Bộ Lưu Điện (UPS) Là Gì? Nguyên Lý Cấu Tạo Bộ Lưu Điện UPS

Cúp điện đột ngột khiến nhiều thiết bị trong gia đình bạn bị ảnh hưởng, từ đó đời sống sinh hoạt cũng bị đảo lộn ít nhiều. Nếu bạn không muốn trải qua điều này thêm một lần nào nữa, hãy thử sử dụng bộ lưu điện UPS. Vậy UPS là gì? Công năng, phân loại ra sao? Hay cách tính công suất ra sao để chọn mua bộ lưu điện phù hợp? Tất cả sẽ được trình bày ngay bên dưới bài viết này của DMT Solar.

1. Bộ lưu điện (UPS) là gì và tại sao nó quan trọng?

Nếu bạn đang thắc mắc UPS là gì trong hệ thống điện? Câu trả lời rất đơn giản, đó chính là Bộ lưu điện. Nhưng để hiểu sâu hơn về bộ lưu điện là gì thì chắc hẳn không phải ai cũng biết. Dưới đây là định nghĩa cơ bản về bộ lưu điện UPS là gì và để hiểu tại sao chúng lại quan trọng trong hệ thống điện đến như thế:

1.1. Bộ lưu điện UPS là gì trong kỹ thuật điện?

UPS là viết tắt của Uninterruptible Power Supply hoặc Uninterruptible Power Source, thường được người dân quen gọi với những cái tên bộ lưu điện, bình điện dự phòng, bình lưu điện, bộ trữ điện... 

Nói đơn giản, bộ lưu điện UPS là thiết bị đứng giữa nguồn điện lưới và thiết bị của bạn. Khi điện mất đột ngột hoặc không ổn định, UPS sẽ cấp điện dự phòng ngay lập tức để thiết bị không bị tắt ngang, tránh hỏng máy, mất dữ liệu, hoặc gián đoạn công việc. Ngoài ra, các dòng UPS hiện đại còn lọc và làm sạch nguồn điện đầu vào: ổn định điện áp, chống sét lan truyền, lọc nhiễu, giúp thiết bị hoạt động bền hơn về lâu dài.

1.2. Tại sao cục UPS lại quan trọng trong hệ thống điện?

Nhờ chức năng tiện lợi của hệ thống UPS trong việc bảo vệ các thiết bị điện và dữ liệu quan trọng trong trường hợp sự cố điện lưới. Vì vậy mà bộ lưu điện được dùng phổ biến trong hệ thống điện lưới gia đình, công ty, bệnh viện, nhà máy sản xuất,... để có thể:

• Duy trì dòng điện ổn định trong trường hợp điện lưới bị chập chờn hoặc xảy ra sự cố.
• Ngăn ngừa mất dữ liệu trong hệ thống công nghệ thông tin và viễn thông.
• Duy trì tính liên tục của quy trình trong các ứng dụng điều khiển công nghiệp.
• Hỗ trợ các hệ thống an toàn tính mạng trong dịch vụ chăm sóc sức khỏe và dịch vụ khẩn cấp. 
• Duy trì ổn áp, chống xung, ổn tần, lọc nhiễu,... để bảo vệ các thiết bị điện. 

Việc hiểu về khái niệm của UPS là gì được xem là bước đệm đầu, nhưng để biết cách hệ thống UPS hoạt động ra sao, mời bạn cùng tìm hiểu những thông tin quan trọng trong phần tiếp theo nhé.  

2. Bộ lưu điện dùng để làm gì trong hệ thống điện?

Bộ lưu điện UPS dùng để làm gì trong hệ thống vận hành điện? Đó là bộ lưu điện sẽ hỗ trợ cho dây chuyền sản xuất vẫn có thể vận hành để chờ nguồn điện dự phòng khởi động và máy tính cũng được hoạt động ổn định để bạn kịp thời lưu giữ các dữ liệu cũng như các tác vụ vẫn còn đang dang dở thực hiện. 

Hơn nữa, bộ lưu điện cũng giúp cho hệ thống server được tắt đúng cách và an toàn toàn. Ngoài ra, còn có các hệ thống giám sát, camera, tín hiệu cảnh báo cũng được tiếp tục hoạt động ngay cả khi điện lưới gặp sự cố mất điện đột ngột. 

