我们会告诉您机器和电池是否满足所需续航。我们的 UPS 与电源保护服务包括安装和更换电池。
常见问题
2 kVA 的 UPS 能撑多久?
取决于内部电池,而不是 kVA。如果规格书写的是六节 12 V 9 Ah 电池(648 Wh),按我们的模型、电池已老化时,1,290 W 约 12.5 分钟,645 W 约 30 分钟。新电池分别约 16.5 分钟和 39 分钟。请核对电池标签和厂家针对该型号的续航表。
UPS 续航时间怎么计算?
可用能量 = 电池电压 × Ah × 逆变器效率 0.9 × 放电率系数,按老化电池规划时再 × 0.8。续航分钟数 = 可用 Wh ÷ 负载 W × 60。由于放电率系数本身取决于续航时间(5 分钟 0.45,30 分钟 0.70),需要先假设一个时间,核算后再调整。我们的计算器是反过来算的:输入续航时间,得出电池容量。
1,000 W 的负载需要多大的 UPS?
UPS 输出功率因数为 0.9 时,最低为 1,000 × 1.25 ÷ 0.9 = 1,389 VA,所以选 1.5 kVA,约 1,350 W,负载率 74%。如果是 0.7 的老机型,最低变成 1,786 VA,需要 2 kVA。一定要比瓦数,不能只看 VA,并为冲击电流和扩容预留约 25%。
老挝经常电压跌落,选在线式还是在线互动式 UPS?
服务器、核心交换机、NVR 以及所有由发电机供电的设备,选在线双变换式。它始终由逆变器向负载供电,傍晚的电压跌落和发电机的频率波动都到不了设备,电池也不会每次闪断都参与放电。在线互动式适合供电较稳定的单台台式机和小机柜。
已经有发电机了,还需要 UPS 吗?
需要。带 ATS 的发电机通常要 10–30 秒才能启动并切换,而服务器、交换机和 NVR 在零点几秒内就会掉电。UPS 负责撑过这段空档,并净化发电机输出的电。现场有发电机时,5–10 分钟电池通常就够了,发电机容量应为 UPS 负载的约 1.5–2 倍。
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