Posted on

Định nghĩa UPS là gì? Phân loại UPs, nguyên lý hoạt động của UPs

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 3 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…

Để ngăn chặn các sự cố về an toàn dữ liệu và an toàn hệ thống khi có sự cố điện từ nguồn điện lưới, bộ lưu điện UPS là giải pháp được lựa chọn hàng đầu. các dòng Ups có thương hiệu trên thị trường hiện nay: APC, EATON, ZLPOWER, HYUNDAI, MARATHON,  SANTAK

Lột trần một cái UPS ra chúng ta sẽ thấy lộ thiên 2 phần chính: Một là hệ thống mạch điện và biến áp, Hai là hệ thống ắc quy.

Mạch điện dùng để chuyển đổi điện áp để nạp cho ắc quy khi ắc quy yếu (chức năng charge điện), chuyển đổi điện áp của ắc quy (DC) thành điện áp AC (chức năng inverter), ổn định dòng điện – tăng áp hoặc giảm áp (chức năng ổn áp – chỉ có trong một số UPS), …

(Hệ thống) ắc quy trong UPS có chức năng chính là trữ điện để cung cấp điện (thông qua hệ thống mạch điện) khi nguồn điện cấp cho UPS bị ngắt. Ắc quy dùng cho UPS thường có mức điện áp là 12VDC. Dung lượng của ắc quy (nếu là ắc quy gắn bên trong UPS) phổ dụng là 5Ah, 7Ah, 9Ah, 12Ah, 17Ah, 20Ah – thường gọi là UPS có ắc quy gắn trong. Các loại ắc quy có dung lượng lớn từ 24Ah đến 200Ah thì thường được gắn bên ngoài UPS, hoặc cho vào một tủ chứa ắc quy gọi là battery cabinet. UPS càng lớn thì số lượng ắc quy càng nhiều. Ắc quy trong UPS thường mắc nối tiếp nhau tạo thành một dãy gọi là tổ ắc quy – battery pack. Một UPS có thể lắp nhiều tổ ắc quy song song nhau để tăng thời gian lưu điện. Tổ ắc quy trong UPS thường là 12VDC, 24VDC, 36VDC, 48VDC, 72VDC, 96VDC, 192VDC, 240VDC, 348VDC, … ắc quy càng lớn thì thời gian lưu điện càng lâu.

Người ta thường dùng đơn vị tính VA (Voltage Ampere) để chỉ công suất của UPS. Chỉ số VA càng cao thì khả năng tải của UPS càng lớn. UPS thường là từ 500VA, 600VA, 650VA, 700VA, 1000VA, 1200VA, 1400VA, 1500VA, 2000VA, 2200VA, 3000VA, 5000VA = 5KVA, 6KVA, 7KVA, 8KVA, 10KVA, 15KVA, 20KVA, 30KVA, … Hệ số công suất (Power factor) của UPS thường dao động trong khoảng 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1. Hệ số công suất càng gần với 1 thì khả năng tải của UPS càng cao. Các thiết bị đầu cuối như nguồn máy tính người ta thường dùng đơn vị tính là Watts. Có thể dùng chỉ số VA của UPS nhân với hệ số công suất của UPS sẽ chuyển cho ra chỉ số watts. Ví dụ, UPS 500VA có hệ số công suất là 0.6 sẽ cho ra kết quả là 300W. Đây là khả năng tải tối đa (max) của UPS. Thông thường thì UPS không thể hoạt động bình thường với tải 100%. Để UPS có thể hoạt động bền, nên sử dụng khoảng 50% công suất tối đa của UPS mà thôi, nhấn nhá thì chỉ nên dừng lại ở con số 70% thôi nhé.

UPS không nên dùng cho những thiết bị có khả năng gây shock điện cao như: máy in laser, máy phontocopy, máy bơm, máy khoan, bàn ủi, nồi cơm điện, máy điều hòa, máy cắt, …

I. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

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.

công suất phát của ắc quy tính theo P (công suất, W) = U ( điện áp, V) x 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

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.

