Nguyên Lý hoạt động nguồn UPS

Chia sẻ: Ngo Quoc Dat | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:6

1
1.115
lượt xem
318
download

Nguyên Lý hoạt động nguồn UPS

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trước hết xin giải thích thêm một chút về năng lượng tích tụ trong UPS như thế nào? Rất nhiều người đã biết rằng bên trong UPS sẽ có các ắc quy để tích điện, có lẽ chỉ cần biết đến thế là biết được nguyên lý làm việc của chúng một cách sơ đẳng nhất: Chuyển điện từ ắc quy sang thành nguồn điện dân dụng của địa phương.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nguyên Lý hoạt động nguồn UPS

  1. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Trước hết xin giải thích thêm một chút về năng lượng tích tụ trong UPS như thế nào? Rất nhiều  người đã biết rằng bên trong UPS sẽ có các ắc quy để tích điện, có lẽ chỉ cần biết đến thế là biết  được nguyên lý làm việc của chúng một cách sơ đẳng nhất: Chuyển điện từ ắc quy sang thành  nguồn điện dân dụng của địa phương. Như vậy thì bên trong mỗi UPS đều có ắc quy. Bạn nghĩ rằng chúng có một cái? Không, mà là  hai chiếc để có một điện áp khoảng 24Vdc. Và ắc quy cung cấp điện một chiều thì làm thế nào để có thể biến chúng thành xoay chiều? Điều  này thì chắc chỉ có ai học điện tử mới hiểu rõ được, nhưng bạn có thể hiểu loáng thoáng rằng có  một mạch điện nào dó biến đổi điện một chiều thành các giao động xoay chiều, và các giao động  này với tần số và điện áp phù hợp với địa phương mà bạn sử dụng ­ tức là 220Vac 50Hz hoặc  110Vac 60Hz. Có phải tất cả các UPS đều có các nguyên lý hoạt động giống nhau? Không, chúng có các loại  sơ đồ nguyên lý khác nhau, chính do đó mà có đến ba loại UPS được phân loại như sau: PHÂN LOẠI UPS UPS loại phổ thông nhất được phân thành các dòng sản phẩm chính về công nghệ như sau: UPS  Offline (đơn thuần), UPS Offline với công nghệ Line­interactive, UPS Online. (còn hai loại khác  nữa là: UPS tĩnh, UPS quay thì có lẽ rằng chúng không sử dụng các nguyên lý như loại UPS phổ  thông dùng trong dân dụng nên ít được nhắc tới, bản thân tôi cũng chưa biết đến chúng) UPS offline Được sử dụng nhiều nhất hiện nay có lẽ là các loại UPS offline bởi giá thành của chúng rẻ hơn  nhiều so với các loại UPS cùng loại. Nếu bạn đang sử dụng một chiếc UPS thì nhiều khả năng  thuộc loại này, có phải rằng tôi đã chủ quan khi nói điều đó? bởi vì tôi biết rằng người đọc blog ở  Việt Nam (thông qua sự thống kê của geovisit mà tôi đang dùng trên blog) thường chưa hiểu rõ về  các UPS và các loại của chúng nên lựa chọn theo cảm tính và giá rẻ là phần nhiều. Dưới đây là sơ đồ cơ bản về nguyên lý làm việc của UPS offline, loại thông dụng nhất trên thị  trường hiện nay: (lưu ý rằng hình minh hoạ này có thể chứa các ngôn ngữ không quen thuộc đối với bạn)
  2. Sơ đồ tóm tắt nguyên lý của UPS offline Theo sơ đồ này, ta nhận thấy rằng phương pháp làm việc của nó như sau: * Nguồn điện lưới đầu vào thông qua một công tắc ngắt mạch (được ghi chữ “bypass” trong sơ đồ)  đến với đường đầu ra. * Nguồn điện từ pin được chuyển đổi thành điện áp xoay chiều theo tham số phù hợp với nguồn  điện địa phương. * Khi mất điện lưới, hệ thống ắc quy cung cấp cho mạch điện giao động để chuyển thành dòng  điện xoay chiều tiếp tục cung cấp cho thiết bị tiêu thụ. Nhìn qua sơ đồ này chúng ta dễ nhận ra nhược điểm của loại UPS offline: Thời gian chuyển mạch  từ khi sự cố điện lưới cho đến khi nguồn pin cung cấp cho thiết bị tiêu thụ. Hiểu một cách đơn giản  thế này: Công tắc ngắt điện khỏi nguồn lưới để chuyển sang dùng điện từ pin phải đảm bảo khi  