Không chỉ dừng lại ở đó, bộ lưu điện UPS còn giúp bạn tránh được các liên quan về tổn thất nghiêm trọng ở nhiều mặt như là trì trệ sản xuất, đánh mất dữ liệu, hỏng hóc máy móc, chi phí cao trong việc cần khởi động lại dây chuyền, tránh giảm tuổi thọ thiết bị cũng như chi phí thay thế mới các linh kiện. 

3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống UPS là gì?

3.1. Cấu tạo bộ lưu điện UPS là gì?

Cấu tạo chung của bộ UPS là gì? Bộ UPS được cấu tạo từ 02 bộ phận chính đó là: bộ main và ắc quy. Trong đó, ắc quy (battery) có vai trò lưu trữ năng lượng cho hoạt động dự phòng, còn bộ main sẽ bao gồm các bộ phận cấu tạo như sau:

• Bộ chỉnh lưu: Có chức năng là chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC) và duy trì sạc pin. Bộ chỉnh lưu sẽ giữ cho bộ lưu trữ năng lượng sẵn sàng để triển khai ngay lập tức.
• Bộ nghịch lưu (inverter): Chức năng chính là chuyển đổi năng lượng DC được lưu trữ thành đầu ra AC.
• Bộ sạc (Charger): Được dùng để nạp nguồn điện cho ắc quy. 
• Bộ biến đổi, công tắc chuyển đổi, công tắc bảo vệ, mạch biến áp,...

Như vậy, dòng điện từ mạng lưới là dòng điện xoay chiều, trong khi đó dòng điện chạy trong hệ thống UPS là dòng điện một chiều. Do đó, bạn cần có bộ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành điện một chiều để tạo dòng điện vào và ra phù hợp. Dòng điện ra điện lưới sẽ được hệ thống lưu điện UPS cung cấp thông thường sẽ là 220V/380V với tần số 50/60Hz.

3.2. Nguyên lý hoạt động chung của bộ lưu điện UPS là gì?

Nguyên lý hoạt động chung của một bộ máy UPS là gì? Mặc dù có nhiều loại bộ lưu điện UPS khác nhau nhưng nguyên lý hoạt động là tương tự. Khi UPS phát hiện mất điện hoặc sụt áp, quyền kiểm soát sẽ được chuyển sang các bình ắc quy. Thông qua một bộ nghịch lưu (inverter), điện áp DC (một chiều) từ ắc quy sẽ được chuyển đổi thành điện áp AC (xoay chiều) cho các thiết bị. 

Như vậy, các chế độ hoạt động của UPS sẽ được vận hành như sau:

• Hoạt động ở chế độ biến tần (inverter): Với chế độ này, bộ lưu điện sẽ dùng nguồn điện trực tiếp từ lưới điện để đưa qua bộ lọc , chỉnh lưu và bo mạch inverter để nghịch lưu dòng điện điện DC thành dòng AC xoay chiều. Nhiệm vụ của UPS bộ lưu điện lúc này chính là ổn định dòng điện để cung cấp cho hệ thống. 
• Hoạt động ở chế độ ắc quy: Khi nguồn lưới bị mất điện hoàn toàn và bộ lưu điện sẽ chuyển sang hoạt động với ắc quy. Lúc này, ắc quy sẽ cấp nguồn điện một chiều qua bộ nghịch lưu để chuyển đổi sang dòng điện xoay chiều AC thay thế cho nguồn điện của mạng lưới.
• Hoạt động ở chế độ tiết kiệm năng lượng (ECO): Bộ lưu điện sẽ sử dụng nguồn lưới sạc cho ắc quy, đồng thời bật cùng lúc đường dẫn bypass và inverter để cấp dòng điện ổn định cho hệ thống. Trong chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng ECO thì bộ lưu điện cho hiệu suất cao nhất. 
• Hoạt động ở chế độ bypass: Chế độ này được bật khi bộ inverter gặp sự cố hoặc quá tải trong khi nguồn điện lưới vẫn còn. UPS lúc này sẽ lấy nguồn điện lưới trực tiếp để cấp cho thiết bị điện, thông thường chế độ này được bật bằng tay hoặc qua bộ static bypass tùy theo cấu tạo của bộ lưu điện. 

4. 3 Loại bộ lưu điện UPS phổ biến trên thị trường 

Hoàn tất xong việc giải nghĩa bộ lưu điện ups là gì và nguyên lý hoạt động của chúng? DMT Solar muốn gửi tiếp đến bạn phân loại các UPS trên thị trường hiện nay để tiện cho việc chọn mua phù hợp.

