Cách tính tải và lựa chọn công suất tải ổn áp

Tổng quan về ổn áp

Ổn áp (Voltage stabilizer) là thiết bị điện có khả năng biến đổi điện áp đưa dòng điện có điện áp cao hoặc thấp về mức ổn định (220V – 110V) dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ. Hiện nay có 2 lưới điện: 1 pha và 3 pha vì vậy ổn áp cũng chia thành ổn áp 1 pha và 3 pha.

Ngoài chức năng ổn định, hầu hết các ổn áp đều có tính năng bổ sung như cắt điện áp thấp đầu vào/đầu ra, cắt điện áp cao đầu vào/đầu ra, cắt quá tải, khởi động thủ công/tự động, chuyển đổi điện áp bằng 0,… giúp hoạt động ổn định các thiết bị điện.

Các thương hiệu ổn áp tốt tại Việt Nam hiện tại: Ổn áp Sino, Ổn áp Lioa, Ổn áp Robot

Nguyên lý hoạt động của ổn áp

Các loại ổn áp phổ biến hiện nay trên thị trường sẽ có 5 nguyên lý hoạt động chính như sau:

• Sử dụng biến áp xuyến phối hợp chổi than, lấy điện áp ra trực tiếp.
• Sử dụng biến áp bù phối hợp biến áp xuyến có chổi than hoặc linh kiện bán dẫn IGBT.
• Sử dụng biến áp và tụ điện.
• Sử dụng biến áp phối hợp chuyển mạch rơ le.
• Sử dụng biến áp xung và mạch điện tử.

Nguyên lý hoạt động sử dụng biến áp xuyến với chổi than

Máy ổn áp thông thường có một biến áp hình xuyến được quấn dây điện từ, trên bề mặt dây có gắn chổi than. Chổi than sẽ làm nhiệm vụ trượt lấy điện áp của từng vòng dây.

Khi thấy điện áp ra bị thấp hay cao thì mạch điều khiển sẽ có lệnh cho mô tơ hoạt động. Quay thuận hoặc quay ngược để lấy điện áp ở vòng dây trên biến áp hình xuyến. Khi nào điện áp đầu ra đủ 220V thì mạch so sánh sẽ ra lệnh cho mô tơ dừng lại.

Và khi bị mất điện thì chổi than sẽ tự động trở về vị trí an toàn, tương ứng với điện áp vào cao nhằm không bị cộng dồn điện áp khi có điện trở lại.

Nguyên lý của ổn áp 1 pha đơn giản hơn ổn áp 3 pha. Mỗi một máy chỉ có cấu tạo:

• 1 Mạch điều khiển.
• 1 Biến áp hình xuyến (Công suất càng lớn biến áp càng lớn).
• 1 Động cơ điều khiển quay lên quay xuống.
• 1 Chổi than kích thước tiêu chuẩn với biến áp hình xuyến.
• Các phụ kiện đi kèm theo máy như đồng hồ, cọc đấu, đèn báo…

Tác dụng của ổn áp

– Bảo vệ thiết bị điện: Máy ổn áp sẽ khắc phục tình trạng điện mức trên hoặc dưới mức điện áp gây tác hại đối với các thiết bị điện tử, làm thiết bị hư hỏng hoặc cháy nổ.

– Giữ điện áp ra ổn định: Khi điện áp vào thay đổi trong phạm vi cho phép (gọi là dải ổn áp) cung cấp nguồn điện lý tưởng để đáp ứng cho các thiết bị điện tử khác và bảo vệ thiết bị điện tử trong gia đình.

– Ổn áp ngoài ổn định điện áp: tích hợp rất nhiều tính năng nhằm bảo vệ tối đa thiết bị điện, tạo ra một hệ thống điện an toàn khi sử dụng:

• Tự động bảo vệ quá dòng, đoản mạch bằng Circuit Breaker (CB): Ổn áp sẽ tự ngắt điện khi bị quá tải, tránh gây ra chập cháy, hỏa hoạn.
• Tự động bảo vệ quá áp bằng Rơ le điện tử: Máy ổn áp sẽ tự động cắt điện áp ra khi có sự cố làm điện áp đầu ra quá cao (vượt quá dải hoạt động của máy) nhằm bảo vệ tốt cho các thiết bị điện. Máy ổn áp sẽ tự động đóng điện trở lại khi hết sự cố.
• Chống sốc điện bằng hệ thống Delay, Auto-reset: Ổn áp sẽ tự động đưa chổi than về vị trí an toàn khi mất điện và khi có điện trở lại ổn áp có mạch trễ khoảng 5 giây để ổn định điện áp sau đó mới cấp điện ra tải.
• Một vài model ổn áp có trang bị Circuit Breaker (CB) đảo chiều: Khi chất lượng điện áp thấp, không ổn định ta nên sử dụng ổn áp loại này để nâng cao tuổi thọ cho các thiết bị sử dụng điện.
• Nhiều model ổn áp trang bị thêm 2 đồng hồ Volt kế hoặc 1 Volt kế có chuyển mạch để hiển thị điện áp vào – ra: Chức năng giúp dễ dàng theo dõi chính xác chất lượng điện vào – ra để có điều chỉnh phù hợp.