II.  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 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)

Bộ lưu điện Offline thường dùng cho máy tính để bàn PC, cứu hộ thang máy. Hai dòng sau được dùng cho server, thiết bị mạng có công suất cao hơn. Đặc biệt, UPS Online ( 1000VA đến 20KVA)  dành cho các thiết bị có độ nhạy cảm cao về dòng điện. Ưu tiên sử dụng trong phòng Datacenter. Bộ lưu điện công nghệ Line-interactive tương tác hay còn gọi là dòng cận tuyến thường dùng cho thiết bị có công suất cao nhưng không đòi hỏi về độ chính xác của dòng điện. Dòng này có công suất từ 1000VA đến 5000VA.

1, Dòng Ups offline: khi nguồn điện lưới còn đáp ứng được, nó sẽ được đưa thẳng tới thiết bị sử dụng. Trường hợp có sự cố về nguồn điện lưới, bộ chuyển mạch sẽ chuyển sang chế độ dùng ắc quy, dòng điện một chiều từ ắc quy sẽ được biến đổi thành dòng xoay chiều phù hợp cho thiết bị sử dụng.
Với nguyên lý hoạt động như trên, ta thấy dòng offline có nhược điểm là khi chuyển mạch dòng xoay chiều sẽ có độ trễ nên các thiết bị có sự nhạy cảm cao sẽ không phù hợp với loại ổn áp này.

Loại bộ lưu điện này thường được dùng cho các thiết bị đơn giản, công suất nhỏ, các loại thiết bị ít  có sự nhạy cảm với điện lưới và đòi hỏi độ tin cậy thấp ví dụ như máy tính cá nhân PC, máy in, thang máy.

Người ta thường gộp chung dòng UPS offline : bộ lưu điện offline, offline Line-interactive vì 2 loại này đều có thời gian chuyển mạch.

Nguyên lý hoạt động để phân biệt bộ lưu điện UPS Offline.

2, UPS offline VỚI CÔNG NGHỆ LINE INTERACTIVE

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,Biến áp này về bản chất thì giống như các loại biến áp tự ngẫu[6] 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.

Nguyên lý hoạt động để phân biệt bộ lưu điện UPS Line-Interactive

 3, Dòng Ups online: ngay cả khi nguồn điện lưới còn đáp ứng được nó cũng không được đưa thẳng tới thiết bị sử dụng mà phải đưa qua bộ chuyển mạch thành dòng một chiều nạp vào ắc quy, rồi từ ắc quy dòng điện môt chiều lại được biến đổi trở lại thành dòng xoay chiều và cấp cho thiết bị sử dụng.
Với nguyên lý hoạt động này, nguồn điện cung cấp cho thiết bị sử dụng luôn được lấy từ ắc quy nên có độ ổn định cao và không bị trễ như loại offline. Ngoài ra dòng online còn có phần mềm quản lý đi kèm, có màn hình LCD giúp người sử dụng thiết lập các thông số cho UPS hoạt động đúng theo nhu cầu hiện tại của mình như hẹn giờ tắt mở, điều chỉnh điện áp…

Nguyên lý hoạt động chuyển đổi kép nhằm phân biệt bộ lưu điện UPS Online.

công nghệ cao hơn và đáp ứng nhu cầu khách hàng rộng hơn. Với hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi kép: từ AC sang DC và sau đó chuyển ngược DC sang AC. Đây là điểm khác nhau giữa bộ lưu điện offline và online.  Do đó, nguồn điện cung cấp cho tải hoàn toàn do bộ lưu điện UPS tạo ra đảm bảo ổn định điện áp và tần số. Như vậy, các thiết bị, máy móc được cung cấp nguồn điện dự phòng bởi UPS được cách ly hoàn toàn với bất kể sự thay đổi nào của lưới điện. Vì vậy, nguồn điện do UPS dòng Online tạo ra là nguồn điện sạch, có điện áp ổn định, cân bằng nguồn điện ra an toàn cho thiết bị. Điện áp ra hình SIN và thời gian chuyển mạch bằng không.