Có 3 loại bộ lưu điện UPS phổ biến nhất trên thị trường hiện nay gồm: UPS dự phòng (Offline), UPS Line-Interactive và UPS chuyển đổi (Online). Để hiểu rõ hơn về từng loại và ứng dụng thực tế của chúng, mời bạn xem qua bảng so sánh bên dưới. 

Ngoài ra bạn cũng sẽ nghe nhắc đến một số cái tên như UPS chuyển đổi kép, UPS chuyển đổi delta - Cả hai đều thuộc UPS online, hay UPS Standby Ferro hiện nay đã không còn phổ biến do chúng có thể không ổn định khi vận hành tải điện PC hiện đại. 

Số khác, các bộ lưu điện năng lượng mặt trời đang ngày càng phổ biến hơn hẳn, chúng được phân chia thành nhiều loại để phục vụ cho từng nhu cầu, từ việc thắp sáng cho đến các loại phát điện công suất cao cho tivi, tủ lạnh, quạt… các đồ điện trong gia đình. 

>>>Xem thêm: [Hỏi Đáp] Bộ Lưu Điện UPS Online Và Offline Khác Nhau Như Thế Nào?

5. So sánh sự khác biệt giữa UPS với biến tần và máy phát điện

Bộ lưu điện thường rất dễ bị nhầm lẫn với các sản phẩm điện dự phòng khác. Để phân biệt được biến tần, máy phát điện với UPS là gì? Dưới đây là sự khác biệt của các thiết bị:

5.1. Sự khác biệt giữa biến tần (inverter) và thiết bị ups là gì?

• Bộ lưu điện UPS: Được thiết kế để gián đoạn bằng 0 hoặc gần bằng 0 (0-10ms). Cho thời gian chuyển giao từ 5-30 phút để tắt an toàn hoặc chuyển nguồn. UPS sẽ bao gồm điều hòa điện năng và bảo vệ chống sét lan truyền, được sử dụng để tối ưu hóa cho tải CNTT, viễn thông và hệ thống điều khiển. 
• Hệ thống biến tần (inverter): Chức năng cốt lõi của inverter chính là chuyển đổi nguồn điện một chiều (DC) thành nguồn điện xoay chiều (AC). Nó là một phần của hệ thống dự phòng, được lắp đặt tạo thành hệ thống điện năng lượng mặt trời hoặc thiết lập lưu trữ năng lượng. Thời gian chuyển mạch và các liên tục sẽ phụ thuộc vào thiết kế hệ thống, cho phạm vi ứng dụng rộng hơn. 
• Điểm khác biệt chính: Tất cả hệ thống UPS đều chứa biến tần, nhưng không phải tất cả các hệ thống biến tần đều là UPS. Bộ lưu điện là giải pháp liên tục hoàn chỉnh, còn biến tần là thành phần chuyển đổi năng lượng có thể được dùng cho nhiều ứng dụng khác nhau.

5.2. Sự khác biệt giữa UPS bộ lưu điện và máy phát điện

• UPS bộ lưu điện:
  • Thời gian phản hồi: Tức thì 0-10ms
  • Thời gian chạy: Ngắn, thường là 5-30 phút.
  • Nhiên liệu: Pin
  • Bảo trì: Thay pin mỗi 3-5 năm.
  • Phù hợp: Để kết nối các sự cố mất điện ngắn, cho thời gian để tắt an toàn và chống lại các nhiễu loạn ngắn.
• Máy phát điện:
  • Thời gian phản hồi: 10-30 giây
  • Thời gian chạy: Từ vài giờ đến vài ngày, chỉ giới hạn bởi nguồn cung cấp nhiên liệu. 
  • Nhiên liệu: Dầu, khí đốt tự nhiên hoặc propan. 
  • Bảo trì: Chạy thử, thay dầu hoặc bảo trì hệ thống nhiên liệu.
  • Phù hợp: Mất điện kéo dài, sao lưu toàn bộ cơ sở. 
• Hoạt động song song: Đối với các cơ sở quan trọng, hệ thống UPS và máy phát điện thường dùng để song hành cùng nhau. Trong đó, UPS cung cấp khả năng bảo vệ tức thời và lấp đầy khoảng trống 10-30 giây trong khi chờ máy phát điện khởi động. Khi máy phát điện đã hoạt động, UPS sẽ sạc lại pin để tiếp tục điều chỉnh đầu ra của máy phát điện cho các tải nhạy cảm.  

