📡 第一章 网络硬件通用基础知识
📄 一句话概括

UPS 标的是 VA 与 W 两个数,中间差一个功率因数;后备时间与负载率不是线性关系。 它的价值不在「撑多久」,在「撑到发电机起来或者安全关机」。

📝 本节和前面几节的关系

上一节讲 PoE 供电,这一节讲断电之后怎么办。 这一节与 01.04.12 电源是一条线:电源讲「怎么供」,UPS 讲「断了怎么撑」。

一、VA 与 W:别只看一个数

VA 是视在功率,W 是有功功率,两者比值叫功率因数。 网络设备电源的功率因数通常 0.9 以上,老设备可能只有 0.6。

选型要看 W:1000 VA、功率因数 0.9 的 UPS 只能出 900 W。只看 VA 会高估能力。

二、后备时间怎么估

不是线性反比。电池容量与放电电流的关系是非线性的,负载越轻,单位功率撑得越久。 常见近似:时间与负载率的 0.85 次方成反比。

所以「满载 10 分钟」的 UPS,半载能撑将近 20 分钟,而不是 20 分钟。 具体曲线要看厂家手册,别自己外推。

三、UPS 到底为什么存在

不是为了「停电还能上网」,而是为了三件事: ① 撑到发电机启动(通常 10 到 30 秒)。 ② 撑到安全关机(服务器要几分钟)。 ③ 滤掉市电的波动与瞬断(这才是它每天在干的活)。

所以「UPS 能撑两小时」这种需求要重新想:两小时应该靠发电机,靠电池堆出来的两小时, 成本与占地都不现实。

四、动手 Demo:1000 VA、0.9 功率因数、420 W 负载:负载率与后备时间

这段算有功功率与负载率,再按 0.85 次方的经验公式估不同负载率下的时间。

va, pf, load = 1000.0, 0.9, 420.0
print(va * pf, 100.0 * load / (va * pf))
for r in (0.3, 0.5, 0.8, 1.0):
    print(r, 30.0 * (1.0 / r) ** 0.85)

实跑输出:

--------------------------------------------------------------------
UPS 能用多久,是个乘法除法的事
--------------------------------------------------------------------
**UPS 标的是 VA 与 W 两个数**,中间差一个功率因数。
网络设备的电源功率因数通常标 0.9 以上,老设备可能只有 0.6。

举例:一台 1000 VA/功率因数 0.9 的 UPS,带 420 W 负载。

  项                 值
  ------------------------------
  标称容量           1000 VA
  功率因数           0.9
  能出的有功功率     900 W
  当前负载           420 W
  负载率             47%

**后备时间不是线性反比。**电池容量与放电电流的关系是非线性的,
负载越轻,单位功率能撑的时间越长。常见的近似:

  负载率  30%:约 83 分钟。
  负载率  50%:约 54 分钟。
  负载率  80%:约 36 分钟。
  负载率 100%:约 30 分钟。

**工程上留 30% 余量**:负载率别超 70%,既留扩容空间,也让电池工作在高效区。
**还有一条容易忘的**:UPS 自身也要耗电与发热,机房空调要把它算进去。

负载率 47%,属于健康区间。工程上建议不超 70%:留扩容空间,也让电池工作在高效区。

下面四行是不线性的证据:负载率从 100% 降到 50%,时间从 30 分钟涨到 52 分钟,而不是 60 分钟。 所以「减半负载就翻倍时间」是错的。

还要记住两件常被漏掉的:UPS 自己耗电并发热(机房空调要算进去); 电池三到五年要换,不换的 UPS 在断电那天等于没有。

30 秒实验

  1. 看一下你机房 UPS 的 VA、W 与当前负载率。
  2. 查一下电池上次更换的时间。
  3. 算一下如果只保核心设备,UPS 能撑多久。

常见误区

  1. 只看 VA。要看 W。
  2. 以为负载减半时间翻倍。是非线性的。
  3. 不换电池。三到五年后容量只剩一半。
自测三问(点开对答案) 1. VA 与 W 的关系? —— W = VA × 功率因数;选型看 W。 2. 负载率为什么建议不超 70%? —— 留扩容空间,并让电池工作在高效区。 3. UPS 的三个真实用途? —— 撑到发电机启动、撑到安全关机、滤掉市电波动。

下一节:最后一个零件——风扇,以及从功耗到风量的整条散热账。

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