UPS Là Gì ? Cấu tạo của Bộ lưu điện – Nguyên lý hoạt động của UPS

UPS là từ từ viết tắt của cụm từ Uninterruptible Power Supply. Khi dịch sang tiếng việt là hệ thống cung cấp nguồn điện liên tục. Tuy nhiên chúng ta hay gọi chúng là bộ lưu điện hoặc thiết bị điện dự phòng. Cụm từ “Uninterruptible” có nghĩa là không bị gián đoạn. Do đó chúng ta có thể hiểu đơn giản UPS là một thiết bị đảm bảo cho nguồn điện không bị gián đoạn. Vậy thiết bị này có cấu tạo đặc biệt gì mà làm được điều đó ? Có bao nhiêu chế độ hoạt động của UPS ? Trong bài viết này tôi sẽ lần lượt giới thiệu cho các bạn hiểu rõ hơn nhé.

ups là gì
Trên thực tiễn không phải ai cũng biết đến UPS. Điển hình là khi tôi còn đi dạy, nhiều bạn sinh viên hỏi rằng : UPS hay UBS vậy ạ ? Điều này cho thấy rằng có rất nhiều người nhầm lẫn giữa UPS và UBS. Các bạn phải hiểu rằng hai cụm từ này khác nhau trọn vẹn :

1. Tại sao phải sử dụng UPS ?

bộ lưu điện là gì
Như tôi đã trình diễn ở trên, bộ lưu điện sẽ bảo vệ cho mạng lưới hệ thống điện của bạn không bị gián đoạn. Do đó nó rất thiết yếu cho dây chuyền sản xuất sản xuất hoặc TT tài liệu. Như những bạn biết, có 1 số ít nghành nghề dịch vụ nếu bị mất điện chỉ khoảng chừng 3 phút thôi cũng sẽ gây hậu quả rất nghiêm trọng. Cụ thể như :

  • Bệnh viện ( phòng hồi sức, cấp cứu .. ) : nếu mất điện quá lâu sẽ làm gián đoạn máy móc trợ thở và tác động ảnh hưởng đến tính mạng con người của con người
  • Trung tâm tài liệu ( Internet Data Center ) : đây là nơi đặt những server, router, thiết bị truyền dẫn … quang trọng. Nếu bị mất điện sẽ làm mạng lưới hệ thống mạng một khu vực bị tê liệt, không hề truy xuất tài liệu …
  • Trạm phát sóng ( BTS, 3G, 4G ) : nếu bị mất điện quá lâu sẽ tác động ảnh hưởng đến những thuê bao di động trong vùng phủ sóng. Khi đó những thuê bao sẽ không gọi điện, gửi tin nhắn, truy vấn Internet được .
  • Ngân hàng : mạng lưới hệ thống sever nếu bị mất nguồn điện sẽ làm tê liệt những dịch vụ của ngân hàng nhà nước đó .

Sau khi đọc đến đây thì những bạn đã hiểu được tầm quan trọng của UPS rồi đúng không. Nhưng tôi nghĩ sẽ còn có nhiều bạn vướng mắc rằng : máy phát điện để làm gì ? Tại sao đã có máy phát điện rồi thì sử dụng UPS làm gì ?
ubs là gì
Câu hỏi đó rất hay và đúng cái mà tôi muốn san sẻ tiếp theo đây .

  • Điện gia dụng trong mái ấm gia đình : khi cúp điện thì tất cả chúng ta chạy máy phát điện lên là xong .

  • Điện công nghiệp: khi cúp điện thì chúng ta cũng sẽ phải chạy máy phát điện NHƯNG hệ thống của bạn sẽ bị gián đoạn trong lúc máy phát điện khởi động. Máy phát điện trong công nghiệp có công suất lớn nên thời gian từ lúc khởi động đến lúc chạy ổn định để cấp nguồn cho tải phải mất từ 3 phút đến 5 phút. Và khoảng thời gian từ 3-5 phút đó chính là lúc cần UPS nhất. 

Chưa kể những trường hợp sự cố khi khởi động mát phát điện. Lúc đó nếu không có UPS thì mạng lưới hệ thống sẽ bị gián đoạn lâu hơn và hậu quả cực kỳ nghiêm trọng .

