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[UPS] UPS 용량을 결정하려면
Date : 2014-01-10
Name : 관리자
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UPS 용량을 결정하려면


 

 

 

UPS는 온라인용인 대형 컴퓨터 시스템은 물론, 중소형 컴퓨터, 통신,방송 설비나 각종

 

자동화 기기 등에 널리 사용되고 있다. 또 근래에는 컴퓨터나 컨트롤 등의 전자 기기뿐

 

아니라 모터나 그것들의 구동용 뱐환기 외에도 생산라인에서 동력 설비의 무정전화

 

대책에도 적용되는 등 그 용도가 넓다.

 

 

한편, UPS의 성능면에서 특히 2~3년 내에 수 10KVA 이하인 중소 용량 UPS에서는 고속

 

스위칭소자나 디지털 제어 기술의 진전에 의해 고기능, 고성능화가 실현되었다.

 

 

1. UPS용량의 선정 조건


 

UPS의 용량 선정에서 통상의 전원 설비와 동일하게 먼저 부하가 되는 기기의 정상 용량의

 

파악이 첫째라는 것은 말할 나위 없다. 그러나 선정시의 체크 포인트로는 이밖에 부하

 

전류의 급격한 변화와 돌입 전류시, 전류의 파형이나 3상 불평형 등 UPS 특유의 특성과

 

협조를 취해야 할 점이 몇가지 있다.

 

일반적 UPS에서는 각 메이커가 제작하는 제품 기종마다에 정격 용량이나 표준 시방이

 

카달로그 등에 표시되었고 이 특성을 기초로 실제의 부하 기기와 협조를 취할 수 있는

 

용량인 것을 선정하게 된다.

 

 

(1) 정격 부하 용량


 

부하의 정상 용량은 피상 전력(KVA)으로 표시되는 일이 많다. UPS의 부하가 되는 시스템이

 

다수의 기기로 구성되는 경우 당연히 그것들의 합이 필요한 용량이 되지만 대형 컴퓨터

 

시스템 등에서 실제는 모든 부하가 동시에는 동작하지 않기 대문에 수요율(K=0.7~0.9정도)을

 

고려하는 일이 많다.

 

UPS의 용량 선정 조건으로는 장래적인 컴퓨터의 시스템업이나 다음에 설명하는 것과 같은

 

특성면에 대한 여유를 고려해서 부하 용량에 대해서 10~30% 정도의 여유를 가진 선정을

 

하는일이 많다.


 

 


(2) 부하 역률


 


부하의 유효 전력이나 역률은 기기 정격으로 명시되지 않는 일이 많다. 한편 최근의 컴퓨터

 

시스템에서는 정류기 부하의 비율이 증가하는 경향이 있고 3상 정류기 부하에서는

 

0.9를 넘는 고역율의 것도 있다. 만약 UPS의 정격 역률을 넘는 고역률로 운전하는 경우

 

출력 피상 용량(KVA)을 저감해서 사용할 필요가 있다.

 

UPS의 정상 용량은 인버터부(직류/교류 변환부)의 능력으로 대략 결정 되자만 인버터의

 

출력 측에는 파형 정형용인 교류 필터가 있고 고역률 부하시의 출력 용량 저감 특성은

 

출력 측 교류필너의 설계에 따라서도 다르다. 그래서 용량 저감의 체크가 필요한 경우

 

메이커에 조회할 필요가 있다. 단 예를 들면 50KVA/40kw 정격 등처럼 kw 정격이 주어진

 

UPS의 경우에는 정격 역률(이 예에서는 0.8) 이상의 영역은 정격 kw값을 넘지 않는

 

 

조건으로 사용된다.

 

 

 

(3) 피크 전류



 


 

컴퓨터를 비롯한 전자 기기의 전원부는 스위치 레귤레이터로 구성되는 일이 많다.

 

스위치 레귤레이터의 입력 회로는 통상 컨덴서 인풋형 정류기로 구성되기 때문에

 

펄스상의 왜전류가 흐른다.

 

한편, UPS의 전격 용량은 실효값으로 표시한 kva로 가르키기 대문에 정격 용량으로는

 

일러한 부하의 피크 전류를 ㄷ공급할 수 있는가 어떤가의 확인을 할 수 없다.