ngắt hoàn toàn ra khỏi lưới điện mới được phép cung cấp điện từ bộ inverter (trên thực tế thì các  UPS này có đến hai “công tắc chuyển mạch” kiểu như trên dược điều khiển cùng lúc ­ trong kỹ  thuật thường gọi là “rơ le”) bởi nếu không dòng điện cung cấp từ pin sẽ phải cấp cho cả lưới điện  địa phương ­ và cũng như máy phát điện, hệ thống sẽ hư hỏng vì quá tải. Tất nhiên là sơ đồ trên chỉ cho bạn thấy một cách nhìn tổng thể, sơ đẳng nhất, ở dưới đây là một  sơ đồ có vẻ như sẽ tốt hơn cho bạn hình dung về quá trình làm việc của UPS offline. Tại sao tôi  không sử dụng sơ đồ này ngay nhỉ? Ồ, thật đơn giản rằng nếu không có sơ đồ trên thì có lẽ rằng  sơ đồ phía dưới đây sẽ trở lên khó hiểu hơn đối với bạn ­ nhất là những người ít khi nhìn vào các  mạch điện hoặc là có am hiểu nhiều về điện­điện tử.
  3. Sơ đồ tóm tắt nguyên lý làm việc của UPS offline Ở hình này thể hiện hai trạng thái làm việc của một UPS offline thông thường (không có công  nghệ Line interactive): * Ở trạng thái lưới điện ổn định thì nguồn tiêu thụ sử dụng điện trực tiếp của lưới điện. UPS lúc  này chỉ sử dụng một bộ nạp (charger) để nạp điện một cách tự động cho ắc quy mà thôi. * Khi điện áp lưới điện không đảm bảo (quá cao, quá thấp) hoặc mất điện thì lúc này mạch điện  chuyển sang dùng điện cung cấp ra từ ắc quy và bộ inverter. Qua nguyên lý được phân tích như trên thì ta thấy rằng thời gian cung cấp điện cho thiết bị tiêu  thụ vì thế mà bị gián đoạn. Sự gián đoạn này gây ra việc cung cấp nguồn điện không ổn định tại  phía các thiết bị tiêu thụ: Một số máy tính bị tắt do nguồn máy tính (PSU) không có thời gian chờ  đủ lâu để cung cấp điện cho các linh kiện khác. Rất nhiều người đã gặp điều này. Cũng qua sơ đồ, ta thấy rằng UPS offline không có công dụng ổn áp khi chúng sử dụng điện lưới  bình thường ­ bởi đơn giản khi không có sự cố về lưới điện thì các thiết bị phía sau UPS đơn thuần  được nối trực tiếp với lưới điện thông qua rơ le (phần bypass trong sơ đồ trên). Có vẻ như nhiều  người cho rằng UPS luôn tích hợp sẵn công dụng ổn áp phải không? Đúng là nó có tính năng ổn  áp, nhưng không phải loại UPS offline này ­ mà là loại UPS online mà bạn sẽ xem ở phần dưới. UPS offline với công nghệ Line interactive Khắc phục nhược điểm của loại UPS offline thông thường là loại UPS offline công nghệ Line 
  4. interactive. Do sự tích cực hơn trong nguyên lý hoạt động nên chúng lại có giá thành cao hơn so  với loại UPS offline thông thường. (lưu ý rằng hình minh hoạ này có thể chứa các ngôn ngữ không quen thuộc đối với bạn) Sơ đồ tóm tắt nguyên lý của UPS: Line interactive Bạn có thấy rằng sơ đồ mạch của loại UPS này có vẻ gì đó giống như sơ đồ mạch của loại UPS  offline đơn thuần phía bên trên hay không? Chắc là bạn cũng nhận thấy điều này: Phần nhánh ắc  quy và inverter không thay đổi, chỉ có phía bên nhánh cung cấp điện cho thiết bị tiêu thụ điện lẽ  ra được nối trực tiếp thì lại được nối loằng ngoằng qua những ký hiệu gì đó khó hiểu. Đúng thế  thật, tôi nhìn vào đó cũng chẳng biết gì ­ bởi vì tôi không được học chính thống về điện tử, và do  đó tôi đoán bạn cũng như vậy^^. Một lát nữa thôi, bạn sẽ nhìn xuống phía dưới và nhìn thấy chúng thật đơn giản: đó là một biến  áp. Như vậy thì UPS offline công nghệ line interactive hơn gì so với loại UPS offline thông  thường? Tôi nghĩ chính là ở điểm có cái biến áp đó. Biến áp này về bản chất thì giống như các  loại biến áp tự ngẫu trước đây mà nhiều người dân Việt Nam đã từng sử dụng (thời điểm trước khi  xuất hiện các ổn áp nội địa hiệu LiOA chiếm lĩnh thị trường): Có nghĩa là nếu điện áp của lưới  điện thấp hay cao thì chúng ta phải chạy đến chỗ cái biến áp tự ngẫu đó để xoay xoay, vặn vặn  nó. Ở đây cũng vậy, mặc dù chúng không được như chiếc “ổn áp” để có thể tự động xoay mà lại  sử dụng các nấc chuyển mạch để thay đổi mức điện áp của nó. Và bây giờ, xin xem hình dưới này, tôi nghĩ rằng nó đã bị chia thành bốn hình cho các trường hợp  khác nhau nên để dành cho nó về việc phân tích nguyên lý làm việc một cách sâu hơn chút nữa.
