UPS (
Uninterruptible
Power Supply) là một thiết bị có thể cung cấp tạm thời điện năng nhằm
duy trì sự hoạt động của thiết bị sử dụng điện lưới gặp sự cố (mất điện, sụt
giảm điện áp quá thấp, sự cố khác...) trong một khoảng thời gian với công
suất giới hạn theo khả năng của nó.
Ở Việt Nam,
UPS thường quen được gọi
là:
cái lưu điện hay
bộ lưu điện,
cục lưu điện...Các
loại UPS thông dụng hiện nay thường bao gồm ba loại chính theo nguyên lý làm
việc của chúng:
UPS offline,
UPS offline công nghệ
Line interactive và
UPS online. Nếu lựa chọn một chiếc
UPS thì bạn chọn loại nào? giá tiền của chúng ra sao và sự ảnh hưởng của
từng loại UPS đối với thiết bị sử dụng như thế nào..
.
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.
Tích trữ năng lượng bằng ắc quy
Như vậy thì bên trong mỗi UPS đều có ắc quy. Tôi luôn nhìn thấy hai chiếc để
có một điện áp khoảng 24Vdc, nhưng một bạn đã comment rằng có loại UPS chỉ
sử dụng một chiếc ắc quy 12V mà thôi. Như vậy thì có thể loại
UPS này công suất khá thấp hoặc là
chúng có loại ắc quy rất tốt để cho phép xuất một dòng điện lớn, bởi vì công
suất phát của ắc quy tính theo P
(công suất, W) = U
(điện áp,
V).I
(dòng điện, A) thì ví dụ như để phát khoảng 200W, với 1
ắc quy 12V phải xuất một dòng điện khoảng 16,6A, nhưng với 2 ắc quy 12V nối
tiếp thì chỉ phải xuất ra 8,3A thôi. Để xuất một dòng lớn như 16,6A thì ắc
quy phải có các bản cực to và điện môi tốt, các mạch điện lại bị gây tổn
thất nhiệt cao nên hiệu suất giảm. Do đó mà tôi nghĩ rằng ai đó thiết kế ra
loại
UPS dùng một ắc quy có lẽ là
... chưa được chuyên nghiệp cho lắm.
Biến đổi thành dòng điện xoay chiều
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:
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
Line-interactive, 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)
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:
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 điện-điện tử.
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) thuộc loại chất lượng thường hoặc
công suất thấp, có khả năng tích điện tại tụ đầu nguồn đầu vào thấp so với
nhu cầu công suất của các linh kiện trên máy tính, nên thời gian chuyển mạch
của UPS đã gây dừng sự hoạt động của PSU. Rất nhiều người đã gặp điều này
nhưng lại đổ lỗi cho chiếc UPS của họ - và họ có thể mang đi bảo hành rồi
lại bị trả lại bởi vì kỹ thuật viên nơi bán đã kiểm tra và thấy chúng chẳng
bị làm sao cả^^.
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.
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 nhưng cũng có các cách để tự động
thực hiện việc đó.
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.
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 trên-bên
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.
Mở rộng ra một chút với người am hiểu về điện-điện tử bạn có thể hiểu rằng
chiếc biến áp trong sơ đồ trên hoàn toàn thuộc loại biến áp tự ngẫu thông
thường, có nghĩa là chúng chỉ có một cuộn dây và các đầu ra khác nhau. Vậy
thì chúng chuyển mạch bằng cách nào? Tất nhiên là qua các rơ-le rồi. Khi tôi
mở một chiếc UPS công nghệ Line-Interactive thì nhận thấy chúng có khoảng 5
chiếc rơ-le, trong đó một chiếc lớn nhất nằm ở phía sau máy, bốn chiếc còn
lại trên mạch in. Rơ le này do các mạch điện của UPS điều khiển chúng. Nếu
bạn có một chiếc UPS loại này thì bạn dễ nhận thấy rằng chúng có thể phát ra
các tiếng kêu lách tách nhỏ do sự làm việc của các rơle đó.
* 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:
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.
Nếu như vậy, bạn nhận thấy có cần thiết sử dụng một chiếc UPS cho các máy
tính xách tay hay không? Tôi nghĩa là không cần thiết, bởi có vẻ như mỗi
chiếc máy tính xách tay có pin còn làm việc tốt thì phần cấp điện chính cho
bo mạch chủ và các thiết bị khác làm việc sẽ luôn giống như một chiếc UPS
online.
UPS công
nghiệp của hãng nào thì tốt?
Hiện nay trên thị thường có rất nhiều hãng, với giá thành và chất lượng khác
nhau. Tuy nhiên, sau nhiêu năm làm việc trong lĩnh vực này, tôi có 1 vài
nhận xét như sau:
-
Xét về chất lượng:
UPS được sản xuất tại
G7 là số 1.
Sau đó đến các sản phẩm được sản xuất tại
Châu Âu, còn lại là các sản phẩm khác như hàng Việt Nam, Ấn Độ...( TQ
mình không xét mặc dù hàng TQ rất thịnh hành tại Việt Nam nhưng mình tin
rằng 1 thời gian tới thì
UPS Châu
Âu hoặc
UPS Việt Nam sẽ thịnh hành,
tẩy chay hàng TQ ^^)
-
Xét về giá:
UPS
sản xuất tại
G7 có giá đắt nhất trên
thị trường như của hãng Benning chẳng hạn, sau đó là các sản phẩm TQ đã xâm
nhập vào thị trường Việt Nam từ đầu như:
Santak,
APC. Tiếp theo đến các sản phẩm
Châu Âu và cuối cùng là hàng
Việt Nam và các nước khác.
-
Thời gian giao hàng: tùy hãng, tuy nhiên hàng
Châu Âu,
G7 thì thời gian giao hàng lâu hơn(
xa hơn mà), còn hàng TQ hoặc hàng VN thì nhanh hơn.
-
Các chế độ bảo hành:
Đầu tiên là
G7 và
Châu Âu, vì sản phẩm có chất lượng
cao nên thời gian bảo hành lâu mà gần như không có hỏng hóc gì. Tiếp đến các
sản phẩm TQ, cũng có thời gian bảo hành lâu, tuy nhiên sản phẩm dễ xảy ra
lỗi, thời gian bảo hành, sửa chữa thì cũng không nhanh lắm.
Hiện nay trên thị trường công ty chúng tôi
hiện là đại lý phân phối:
*
UPS GE
(
General Electric company,
USA) công nghệ
Mỹ thuộc
nhóm G7 là một trong những dòng
UPS cao cấp nhất cuả thế giới hiện
nay. Cam kết đáp ứng 100% yêu cầu kỹ thuật cuả những nhà thầu khó tính nhất
trên thị trường thế giới hiện nay.
*
UPS ELEN
được sản xuất và lắp ráp tại Châu Âu nhưng lại có giá thành khá mềm so
với các sản phẩm được sản xuất tại Châu Âu khác, Nếu
GE chấm 10 điểm thì
ELEN ít nhất cũng được trên 8 điểm,
chất lượng bền bỉ, dịch vụ bảo hành tốt.
Các dự án đầu thầu, các nhà thầu đã bắt đầu sử dụng sản phẩm
UPS cong nghiep có xuất xứ
G7,
Châu Âu nhiều hơn. Đã chú trọng
nhiều hơn đến chất lượng cũng như các chế độ sau bán hàng hơn là giá thành
sản phẩm, đó là một tín hiệu mừng cho các công trình tại Việt Nam.
Ứng dụng của
UPS công nghiệp:
- Hệ thống
Máy chủ ,
Thiết bị mạng
- Máy
ATM,
ngân hàng
-
Thiết bị an ninh ,
y tế
-
Thiết bị viễn thông, các thiết bị
trong trạm
BTS
- Thiết bị, dây chuyển
sản xuất trong
các
nhà máy xí nghiệp
....
Địa chỉ cung cấp
UPS Công nghiệp uy tín nhất:
Công ty TNHH Thương Mại Dịch Vụ Thái Hưng
Địa chỉ: 36/1 Đường 10, P. Linh Đông,
Q. Thủ Đức, Tp.HCM
Tel: (08)22.375.640 - 0982.081.007
Email:
thaihungcorp@gmail.com
WebSite: www.thaihung.org
