Calcolo della Corrente a Pieno Carico per un UPS Monofase da 5 kVA
La Variabile Mancante: Fattore di Potenza
Non si può calcolare la corrente solo dai kVA. kVA (Potenza Apparente) ≠ kW (Potenza Reale). Il ponte è il Fattore di Potenza (PF).
kW = kVA × PF
I (Ampere) = kW / (V × PF) = kVA / V (per monofase)
Attesa—più semplice: Per definizione, S (VA) = V × I. Quindi per monofase:
I = kVA × 1000 / V
Il Fattore di Potenza determina la potenza reale (kW) che il carico consuma e l'autonomia della batteria UPS, ma la corrente di output nominale dell'UPS è determinata dalla sua nominale kVA e tensione di output.
Calcoli per Tensione Standard
| Tensione di Sistema | Formula | Corrente a Pieno Carico (5 kVA) |
|---|---|---|
| 120V (USA/Canada Residenziale) | 5000 VA / 120V | 41.7 A |
| 208V (USA Commerciale Trifase Fase-Neutro) | 5000 VA / 208V | 24.0 A |
| 230V (UE/UK/AU Standard) | 5000 VA / 230V | 21.7 A |
| 240V (USA Residenziale Grande / Alcuni Commerciali) | 5000 VA / 240V | 20.8 A |
| 277V (USA 480Y/277 Fase-Neutro) | 5000 VA / 277V | 18.1 A |
Perché il Fattore di Potenza è Ancora Importante
- Corrente di Input (da rete/generatore): Iin = (kVA × 1000) / (Vin × PFin × η). Un UPS 5kVA con PF=0.9 input assorbe più corrente di input rispetto a uno con PF=1.0.
- Autonomia Batteria: Carico reale (kW) = 5kVA × PFload. Un UPS 5kVA a PF=0.8 eroga 4kW reali. A PF=0.6, solo 3kW. Le batterie si scaricano più velocemente a PF inferiore per lo stesso kVA.
- Compatibilità Carico: La scheda tecnica UPS riporta il kW max (es. "5kVA / 4.5kW" = PF 0.9). Il kW totale del tuo carico deve essere ≤ nominale kW UPS. Il kVA totale deve essere ≤ nominale kVA UPS.
- Fattore di Cresta: Carichi non lineari (alimentatori switching) hanno rapporto picco/media corrente elevato. L'UPS deve gestire la corrente di picco senza distorsione (spec: Fattore di Cresta 3:1 tipico).
Dimensionamento Cavi e Interruttore (Esempio NEC: 120V, UPS 5kVA)
- Corrente a Pieno Carico: 41.7A.
- Carico Continuo (NEC 210.19, 215.2): 125% × 41.7A = 52.1A.
- Conduttore: 6 AWG Cu (65A @ 75°C) o 4 AWG Al (65A @ 75°C).
- Interruttore: 60A (dimensione standard successiva ≥ 52.1A, ≤ ampacità conduttore).
- Condotta: 3/4" o 1" (EMT/PVC) per 3 conduttori (L, N, G) + possibile condivisione neutro.
Dati Targhetta UPS: Cosa Cercare
- Output: 5kVA / 4.5kW (PF 0.9)
- Tensione Output: 120V / 208V / 230V / 240V (selezionabile o fissa)
- Corrente Output: 41.7A @ 120V / 20.8A @ 240V
- Input: 5.5kVA / 5.0kW (PF 0.99 con PFC)
- Corrente Input: 45.8A @ 120V
- Batteria: 12V × 20 (bus DC 240V) o 48V / 96V / 192V DC
- Sovraccarico: 105% 10min, 125% 1min, 150% 10s
Nota UPS Trifase
Se è un UPS trifase da 5kVA (raro, di solito 10kVA+):
I = kVA × 1000 / (√3 × VLL)
- 208V LL: 5000 / (1.732 × 208) = 13.9A per fase
- 400V LL: 5000 / (1.732 × 400) = 7.2A per fase
- 480V LL: 5000 / (1.732 × 480) = 6.0A per fase
Conclusione
Per un UPS monofase 5kVA, la corrente di output è semplicemente 5000 / Vout. A 120V → 41.7A. A 240V → 20.8A. Dimensiona cavi/interruttori al 125% di quella. Controlla la scheda tecnica UPS per tensione di output nominale, nominale kW (PF), corrente di input e curve di sovraccarico. Questi sono i dati ingegneristici necessari.