Tư vấn mua hàng:
Điểm đầu tiên cần để ý khi lựa chọn UPS đó là cần xác định công suất cho phù hợp với yêu cầu. Bạn cần mua UPS có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất thiết bị sử dụng.
Lưu ý các bạn là máy vi tính có công suất tính theo dòng một chiều với đơn vị đo là W, một máy vi tính phổ thông thường có công suất khoảng 300w kể cả màn hình. Còn UPS có công suất tính theo dòng xoay chiều với đơn vị đo là VA, bạn có thể tham chiếu sang đơn vị đo W bằng cách lấy số VA nhân hệ số 0,7.

Ví dụ: một UPS có công suất 500VA sẽ tuơng đương 500VA x 0,7 = 350W, đáp ứng tốt cho một máy vi tính bình thường.
Điểm thứ hai là xác định sẽ sử dụng dòng nào?, nếu bạn chỉ sử dụng máy tính phục vụ các công việc văn phòng thông thường thì chỉ cần sử dụng loại offline, nếu bạn sử dụng UPS cho một server hoặc trung tâm dữ liệu thì cần mua loại online.
Cũng lưu ý thêm là UPS cũng là một thiết bị điện nên nó cũng đòi hỏi nguồn điện lưới phải có sự ổn định nhất định và một chú ý nữa là không phải bất cứ thiết bị nào cũng có thể dùng UPS, đa số các UPS hiện có trên thị trường được thiết kế cho máy tính. Các thiết bị khác có thể không làm việc hoặc làm hỏng UPS. Hãy đọc kỹ hướng dẫn đi kèm với UPS.
Sử dụng và bảo quản UPS
– Một chú ý hết sức quan trọng là bạn không được lợi dụng việc lưu điện của UPS để tiếp tục làm việc mà hãy tranh thủ thời gian lưu các tài liệu và tắt máy trước khi UPS hết điện, điều này giúp tuổi thọ UPS được lâu hợn
– Không để hở đầu ra UPS vì điện áp ra là dòng xoay chiều 100-240v rất nguy hiểm.
– Để UPS nơi thoáng mát, tránh nơi có độ ẩm cao

– Không dùng Ups đến cạn kiệt, ngay sau khi mất điện hãy cố gắng lưu hết dữ liệu, nếu trong trường hợp bắt buộc hãy dùng đến khi Ups còn 10% điện tích trữ thì tắt, điều này giúp kéo dài tuổi thọ cho Ups.
– Sử dụng Ups với công suất vừa phải : Sử dụng đúng loại tải và đúng với công suất an toàn của UPS, đặc biệt lưu ý với Ups công nghiệp, nếu vượt tải sẽ rất nhanh hỏng .Tốt nhất nên sử dụng tải ≤70% công suất của UPS. Thiết bị tải chỉ được khởi động sau khi UPS đã hoạt động ổn định

tham khảo thêm

http://riello-ups.vn/tin-tuc/dinh-nghia-ups-la-gi-phan-loai-ups-nguyen-ly-hoat-dong-cua-ups.html

Posted on

Cách tính công suất UPS và dung lượng acquy

cach-tinh-cong-suat-ups-va-dung-luong-acquy

Hiện nay, Bộ lưu điện UPS là một thiết bị có thể nói là không thể thiếu đối với một bộ máy tính, nó cũng cần thiết giống như modem vậy. Tuy nhiên không phải người dùng nào cũng có những hiểu biết về thiết bị này. Hôm nay mình xin giới thiệu với các bạn vài nét sơ lược về cách tính công suất và dung lượng củaUPS.

Để tránh cho việc mua phải con UPS không đúng với nhu cầu sử dụng, thiết nghĩ, chúng ta cùng tìm tòi một tí về cách thức tính công suất để chọn UPS và thời gian lưu điện cần đủ cho nhu cầu của mình để chọn dung lượng ắc quy.

