Chuyên Đề Ưu điểm Kích điện điện tử ( Inverter SantakUPS ) bình tích điện UPS

Ưu điểm Kích điện điện tử ( Inverter SantakUPS ) bình tích điện UPS

Biinh2 tích điện UPS OPENDOOR

http://www.opendoor.com.vn

Những đặc tính cơ bản của kích điện

Khác với loại “kích điện” mà người ta đã dùng để đánh bắt cá hàng loạt trước đây (mà cũng chính từ các loại đó mà có lẽ mới có tên là kích điện), loại kích điện dùng trong dân dụng có các đặc tính kỹ thuật cơ bản sau:


Sử dụng ắc quy (12, 24 hay 48V )

Điện áp đầu ra có đặc tính giống như điện áp của lưới điện quốc gia: 220V, xoay chiều, tần số 50 Hz.

Các đặc tính này xuất phát từ yêu cầu thông thường về nguồn điện của các thiết bị sử dụng điện trong dân dụng hàng ngày. Tuy không phải tất cả các thiết bị dùng điện đều có yêu cầu trên, nhưng để tương thích với phần lớn các thiết bị điện nên chúng bắt buộc phải có các thông số như vậy.

Nguyên lý làm việc của kích điện


Dưới đây liệt kê một số nguyên lý cơ bản của kích điện dân dụng:


Biến đổi một bước từ điện một chiều sang điện xoay chiều 220V thông qua các transitor công suất và một biến áp sắt từ ở tần số 50 Hz (bước biến đổi DC-AC).

Biến đổi hai bước: từ điện một chiều ắc quy ở mức thấp (12, 24Vdc) sang điện một chiều ở mức điện áp cao (khoảng 300Vdc) thông qua mạch dao động tần số cao và biến áp xung (bước biến đổi DC-DC), rồi từ điện một chiều (lúc này có điện thế cao) dao động thành điện xoay chiều 220Vac (tức bước biến đổi DC-AC).

Tuỳ loại nguyên lý mà kích điện được tạm phân ra thành hai loại: Loại biến đổi một bước và loại biến đổi hai bước – thường gọi là kích “điện tử”.

Hình bên giải thích phần nguyên lý của kích điện biến đổi một bước. Nếu nhớ lại kiến thức vật lý một chút thì bạn sẽ thấy rằng muốn tăng điện thế thì cần phải có cuộn biến áp, và biến áp lại chỉ hoạt động với dòng điện xoay chiều. Vậy để biến đổi thành dòng điện xoay chiều thì có thể dùng một công tắc như hình bên phải (phía trên) và một biến áp: Khi chuyển đổi nhanh và liên tục công tắc sang các vị trí lên và xuống, ta sẽ có dòng điện lần lượt chạy vào nửa cuộn dây sơ cấp biến áp, tại cuộn thứ cấp (ghi chữ output) sẽ có điện áp xoay chiều có tần số tương ứng với tần suất chuyển mạch. Tất nhiên chẳng ai lại dùng tay để vận hành kích điện một cách liên tục như vậy nên người ta đã sử dụng các linh kiện điện tử để thay cho việc chuyển mạch này. Bạn xem hình phía dưới sẽ thấy dạng mạch cho các kích điện thông dụng đang được bán trên thị trường hiện nay.


Loại kích điện một bước thường được biết đến khá lâu trước đây (tôi thấy trong các cuốn sách điện tử tại Miền Nam xuất bản những năm 197x đã thấy các mạch điện tương tự).


Đối với loại kích “điện tử” – tức là loại biến đổi hai bước thì sao? Mạch điện cấp thứ nhất cũng có nguyên lý giống như hình bên, nhưng thay vì hoạt động ở tần số 50 Hz đòi hỏi biến áp phải có kích thước lớn – thì kích loại này sử dụng tần số cao hơn nhiều lần để có thể sử dụng loại biến áp xung có kích thước nhỏ gọn hơn. Sau khi biến đổi thành điện áp xoay chiều ở điện áp và tần số cao, lúc này do các thiết bị điện sử dụng tần số 50 Hz nên kích điện tử phải biến điện áp xoay chiều này thành điện áp một chiều, sau đó biến đổi thành điện áp xoay chiều có tần số 50 Hz. Mạch biến đổi một chiều thành xoay chiều ở cấp tiếp theo này không cần sử dụng biến áp nữa bởi không cần tăng thêm điện thế, mà chỉ cần dùng các linh kiện điện tử thay đổi chiều đi qua tải của dòng điện đầu ra (ví dụ đơn giản như thế này: Bạn có một ắc quy, muốn cấp dòng xoay chiều qua một cái bóng đèn thì có thể nối hai cực ắc quy đó vào bóng đèn, rồi ngắt dây ra đổi ngược lại cực ắc quy, rồi lại đổi xuôi, đổi ngược cứ thế trong thời gian cực nhanh, bạn sẽ tạo ra một dòng điện xoay chiều đi qua bóng đèn).