  5. Line­Interactive_UPS_Diagram Và giờ đây thì chắc bạn hiểu được rằng điện áp xoay chiều mà ta thường dùng có thể thay đổi bởi  biến áp bằng cách thay đổi số vòng dây của cuộn sơ cấp hoặc thứ cấp. Các biến áp tự ngẫu  thường là thay đổi số vòng của cuộn dây đầu vào ­ tức là cuộn sơ cấp ­ để có thể thay đổi điện áp  đầu ra. Ở đây, theo hình ngay phía trên, ta dễ nhận thấy rằng nhánh cung cấp điện trực tiếp cho thiết bị  tiêu thụ được thông qua một biến áp tự ngẫu (sơ đồ trên vẽ thì không chính xác là biến áp tự ngẫu  đâu, nhưng ta nên hiểu là biến áp tự ngẫu). Ở đây có các trường hợp sau: * Trong trường hợp điện áp cấp vào UPS bình thường, có nghĩa là chúng xấp xỉ thông số đầu ra ở  lưới điện địa phương của bạn thì mạch UPS hoạt động như khung hình phía trên­bên trái. có  nghĩa rằng biến áp tự ngẫu lúc này có số vòng dây sơ cấp bằng thứ cấp, do đó không có sự can  thiệp nào vào điện áp đầu ra ­ và UPS hoạt động giống như loại UPS offline thông thường. * Trong trường hợp điện áp của lưới thấp hơn so với điện áp chuẩn, biến áp tự ngẫu sẽ chuyển  mạch sang một nấc khác, làm cho điện áp đầu ra đảm bảo đúng thông số yêu cầu. Trong trường  hợp điện áp của lưới điện cao hơn so với thông số chuẩn thì trường hợp này cũng vậy. * Trong trường hợp mất điện lưới UPS offline công nghệ Line interactive sẽ chuyển các mạch  giống như loại UPS thông thường: tức là chúng ngắt nhánh đi qua biến áp tự ngẫu và chuyển  sang sử dụng nhánh ắc quy với inverter. Bạn thấy chúng có ổn định được điện áp hay không? Rõ ràng rằng loại UPS offline theo công  nghệ line interactive này tiến bộ hơn loại UPS offline truyền thống: Chúng có thể ổn định điện áp  so với việc không có một chút chức năng ổn áp nào của loại offline truyền thống như đã nói ở  trên.
  6. UPS online Khắc phục hoàn toàn các nhược điểm trên là loại UPS online, chính vì vậy mà loại UPS này  thường có giá bán cao nhất so với các loại trên. Dưới đây là sơ đồ nguyên lý làm việc đơn giản của nó: Sơ đồ tóm tắt nguyên lý của UPS online Ở đây, chúng ta thấy rằng viếc cấp điện cho thiết bị tiêu thụ là hoàn toàn liên tục khi có sự cố về  lưới điện. Hãy thử phân tích sơ đồ dưới góc độ người sử dụng như sau: Nguồn điện lưới lúc này không cung cấp điện trực tiếp cho các thiết bị, mà chúng được biến đổi  thành dòng điện một chiều tương ứng với điện áp của ắc quy. Ở đây trong mạch đã thể hiện sự  cung cấp điện từ ắc quy và chính từ lưới điện đến bộ inverter để biến đổi thành điện áp đầu ra  phù hợp với thiết bị sử dụng. Như vậy, có thể thấy rằng trong bất kỳ sự cố nào về lưới điện thì UPS online cũng có thể cung  cấp điện cho thiết bị sử dụng mà không có một thời gian trễ nào. Điều này làm cho thiết bị sử  dụng rất an toàn, và ổn định. UPS online sẽ luôn luôn ổn định điện áp đầu ra bởi cũng theo mạch thì điện áp đầu vào lúc này  được biến đổi xuống mức điện áp ắc quy và chúng có công dụng như một ắc quy có dung lượng  lớn vô cùng (nếu không bị sự cố lưới điện), mạch inverter[3] sẽ đóng vai trò một bộ ổn định điện  áp. Vì vậy chỉ với các loại UPS online mới có công dụng ổn áp một cách triệt để.
Đồng bộ tài khoản