Ổn áp servo và ổn áp tiếp điểm: loại AVR nào phù hợp hơn với lưới điện của bạn?

Một bộ ổn áp thường được chỉ định bằng cụm «AVR» và một con số tính bằng kVA. Như vậy chưa đủ để chọn giữa hai cơ cấu chính. Cả ổn áp servo lẫn ổn áp tiếp điểm đều hiệu chỉnh điện áp, nhưng một loại đánh đổi dải đầu vào để lấy độ chính xác, còn loại kia làm ngược lại; ngoài ra, ứng xử của chúng trên một lưới yếu cũng không giống nhau.

Bài viết này so sánh hai cơ cấu dựa trên thông số của các dòng SVC và KPD, sau đó hướng dẫn cách đo đạc tại hiện trường trước khi lựa chọn.

Ổn áp servo là gì?

Ổn áp servo sử dụng một chổi than do động cơ servo dẫn động, trượt trên một biến áp tự ngẫu dạng xuyến. Mạch điều khiển phát hiện điện áp đầu ra, điều khiển động cơ servo và dịch chuyển chổi than để thay đổi tỷ số vòng dây. Một biến áp bù cộng hoặc trừ điện áp trên nền đó để giữ đầu ra ở giá trị đặt.

Dòng SVC có công suất 10–30 kVA ở loại một pha với đầu vào 160–260 VAC và 10–100 kVA ở loại ba pha với đầu vào 304–456 VAC. Độ chính xác đầu ra là ±2%, hiệu suất vượt 98% và thời gian đáp ứng với một bậc nhảy đầu vào 10% nhỏ hơn 1 giây. Các model ba pha điều chỉnh độc lập từng pha.

Ưu điểm là dải hiệu chỉnh rộng; nhược điểm là thời gian đáp ứng cơ học và việc phải bảo trì chổi than cùng rãnh trượt.

AVR tiếp điểm là gì?

AVR tiếp điểm sử dụng một biến áp tự ngẫu dạng đĩa có dây quấn và một chổi than. Chổi than trượt trên đĩa để thay đổi tỷ số vòng dây. KPD-10KVA nhận 220 VAC ±20%, cấp ra 220 VAC ±1% với dòng tối đa 45 A và có tuổi thọ thiết kế 20 năm.

Ưu điểm là độ chính xác: ±1% hẹp hơn ±2% của servo, và đầu ra có thể điều chỉnh trong dải ±1–5%. Nhược điểm là dải đầu vào hẹp hơn. Một nơi có điện áp tụt xuống 160 V sẽ nằm ngoài dải ±20% của KPD (tối thiểu 176 V) và thiết bị không thể duy trì đầu ra.

Đo điện áp tại hiện trường trước khi chọn như thế nào?

Hãy ghi lại điện áp trong ít nhất một tuần tại tủ phân phối sẽ cấp nguồn cho bộ ổn áp. Ghi nhận điện áp pha-trung tính nhỏ nhất và lớn nhất, độ mất cân bằng giữa các pha và tần số. Nếu hiện trường có máy phát, hãy ghi cả điện áp trong khi máy phát vận hành.

Giá trị bất lợi nhất quyết định dải đầu vào. Nếu điện áp nhỏ nhất là 185 V thì mức tối thiểu 176 V của KPD là khá sát, còn mức tối thiểu 160 V của SVC an toàn hơn. Nếu điện áp duy trì trong khoảng 200–240 V, KPD có thể đạt độ chính xác ±1% mà không cần cơ cấu servo phức tạp hơn.

Việc đo đạc cũng giúp phân biệt bản chất vấn đề: đó là tình trạng sụt áp kéo dài hay một xung quá độ ngắn. Bộ ổn áp hiệu chỉnh độ lệch kéo dài; nó không hạn chế xung quá độ do sét. Với các xung quá độ, phải dùng thiết bị chống đột biến (SPD).

Khi nào đáng đánh đổi ±1% để lấy dải đầu vào hẹp hơn?

AVR tiếp điểm ±1% đáng được chọn khi tải nhạy cảm với một dải điện áp hẹp và đầu vào tương đối ổn định. Ví dụ điển hình là máy phân tích phòng thí nghiệm, thiết bị y tế, phòng thu phát thanh truyền hình và bàn kiểm thử chính xác. Trong những trường hợp đó, 1% chính xác tăng thêm có thể quan trọng hơn một dải đầu vào rộng hơn.

Với một nhà máy, khách sạn hoặc tòa nhà có nhiều động cơ và thiết bị điều hòa, ổn áp servo ±2% thường phù hợp hơn: dao động đầu vào lớn hơn, tải không nhạy với 1% và điều chỉnh ba pha độc lập giúp xử lý mất cân bằng tải một pha.

Điểm mấu chốt không phải là «loại nào tốt hơn» mà là «loại nào khớp với đầu vào đã đo và mức chịu đựng của tải».

Mỗi loại cần bảo trì những gì?

Cả hai loại đều dùng chổi than và một rãnh tiếp xúc. Chổi than mòn theo mỗi lần điều chỉnh và rãnh tích tụ bụi than. Chu kỳ bảo trì phụ thuộc vào tần suất biến động của đầu vào và dòng tải.

Một kế hoạch thực tế gồm: kiểm tra chổi than và vệ sinh rãnh mỗi 6–12 tháng, kiểm tra độ mòn của động cơ servo và các bộ phận truyền động, xác minh hiệu chuẩn đầu ra bằng đồng hồ vạn năng trị số hiệu dụng thực (true RMS) và thử các bảo vệ quá áp/thấp áp cùng bảo vệ mất pha. Ở những nơi quan trọng, nên dự trữ sẵn một bộ chổi than và cầu chì.

Cơ cấu tiếp điểm đơn giản hơn nhưng không phải không cần bảo trì: bề mặt đĩa và chổi than cũng bị mòn. Loại servo còn có thêm động cơ cùng dây đai hoặc hộp số, cũng cần được kiểm tra.

Xác định công suất của bộ ổn áp như thế nào?

Hãy cộng kVA vận hành của các tải được bảo vệ và cộng thêm biên dự phòng 20–30%. Với hệ số công suất 0.8, một bộ ổn áp 30 kVA cấp được 24 kW. Nếu tải là 24 kW với hệ số công suất 0.7 thì số kVA cần thiết sẽ lớn hơn.

Cũng cần kiểm tra khởi động của động cơ lớn nhất. Một động cơ khởi động trực tiếp có thể tiêu thụ gấp 5–7 lần dòng định mức. Bộ ổn áp có thể cấp cho động cơ trong dải định mức của nó, nhưng dòng khởi động có thể làm bảo vệ tác động. Tùy theo nghiên cứu phụ tải, hãy dùng bộ khởi động mềm hoặc chọn công suất ổn áp dư ra.

Nếu chỉ cần bảo vệ thiết bị quan trọng, đừng đưa cả tòa nhà vào. Một bộ ổn áp dành riêng cho dây chuyền sản xuất, phòng thí nghiệm hoặc phòng IT thường kinh tế hơn giải pháp cho toàn bộ tòa nhà.

Kết luận trong một trang

• Đo đầu vào trong một tuần và lựa chọn theo giá trị bất lợi nhất.
• Chọn servo nếu cần dải đầu vào rộng và điều chỉnh ba pha độc lập.
• Chọn loại tiếp điểm nếu cần độ chính xác ±1% trên một lưới ổn định vừa phải.
• Không dùng bộ ổn áp thay cho UPS: nó không cung cấp nguồn dự phòng.
• Với xung quá độ, hãy thêm SPD; bộ ổn áp không thay thế được thiết bị chống đột biến.
• Lên lịch bảo trì chổi than và rãnh cho cả hai loại.

Bộ ổn áp là một tài sản có tuổi thọ dài nhưng không phải không cần bảo trì. Lựa chọn đúng là lựa chọn khớp với lưới điện đã đo, mức chịu đựng của tải và năng lực bảo trì tại chỗ.