Phụ lục bài viết
Giới thiệu về ổn áp
Việc đưa công nghệ chip vi xử lý và các thiết bị điện tử công suất vào thiết kế bộ ổn áp AC thông minh (hoặc bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR)) đã giúp tạo ra nguồn điện ổn định, chất lượng cao trong trường hợp điện áp lưới điện bị lệch đáng kể và liên tục.
Là sự tiến bộ của các bộ ổn định điện áp loại rơle thông thường, các bộ ổn định cải tiến hiện đại sử dụng mạch điều khiển kỹ thuật số hiệu suất cao và mạch điều khiển trạng thái rắn giúp loại bỏ việc điều chỉnh chiết áp và cho phép người dùng đặt các yêu cầu điện áp thông qua bàn phím, với cơ sở khởi động và dừng đầu ra.
Điều này cũng dẫn đến việc làm cho thời gian ngắt hoặc khả năng phản hồi của bộ ổn định ở tốc độ rất thấp, thường dưới vài mili giây, ngoài ra, điều này có thể được điều chỉnh bằng cài đặt thay đổi. Ngày nay, bộ ổn áp đã trở thành giải pháp năng lượng tối ưu cho nhiều thiết bị điện tử nhạy cảm với dao động điện áp và chúng đã hoạt động được với nhiều thiết bị như máy CNC, điều hòa không khí, tivi, thiết bị y tế, máy tính, thiết bị viễn thông, v.v.
Ổn áp là gì?
Nó là một thiết bị điện được thiết kế để cung cấp điện áp không đổi cho tải tại các cực đầu ra của nó bất kể sự thay đổi của điện áp nguồn đầu vào hoặc đầu vào. Nó bảo vệ thiết bị hoặc máy khỏi quá điện áp, thiếu điện áp và các sự cố điện áp khác.
Nó còn được gọi là bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR). Bộ ổn áp được ưu tiên sử dụng cho các thiết bị điện đắt tiền và quý giá để bảo vệ chúng khỏi những dao động điện áp thấp/cao có hại. Một số thiết bị này là máy điều hòa không khí, máy in offset, thiết bị thí nghiệm, máy công nghiệp và thiết bị y tế.
Bộ ổn áp điều chỉnh điện áp đầu vào dao động trước khi nó có thể được đưa vào tải (hoặc thiết bị nhạy cảm với sự thay đổi điện áp). Điện áp đầu ra từ bộ ổn định sẽ nằm trong khoảng 220V hoặc 230V trong trường hợp nguồn điện một pha và 380V hoặc 400V trong trường hợp nguồn điện ba pha, trong phạm vi dao động nhất định của điện áp đầu vào. Quy định này được thực hiện bằng các hoạt động tăng cường và tăng cường được thực hiện bởi mạch bên trong.
Có rất nhiều loại bộ điều chỉnh điện áp tự động có sẵn trên thị trường ngày nay. Đây có thể là các thiết bị một pha hoặc ba pha tùy theo loại ứng dụng và công suất (KVA) cần thiết. Bộ ổn áp ba pha có hai phiên bản là mô hình tải cân bằng và mô hình tải không cân bằng.
Chúng có sẵn dưới dạng bộ phận chuyên dụng cho các thiết bị hoặc dưới dạng bộ ổn định lớn cho toàn bộ thiết bị ở một nơi cụ thể, chẳng hạn như toàn bộ ngôi nhà. Ngoài ra, đây có thể là loại bộ ổn định tương tự hoặc kỹ thuật số.
Các loại bộ ổn định điện áp phổ biến bao gồm bộ ổn định vận hành bằng tay hoặc có thể chuyển đổi, bộ ổn định loại rơle tự động, bộ ổn định trạng thái rắn hoặc tĩnh và bộ ổn định điều khiển bằng servo.
Ngoài chức năng ổn định, hầu hết các bộ ổn áp đều có các tính năng bổ sung như cắt điện áp thấp đầu vào/đầu ra, cắt điện áp cao đầu vào/đầu ra, cắt quá tải, cơ sở khởi động và dừng đầu ra, khởi động thủ công/tự động, hiển thị cắt điện áp, chuyển đổi điện áp bằng 0 , vân vân.
Tại sao cần có bộ ổn áp?