Để bắt đầu, chúng ta phải xác định được những cái gì mình cần dùng qua UPS khi điện lưới bị cắt. Nếu ở gia đình thì quạt, thắp sáng, tủ lạnh… Lưu ý là mọi thiết bị điện, điện tử, … đều được nhà sản xuất ghi rõ công suất tiêu thụ điện và được in hoặc dán đâu đó trên thiết bị. Có thể là ghi bằng chỉ số watts (w), có thể ghi bằng VA (để quy đổi thành watts từ VA, chỉ việc lấy số V nhân với số A là được). Công suất ghi trên thiết bị là công suất tối đa mà thiết bị đó có thể đạt đến, thường được gọi là công suất đỉnh hoặc công suất danh định (nominal). Thực tế trong điều kiện hoạt động bình thường thì ít khi nào thiết bị đạt đến 100% công suất tối đa của nó. Công suất tiêu thụ thực tế là công suất khi thiết bị hoạt động ở chế độ bình thường. Ví dụ, nguồn máy tính ghi là 350W. Đây là công suất tối đa của nguồn có thể đáp ứng. Tuy nhiên, với một chiếc máy tính thông thường đủ các bộ phận chuẩn dùng màn hình LCD 15″ thì công suất tiêu thụ thực tế của máy tính này khoảng 150w-200w.

Công suất UPS thường được ghi bằng VA. Lấy chỉ số VA này nhân với hệ số công suất (Power Factor) của UPS (PF = 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1) sẽ cho ra chỉ số Watts. PF của từng loại, hiệu UPS, Inverter khác nhau có thể sẽ khác nhau, dao động từ 0.6 đến 1 (PF càng gần với 1 càng tốt). Khi chọn mua UPS hoặc Inverter, chúng ta nên chọn loại có công suất gấp đôi so với tổng công suất mình cần dùng. Giả sử bạn dùng cho văn phòng hoặc gia đình với tổng các thiết bị đầu cuối vào khoảng 1000W, thì phải chọn UPS có công suất tải đến 2000W, nếu tài chính không cho phép thì cũng phải gồng cho được con UPS có công suất tải 1500W.

Sau khi đã xác định được công suất tiêu thụ cần thiết để chọn UPS, chúng ta phải tính đến thời gian lưu điện màUPS cần phải đáp ứng – chọn dung lượng ắc quy (Ah). Ắc quy dân dụng thường có điện áp là 12V, công suất cao nhất của dòng ắc quy 12V này thường chỉ dừng lại ở con số 200Ah. Có thể xác định dung lượng ắc quy bằng cách

Ah = (T*W) / (V*PF)

Hoặc xác định Thời gian tải bằng cách T = (Ah * V * PF) / W

trong đó

Ah là dung lượng của ắc quy

T là thời gian (giờ) cần dùng khi mất điện

W là tổng công suất các thiết bị gắn vào UPS

V là điện áp charge của UPS

PF là hệ số công suất của UPS

Ví dụ: Tôi cần dùng 2 chiếc quạt treo tường (70W/cái), 2 bóng đèn neon 1,2M (40W/cái), 02 máy tính xách tay (65W-110W), một cái modem, và 1 cái switch, 1 cái tổng đài điện thoại 3 CO (40W), một chiếc máy fax nhiệt (260W) trong thời gian liên tục 8 giờ cho một ngày mất điện.

Theo đó. ta tính tổng công suất các thiết bị: (70*2) + (40*2) + (65*2) + 10 + 10 + 40 + 260 = 630Watts

Với công suất này, phải chọn UPS có công suất gấp đôi tức là 630w * 2 = 1260W. Nếu UPS có hệ số công suất là 0.6 thì mình cần phải trang bị UPS tương đương 2000VA (2000*0.6=1200W). UPS phải có dòng charge (A) đủ lớn để charge cho hệ thống ắc quy. Theo tiêu chuẩn, dòng charge của UPS phải đáp ứng là 1/10 so với dung lượng của ắc quy (nếu ắc quy là 100Ah thì dòng charge cần đáp ứng là 10A). Nếu UPS được chọn có điện áp charge cho hệ thống ắc quy là 48VDC (tương đương với việc gắn 4 cái ắc quy 12V mắc nối tiếp nhau), và có hệ số công suất là 0.7 thì chúng ta có thể ráp vào công thức trên như sau:

Ah = (T*W) / (V*PF) = (8 giờ * 630 W) / (48 VDC * 0.7 PF) = 150

Như vậy, cần phải dùng 4 cái ắc quy 12V-150Ah đế đáp ứng cho tải 630W trong thời gian 8 giờ.