 

최근의 단상 출력인 중소 용량 UPS에서는 이러한 파크 전류 공급 능력을 [허용 피크

 

전류값] 또는 [크리스트 팩터(파고율)] 와 같은 시방으로 명시하는 예가 증가하고 있다.

 

이것은 피크 전류에서 본 용량 선정을 용이하게 하는 것이 목적이다. 예를 들면 단상 부하

 

기기의 전류 크레스트 팩터가 2.5인 경우, 허용 피크 전류가 정격 전류(실효값)의 2.5배인

 

UPS에서는 부하를 정격 용량 100%까지 취할 수있지만 이 허용값이 2배인 UPS에서는 80%에

 

용량을 저감해서 사용할 필요가 있다.

 

부하의 크레스트 팩터는 전류에 실제는 시방이나 특성으로서 표시되지 않는 일이 많지만

 

일반적인 3상 컴퓨터 시스템에서는 그 값이 1.6정도이며 정상 용량의 여유율에 포함된다.

 

한편, 3상 시스템에서도 정류기의 부하 비율이 현저히 높은 것이나 단상 시스템에서는 UPS의

 

크레스트 팩터와의 체크가 필요하다.

 

 

 

(4)부하의 시동 돌입 용량


 

 

부하의 시동 전류나 돌입 전류 등에 대해서는 두개의 점을 체크해야한다. 첫째는 부하

 

시동 중인 순시 전류가 UPS의 과전류 허용(통상 150% 정도)이하 라는 것. 둘째는 이러한

 

부하 급변 시의 과도 전압 변동이 부하의 허용값 이하일 것.

 

먼저 과부하 허용 값은 부하의 순차 기동이나 시동 용량이 큰 부하를 시스템 시동의

 

초기에 투입함으로서 UPS의 출력 특성과의 관계로 결저오딘다.

 

컴퓨터의 전압 변동 허용값은 +-10% 정도이므로 여유를 보아서 UPS 출력으로는 8%의 전압

 

변동으로 억제한다면 부하 변동의 허용값이 앞의 예에서는 대용량 UPS에서 50%가 된다.

 

또 이와 같은 특성인 중소 용량 UPS에서는 전압 변동이라는 점에서 제약 조건은 실질적으로

 

거의 없는 것을 표시한다.

 

부하늬 시동 전류나 돌입 전류는 단지 UPS의 특성과 매칭 뿐 아니라 그것들을 한류 저항 이나

 

한류 리액터 등에 의해 적극적으로 억제하는 방법을 취할 때도 있다.

 

특히 대용량 시스템에서는 토털 시스템으로써의 경제성이라는 점에서 부하용 분전반 등에서

 

당초부터 고려하는 케이스도 많다.

 

또 중소 용량급 단기 운전 사용 바이패스 전환 시스템에서는 경제적인 UPS의 용량

 

선정을 하기 위해 인버터에 의한 부하의 시동 전류 공급이나 부하 측에서의 돌입 전류 부하

 

기동이나 바이패스 무순환 전환, 오토리트랜스퍼 등 사용 바이패스가 높은 과전류 내량을

 

적극적으로 이용한 방식도 채택되었다. 이 경우 부하의 시동, 돌입 용량과

 

UPS의 바이패스 과전류 내량의 협조를 취할 필요가 있다.

 

 

 

(5) 정류기 부하에 의한 전압 외 특성


 

 

UPS의 인버터는 통상 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 방식인 전압형 인버터이고 인버터

 

자신의 발생 전압은 구형파(square wave)나 펄스열이기 때문에 이것을 사인파화하기 위한

 

교류필터를 내장한다. 그러나 부하 전류에 정류기 등에 의한 비선형성이 있으면 부하

 

전류에 포함되는 고조파 성분과 UPS의(교류필터에 의한) 출력 임피던스에 의해 고조파 전압왜가

 

발생한다.

 

(*비선형 부하란 사인파 전압에 대해서 전류가 변형파 되어 전압과 전류가 선형 관계가

 

없는 것을 말한다.)

 

 

 

 

 

 

 

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