Nói chung, mỗi thiết bị điện đều được thiết kế cho nhiều loại điện áp đầu vào. Tùy thuộc vào độ nhạy, phạm vi làm việc của thiết bị được giới hạn ở một giá trị cụ thể, ví dụ, một số thiết bị có thể chịu được ± 10% điện áp định mức trong khi các thiết bị khác có thể chịu được ± 5% hoặc ít hơn.
Sự dao động điện áp (tăng hoặc giảm biên độ điện áp định mức) khá phổ biến ở nhiều khu vực, đặc biệt là ở các đường dây cuối. Những lý do phổ biến nhất gây ra dao động điện áp là do ánh sáng, lỗi điện, nối dây bị lỗi và tắt thiết bị định kỳ. Những biến động này tạo ra sự cố cho các thiết bị hoặc dụng cụ điện.
Quá điện áp kéo dài sẽ dẫn đến
- Thiệt hại vĩnh viễn cho thiết bị
- Hư hỏng cách điện ở cuộn dây
- Sự gián đoạn không mong muốn trong tải
- Tăng tổn thất trong cáp và các thiết bị liên quan
- Giảm tuổi thọ của thiết bị
Thời gian dài dưới điện áp sẽ dẫn đến
- Sự cố của thiết bị
- Thời gian làm việc dài hơn (như trong trường hợp máy sưởi điện trở)
- Giảm hiệu suất của thiết bị
- Tạo ra dòng điện lớn dẫn đến quá nhiệt
- Lỗi tính toán
- Giảm tốc độ của động cơ
Vì vậy độ ổn định và độ chính xác của điện áp quyết định khả năng hoạt động chính xác của thiết bị. Do đó, bộ ổn áp đảm bảo rằng sự dao động điện áp ở nguồn điện đến không ảnh hưởng đến tải hoặc thiết bị điện.
Ổn áp hoạt động như thế nào?
Nguyên lý cơ bản của bộ ổn áp để thực hiện các hoạt động Buck và Boost
Trong bộ ổn áp, việc điều chỉnh điện áp trong điều kiện điện áp cao và thấp được thực hiện thông qua hai hoạt động thiết yếu, đó là hoạt động tăng và giảm. Các hoạt động này có thể được thực hiện thủ công bằng các công tắc hoặc tự động thông qua mạch điện tử. Trong điều kiện điện áp thấp, hoạt động tăng áp sẽ tăng điện áp đến mức định mức trong khi hoạt động giảm áp sẽ làm giảm mức điện áp trong điều kiện quá điện áp.
Khái niệm ổn định liên quan đến việc cộng hoặc trừ điện áp vào và ra khỏi nguồn điện lưới. Để thực hiện nhiệm vụ như vậy, bộ ổn định sử dụng một máy biến áp được kết nối theo các cấu hình khác nhau bằng rơle chuyển mạch. Một số bộ ổn định sử dụng máy biến áp có các điểm trên cuộn dây để cung cấp các hiệu chỉnh điện áp khác nhau trong khi bộ ổn định servo sử dụng máy biến áp tự động để có phạm vi hiệu chỉnh rộng.
Để hiểu khái niệm này, chúng ta hãy xem xét máy biến áp giảm áp đơn giản có định mức 230/12V và mối liên hệ của nó với các hoạt động này được đưa ra dưới đây.
Hình trên minh họa cấu hình tăng áp trong đó cực tính của cuộn thứ cấp được định hướng sao cho điện áp của nó được cộng trực tiếp vào điện áp sơ cấp. Do đó, trong trường hợp điện áp thấp, máy biến áp (cho dù đó có thể là máy biến áp hay máy biến áp tự động) được đóng cắt bằng rơle hoặc công tắc trạng thái rắn sao cho các điện áp bổ sung được nối vào điện áp đầu vào.
Trong hình trên, máy biến áp được kết nối theo cấu hình giật, trong đó cực tính của cuộn thứ cấp được định hướng sao cho điện áp của nó trừ đi điện áp sơ cấp. Mạch chuyển mạch chuyển kết nối tới tải sang cấu hình này trong điều kiện quá điện áp.
Hình trên cho thấy bộ ổn áp hai giai đoạn sử dụng hai rơle để cung cấp nguồn điện xoay chiều liên tục cho tải trong điều kiện quá điện áp và trong điều kiện điện áp. Bằng cách chuyển đổi các rơ-le, có thể thực hiện các hoạt động tăng áp và tăng áp đối với hai dao động điện áp cụ thể (ví dụ: một dao động dưới điện áp, giả sử 195V và một dao động khác đối với quá điện áp, giả sử 245V).