2. Cấu tạo của bộ lưu điện gồm những gì ?

cấu tạo của ups
Khi còn học ở trung học phổ thông, tất cả chúng ta đã được học về thiết bị tàng trữ điện gồm có : Pin, Ắc quy. Còn những nguồn tạo ra điện như : máy phát điện, đập thủy điện, nhiệt điện …
Bộ lưu điện cũng ứng dụng trên nguyên tắc trên khi nó sử dụng Ắc quy để tích trữ điện. Nhưng tất cả chúng ta biết rằng nguồn điện Ac-quy là điện một chiều DC. Còn điện sử dụng trong gia dụng, công nghiệp lúc bấy giờ là điện xoay chiều AC. Vậy UPS có Ắc quy không chưa đủ, mà nó còn phải có thêm những module để quy đổi từ AC qua DC và ngược lại. Vậy nói một cách đơn thuần, dễ hiểu nhất thì UPS được cấu trúc cơ bản từ ba thành phần :

  • Module Rectifier ( nắn điện ) : biến đổi điện xoay chiều AC thành điện một chiều DC để nạp vào ắc quy
  • Tổ Ắc qui : tàng trữ điện
  • Module Inverter ( nghịch lưu ) : chuyển điện một chiều DC từ Ắc qui thành điện xoay chiều AC để cấp cho tải

Công suất của UPS sẽ phụ thuộc vào vào những module và độ lớn của tổ ắc qui. Trong công nghiệp thường hay sử dụng UPS 300 kVA, 400 kVA còn trong gia dụng tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng loại có hiệu suất thấp hơn như : 1 kVA, 2 kVA .

3. UPS là gì ? Các chính sách thao tác của UPS

Một bộ lưu điện hoàn hảo sẽ có cấu trúc gồm : module chỉnh lưu, module nghịch lưu, tổ ắc qui, module bypass, màn hình hiển thị HMI, module DC DC converter, CB …
Chúng ta nghĩ một con UPS sẽ có một chính sách thao tác duy nhất là khi cúp điện thì lấy điện từ ắc quy cấp cho tải. Điều này đúng nhưng chưa đủ. Trên trong thực tiễn một bộ lưu điện sẽ có nhiều chính sách thao tác khác nhau. Trong phần này tôi sẽ chia sẽ một cách không thiếu nhất về những chính sách thao tác của nó .

♠ Normal / Online Mode

chế độ normal mode của ups
Ở chính sách thao tác này, điện lưới AC sẽ được cấp vào UPS. Sau đó bộ chỉnh lưu sẽ chuyển thành điện DC và đưa thẳng vào bộ nghịch lưu. Bộ nghịch lưu sẽ chuyển ngược lại thành điện AC để cấp nguồn cho tải. Ắc quy lúc này ở trạng thái chờ và được tự động hóa nạp đầy khi thiết yếu .

♠ Battery Mode

chế độ battery mode khi cúp điện lưới
Khi mất điện lưới, UPS sẽ chuyển sang chính sách Battery Mode. Khi đó ắc qui sẽ lập tức cấp nguồn cho tải trải qua khối nghịch lưu mà không làm gián đoạn điện. Khi có điện lưới trở lại, UPS sẽ quay về chính sách Normal Mode và ắc qui sẽ được nạp đầy trở lại .

♠ Bypass Mode

chế độ bypass mode trên bộ lưu điện
Chế độ thao tác này chỉ được sử dụng khi khối nghịch lưu bị lỗi. Khi đó UPS sẽ cấp nguồn trực tiếp cho tải trải qua khối chuyển mạch tĩnh. Bypass hoàn toàn có thể hiểu là bỏ lỡ, bỏ đi. Chế độ hoạt động giải trí này sẽ không sử dụng đến khối chỉnh lưu, nghịch lưu, ắc qui .

♠ Maintenance Bypass

chế độ maintenance bypass cách ly hoàn toàn ups khỏi hệ thống
Mỗi UPS được phong cách thiết kế khóa chuyển mạch thủ công bằng tay để người quản lý và vận hành thuận tiện thao tác. Khi bật chính sách này, điện lưới sẽ duy trì cấp cho tải trong khi những thành phần bên trong UPS được cách ly để bảo trì, thay thế sửa chữa. Lưu ý : khi sử dụng chính sách này, tất cả chúng ta nên sử dụng nguồn từ máy phát để bảo vệ tính không thay đổi cho mạng lưới hệ thống, không nên sử dụng nguồn từ điện lưới .

4. Bộ lưu điện là gì và được chia làm mấy loại ?

♥ Phân loại dựa vào nguyên lý hoạt động

Bộ lưu điện được chia ra làm nhiều loại dựa vào nhu yếu của người sử dụng. Theo đó tất cả chúng ta hoàn toàn có thể chia UPS ra làm những loại như sau :
nguyên lý hoạt động của offline ups

  • UPS Offline : khi có nguồn điện lưới thì UPS sẽ cấp điện lưới đến thẳng phụ tải. Khi mất điện lưới, nó sẽ cấp điện cho phụ tải từ ắc qui trải qua bộ Inverter. Loại này thường được sử dụng cho những thiết bị đơn thuần, hiệu suất nhỏ, ít nhạy cảm với lưới điện như : cửa cuốn, thang máy, bãi xe tự động hóa …

nguyên lý hoạt động của ups online double conversion

  • UPS Online ( Online Double – Conversion UPS ) : hoạt động giải trí theo nguyên tắc quy đổi kép. Có nghĩa là điện lưới AC sẽ được chuyển thành DC và sau đó chuyển ngược lại từ DC sang AC để cấp cho phụ tải. Do đó những thiết bị được cấp điện bởi bộ lưu điện Online sẽ cách ly trọn vẹn với sự biến hóa của lưới điện và thời hạn chuyển mạch gần như bằng 0. Ưu điểm của loại này là hoạt động giải trí không thay đổi hơn bộ lưu điện Offline .

nguyên lý hoạt động của line-interactive ups

  • Line-Interactive UPS : hay còn gọi là bộ lưu điện Offline sử dụng công nghệ tiên tiến tương tác đường dây. Có nghĩa là loại này có thêm bộ kiểm soát và điều chỉnh điện áp tự động hóa AVR. Nhờ bộ này mà nguồn cấp cho phụ tải của UPS sẽ không thay đổi và không nhờ vào nguồn điện lưới. Thời gian delay khi chuyển nguồn qua lại khoảng chừng từ 4-6 ms .

♥ Phân loại dựa vào công suất, ứng dụng

Ngoài việc phân loại dựa vào nguyên tắc hoạt động giải trí thì lúc bấy giờ tất cả chúng ta hoàn toàn có thể phân loại bộ lưu điện dựa vào nghành sử dụng. Có thể chia ra làm hai loại là :

  • Dân dụng : thường sử dụng những bộ lưu điện nhỏ, hiệu suất thấp, giá tiền rẻ để sử dụng cho cửa cuốn, phòng server nhỏ, quầy tính tiền … thường loại này có hiệu suất nhỏ dưới 5 kVA .
  • Công nghiệp : sử dụng những bộ lưu điện trên 100 kVA. Bộ lưu điện này sẽ được sử dụng tại Data Center, Bệnh viện, Ngân hàng … .

5. Bảng so sánh hai loại UPS Online và UPS Offline

Trên thị trường lúc bấy giờ đang sử dụng hai loại bộ lưu điện thông dụng là : bộ lưu điện Online và bộ lưu điện Offline. Mỗi loại sẽ có đặc tính kỹ thuật và ưu điểm yếu kém riêng. Trong phần này tôi sẽ lập một bảng so sánh tính năng của hai loại này. Từ đó những bạn sẽ thuận tiện phân biệt chúng hơn .

UPS Online

UPS Offline
Cung cấp điện cho tải từ điện lưới AC trải qua bộ Rectifier và Inverter Cấp nguồn điện lưới AC trực tiếp đến tải

Lấy điện liên tục từ ắc quy

 Chỉ lấy điện từ ắc quy khi mất điện lưới
Yêu cầu mạch nạp cho ắc quy lớn vì mang hàng loạt dòng cấp cho tải Yêu cầu mạch nạp nhỏ vì chỉ để sạc ắc quy
Nguồn điện lưới và nguồn điện cấp cho tải được cách ly trọn vẹn Không có cách ly
Không có thời hạn trễ Sử dụng STS nên có thời hạn trễ khoảng chừng từ 6 ms – 8 ms
Luôn luôn ở trạng thái ON Chỉ ON khi nguồn điện lưới bị mất
Yêu cầu bộ phận tản nhiệt lớn vì nhiệt độ hoạt động giải trí cao Không nhu yếu bộ phận tản nhiệt lớn vì phần nhiều thời hạn nó ở trạng thái OFF
Giá thành cao hơn Giá thành thấp