Các trường hợp nên dùng ổn áp

Nguồn điện yếu, không ổn định, là nguyên nhân chính dẫn đến các thiết bị điện như tivi, tủ lạnh, dàn âm thanh, điều hòa, máy lạnh, quạt,… không thể hoạt động, nguy hiểm hơn còn có thể bị chập cháy, hỏng động cơ.

Nhất là khi mùa hè đến, điều kiện nhiệt độ khiến cho hầu hết các thiết bị điện trong nhà bạn không thể hoạt động với công suất tối đa. Đặc biệt là máy lạnh, dù cho bạn có hạ nhiệt độ xuống dưới 20 độ mà vẫn không mát. Ổn áp chính là cách giải quyết hữu hiệu.

Dưới đây là một số trường hợp mà bạn nghĩ ngay đến việc mua ổn áp:

• Nguồn điện yếu, không ổn định: Có sự cố ở đường dây điện hạ thế, điện áp nguồn dâng cao làm cháy tất cả các thiết bị điện trong nhà. Điện yếu khiến chiếc điều hòa không thể khởi động, hoặc chạy chậm, làm lạnh không sâu, chỉ chạy quạt gió nên không phát huy hết vai trò làm mát không khí.
• Bảo vệ thiết bị điện: Trên đường dây điện có nhà hàng xóm cùng khu thường xuyên sử dụng máy hàn, điện chập chờn, bóng đèn nháy liên tục khiến nhức mỏi mắt, đồng thời tuổi thọ của bóng đèn rất thấp.
• Ổn định nguồn điện: Vào giờ cao điểm, nhiều gia đình đồng loạt sử dụng các thiết bị điện. Việc nấu cơm bị ảnh hưởng nhiều bởi điện yếu, cơm không chín hoặc trên sống dưới khê.
• Sử dụng thiết bị điện khác: Gia đình mua thêm 1 thiết bị điện (tủ lạnh, máy giặt, điều hòa…) sử dụng điện 100V và không biết làm sao để sử dụng.

Dưới sự hỗ trợ của ổn áp với khả năng giữ điện ổn định, những tình trạng này sẽ được khắc phục.

Hướng dẫn chọn ổn áp

Chọn số pha

Hiện nay, máy ổn áp được phân loại theo nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng gồm:

• Ổn áp 1 pha (110V – 220V): Dùng cho các thiết bị gia dụng gia đình hoặc văn phòng.
• Ổn áp 3 pha (200V – 220V – 380V): Dành cho các nhà xưởng sử dụng thiết bị điện công nghiệp.

Chọn dải điện áp đầu vào

Điện áp vào là dải điện mà ổn áp có thể tiếp nhận ở đầu vào để chuyển thành điện áp phù hợp tại đầu ra. Khi dòng điện đầu vào có điện áp dao động trong các dải điện áp 60V – 250V ổn định về điện áp đầu ra phù hợp với thiết bị sử dụng.

Ổn áp 1 pha có 3 dòng dải điện áp thông dụng như sau:

Dòng có dải điện áp trung bình vào từ 150V-250V~
Dòng có dải điện áp rộng từ 90V-220V~
Dòng có điện áp rất rộng từ 50V-220V~

Chọn công suất của ổn áp

Công suất máy ổn áp được in trên mặt trước của máy hoặc hiển thị tại tem nhãn với kí hiệu là kVA. Đây là kí hiệu dành cho công suất danh định của máy ổn áp và công suất thực tế khi hoạt động sẽ được tính theo đơn vị Watt (W). Công thức quy đổi giữa 2 đại lượng này là 1 KVA = 800W.

Khi chọn mua máy ổn áp, bạn cần lựa chọn công suất ổn áp dựa trên tổng công suất của các thiết bị điện dự định sử dụng ổn áp. Việc tính toán trước khi chọn mua ổn áp sẽ giúp tránh được tình trạng quá tải gây nguy hiểm trong quá trình sử dụng.

Tùy vào số lượng thiết bị điện của mỗi gia đình hoặc trong văn phòng và tùy vào nhu cầu của mỗi gia đình muốn sử dụng ổn áp cho một vài thiết bị điện hoặc sử dụng cho cả gia đình và tùy vào điện áp từng khu vực mà lựa chọn ổn áp cho phù hợp.
Hiện nay, Ổn áp 1 pha có nhiều mẫu với công suất và dải điện áp khác nhau cho khách hàng lựa chọn. Mẫu ổn áp 1 pha dành cho gia đình thường là những mẫu ổn áp 1kVA đến 50kVA

Công thức tính công suất tải của ổn áp

Mỗi thiết bị đều có công suất sử dụng điện cụ thể, được ghi rõ trên thiết bị. Dựa trên công suất từng thiết bị bạn có thể chọn cho mình loại ổn áp phù hợp. Có thể tham khảo công thức dưới đây để chọn công suất ổn áp