>>>Xem thêm: Sản phẩm Máy phát điện năng lượng mặt trời 2kWh giá rẻ VestWoods UPS-VEW-PH-Mini-2000Wh

5.3. So sánh bộ nguồn UPS và bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR)

• Bộ nguồn UPS: Cung cấp điều chỉnh điện áp và nguồn điện dự phòng. Dự phòng mất điện hoàn toàn và bảo vệ tối ưu cho các tải quan trọng.
• Bộ bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR): Dùng để điều chỉnh sự biến động điện áp như sụt áp hay tăng áp. Không cung cấp nguồn điện dự phòng khi mất điện. Phù hợp cho các khu vực có điện áp không ổn định nhưng phải đảm bảo tính liên tục.  

5.4. Bảng so sánh nhanh các thiết bị

6. Cách tính công suất để chọn mua bộ lưu điện UPS phù hợp với nhu cầu 

Giờ đây có lẽ bạn đã hiểu rõ hơn bộ lưu điện dùng để làm gì, tuy nhiên vẫn chưa biết cách chọn loại nào cho phù hợp với nhu cầu vì thị trường có rất đa dạng máy UPS, có loại vài trăm nhưng có loại đến hàng trăm triệu đồng. Vậy để xác định được nên mua loại bộ lưu điện nào, bạn cần tìm hiểu cách tính công suất của bộ lưu điện. 

6.1. Công thức tính công suất máy lưu bộ điện UPS

Đầu tiên, hãy xác định những thiết bị bạn muốn duy trì khi mất điện. Với nhu cầu phổ biến, đó có thể là máy tính, wifi, camera, đèn chiếu sáng, hoặc thậm chí là tivi, quạt điện. 

Sau khi đã chọn thiết bị, bạn tiến hành cộng tổng công suất (W) của tất cả thiết bị đó. Ví dụ, gia đình bạn có nhu cầu sử dụng gồm: máy tính 300W, tivi 100W, quạt điện 70W và đèn chiếu sáng 30W thì tổng công suất sẽ là 500W. Lúc này, bạn áp dụng công thức:

Công suất UPS (VA) = Tổng công suất thiết bị (W) / 0.7

Đây là công thức quy đổi phổ biến giúp chuyển từ W sang VA - đơn vị mà các bộ lưu điện UPS sử dụng.

Áp dụng vào ví dụ trên: 500W / 0.7 = 715VA

6.2. Nguyên tắc vàng khi chọn bộ lưu điện dựa trên công suất

Tuy nhiên, bạn không nên chọn UPS đúng bằng con số này. Trong thực tế sử dụng, luôn cần một khoảng dự phòng để đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định, đặc biệt khi có biến động điện áp hoặc khi bạn sử dụng thêm thiết bị khác.

Nguyên tắc an toàn là chọn UPS có công suất cao hơn từ 20-30%. Như vậy, với nhu cầu khoảng 715VA, bạn nên chọn các dòng UPS từ 800VA đến 1000VA để đảm bảo hiệu suất và độ bền lâu dài.

Ngoài công suất, bạn cũng nên cân nhắc mục đích sử dụng. Nếu chỉ cần vài phút để lưu dữ liệu, tắt máy tính đúng cách thì các dòng UPS công suất vừa là đủ. Nhưng nếu muốn dùng cho nhiều thiết bị hơn như tivi, quạt hoặc hệ thống đèn chiếu sáng dài hạn, bạn sẽ cần UPS có dung lượng ắc quy lớn hơn.

Tóm lại, chỉ cần nhớ công thức VA = W / 0.7 và nguyên tắc cộng thêm 20-30% công suất dự phòng, bạn hoàn toàn có thể tự chọn được bộ UPS phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế của gia đình hoặc văn phòng mình.

7. Những lưu ý khi mua bộ lưu điện (UPS) hiện nay 

Nếu bạn đang có ý định tìm mua bộ lưu điện UPS ngay sau bài viết này, DMT Solar khuyên bạn nên nắm rõ những lưu ý sau để tránh việc chọn sai thiết bị, gây quá tải, giảm tuổi thọ hoặc thậm chí làm hỏng cả UPS lẫn thiết bị điện. 