Nguyên lý mạch điện tử biến đổi điện một chiều thành xoay chiều. Đây là phần cấp thứ hai của kích điện "điện tử"

Các kích điện kiểu “điện tử” luôn có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn nhiều lần so với loại kích còn lại nếu cùng công suất.


Dạng sóng điện đầu ra


Lấy lại một hình ảnh ở bài trước để giải thích kỹ hơn về dạng điện áp đầu ra của một số loại kích điện:



Trong hình thì dạng song màu xanh là “sin chuẩn” còn màu vàng là dạng xung vuông, màu đỏ là mô phỏng theo sóng sin.


Nhiều hãng bán kích điện đã quảng cáo về sản phẩm của mình là đầu ra dạng “sin chuẩn”, tuy nhiên hãy cảnh giác với các quảng cáo này. Để có được điện áp ra đúng dạng sin chuẩn thì trong mạch điện của kích điện phải có một bộ tạo ra sóng sin, sau đó khuếch đại sóng này lên với công suất lớn, kết hợp với biến áp (sắt từ) để chuyển thành điện xoay chiều 220Vac. Về nguyên lý thì cách này là hoàn toàn có thể thực hiện được, nhưng trong thực tế thì người ta không áp dụng, bởi chúng làm tổn hao nhiều công suất cho cái hình sin đẹp đẽ ấy – dẫn đến hiệu suất của bộ kích điện là rất thấp. Nguyên lý này hoạt động giống như một bộ amply công suất lớn: khuếch đại một tín hiệu âm thanh đúng hình sin 50 Hz (được tạo ra bởi một mạch nào đó) trở thành công suất lớn đến mức có thể chạy quạt, xem ti vi .! Bạn nào thích chơi âm thanh sẽ nhận thấy rằng điều đó là không thể – bởi với một amply thông thường khuếch đại âm bass (tần số gần với tần số 50 Hz của lưới điện) cho các cặp loa trầm với công suất vài chục w thì đã toả ra một lượng nhiệt khá nhiều. Nguyên nhân điều này bởi vì nếu như chỉ ở trạng thái “đóng” (không cho dòng đi qua) và “mở” (cho dòng đi qua hoàn toàn theo khả năng của transistor đó) thì công suất tổn hao trên các transistor này là thấp, còn ở trạng thái mở một phần (biến thiên để cho được ra dạng hình sin) thì transistor sẽ toả ra nhiều nhiệt – đồng nghĩa với hiệu suất sử dụng điện là thấp. Bạn có chấp nhận sử dụng một kích điện với hiệu suất chưa đến 50% chỉ để ra được dạng sóng đẹp hay không? Chắc là không nếu như bạn không muốn mua thật nhiều ắc quy dành cho những tổn thất ấy – chính vì vậy mà người ta thường không chế tạo các kích điện sin chuẩn.


Vậy các kích điện bán trên thị trường sẽ không cho ra được dạng điện hình sin? không hẳn, nếu không tạo ra sin chuẩn đẹp thì vẫn có thể tạo ra được dạng gần giống với dạng sin chuẩn tức là mô phỏng theo dạng hình sin. Tuỳ từng loại kích điện mà người ta sử dụng cách thức nào để tạo ra dạng “mô phỏng sin” khác nhau. Đơn giản nhất là dạng sóng màu đỏ như ở hình ảnh phía trên, phức tạp hơn là sử dụng các cuộn cảm, tụ điện thành một mạch để “lấy chỗ nọ, bù chỗ kia” cho dạng sóng vuông để tạo ra dạng điện áp đầu ra trơn chu hơn và có xu hướng ngả theo dạng sóng hình sin. Ngoài ra kích điện loại điện tử còn có thể cho phép dạng sóng đầu ra phức tạp hơn: tạo ra dạng sóng bậc có biên độ khác nhau theo dạng hình sin (bạn xem dạng hình răng cưa trong hình minh hoạ bên phải). Và thường là với dạng mô phỏng sin dạng răng cưa như vậy thì kích điện mới đạt hiệu suất khoảng 70% trở lên (lưu ý rằng với hiệu suất khoảng 85% là lý tưởng với kích điện).