Ptải x 220(V)
Pmáy = ——————————————-  x  K  x  N
Uthấp

Trong đó:
Pmáy: Công suất máy cần chọn.
Ptải: Công suất tổng phụ tải cần sử dụng qua máy.
Uthấp: Điện áp thấp của dải điện áp làm việc của máy ổn áp.
K: Hệ số khởi động (sử dụng khi chạy các tải là động cơ điện, tuỳ thuộc vào động cơ chiếm bao nhiêu phần trăm tải để tính K= từ 1 đến 1,5).
N: Hệ số sử dụng đồng thời (tùy thuộc vào tính chất sử dụng của các phụ tải có thể tính N = 0,7 đến 1,0)

Ví dụ: Tại một khu vực, điện giờ cao điểm thấp nhất là 160V, cần mua 01 máy ổn áp để phục vụ gia đình, trong nhà có các thiết bị sau: 01 máy điều hoà không khí 12.000 BTU, 01 máy bơm nước 400W, 01 tủ lạnh 180Lít, 01 máy giặt 6Kg, 01 bình nóng lạnh 2500W, nồi cơm, phích nước điện, ti vi, quạt điện, đèn chiếu sáng… máy ổn áp phù hợp cần sử dụng được tính như sau:

a. Tổng công suất của tải là.

Điều hoà không khí                  :  2000W
Máy bơm nước                         :  400W
Tủ lạnh 180Lít                          :  300W
Máy giặt 6Kg                            :  300W
Bình nước nóng                       :  2500W
Nồi cơm                                   :   600W
Phích nước điện                      :  1000W
Ti vi: 02 cái                              :   200W
Quạt: 02 cái                             :   150W
Đèn chiếu sáng                       :   100W
————————————————-
Tổng công suất Ptải                  : 7550W

b. Khi giờ cao điểm, điện áp thấp nhất là 160V, để máy chạy tốt khi điện áp thấp nhất  nên chọn loại máy có dải làm việc từ 150V đến 250V.
c. Trong tất cả các thiết bị sử dụng tại gia đình có gần một nửa là thiết bị chạy chế độ động cơ nên ta lấy hệ số K = 1.2. Xét các thiết bị khả năng làm việc đồng thời là không cao nên lấy N= 0,8.

Từ a, b, c, áp dụng công thức ta tính được công suất máy cần mua là:

7550(W) x 220(V)
Pmáy = ——————————————————–  x  1,2  x 0,8 = 10631(W)
150(V)

Vậy với giả thiết trên ta cần mua một chiếc ổn áp có công suất 11KVA, nhưng ổn áp 1 pha không có quy chuẩn máy công suất 11kVA, để an toàn chúng ta phải chọn công suất ổn áp cao hơn gần nhất là 15kVA dải điện áp 150V~ đến 250V~ là phù hợp.

Các công suất ổn áp phổ biến cho các hộ gia đình

Lựa chon ổn áp dùng cho 1 hộ gia đình cần chú ý đến số lượng máy lạnh, bình nóng lạnh, bếp từ (các thiết bị có công suất lớn) mức độ sử dụng đồng thời cùng 1 lúc để lựa chọn công suất máy ổn áp phù hợp.

Một số gợi ý tính toán công suất tải và công suất máy ổn áp phù hợp khi mua ổn áp sử dụng các thiết bị điện cơ bản trong gia đình (Công suất các thiết bị này có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn)

• Gia đình nhỏ (chỉ sử dụng đèn quạt tivi, nồi cơm, máy bơm): Lựa chọn ổn áp 3KVA là phù hợp.
• Gia đình có đủ các thiết bị điện (01 máy lạnh, 01 bình nóng lạnh, 01 nồi cơm, 1 tủ lạnh và đèn, quạt, tivi): Bạn phải chon ổn áp có công suất nhỏ nhất là 5KVA, nên lớn hơn 7,5KVA hoặc 10KVA để dự phòng sử dụng thêm máy lạnh và bình nóng lạnh.
• Gia đình có 2 – 3 máy lạnh: Chọn ổn áp lioa có công suất 7,5KVA.
• Gia đình có các thiết bị: 04 máy lạnh và các thiết bị điện khác lựa chon ổn áp 10KVA.
• Gia đình có các thiết bị 5 – 6 máy lạnh: Lựa chon ổn áp có công suất 15KVA.
• Biệt thự có 5 – 7 máy lạnh 18.000 btu: Chọn ổn áp có công suất 20KVA hoặc 30KVA nếu có điều hòa cây.

Những loại ổn áp thông dụng hiện nay có những khoảng điện áp vào như sau: 50V-250V, 90V-250V và 150V-250V với các mức điện áp ra là 100V-110V-220V có sai số 1,5 – 2%. Thời gian đáp ứng với điện áp vào thay đổi là 0,4 giây (loại 350VA – 10.000VA) và 0,8 giây (15.000VA – 50.000VA).

Chọn dây dẫn điện

Để tránh sụt áp khi máy mang tải, cần phải chọn tiết diện dây dẫn điện đủ lớn tương ứng với công suất của máy.

Bảng tiết diện dây dẫn điện tham khảo: