قطعی برق می تواند بدون هشدار رخ دهد و به طور بالقوه باعث از دست رفتن داده ها، آسیب به تجهیزات و اختلالات پرهزینه در کسب و کار شود. یک منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) به عنوان یک محافظ حیاتی عمل می کند و در صورت قطع برق اصلی، برق پشتیبان فوری را فراهم می کند. با این حال، انتخاب ظرفیت مناسب UPS یک چالش رایج است - اندازه بزرگتر منجر به هزینه های غیر ضروری می شود در حالی که اندازه کوچکتر خطر حفاظت ناکافی را به همراه دارد. این راهنمای جامع عوامل کلیدی در انتخاب UPS، از جمله محاسبات ظرفیت، ارزیابی بار و تخمین زمان اجرا را بررسی می کند.

قبل از انتخاب UPS، درک دو واحد اندازه گیری توان اصلی ضروری است: کیلووات (kW) و کیلو ولت آمپر (kVA). در حالی که هر دو ظرفیت توان را توصیف می کنند، مفاهیم الکتریکی متفاوتی را نشان می دهند. کیلووات توان واقعی را اندازه گیری می کند - انرژی واقعی مصرف شده توسط تجهیزات - در حالی که kVA توان ظاهری را نشان می دهد، حاصل ضرب ولتاژ و جریان.

برای بارهای کاملاً مقاومتی مانند لامپ های رشته ای یا بخاری های برقی، مقادیر کیلووات و کیلو ولت آمپر یکسان هستند. با این حال، بارهای القایی یا خازنی (موتورها، ترانسفورماتورها، رایانه ها) توان راکتیو ایجاد می کنند و مقادیر kVA را معمولاً بالاتر از مقادیر کیلووات می کنند. از آنجایی که سیستم های UPS باید هم توان واقعی و هم توان راکتیو را تامین کنند، تولیدکنندگان ظرفیت را بر حسب kVA رتبه بندی می کنند.

ضریب توان (PF) - نسبت کیلووات به کیلو ولت آمپر - راندمان الکتریکی را نشان می دهد. به عنوان مثال، تجهیزاتی با ضریب توان 0.8 به یک UPS 1 kVA نیاز دارند تا 0.8 کیلووات توان قابل استفاده را تحویل دهد. سیستم های UPS مدرن اغلب دارای تصحیح ضریب توان (PFC) برای بهینه سازی راندمان انرژی هستند.

فرمول اساسی برای محاسبه توان AC به این صورت است: وات (W) = ولت (V) × آمپر (A). یک دستگاه 120 ولتی که 5 آمپر مصرف می کند، 600 وات مصرف می کند. با این حال، اندازه گیری UPS به محاسبات دقیق تری به دلیل ملاحظات ضریب توان و جریان های هجومی - جهش موقتی هنگام روشن شدن دستگاه ها - نیاز دارد.

انتخاب دقیق UPS با محاسبه کل بار متصل شروع می شود:

1. توان نامی هر دستگاه (بر حسب وات) را از مشخصات سازنده ثبت کنید
2. برای تجهیزات با PF کم، kVA را با استفاده از فرمول به کیلووات تبدیل کنید: کیلووات = kVA × PF
3. تمام مقادیر کیلووات را برای کل بار متصل جمع کنید
4. حداقل 20٪ حاشیه ایمنی اضافه کنید (کل VA = کل وات / 0.8)

برای یک بار 900 واتی، این محاسبه یک UPS با حداقل 1125VA را پیشنهاد می کند. انتخاب ظرفیت کمی بزرگتر، طول عمر UPS را افزایش می دهد و خطرات اضافه بار را کاهش می دهد.

شرایط اضافه بار پایدار باعث می شود اجزای UPS بیش از حد گرم شوند، که باعث کوتاه شدن عمر سرویس و احتمالاً خرابی می شود. مهمتر از آن، سیستم های UPS اضافه بار ممکن است زمان پشتیبان گیری وعده داده شده را در هنگام قطعی برق ارائه ندهند. نظارت منظم بر بار به جلوگیری از این مشکلات کمک می کند - بسیاری از واحدهای UPS مدرن، درصد بار را در زمان واقعی نمایش می دهند.