Ảnh hưởng của dạng sóng không sin tới thiết bị tiêu thụ điện


Bởi dạng sóng điện đầu ra của các kích điện không hoàn toàn với dạng sóng của lưới điện dân dụng (tức hình sin) nên chúng có thể gây ảnh hưởng đến một số thiết bị sử dụng điện, một số thiết bị khác lại hoàn toàn không ảnh hưởng bởi dạng này.


Dạng sóng xung vuông thường gây khó khăn cho sự hoạt động các thiết bị điện có tính chất cảm kháng – chủ yếu là các động cơ điện (ở trong quạt điện, điều hoà, tủ lạnh, máy bơm nước ). Nếu như với sóng sin chuẩn, các động cơ điện hoạt động một cách “mượt mà” thì với dạng sóng xung (như hình) các động cơ thường làm hiệu suất kém hơn, phát tiếng kêu và có thể gây nóng hơn bình thường. Nguyên nhân có lẽ do sự chuyển đổi mức điện áp của sóng vuông khiến từ trường giữa cac cuộn dây thay cũng thay đổi đột ngột, dẫn đến các roto (phần quay của động cơ) làm việc cũng có mô men thay đổi đột ngột (bạn nào hiểu nhiều về thiết bị điện thì thấy có vẻ lúc này động cơ làm việc giống như động cơ bước) và dẫn đến hiệu suất làm việc kém. Tuỳ thuộc vào chất lượng và các đặc điểm riêng các động cơ điện mà có thể có ảnh hưởng sau:


Nếu động cơ có chất lượng không cao (định vị cuộn dây không chắc chắn, lõi sắt không chặt ), do sự biến thiên đột ngột giữa các mức điện áp nên cuộn dây và lõi thép không chặt sẽ bị rung, gây ồn.

Nếu roto có quán tính không lớn (đa số các quạt bàn, quạt cây đều nằm trong trường hợp này) thì chính bản thân các roto quay không đều (thời điểm điện áp xung cao thì roto có mô men lớn – nhưng nó chưa kịp quay theo phù hợp thì mô men đó bị ngắt bởi đến thời điểm điện áp xuống thấp, do quán tính thấp nên tốc độ quay lại giảm đi, rồi lại đến mức điện áp cao cứ như vậy liên tục nên roto quay một cách giật cục không đều như đối với dòng điện có dạng sin chuẩn (tuy nhiên điều này không nhìn được bằng mắt thường bởi sự quay giật cục đó xảy ra rất nhiều lần trong một giây).

Đối với loại động cơ có trọng lượng roto lớn thì hiện tượng quay giật cục xuất hiện rõ nét trong thời điểm khởi động và sẽ giảm dần đến mức tối thiểu khi đã đạt tốc độ quay. Thực tế khi sử dụng hai chiếc quạt trần khác nhau (một cái 5 cánh của Panasonic, một cái 3 cánh của Phong Lan) ở nhà mình đã cho thấy điều này. Mình cảm nhận rằng do qán tính lớn nên tốc độ quay của roto lúc này đã không tăng lên/giảm đi đột ngột tương ứng với sự thay đổi của điện áp. Như vậy trong đa số trường hợp khi sử dụng quạt với kích điện, bạn nên hạn chế sự giảm hiệu suất làm việc bằng cách sử dụng với tốc độ cao nhất của quạt (chứ không phải sử dụng tốc độ thấp nhất như một vài kinh nghiệm của các bạn khác chia sẻ trên Internet).


Còn điều mà nhiều người có thắc mắc: Kích điện có gây hỏng cho các thiết bị có tính cảm kháng hay không? Theo tôi thì đối với các thiết bị điện có động cơ với chất lượng quá tệ sẽ gây hiện tượng rung, nóng bên trong các cuộn dây và có thể gây om dây (làm mất tính chất cách điện của lớp vỏ) rồi dẫn đến chạm chập sau thời gian dài. Còn lại với các thiết bị có chất lượng từ trung bình trở lên (đến tốt) nếu được làm việc ở chế độ tốc độ lớn thì sẽ không ảnh hưởng nhiều – có chăng là sự khó chịu đối với một số người bởi tiếng kêu khác lạ so với khi sử dụng điện lưới thông thường. Nếu bạn sử dụng kích điện xung vuông đối với các thiết bị có động cơ, bạn có thể kiểm tra nhiệt độ làm việc của thiết bị (bằng cách sờ vào vỏ quạt chẳng hạn) nếu không quá nóng thì bạn có thể yên tâm sử dụng vào các thời gian sau này mà không cần kiểm tra lại.