Trong trường hợp khai thác các bộ ổn định loại máy biến áp, các vòi khác nhau sẽ được chuyển đổi dựa trên lượng điện áp tăng hoặc giảm yêu cầu. Tuy nhiên, trong trường hợp bộ ổn định loại máy biến áp tự ngẫu, động cơ (động cơ servo) được sử dụng cùng với tiếp điểm trượt để thu được điện áp tăng hoặc giảm từ máy biến áp tự ngẫu vì nó chỉ chứa một cuộn dây.
Các loại ổn áp
Ổn áp đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều thiết bị điện gia dụng, công nghiệp và thương mại. Trước đó, các bộ ổn định điện áp có thể chuyển đổi hoặc vận hành bằng tay được sử dụng để tăng hoặc giảm điện áp đầu vào nhằm cung cấp điện áp đầu ra trong phạm vi mong muốn. Các bộ ổn định như vậy được chế tạo với các rơle cơ điện làm thiết bị chuyển mạch.
Sau này, các mạch điện tử bổ sung sẽ tự động hóa quá trình ổn định và cho ra đời bộ điều chỉnh điện áp tự động thay đổi vòi. Một loại ổn định điện áp phổ biến khác là ổn định servo trong đó việc điều chỉnh điện áp được thực hiện liên tục mà không cần bất kỳ công tắc nào. Chúng ta hãy thảo luận về ba loại ổn áp chính.
Bộ ổn áp loại rơle
Trong loại bộ ổn áp này, việc điều chỉnh điện áp được thực hiện bằng cách chuyển mạch các rơle sao cho kết nối một trong số các nấc điều chỉnh của máy biến áp với tải (như cách đã thảo luận ở trên) cho dù đó là để tăng cường hay tăng cường hoạt động. Hình dưới đây minh họa mạch bên trong của bộ ổn định loại rơle.
Nó có mạch điện tử và bộ rơle bên cạnh máy biến áp (có thể là máy biến áp hình xuyến hoặc lõi sắt với các điểm nối được cung cấp trên phần thứ cấp của nó). Mạch điện tử bao gồm mạch chỉnh lưu, bộ khuếch đại hoạt động, bộ vi điều khiển và các thành phần nhỏ khác.
Mạch điện tử so sánh điện áp đầu ra với giá trị tham chiếu được cung cấp bởi nguồn điện áp tham chiếu tích hợp. Bất cứ khi nào điện áp tăng hoặc giảm vượt quá giá trị tham chiếu, mạch điều khiển sẽ chuyển mạch rơle tương ứng để kết nối điểm nhấn mong muốn với đầu ra.
Các bộ ổn định này thường thay đổi điện áp để thay đổi điện áp đầu vào từ ±15% đến ±6% với độ chính xác của điện áp đầu ra là ±5 đến ±10%. Loại chất ổn định này được sử dụng phổ biến nhất cho các thiết bị có xếp hạng thấp trong các ứng dụng dân dụng, thương mại và công nghiệp vì chúng có trọng lượng thấp và chi phí thấp.
Tuy nhiên, chúng có một số hạn chế như tốc độ điều chỉnh điện áp chậm, độ bền kém hơn, độ tin cậy kém hơn, gián đoạn đường dẫn điện trong quá trình điều chỉnh và không thể chịu được sự đột biến điện áp cao.
Bộ ổn áp điều khiển bằng servo
Chúng được gọi đơn giản là bộ ổn định servo (hoạt động trên cơ chế servo, còn được gọi là phản hồi âm) và tên cho thấy nó sử dụng động cơ servo để cho phép điều chỉnh điện áp. Chúng chủ yếu được sử dụng để có độ chính xác điện áp đầu ra cao, thường là ±1% với điện áp đầu vào thay đổi lên tới ±50%.
Hình dưới đây cho thấy mạch bên trong của bộ ổn định servo bao gồm động cơ servo, máy biến áp tự động, máy biến áp tăng áp, bộ điều khiển động cơ và mạch điều khiển là các bộ phận thiết yếu.
Trong bộ ổn định này, một đầu của sơ cấp máy biến áp tăng áp Buck được kết nối với đầu nối cố định của máy biến áp tự động, trong khi đầu còn lại được kết nối với cánh tay chuyển động được điều khiển bởi mô tơ servo. Thứ cấp của máy biến áp tăng áp Buck được mắc nối tiếp với nguồn cung cấp đầu vào, không gì khác ngoài đầu ra bộ ổn định.
Mạch điều khiển điện tử phát hiện sụt áp và tăng điện áp bằng cách so sánh đầu vào với nguồn điện áp tham chiếu tích hợp. Khi mạch phát hiện ra lỗi, nó sẽ vận hành động cơ để di chuyển cánh tay trên máy biến áp tự ngẫu.
Điều này có thể cung cấp năng lượng cho sơ cấp của máy biến áp tăng áp sao cho điện áp trên thứ cấp phải là điện áp đầu ra mong muốn. Hầu hết các bộ ổn định servo đều sử dụng bộ vi điều khiển hoặc bộ xử lý nhúng cho mạch điều khiển để đạt được khả năng điều khiển thông minh.
Các bộ ổn định này có thể là loại cân bằng một pha, ba pha hoặc ba pha không cân bằng. Ở loại một pha, động cơ servo kết hợp với biến áp biến thiên sẽ đạt được hiệu chỉnh điện áp. Trong trường hợp loại cân bằng ba pha, một động cơ servo được ghép nối với ba máy biến áp tự động sao cho đầu ra ổn định được cung cấp trong quá trình dao động bằng cách điều chỉnh đầu ra của máy biến áp.
Trong loại bộ ổn định servo không cân bằng, ba động cơ servo độc lập kết hợp với ba máy biến áp tự động và chúng có ba mạch điều khiển riêng biệt.
Có nhiều ưu điểm khác nhau khi sử dụng bộ ổn định servo so với bộ ổn định loại rơle. Một số trong số đó là tốc độ hiệu chỉnh cao hơn, độ chính xác cao của đầu ra ổn định, có khả năng chịu được dòng điện khởi động và độ tin cậy cao. Tuy nhiên, những điều này đòi hỏi phải bảo trì định kỳ do có động cơ.
Bộ ổn áp tĩnh
Đúng như tên gọi, bộ ổn áp tĩnh không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào như cơ cấu động cơ servo trong trường hợp bộ ổn áp servo. Nó sử dụng mạch chuyển đổi điện tử công suất để đạt được sự điều chỉnh điện áp thay vì biến thiên trong trường hợp bộ ổn định thông thường.
Các bộ ổn định này có thể tạo ra độ chính xác cao hơn và khả năng điều chỉnh điện áp tuyệt vời hơn so với các bộ ổn định servo và mức điều chỉnh thông thường là ±1%.
Về cơ bản, nó bao gồm máy biến áp tăng cường Buck, bộ chuyển đổi nguồn IGBT (hoặc bộ chuyển đổi AC sang AC) và bộ vi điều khiển, bộ vi xử lý hoặc bộ điều khiển dựa trên DSP. Bộ chuyển đổi IGBT được điều khiển bằng vi xử lý tạo ra lượng điện áp thích hợp bằng kỹ thuật điều chế độ rộng xung và điện áp này được cung cấp cho cuộn sơ cấp của máy biến áp tăng áp.
Bộ chuyển đổi IGBT tạo ra điện áp theo cách nó có thể cùng pha hoặc lệch pha 180 độ, để thực hiện cộng và trừ điện áp trong quá trình dao động.
Bất cứ khi nào bộ vi xử lý phát hiện sụt giảm điện áp, nó sẽ gửi các xungPWM tới bộ chuyển đổi IGBT sao cho nó tạo ra điện áp bằng với giá trị chênh lệch so với giá trị danh nghĩa. Đầu ra này cùng pha với nguồn cung cấp đến và được cung cấp cho máy biến áp tăng áp chính. Vì cuộn thứ cấp được nối với đường dây vào nên điện áp cảm ứng sẽ được thêm vào nguồn cung cấp vào và điện áp hiệu chỉnh này sẽ được cung cấp cho tải.
Tương tự như vậy, việc tăng điện áp làm cho mạch vi xử lý gửi các xungPWM theo cách mà bộ chuyển đổi sẽ tạo ra một lượng điện áp lệch, lệch pha 180 độ so với điện áp đến. Điện áp này ở phía thứ cấp của máy biến áp tăng áp Buck sẽ được trừ khỏi điện áp đầu vào để hoạt động Buck được thực hiện.