زمان اجرای UPS - مدت زمانی که باتری ها می توانند بارهای متصل را در هنگام قطعی برق پشتیبانی کنند - به دو متغیر بستگی دارد:

• ظرفیت باتری: بر حسب آمپر ساعت (Ah) اندازه گیری می شود، با ظرفیت های بزرگتر امکان زمان اجرای طولانی تر را فراهم می کند
• اندازه بار: بارهای کوچکتر زمان اجرا را متناسباً افزایش می دهند

مشخصات زمان اجرای سازنده، شرایط آزمایشگاهی را منعکس می کند. عملکرد واقعی بر اساس سن باتری، دمای محیط و ویژگی های بار متفاوت است.

هنگامی که دوره های پشتیبان گیری طولانی تری لازم است، این رویکردها را در نظر بگیرید:

• اولویت بندی بار: فقط تجهیزات حیاتی را در هنگام قطعی برق روشن کنید
• فناوری باتری پیشرفته: باتری های لیتیوم یونی 2-3 برابر عمر طولانی تری نسبت به سرب اسید سنتی دارند و چگالی انرژی بالاتری دارند
• بسته های باتری خارجی: بسیاری از مدل های UPS از ماژول های توسعه برای زمان اجرای طولانی تر پشتیبانی می کنند

سیستم های UPS مدرن در درجه اول از دو نوع باتری استفاده می کنند:

• سرب-اسید تنظیم شده با سوپاپ (VRLA): فناوری بالغ با هزینه های اولیه کمتر اما طول عمر کوتاه تر (3-5 سال) و ردپای فیزیکی بزرگتر
• لیتیوم یون: چگالی انرژی بالاتر، عمر چرخه طولانی تر (10+ سال) و کاهش تعمیر و نگهداری، اگرچه با قیمت ممتاز

در حالی که باتری های لیتیوم یونی در حال حاضر 20-30٪ حق بیمه قیمت را دارند، اما هزینه کل مالکیت آنها اغلب با گذشت زمان کمتر ثابت می شود.

نیازهای معمولی: رایانه رومیزی، مانیتور، تجهیزات شبکه
توصیه شده: UPS 500-1000VA با زمان اجرا 10-30 دقیقه

نیازهای معمولی: سرور، سوئیچ های شبکه، دستگاه های ذخیره سازی
توصیه شده: UPS 3-10kVA با زمان اجرا 30+ دقیقه، مقیاس پذیری برای رشد آینده

الزامات حیاتی: در دسترس بودن بالا، زمان اجرا طولانی، افزونگی
راه حل: پیکربندی های UPS افزونه N+1 با بانک های باتری بزرگ، که اغلب از زمان اجرا 4-8 ساعته پشتیبانی می کنند

• بازرسی های فصلی ولتاژ باتری و وضعیت شارژ
• تست بار حرفه ای سالانه
• تعویض باتری های VRLA هر 3-5 سال
• تمیز کردن منظم فیلترهای هوا و مسیرهای تهویه
• ثبت دقیق نگهداری

صنعت UPS همچنان در حال تکامل است و چندین روند قابل توجه وجود دارد:

• نظارت هوشمند: واحدهای UPS متصل به ابر، مدیریت از راه دور و نگهداری پیش بینی کننده را فعال می کنند
• طراحی های با راندمان بالا: توپولوژی های جدید بدون ترانسفورماتور، راندمان >97٪ را به دست می آورند
• سیستم های مدولار: ماژول های برق مقیاس پذیر، امکان ارتقاء ظرفیت افزایشی را فراهم می کنند
• ذخیره سازی انرژی هیبریدی: ترکیب باتری های لیتیومی با ابرخازن ها برای عملکرد بهینه

انتخاب راه حل ایده آل UPS مستلزم ایجاد تعادل بین الزامات فنی، محدودیت های بودجه و مقیاس پذیری آینده است. با درک اصول اولیه برق، ارزیابی دقیق بارها و اجرای نگهداری مناسب، سازمان ها می توانند از حفاظت مداوم برق برای سیستم های حیاتی خود اطمینان حاصل کنند.