Bộ tích điện gia đình hoạt động như một máy phát điện dự phòng, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho gia đình sử dụng khi bị mất nguồn điện lưới Quốc Gia. Vận hành một cách êm ái do chỉ có các thiết bị điện tử làm việc. A. MÔ TẢ CHUNG Bộ tích điện gia đình hoạt động như một máy phát điện dự phòng, đảm bảo cung cấp điện liên tục cho gia đình sử dụng khi bị mất nguồn điện lưới Quốc Gia. Vận hành một cách êm ái do chỉ có các thiết bị điện tử làm việc. Nguyên lý vận hành là điện năng sẽ được nạp dự trữ tại ắc qui, khi cần sử dụng thì nguồn năng lượng này sẽ được giải phóng để sử dụng, với đặc điểm này thì bộ tích điện gia đình hoạt động rất êm ái, chỉ nghe tiếng quạt làm mát chạy mà thôi. B. CẤU TẠO BỘ TÍCH ĐIỆN Gồm 2 thành phần chính: (1) Bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn và (2) Ắc qui dự trữ năng lượng. I. Bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn: Nhiệm vụ chính là biến đổi nguồn điện một chiều (DC) sang nguồn điện xoay chiều 220V, tần số 50Hz. Tùy theo yêu cầu sử dụng mà chúng ta có thể chọn công suất cho phù hợp. Thành phần chính của bộ kích điện này có thể chia làm 2 phần: I.1. Bộ sạc ắc qui: Được thiết kế với bộ sạc ắc qui thông minh 3 giai đoạn sạc, tự động nhận biết dung lượng ắc qui thông qua mạch điện tử bằng thuật toán so sánh điện áp và dòng sạc để đưa ra điện áp sạc phù hợp với từng giai đoạn ắc quy nhằm kéo dài tuổi thọ ắc qui. I. 2 Bộ nghịch lưu điện áp 12VDC lên 220VAC, sóng sin chuẩn, tần số 50Hz, THD<0.5% với ổn áp đầu ra: Bộ nghịch lưu là bộ phận quan trọng trong mạch bộ tích điện gia đình, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện một chiều không đổi sang dạng năng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều. Đại lượng được điều khiển ở ngõ ra là điện áp hoặc dòng điện. Đối với thiết bị inverter ngày sử dụng mạch nghịc lưu áp: Để tạo một sóng đầu ra sin chuẩn từ nguồn DC là khó khăn hơn nhiều so với sóng Modified hay Square. Đối với công nghệ hiện đại sử dụng công nghệ bán dẫn và hệ thống điều khiển kỹ thuật số tốc độ cao thì có thể cho ra đời bộ kích điện 12V lên 220V sin chuẩn theo nguyên tắc: Mạch vi xử lý tần số cao sẽ biến đổi nguồn DC thành sóng điện áp AC chuẩn sin 50Hz ở điện áp thấp, vi xử lý sẽ đóng cắt liên tục ở tần số rất cao lên gấp 100 lần cho mỗi chu kỳ AC (tương đương 20.000 trong 1s), tức là trong 1 chu kỳ điện áp AC lưới là 20ms, thì có tới 400 lần đóng cắt của transitor, sau đó một bộ lọc có tính cảm sẽ lọc mịn các đỉnh hình răng cưa của điện áp để làm bằng các điểm nhọn đầu với nhau, tiếp tục điện áp đầu ra AC với tần số 50Hz này sẽ qua máy biến áp nâng áp để cấp nguồn 220VAC-50Hz cho hệ thống tải. II. Ăc qui dự trữ năng lượng Ắc qui sẽ làm nhiệm vụ lưu trữ năng lượng để giải phóng khi cần thiết, công nghệ lưu trữ năng lượng điện cho đến thời điểm này thì ắc qui vẫn là nguồn lưu trữ năng lượng hiệu quả nhất, nhanh nhất, ít tốn kém nhất với nguyên tắc chuyển hóa điện năng thành hóa năng dự trữ, khi sử dụng thì quá trình biến đổi ngược lại với hiệu suất khoảng 70%. + Chọn ắc qui phù hợp cho bộ tích điện gia đình để đáp ứng thời gian sử dụng của phụ tải, cần ghi chú thêm là thời gian sử dụng tải trong bao lâu là do việc chúng ta lựa chọn ắc qui, thời gian này không phụ thuộc vào công suất của bộ kích điện. + Đối với tổ ắc qui, khi đấu nối nhiều ắc qui, thì mắc nối tiếp hay song song vẫn cho ra 1 lượng điện năng không đổi, vì khi mắc nối tiếp thì ta có dung lượng Ah không đổi nhưng điện áp thay đổi theo cấp số nhân của số lượng ắc qui, còn khi mắc song song thì điện áp không đổi nhưng dung lượng thay đổi theo cấp số nhân của ắc qui. Do đó, A=P x t = U x I x t sẽ không đổi so với 2 cách đấu nối. Việc chọn cách đấu nối nào thì phải tùy vào việc sử dụng, chung qui là dựa vào 3 yếu tố: dễ sử dụng, thiết bị inverter chịu được dòng phía sơ cấp (12VDC hay 24VDC) và yếu tố an toàn. III. Các thành phần khác bao gồm giá đỡ cho bộ inverter và ắc qui, dây dẫn đấu nối…. Bộ phận giá đỡ được gia công bằng thép lổ, được cắt theo kích thước chuẩn, chỉ cần lắp đặt lại với nhau, dùng bulong để cố định lại là có được giá đỡ, bên trên là đỡ bộ kích điện, bên dưới là để ắc qui với qui mô để được 3 bình ắc qui 12V-150Ah. Dây nối được tính toán để đảm bảo cung cấp cung suất đầu ra, cũng như chịu đựng dòng 1 chiều phía 12VDC. C. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Bộ tích điện gia đình được dùng để sử dụng cho các thiết bị điện gia đình sẽ được đấu nối tiếp vào khu vực cần sử dụng, nếu nhu cầu sử dụng cho cả gia đình thì việc đấu nối tiếp tại tủ điện tổng là dĩ nhiên. Ban đầu, ở chế độ vận hành bình thường, điện năng từ lưới điện vào inverter sẽ cấp cho bộ sạc để nạp ắc quy, và đồng thời cung cấp cho tải trong gia đình. Khi sự cố mất điện nguồn lưới, relay kích hoạt khóa chuyển mạch (cắt nguồn lưới, đóng inverter vào) để chuyển qua sử dụng nguồn từ ắc quy, thời gian chuyển mạch khoảng 10ms, hệ thống đèn sẽ chớp nháy trong quá trình quá độ này. Và khi nguồn điện lưới có trở lại, relay sẽ phát hiện và tiến hành quay lại như lúc ban đầu (cắt nguồn ắc quy, đóng lại điện lưới), thời gian này cũng tốn 10ms. Bộ tích điện gia đình ở chế độ hoạt động như một máy biến áp cách ly, nên dòng chạm vỏ rất nhỏ an toàn cho người sử dụng, tuy nhiên vẫn bắt buột nối dây nối đất chung với hệ thống hiện hữu để trường hợp chạm vỏ trục tiếp ở chế độ vận hành lưới điện. D. LỰA CHỌN BỘ TÍCH ĐIỆN GIA ĐÌNH Chúng tôi sẽ dựa trên yêu cầu cụ thể của Quý khách để đưa ra lựa chọn ra bộ kích điện phù hợp với phụ tải, và lựa chọn ắc qui đảm bảo cung cấp điện suốt thời gian yêu cầu. Qui trình lựa chọn có thể tóm tắt theo các bước như sau: 1. Lựa chọn bộ kích điện 12V lên 220V, sin chuẩn: Giới hạn trong bài viết này, chúng