Những bộ ổn định này rất phổ biến so với các bộ ổn định thay đổi vòi và điều khiển servo vì có nhiều ưu điểm như kích thước nhỏ gọn, tốc độ hiệu chỉnh rất nhanh, điều chỉnh điện áp tuyệt vời, không cần bảo trì do không có bộ phận chuyển động, hiệu suất cao và độ tin cậy cao.
Sự khác biệt giữa Ổn áp và Bộ điều chỉnh điện áp
Một câu hỏi quan trọng nhưng khó hiểu được đặt ra ở đây là sự khác biệt chính xác giữa Bộ ổn định và Bộ điều chỉnh là gì? Chà .. Cả hai đều thực hiện cùng một hành động là ổn định điện áp nhưng điểm khác biệt chính giữa bộ ổn áp và bộ điều chỉnh điện áp là:
Bộ ổn áp: Đây là một thiết bị hoặc mạch được thiết kế để cung cấp điện áp không đổi đến đầu ra mà không làm thay đổi điện áp đầu vào.
Bộ điều chỉnh điện áp: Đây là một thiết bị hoặc mạch được thiết kế để cung cấp điện áp không đổi đến đầu ra mà không làm thay đổi dòng điện tải.
Làm thế nào để chọn một bộ ổn áp có kích thước chính xác?
Điều quan trọng nhất là phải xem xét một số yếu tố trước khi mua bộ ổn áp cho thiết bị. Các yếu tố này bao gồm công suất mà thiết bị yêu cầu, mức độ dao động điện áp gặp phải trong khu vực lắp đặt, loại thiết bị, loại bộ ổn định, phạm vi hoạt động của bộ ổn định (để bộ ổn định có điện áp phù hợp), cắt quá điện áp/ngắn điện áp, loại mạch điều khiển, kiểu lắp đặt và các yếu tố khác.
Ở đây chúng tôi đã đưa ra các bước cơ bản cần xem xét trước khi mua bộ ổn định cho ứng dụng của bạn.
- Kiểm tra mức công suất của thiết bị mà bạn sắp sử dụng cùng với bộ ổn áp, bằng cách quan sát chi tiết trên bảng tên (Dưới đây là các mẫu: Bảng tên máy biến áp, Bảng tên MCB, Bảng tên tụ điện, v.v.) hoặc từ hướng dẫn sử dụng sản phẩm.
- Vì các bộ ổn định được định mức bằng kVA (Giống như trường hợp Máy biến áp được định mức bằng kVA thay vì kW), nên cũng có thể tính công suất bằng cách nhân điện áp của thiết bị với dòng điện định mức tối đa.
- Nên thêm giới hạn an toàn vào xếp hạng chất ổn định, thường là 20-25%. Điều này có thể hữu ích cho các kế hoạch trong tương lai nhằm bổ sung thêm nhiều thiết bị hơn vào đầu ra của bộ ổn định.
- Nếu thiết bị được định mức bằng watt, hãy xem xét hệ số công suất trong khi tính toán định mức kVA của bộ ổn định. Ngược lại, nếu bộ ổn áp được định mức bằng kW thay vì kVA, hãy nhân hệ số công suất với tích điện áp và dòng điện.
Giả sử nếu thiết bị (điều hòa không khí hoặc tủ lạnh) được đánh giá là 1kVA. Do đó, mức an toàn 20% là 200 watt. Bằng cách thêm các watt này vào đánh giá thực tế, chúng tôi nhận được công suất 1200 VA. Vì vậy, bộ ổn định 1,2 kVA hoặc 1200 VA sẽ thích hợp hơn cho thiết bị.
Đối với nhu cầu gia đình, ưu tiên sử dụng bộ ổn định 200 VA đến 10 kVA. Và đối với các ứng dụng thương mại và công nghiệp, các bộ ổn định định mức lớn một pha và ba pha được sử dụng.
Nếu bạn cần dụng cụ, thiết bị đo điện chính hãng
Lidinco là công ty cung cấp các loại thiết bị đo điện uy tín nhập khẩu trực tiếp với giá cạnh tranh. Các sản phẩm đều được bảo hành theo chính sách hãng, tư vấn kỹ thuật tận tình.
Ngoài ra, Lidinco còn cung cấp các loại thiết bị phân tích, đo lường viễn thông, vật tư nhà máy, công nghiệp, thiết bị giáo dục, thiết bị SMT và các loại thiết bị chuyên dụng khác.
Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống
Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam
Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797
Di động: 0906 988 447
Email: sales@lidinco.com
Xem thêm: Cách tiết kiệm điện tại nhà