Ngoài các thiết bị điện có sử dụng động cơ điện trực tiếp được nêu trên, các thiết bị điện còn lại hầu như hoạt động tốt với các dạng sóng xung. Thật vậy, các thiết bị như ti vi, máy tính, màn hình máy tính, bóng đèn compact, đèn tuýp có chấn lưu điện tử đều biến đổi điện xoay chiều 220V thành điện một chiều ở đầu vào mạch của nó. Bạn có thể tham khảo một số mạch điện của ti vi hay của nguồn máy tính để thấy điều này.


Cũng lưu ý thêm về đèn tuýp bởi có hai loại thông dụng hiện nay: Loại đèn có chấn lưu dây quấn (mà đi kèm với nó là tắc te – hay “chuột”) và loại dùng chấn lưu điện tử. Đối với loại đèn tuýp sử dụng chấn lưu điện tử thì cơ chế sử dụng điện của chúng cũng như ti vi và máy tính – tức là chúng dùng cầu đi ốt để chuyển thành điện một chiều trước khi dao động thành tần số cao để cung cấp cho bóng đèn (tương tự, các loại đèn compact tiết kiệm điện cũng có các chấn lưu điện tử nằm ở đui đèn), vậy loại đèn này cũng sử dụng tốt với kích điện. Loại đèn tuýp còn lại sử dụng chấn lưu bằng các vòng dây cuốn thông thường cùng với tắc te (chuột): bật đèn khá khó khăn khi sử dụng với các kích điện đầu ra là xung vuông. Nếu như bạn sử dụng các bộ kích điện và cảm thấy bật đèn khó khăn thì bạn nên chuyển sang sử dụng một bộ chấn lưu điện tử (việc này chỉ cần thay thế chấn lưu và đấu lại mạch điện theo sơ đồ trên vỏ của chúng, tuy chấn lưu điện tử không bền bằng loại dây quấn, nhưng chúng đảm bảo sử dụng đèn tuýp không bị sáng nhấp nháy và gây cận thị như loại chấn lưu dây quấn).


Lựa chọn mua kích điện

Nếu bạn muốn mua một chiếc kích điện để đề phòng những khi mất điện, bạn sẽ chọn loại nào trong số hai loại trên? Phần dưới đây sẽ gợi ý một chút đối với bạn nếu như thị trường có nhiều loại.


Trước hết là bạn cần ước lượng đến công suất mà mình cần sử dụng để tìm loại công suất kích điện phù hợp. Để làm điều này bạn có thể ước lượng số đèn, ti vi, quạt, máy tính sẽ sử dụng khi mất điện, sau đó tính tổng công suất của chúng lại.


Nếu công suất mà bạn sử dụng trong khoảng 500W thì có lẽ rằng bạn sẽ có nhiều lựa chọn bởi nhiều loại kích điện đáp ứng được công suất này, còn nếu vượt quá công suất này thì có lẽ rằng bạn phải chi khá nhiều tiền cho các bộ kích điện công suất lớn hơn.


Có một điều lưu ý rằng nếu như trong các thiết bị tiêu thụ điện mà bạn chọn có động sử dụng động cơ điện có công suất cỡ 100W trở lên (như bơm nước, tủ lạnh, điều hòa ) thì cần chọn công suất kích điện cộng thêm gấp 3-4 lần thiết bị đó – bởi vì dòng điện khởi động của các động cơ này khá lớn, nếu công suất kích điện chỉ vừa đủ thì khi khởi động các thiết bị này kích điện cũng bị quá tải, gây cháy cầu chì hoặc hư hỏng. Ti vi loại có ống phóng điện tử CRT (tức loại màn hình dày, không phải loại mỏng là LCD) hoặc màn hình máy tính kiểu CRT cũng cần một dòng điện lớn khi khởi động (để khử từ) nên cũng cần tính công suất gấp 3 lần cho các loại màn hình này.