• Một, bạn cần chọn đúng công suất và công nghệ phù hợp với nhu cầu thực tế. UPS không phải thiết bị “càng lớn càng tốt”, mà phải phù hợp với tổng công suất các thiết bị bạn cần duy trì. Đồng thời, hãy xác định rõ thời gian cần lưu điện (5 phút, 15 phút hay lâu hơn) để chọn đúng dòng UPS Offline, Line-Interactive hay Online, tránh lãng phí hoặc thiếu hụt công suất khi sử dụng.
• Hai, chất lượng và thiết kế của UPS cũng là yếu tố không nên bỏ qua. Một bộ lưu điện tốt cần có vỏ chắc chắn, tản nhiệt ổn định, linh kiện bền bỉ để đảm bảo hoạt động liên tục và an toàn.
• Ba, thương hiệu và nơi bán cũng đóng vai trò rất quan trọng. Bạn nên ưu tiên các hãng uy tín như APC, Blue Carbon, Hyundai, Apollo, Maruson, Rạng Đông.... Đồng thời, lựa chọn đơn vị cung cấp máy UPS đáng tin cậy có chế độ bảo hành, chính sách đổi trả và hỗ trợ kỹ thuật khi cần. 
• Bốn, hãy quan tâm đến dung lượng ắc quy và thời gian lưu điện thực tế. Thời gian sử dụng UPS không chỉ phụ thuộc vào công suất mà còn phụ thuộc vào dung lượng pin bên trong.
• Cuối cùng, đừng bỏ qua yếu tố mở rộng trong tương lai. Thực tế, nhu cầu sử dụng điện có thể tăng lên theo thời gian như thêm camera, router hoặc thiết bị khác. Do đó, việc chọn UPS có công suất dư khoảng 50% ngay từ đầu sẽ giúp bạn linh hoạt hơn, tránh phải thay thế hoặc nâng cấp thiết bị quá sớm.

Có thể thấy, bộ lưu điện không chỉ đơn thuần là thiết bị dự phòng khi mất điện mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ toàn bộ hệ thống điện và thiết bị của bạn. Việc hiểu rõ UPS là gì, cách phân loại cũng như nắm được cách tính công suất phù hợp sẽ giúp bạn tránh được những sai lầm phổ biến khi chọn mua.

Dù bạn đang sử dụng cho gia đình hay văn phòng, hãy luôn ưu tiên lựa chọn đúng công suất, đúng nhu cầu và đến từ những đơn vị cung cấp uy tín.

Nếu bạn vẫn đang phân vân chưa biết nên chọn loại nào, đừng ngần ngại liên hệ với DMT Solar để được tư vấn chi tiết và lựa chọn giải pháp tối ưu nhất. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã có đủ thông tin để tự tin lựa chọn cho mình một bộ lưu điện UPS phù hợp nhé!

Các câu hỏi thường gặp về bộ nguồn UPS 

1. Tôi có thể cắm bao nhiêu thiết bị vào UPS?

Bạn có thể cắm bao nhiêu thiết bị tùy thích (có thể dùng thêm ổ cắm nối dài chia cổng), miễn sao tổng công suất tiêu thụ điện (W) của tất cả các thiết bị đó cộng lại  công suất tải định mức (W) mà chiếc UPS đó hỗ trợ. Nếu cắm quá tải, UPS sẽ phát ra tiếng bíp cảnh báo liên tục và tự động ngắt đầu ra để bảo vệ mạch.

2. Sử dụng UPS có tốn điện không?

Có. Hệ thống ups cũng là một thiết bị điện tử. Bản thân bo mạch của UPS khi hoạt động cũng tiêu thụ một lượng điện năng nhất định (gọi là điện tổn hao nội bộ) để duy trì mạch điều khiển, quạt tản nhiệt và nạp bình ắc quy. Dòng UPS Offline tốn ít điện nhất, trong khi dòng UPS Online tốn điện hơn (hiệu suất 90%) do phải chuyển đổi AC-DC liên tục.

3. Tuổi thọ của bộ lưu điện là bao lâu?

Vòng đời thiết kế của một bo mạch (Main) UPS chất lượng thường rất bền, có thể lên tới 10-15 năm. Tuy nhiên, linh kiện hao mòn nhanh nhất chính là bình ắc quy (Battery). Tuổi thọ trung bình của bình ắc quy chì kín khí (AGM/VRLA) dùng trong UPS thường là 3-5 năm tùy thuộc vào nhiệt độ phòng và tần suất mất điện. Sau khoảng thời gian này, bạn chỉ cần mua bình ắc quy mới thay thế vào là UPS lại hoạt động mạnh mẽ như ban đầu.