Mất điện có thể xảy ra mà không báo trước, có khả năng gây mất dữ liệu, hư hỏng thiết bị và gián đoạn kinh doanh tốn kém. Nguồn điện liên tục (UPS) đóng vai trò là biện pháp bảo vệ quan trọng, cung cấp nguồn điện dự phòng ngay lập tức khi nguồn điện chính bị hỏng. Tuy nhiên, việc lựa chọn công suất UPS phù hợp đặt ra một thách thức chung—kích thước quá lớn dẫn đến những chi phí không cần thiết trong khi kích thước nhỏ hơn có nguy cơ không được bảo vệ đầy đủ. Hướng dẫn toàn diện này xem xét các yếu tố chính trong việc lựa chọn UPS, bao gồm tính toán công suất, đánh giá tải và ước tính thời gian chạy.

Trước khi chọn UPS, điều quan trọng là phải hiểu hai đơn vị đo công suất chính: kilowatt (kW) và kilovolt-ampe (kVA). Mặc dù cả hai đều mô tả công suất nhưng chúng đại diện cho các khái niệm điện khác nhau. kW đo công suất thực—năng lượng thực tế mà thiết bị tiêu thụ—trong khi kVA đại diện cho công suất biểu kiến, tích của điện áp và dòng điện.

Đối với các tải điện trở thuần như bóng đèn sợi đốt hoặc lò sưởi điện, giá trị kW và kVA là như nhau. Tuy nhiên, tải điện cảm hoặc điện dung (động cơ, máy biến áp, máy tính) tạo ra công suất phản kháng, làm cho giá trị kVA thường cao hơn giá trị kW. Vì hệ thống UPS phải cung cấp cả công suất tác dụng và công suất phản kháng nên các nhà sản xuất đánh giá công suất tính bằng kVA.

Hệ số công suất (PF)—tỷ lệ giữa kW và kVA—cho biết hiệu suất điện. Ví dụ: thiết bị có PF 0,8 cần có UPS 1 kVA để cung cấp 0,8 kW điện năng có thể sử dụng. Các hệ thống UPS hiện đại thường có tính năng hiệu chỉnh hệ số công suất (PFC) để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng.

Công thức cơ bản để tính công suất xoay chiều là Watts (W) = Volts (V) × Amps (A). Một thiết bị 120V vẽ 5A tiêu thụ 600W. Tuy nhiên, việc định cỡ UPS yêu cầu tính toán phức tạp hơn do phải cân nhắc hệ số công suất và dòng điện khởi động—sự đột biến tạm thời khi thiết bị bật nguồn.

Lựa chọn UPS chính xác bắt đầu bằng việc tính toán tổng tải được kết nối:

1. Ghi lại công suất định mức của từng thiết bị (tính bằng watt) theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất
2. Đối với thiết bị có hệ số công suất thấp, chuyển đổi kVA sang kW theo công thức: kW = kVA × PF
3. Tính tổng tất cả các giá trị kW cho tổng tải kết nối
4. Thêm biên độ an toàn tối thiểu 20% (Tổng VA = Tổng Watts 0,8)

Đối với tải 900W, phép tính này gợi ý UPS tối thiểu là 1.125VA. Việc chọn công suất lớn hơn một chút sẽ kéo dài tuổi thọ của UPS và giảm rủi ro quá tải.

Tình trạng quá tải kéo dài khiến các bộ phận của UPS quá nóng, rút ​​ngắn tuổi thọ sử dụng và có khả năng gây hỏng hóc. Quan trọng hơn, các hệ thống UPS quá tải có thể không cung cấp thời gian dự phòng như đã hứa trong thời gian ngừng hoạt động. Giám sát tải thường xuyên giúp ngăn ngừa những sự cố này—nhiều bộ UPS hiện đại cung cấp màn hình hiển thị phần trăm tải theo thời gian thực.

Thời gian chạy của UPS—thời lượng pin có thể hỗ trợ các tải được kết nối trong thời gian ngừng hoạt động—phụ thuộc vào hai biến số:

• Dung lượng pin:Được đo bằng amp-giờ (Ah), với dung lượng lớn hơn cho phép thời gian chạy dài hơn
• Kích thước tải:Tải nhỏ hơn kéo dài thời gian chạy tương ứng

Thông số kỹ thuật thời gian chạy của nhà sản xuất phản ánh các điều kiện trong phòng thí nghiệm. Hiệu suất thực tế thay đổi tùy theo tuổi thọ của pin, nhiệt độ môi trường và đặc tính tải.

Khi cần thời gian sao lưu dài hơn, hãy xem xét các phương pháp sau:

• Ưu tiên tải:Chỉ cấp nguồn cho các thiết bị quan trọng trong thời gian mất điện
• Công nghệ pin tiên tiến:Pin lithium-ion có tuổi thọ cao hơn 2-3 lần so với axit chì truyền thống, với mật độ năng lượng cao hơn
• Bộ pin ngoài:Nhiều mẫu UPS hỗ trợ các mô-đun mở rộng để kéo dài thời gian chạy

Các hệ thống UPS hiện đại chủ yếu sử dụng hai loại pin:

• Axit chì được điều chỉnh bằng van (VRLA):Công nghệ hoàn thiện với chi phí trả trước thấp hơn nhưng tuổi thọ ngắn hơn (3-5 năm) và dấu chân vật lý lớn hơn
• Liti-Ion:Mật độ năng lượng cao hơn, vòng đời dài hơn (hơn 10 năm) và giảm chi phí bảo trì mặc dù ở mức giá cao

Mặc dù pin lithium-ion hiện có mức giá cao hơn 20-30% nhưng tổng chi phí sở hữu của chúng thường thấp hơn theo thời gian.

Nhu cầu điển hình: Máy tính để bàn, màn hình, thiết bị mạng
Khuyến nghị: UPS 500-1000VA với thời gian chạy 10-30 phút

Nhu cầu điển hình: Máy chủ, thiết bị chuyển mạch mạng, thiết bị lưu trữ
Khuyến nghị: UPS 3-10kVA với thời gian chạy hơn 30 phút, khả năng mở rộng để phát triển trong tương lai

Yêu cầu quan trọng: Tính sẵn sàng cao, thời gian chạy kéo dài, tính dự phòng
Giải pháp: Cấu hình UPS dự phòng N+1 với dàn ắc quy lớn, thường hỗ trợ thời gian chạy 4-8 giờ

• Kiểm tra hàng quý về điện áp và trạng thái sạc pin
• Kiểm tra tải chuyên nghiệp hàng năm
• Thay pin VRLA 3-5 năm một lần
• Thường xuyên vệ sinh bộ lọc không khí và đường thông gió
• Nhật ký bảo trì chi tiết

Ngành UPS tiếp tục phát triển với một số xu hướng đáng chú ý:

• Giám sát thông minh:Các bộ UPS được kết nối với đám mây cho phép quản lý từ xa và bảo trì dự đoán
• Thiết kế hiệu quả cao:Cấu trúc liên kết không biến áp mới đạt được hiệu suất >97%
• Hệ thống mô-đun:Các mô-đun nguồn có thể mở rộng cho phép nâng cấp công suất tăng dần
• Lưu trữ năng lượng lai:Kết hợp pin lithium với siêu tụ điện để đạt hiệu suất tối ưu

Việc chọn giải pháp UPS lý tưởng đòi hỏi phải cân bằng giữa các yêu cầu kỹ thuật, hạn chế về ngân sách và khả năng mở rộng trong tương lai. Bằng cách hiểu rõ các nguyên tắc cơ bản về nguồn điện, đánh giá chính xác tải và thực hiện bảo trì thích hợp, các tổ chức có thể đảm bảo bảo vệ nguồn điện liên tục cho các hệ thống quan trọng của mình.