Như vậy tất cả chúng ta dựa vào bảng so sánh trên hoàn toàn có thể thấy rằng UPS Online sẽ thích hợp với những ứng dụng không được cho phép thời hạn trễ như bệnh viện, TT tài liệu …. Còn ngược lại UPS Offline sẽ có giá tiền rẻ hơn và tương thích với những ứng dụng được cho phép downtime tối đa 8 ms như phòng sever, dây chuyền sản xuất sản xuất …

6. Hướng dẫn vận hành UPS Vertiv – Emerson

sơ đồ khối của một bộ lưu điện

♦ Quy trình khởi động UPS đơn

  • Bước 1 : Đóng QS1. Rectifier sẽ khởi động
  • Bước 2 : Đóng QS2 và đợi khoảng chừng 30 s. UPS sẽ khởi động Bypass mode, quạt sẽ quay
  • Bước 3 : Đóng Aptomat ắc quy .
  • Bước 4 : Đóng QS4 để cấp điện đến tải
  • Bước 5 : Chạm nút “ Inverter ON ” trên màn hình hiển thị. UPS sẽ hoạt động giải trí ở chính sách Normal Mode

Để chuyển qua lại giữa Normal Mode và Bypass Mode, tất cả chúng ta chỉ cần bật / tắt Inverter trên màn hình hiển thị hiển thị

♦ Quy trình chuyển từ Normal Mode sang Maintenance Bypass

  • Bước 1 : Chạm nút “ Inverter OFF ” trên màn hình hiển thị. UPS sẽ chuyển sang chính sách Bypass Mode .
  • Bước 2 : Ngắt Aptomat ắc quy để cô lập tổ ắc quy .
  • Bước 3 : Đóng QS3
  • Bước 4 : Mở QS4 để cấp điện đến tải trải qua QS3
  • Bước 5 : Mở QS2
  • Bước 6 : Mở QS1. UPS sẽ dừng trọn vẹn sau 40 s .

Sau khi bảo trì, giải quyết và xử lý lỗi xong để bật UPS lên tất cả chúng ta thực thi lần lượt những bước theo thứ tự ngược lại .
Trên thực tiễn, khi sử dụng bộ lưu điện trong công nghiệp thì sẽ sử dụng cả hệ ghép parallel với nhau. Do đó khi bật / tắt một UPS trong một hệ song song sẽ có những bước triển khai riêng. Trong phần này tôi sẽ san sẻ cách bật / tắt một UPS đơn lẻ trong hệ ghép song song .

♦ Quy trình tắt thực hiện như sau:

  • Bước 1 : Mở QS4
  • Bước 2 : Mở Aptomat ắc quy để cách ly tổ ắc quy ra khỏi mạng lưới hệ thống
  • Bước 3 : Mở QS2 để ngắt ngõ vào Bypass
  • Bước 4 : Mở QS1 và đợi khoảng chừng 40 s để UPS xả hết tụ sẽ tắt trọn vẹn. Sau khi một UPS tắt trọn vẹn, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thực thi tắt lần lượt những UPS còn lại trong hệ .

♦ Quy trình khởi động thực hiện như sau:

  • Bước 1 : Đóng QS1. Rectifier sẽ khởi động
  • Bước 2 : Đóng QS2 và đợi khoảng chừng 30 s. UPS sẽ khởi động Bypass mode, quạt sẽ quay
  • Bước 3 : Đóng Aptomat ắc quy .
  • Bước 4 : Đóng QS4 để cấp điện đến tải
  • Bước 5 : Chạm nút “ Inverter ON ” trên màn hình hiển thị. UPS sẽ hoạt động giải trí ở chính sách Normal Mode nếu những UPS còn lại cũng hoạt động giải trí ở chính sách Normal .

4.8 / 5 – ( 17 bầu chọn )

Rate this post