1- UPS là gì ?

UPS là từ viết tắt của cụm Uninterruptible Power Supply hoặc Uninterruptible Power Source, thường được biết đến với các tên gọi như như bộ lưu điện, bình điện dự phòng, bình lưu điện, bộ lưu trữ điện, bộ tích điện…

Bộ lưu điện UPS là một loại hệ thống cấp nguồn điện liên tục, có chức năng chính là cung cấp nguồn điện dự phòng cho các thiết bị điện trong trường hợp nguồn điện lưới xảy ra các sự cố tăng giảm áp, chập, cháy, mất điện, cúp điện… UPS sẽ đảm bảo duy trì tải để các thiết bị điện có thể tiếp tục vận hành bình thường cho tới khi được tắt đúng cách hoặc cho tới lúc máy phát điện hoạt động, giúp việc mất điện đột ngột không làm gián đoạn hoạt động hoặc gây hư hỏng thiết bị điện.

Tùy thuộc vào công suất thiết kế của mỗi bộ lưu điện mà thời gian duy trì tải cho thiết bị điện tiếp tục hoạt động sau khi sự cố điện xảy ra là khác nhau.

2- Phân biệt ups online và offline

Để so sánh hai dòng UPS online và offline khác nhau thế nào, trước hết, chúng ta hãy cùng tìm hiểu đặc điểm của hai dòng sản phẩm này.

2.1 Đặc điểm của UPS offline

UPS offline là dòng UPS được sử dụng nhiều nhất trên thị trường hiện nay bởi giá thành của nó rẻ. Dòng UPS offline thường có công suất nhỏ, tối đa chỉ khoảng 2000VA nên chỉ có thể đáp ứng các yêu cầu cơ bản tối thiểu về điện, thời gian chuyển mạch từ chế độ dùng điện sang dùng ACCU là 4 – 10ms (mili giây).

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. Dạng sóng đầu ra của UPS offline là sóng bước, xung vuông, không thích hợp chạy cho tải động cơ. 

UPS sử dụng công nghệ offline hiện nay đều dùng cho các tải thiết kế công suất nhỏ như máy tính, ti vi… Thời gian lưu điện tương đối ngắn, không có khe cắm thông minh, không có chế độ Bypass nên không thể thực hiện Hot swap thiết bị được, không có khả năng mở rộng thời gian lưu điện cũng như không hỗ trợ cơ chế ghép song song. 

2.2 Đặc điểm của UPS online

UPS online là dòng UPS công nghệ cao, thích hợp dành cho máy chủ và các thiết bị điện tử nhạy cảm quan trọng như thiết bị y tế, xét nghiệm, an ninh quốc phòng, dây chuyền công nghệ, viễn thông truyền hình… 

Khác với UPS offline, UPS online khắc phục được các sự cố mất điện, sụt nguồn, hạ áp… mà không có thời gian chuyển mạch hoặc thời gian chuyển mạch là 0ms. Bản chất của công nghệ này là làm sao cho ra nguồn điện gần giống nhất với điện lưới thông thường và giảm độ trễ chuyển mạch xuống thời gian thấp nhất, giúp ổn áp nguồn điện lưới. Dạng sóng đầu ra của dòng online là sóng sin chuẩn, chạy tốt cho mọi loại tải kể cả động cơ.

Khi sử dụng UPS online, nguồn điện lưới lúc này không cung cấp điện trực tiếp cho các thiết bị, mà chúng sẽ 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. Điện áp đầu ra của UPS online luôn ổn định duy trì trong ngưỡng hẹp 220VAC/230VAC ±2%, tần số ổn định ở mức 50/60Hz ±1%.

Như vậy, khi xảy ra 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 mà không giới hạn công suất tải, có thể lên đến vài trăm KVA.

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 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.

Bên cạnh đó, bộ lưu điện online còn có nhiều tính năng phụ khác như: Chống sét cho đường dây điện thoại hoặc đường Internet, giúp người sử dụng có thể an toàn hơn hoặc quản lý điện năng tốt hơn với máy tính, cổng giao tiếp với máy tính, LED hiển thị, âm báo, đèn LCD… 

Để rõ hơn, bằng bảng so sánh tổng hợp dưới đây, chúng ta sẽ dễ dàng hiểu được sự khác nhau cơ bản của UPS online và offline là như thế nào.

3- Tính chọn UPS

     Trong thực tế, tùy theo mục đích và tính chất công việc mà bạn sẽ có những sự lựa chọn khác nhau đối với bộ lưu điện UPS. Khi lựa chọn mua UPS phù hợp, bạn thường quan tâm đến công suât của UPS, loại Online hay Offline, dung lượng Ắc quy bao nhiêu. Chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cụ thể vấn đề này qua một vài ví dụ minh họa.

Cách lựa chọn bộ UPS có công suất phù hợp

Bước 1 : Tính tổng công suất tiêu thụ thực tế của tất cả các thiết bị điện cần sử dụng nguồn từ UPS khi cúp điện

Bạn có thể tham khảo danh sách liệt kê công suất của một số thiết bị điện trong gia đình hoặc văn phòng dưới đây.