Tiếp theo là lựa chọn loại kích điện: Loại biến đổi một bước hay loại kích “điện tử”, để thấy được các ưu việt của từng loại, bạn có thể xem bảng so sánh sau:


Tiêu chí

Kích “điện tử”

Kích điện 1 bước

Công suất Dễ chế tạo loại công suất lớn hơn Chế tạo loại công suất lớn khó khăn hơn do kích thước lớn.

Khả năng chịu quá tải Khả năng chịu quá tải thấp hơn do sử dụng linh kiện điện tử để điều tiết dạng sóng đầu ra. Tuy nhiên có thể khắc phục được nếu thiết kế tốt. Có khả năng chịu quá tải cao hơn

Độ tin cậy Độ tin cậy thường thấp hơn do các linh kiện điện tử dễ hư hỏng. Tuy nhiên độ tn cậy này có thể khắc phục được nếu thiết kế tốt. Có độ tin cậy cao hơn do ít bước sử dụng linh kiện điện tử.

Mức độ gây nhiễu điện Thường gây nhiễu điện nhiều hơn do sử dụng tần số cao để biến đổi điện một chiều thành xoay chiều. Tuy nhiên hiện tượng gây nhiễu điện này có thể xử lý được ở bởi các nhà sản xuất. Ít gây nhiễu điện bởi tần số giao động là 50 Hz

Dạng sóng điện đầu ra Giả lập dạng sóng hình sin tốt hơn (nếu mạch điện thiết kế cho dạng này). Đầu ra thường là dạng sóng xung vuông, một vài loại người ta dùng hệ L-C để làm méo cho giống dạng sin.

Hiệu suất kích điện Hiệu suất cao hơn, dòng điện tiêu thụ khi không tải thấp hơn Hiệu suất thấp hơn, dòng điện không tải lớn (có nghĩa là bật kích điện dù có sử dụng hay không cũng tiêu tốn dòng ắc quy lớn).

Mức độ điều chỉnh theo công suất Mức độ điều chỉnh theo công suất tiêu thụ tốt hơn, tự động điều chỉnh điện áp ra theo công suất. Sự điều chỉnh theo công suất kém hơn, một số kích điện phải điều khiển mức điện áp ra bằng núm vặn, số còn lại sử dụng các rơle để điều khiển tự động, nhưng hiệu quả không cao.

Tính năng sạc ắc quy Một số loại không kèm chức năng sạc ắc quy (do chúng thiết kế để dùng trên ô tô chẳng hạn), một số loại chuyên dụng sẽ tích hợp sạc điện.

Loại tích hợp sạc điện thường có Thường kèm sạc ắc quy do sử dụng ngược lại: Cuộn thứ cấp được cấp điện 220Vac, cuộn sơ dùng cấp điện cho ắc quy. Tuy nhiên thời gian sạc ắc quy của loại này thường dài và ắc quy khó được nạp đầy.

Giá thành Giá thành cho một đơn vị công suất (ví dụ: ngàn đồng/w) thấp, tuy nhiên các loại chất lượng tốt và công suất lớn thì giá thành có thể lớn hơn loại biến đổi một bước. Giá thành thường cao cho một đơn vị công suất

Đến đây có lẽ bạn nhận ra rằng loại kích điện “điện tử” có nhiều ưu điểm hơn và lựa chọn nó. Tuy nhiên phần lớn loại kích điện tử hiện nay bạn gặp trên thị trường lại là loại có chất lượng trung bình kém, có giá rẻ và được ghi công suất lớn hơn gấp nhiều lần (khoảng 3 đến 4 lần) so với công suất thực sự của nó. Đã khá nhiều người đã sử dụng loại kích điện này và bị hư hỏng ngay sau một thời gian ngắn mà phần lớn là tin tưởng vào công suất ghi trên nó. Vậy không nên sử dụng loại này? Không phải, bạn có thể tìm thấy một số loại kích điện loại này và có chất lượng tốt, thường chúng được sản xuất tại Mỹ, Đài Loan và ngay cả ở Việt Nam.


Với mức giá trung bình từ 1,5 triệu đến 3 triệu, phần lớn những người đã mua kích điện trong thời điểm cắt điện luân phiên năm 2010 ở Việt Nam dùng loại kích điện biến đổi một bước. Loại này có ưu điểm là bền, chịu quá tải tốt (nên có thể dùng cho các bơm nước công suất thấp, tủ lạnh, ti vi loại CRT chỉ với loại 1000 VA). Bạn cũng có thể lựa chọn loại này để đảm bảo độ bền với mức giá hợp lý.


Low-dropout linear regulators