tôi chỉ lựa chọn bộ tích điện để phục vụ cho các phụ tải trong gia đình, các phụ tải này bao gồm: đèn, máy quạt, tủ lạnh, máy lạnh, bơm nước, tivi, bếp điện….., do đó yêu cầu trước tiên bộ kích điện phải là loại sin chuẩn (tương đương với nguồn điện lưới), vì chúng ta biết rằng các thiết bị mang tính cảm như các loại động cơ thì nếu hoạt động với điện áp sin không chuẩn, sẽ sinh ra sóng hài, bản chất sóng hài là gây ra dòng điện một chiều trong mạch gây phát nóng hỏng thiết bị điện, đồng thời giảm hiệu suất hoạt động thiết bị. 3. Ví dụ cụ thể để mô tả 3.1 YÊU CẦU CHỦ HỘ: Cần lắp bộ tích điện để cấp điện cho nhà ở 3 tầng để sử dụng khi cúp điện, thời gian cúp điện khoảng 2h. Phụ tải trong nhà được mô tả như sau: 3.2 PHÂN TÍCH: Chúng ta nhận thấy rằng, đối với lưới điện khu vực thành phố, thì chủ trương giảm mất điện đặt lên hang đầu, thông thường khi cúp điện sửa chữa thì các Điện lực sẽ trả lưới trong vòng 1-2h đồng hồ. Ngoại trừ những vùng xa, tỉnh thành, do khoảng cách xa. Công suất tính toán lựa chọn P=3100*0.7/0.85 = 2550W (0.7 là hệ số đồng thời, 0.85 là hiệu suất thiết bị), vậy ta lựa chọn bộ kích điện với công suất 3000W sẽ đảm bảo gánh tải cho căn nhà. Trong bảng 2 trên, ta chú ý đến khu tầng trệt có lò vi sóng 1000W và cuốn 250W (tổng 1250W), đây là 2 thiết bị hoạt động trong thời gian rất ngắn (giả sử trong 5 phút = 0.08h) chỉ mở đóng cửa và lò vi sóng dùng hâm nóng thức ăn. Ta có đồ thị công suất cho tải như sau: Điện năng trung bình cần cho gia đình theo đồ thị phụ tải trê A= 2550*0.08+1300*(2-0.08) = 2700Wh Lựa chọn ắc qui: Chọn sơ bộ ắc qui 12VDC cấp năng lượng lượng 2700Wh là: Q_accu = 2700/0.7 = 3850Wh, (0.7 hiệu suất ắc qui). Dung lượng Ah của ắc qui là: 3800/12=320(Ah), ta sẽ chọn tổ ắc qui gồm 2 ắc qui mắc song song 12VDC-160Ah. Lựa chọn bộ sạc ắc qui: Theo khuyến nghị của nhà sản xuất ắc qui, thì dòng sạc tiêu chuẩn khoảng 10%-30% dung lượng bộ ắc qui, vậy với bộ ắc qui 12VDC trên, ta chọn bộ sạc có dòng sạc tiêu chuẩn từ (10%-30% ) x 320(Ah) tương ứng 32A-96A. Bộ sạc này thông thường sẽ được tích hợp luôn trong bộ kích điện 12V lên 220V, đối với sản phẩm bộ tích điện này thì bộ sạc tiêu chuẩn là 50A, nằm trong tiêu chuẩn tính toán ở trên. D. ĐỊA CHỈ LIÊN HỆ: Trụ sở chính: Công ty Cổ phần Tư vấn và Thiết bị Điện Tân Trung Nam 174/47 Nguyễn Thiện Thuật – Phường 3 – Quận 3 – TpHCM Tel: 08–62–92–43–16; Fax: 08–62–92–43–38 Website : www.electric.equipment ; HP : 0903 111 117 (Mr.Nam) VPĐD tại Tp.HCM: 4B/5 Cộng Hòa, P4, Tân Bình, TP.HCM (Ngay vòng xoay Lăng Cha Cả) Tel: 08-62-92-43-16 ; Fax: 08 –62-92-43-38 HP : 0903 11 11 17 (VũTrungNam) Email : [email protected] VPĐD tại Đà Nẵng: 84 Bùi Lâm – Phường Nại Hiên Đông – Quận Sơn Trà- Tp.Đà Nẵng (Cách chân cầu Sông Hàn 1.5km về phía núi Sơn Trà) Tel: 0903 111 117 (VũTrungNam) Email : [email protected] KEYWORDS: Bo tich dien gia dinh