Thông thường, hầu hết các thiết bị điện đều có dán tem ghi chú thông số công suất, tuy nhiên các bạn cần lưu ý giá trị công suất ghi trên thiết bị là mức công suất cực đại và thiết bị có thể đạt tới (theo thuật ngữ chuyên môn là công suất đỉnh hoặc công suất danh định – nominal power). Tuy nhiên, trong thực tế hoạt động thì các thiết bị này hiếm khi đạt đến 100% công suất tối đa của nó. Công suất tiêu thụ thực tế là khi thiết bị hoạt động ở chế độ bình thường.

Chẳng hạn, các bộ nguồn máy tính thường có công suất 350W, 450, 550W là các giá trị công suất danh định (công suất đỉnh). Thực tế thì một dàn máy tính Destop gồm CPU và màn hình 15″ trong điều kiện hoạt động bình thường chỉ tiêu thụ một lượng công suất 150 – 200W. Do vậy cách tốt nhất là bạn nên thông kê lại danh sách công suất các thiết bị tiêu thụ vào một bảng, hoặc căn cứ vào bảng mô tả trên để tính toán, điều này sẽ giúp bạn chọn được bộ lưu điện phù hợp, tránh được tình trạng chọn nhầm UPS.

Bước 2 : Tính toán và lựa chọn bộ lưu điện có công suất phù hợp

– Đối với các thiết bị điện, điện tử có dòng khởi động nhỏ chẳng hạn như máy tính, bóng đèn, quạt máy, Tivi, màn hình LCD, Laptop,… thì bạn nên chọn bộ lưu điện có công suất lớn hơn 1,5 lần tổng công suất thực tế của tất cả các thiết bị đã được hướng dẫn tính toán ở Bước 1

– Đối với các thiết bị có dòng khởi động lớn như tủ lạnh, máy lạnh, máy in Laser, máy bơm nước,… thì công suất của bộ lưu điện được chọn phải lớn hơn 2 lần tổng công suất tiêu thụ. Trường hợp số lượng thiết bị loại này nhiều, bạn nên chọn UPS có công suất danh định gấp 2,5 – 3 lần tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị điện trong điều kiện bình thường.

– Thông thường, công suất của bộ lưu điện thường được tính bằng VA (Volt – Ampere). Để đổi sang đơn vị W (watt) bạn sẽ thực hiện lấy chỉ số công suất tính bằng VA x hệ số công suất của UPS (pf : power factor), thường thì pf = 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1 tùy theo loại UPS, nếu bạn để ý thì sẽ thấy những UPS có hệ số công suất càng lớn thì giá thành sẽ càng cao.

Ví dụ :

– Bộ lưu điện Hyundai HD 5K1 có công suất danh định tính theo VA là 5KVA, hệ số công suất pf = 0.7 ==> Công suất danh định tính theo W là 5KVA x 0.7 = 3.5KW.

– Bộ lưu điện Emerson/Vertiv Libert GXT-2000MTPLUS230 có công suất danh định tính theo VA là 2KVA, hệ số công suất pf = 0.8 ==> Công suất danh định tính theo W là 2KVA x 0.8 = 1.6KW.

Bước 3 : Tùy theo yêu cầu đặt ra về thời gian sử dụng bộ lưu điện dự phòng mà từ đó ta phải tính toán và lựa chọn loại Ắc quy cho có dung lượng phù hợp. Thông thường các loại Ắc quy dân dụng thường có điện áp 12V, và công suất cực đại mà dòng Ắc quy này có thể đáp ứng thường chỉ đạt 200Ah.

Áp dụng công thức tính sau :

Ah = (T * W) / (V * hệ số công suất) (***)

Trong đó :

– Ah là dung lượng Ắc quy

– T là thời gian cần dùng khi mất điện (h)

– W là tổng công suất phụ tải kết nối vào bộ lưu điện.

– V là điện áp nạp sạc của bộ lưu điện.

– Hệ số công suất = 0.6, 0.7, 0.8, 0.9,.. tùy theo loại UPS.

Sau khi tính ra được chỉ số Ah bạn có thể biết được lựa chọn Ắc quy nào tối ưu nhất về mặt chi phí nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu đã đặt ra.

Ngược lại, để tính toán thời gian lưu trữ của thiết bị bộ lưu điện ta có thể căn cứ vào công thức (***) để suy ra ngược lại thời gian T theo công thức sau:

T = Ah * V * hệ số công suất / W

Bên trên là bài viết hướng dẫn cách lựa chọn bộ lưu điện và số lượng Ắc quy phù hợp với nhu cầu thực tế đặt ra.

Bạn gặp khó khăn trong tính toán thiết kế hệ thống điện .Hãy đăng ký học thử miễn phí 01 buổi cùng các chuyên gia của chúng tôi . Chúng tôi sẽ giúp bạn

Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !