Wie die Ausgangsleistung einer USV im Rechenzentrum berechnen?

[QuicksandF]

Hallo,

ich hab hier ein Problem mit der Berechnung der Ausgangsleistung einer etwas größeren USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) in einem Rechenzentrum, vielleicht kann mir jemand dabei helfen:

Insgesamt zieht das Rechenzentrum ständig ca. 55 kW (gemessen am Stromzähler). Als Richtwert geht ca. 30-40% davon für die Kühlung drauf.
Da die Server fast alle 2 Netzteile haben sollte der Rest sich etwa auf 60% USV und 40% direkt aufteilen.

Die USV (Unterbrechungsfreie Stromversorgung) misst alle 10 Minuten und gibt folgende Werte an:

Die vorhandenen Werte und meine Definition dazu:
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Vmin = Minimum Spannung Eingang für alle 3 Phasen
Vmax = Maximum Spannung Eingang für alle 3 Phasen
Vbp = Bypass mode Spannung
Iin = Eingang Strom
Vout = Ausgang Spannung
Iout = Ausgang Strom
%Wout = Prozent Leistung/Strom? ("wattage") Ausgang (Nennleistung 60 kW)
kVAout = Scheinleistung Ausgang
Vbat = Spannung der Akkus
Ibat = Strom der Batterien

Konkrete Durchschnittswerte für die 3 Phasen:
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Vmin1 = 399, Vmin2 = 403, Vmin3 = 404
Vmax1 = 401, Vmax2 = 405, Vmax3 = 406
Vbp1 = 400, Vbp2 = 405, Vbp3 = 405
Iin1 = 25, Iin2 = 26, Iin3 = 27
Vout1 = 400, Vout2 = 397, Vout3 = 397
Iout1 = 25, Iout2 = 26, Iout3 = 25
%Wout1 = 22, %Wout2 = 22, %Wout3 = 21
kVAout1 = 5,8, kVAout2 = 6,0, kVAout3 = 5,7
Vbat = 435
Ibat = entweder +0.0 oder +1.0

Ich möchte jetzt wissen wieviel kW reingehen und wieviel kW rausgehen. Ausgang ist mir am wichtigsten.

Mögliche Rechnungen für kW in oder kW out:
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Rechnung 1: %Wout - Alle 3 Phasen sind bei ca. 22% von 60kW, also 13kW * 3 = 37kW
Rechnung 2: kVAout - Alle 3 Phasen sind bei ca. 6kVA, 1VA = 1W, also gesamt ca. 18kW
Rechnung 3: Auf dem Display der USV steht "Load: 32%". Das bedeutet also ca. 19,2kW. Oder *3 = 57,6kW?
Rechnung 4: (Durchschnitt von Vmin und Vmax) * Iin * 3 Phasen = ~32kW. Für den Ausgang mit Vout ~30KW
Rechnung 5: Vin * Iin * Wurzel3 (1,73) / 1000 = 18,75kW * 3 Phasen = 56,2kW

5 verschiedene Rechnungen mit 5 verschiedenen Ergebnissen. Die Werte von den Rechnungen 3 und 5 sind natürlich zu groß.
Müssen die vielleicht nicht mehr mal 3 gerechnet werden? Dann hätte man bei allen Rechnungen ausser 1 und 4 ca. 18-19 kW raus.
Die Rechnung 4 sieht aber eigentlich auch ganz gut aus, 2kW Verlust hört sich realistisch an, aber die Zahlen sind zu groß, das kommt nicht hin...
Was ist jetzt richtig und was ist falsch und warum? Oder gibts noch andere Rechnungen?

Danke schonmal!

[DrSnuggles]

Nicht böse gemeint, frag jemanden der sich damit auskennt und für seine Aussage dann auch haftet!

[CForce]

P=U*I gilt halt nur für Gleichspannung....
Bei Wechselspannung muß man natürlich den Stromflußwinkel berücksichtigen (Wirkleistung / Blindleistung).
Dies dürfte dann auch der Grund für die verschiedenen Ergebnisse sein.
Bei einer USV muß man die Blindleistung dennoch mit in die Leistungsauslegung einbeziehen, durch die Blindleistung wird zwar keine Energie "verbraucht", dennoch belastet der Blindstrom die Leitungen und auch die USV.
Für die Belastung der Akkus ist die bereitgestellt Wirkleistung ausschlaggebend, der Blindanteil belastet die Batterien theoretisch nicht, nur durch die höheren Verluste im Wechselrichter.
Und dieser muß natürlich für die entsprechend höheren Ströme ausgelegt sein....

Für eine Berechnung bräuchte man zunächst einmal die Wirkleistung/Scheinleistung bzw den Stromflußwinkel oder den Leistungsfaktor der einzelnen Phasen.

Gruß
CForce


P.S.
KVAout scheint mir eher die Wirkleistung am Ausgang zu sein.

P.S.S.
Ein alter Stromzähler, bekommt man für ca 15€, zählt recht zuverlässig den Energieverbrauch.
Mit einer Stoppuhr kann man die tatsächliche Leistungsaufnahme ermitteln, einfach die Zeit für eine volle Drehung der Scheibe messen - wieviele Drehungen pro kWh der Zähler macht steht immer drauf.
Vielleicht keine schlechte Idee so einen Zähler hinter der USV zu installieren.

[eumel_1]

@CForce: um das zu vermeiden hat man dem Ding ein Display spendiert, mit solcher "Dampftechnik" (Wirbelstrom-Drehstromzähler) macht man sich lächerlich.

... und bei Dreiphasenwechselstrom kommt noch die dritte Wurzel in die Formel mit rein.
Der Doc hats gesagt, frag einen Elektriker, ich bin da zu lange raus.

EDIT:
Wenn ich das Recht in Erinnerung habe, nimmst Du als Berechnung für die Eingangsleistung:
den Mittelwert für Minimum und Maximum aller 3 Spannungen, also
(399 + 403 + 404 + 401 + 405 + 406) / 6 = 403V Eingangsspannung,
den Mittelwert der Ströme im Eingang
(25 + 26 + 27) / 3 = 26A Eingangsstrom für eine Phase
und packst das in eine Formel folgender Art
P = U * I * (SQR 3)
P = 403 * 26 * 1,732
P = 18,148kW Eingangsleistung im Drehstromnetz

Ausgangsleistung dementsprechend 17,6kW oder auch kVA

Wenn wer fitter ist als ich, bitte korrigieren! (Meine Lehre als Elektromonteur habe ich 1980 beendet - Abitur 1984!)

Sehe gerade: wenn Du die Ausgangsleistung der 3 Phasen einfach addierst, kommst Du auf ein fast identisches Ergebnis.
kVA steht wie erwähnt für die Scheinleistung, welche sich aus der Wirk- plus der Blindleistung ergibt.

[Zapata]

Zitat von DrSnuggles

Nicht böse gemeint, frag jemanden der sich damit auskennt und für seine Aussage dann auch haftet!

würde ich auch empfehlen. frag doch den hersteller der usv, oder lies noch mal in der bedienungsanleitung nach, ob du dir nicht auch die gesamtwerte anzeigen lassen kannst.

alternativ: ein namhafter hersteller bietet auf seiner seite eine ganze reihe von berechnungstools an. vielleicht hilft dir da etwas weiter.

ich würde aber den ersten weg bevorzugen, da du ja bereits bei einigen angezeigten werten unsicher bist, wie sie zu interpretieren sind.


Zapata

[QuicksandF]

Vielen Dank erstmal an die hilfreichen Antworten! Diese 18 kW kommen meiner Meinung auch ganz gut hin.

Zähler (keine alten 15€-Dinger sondern fernauslesbar mit SNMP oder so) würde ich auch gerne installieren, aber so einfach Stecker rausziehen, Zähler montieren und dann die Server wieder hochfahren ist in einem Rechenzentrum leider nicht...

Grüße,
QuicksandF