các vấn đề về nguồn điện

Phần I Có những bí ẩn từ thiết bị hư hỏng, ngừng hoạt động, phần mềm và dữ liệu bị sai, là do nguyên nhân từ nguồn cấp. Đây là những nguyên nhân chủ yếu về nguồn điện trong các tiêu chuẩn. Bài viết này sẽ miêu tả những loại rối loạn điện chủ yếu dựa trêng tiêu chuẩn IEEE để miêu tả những vấn đề của nguồn điện, nguyên nhân của chúng, chúng có thể làm gì thiết bị của bạn, và làm thế nào để bạn bảo vệ thiết bị của mình. Giới thiệu Nền công nghệ của Chúng ta ngày càng phụ thuộc sâu sắc vào tính lien tục của nguồn điện. Ở hầu hết các quốc gia, nguồn điện thương mại được cung cấp qua hệ thống dây truyền tải Quốc gia, kết nối nhiều khu vực vào đường dây tải. Hệ thống dây dẫn phải cung cấp nguồn điện đáp ứng cho cư dân, thắp sang, đốt nóng, làm lạnh, điều hòa, và hệ thống vận tải cũng như cho hoạt động của chính phủ, các khu công nghiệp, tài chính, các khu thương mại, bệnh viện, và hệ thống truyền thong. Nguồn điện thương mại cho phép thế giới hiện đại ngày nay hoạt động với nhịp độ cao. Công nghệ tinh vi đã đi vào đời sống gia đình, nghề nghiệp của chúng ta, và với sự ra đời của thương mại điện tử đã lien tục thay đổi cách chúng ta tương tác với phần còn lại của thế giới. Công nghệ thong minh đòi hỏi nguồn điện phải không bị gián đoạn cũng như rối loạn. Những hậu quả của những sự cố điện quy mô lớn đã được thống kê trong các tài liệu. Trong một cuộc nghiên cứu gần đây ở Mỹ đã chỉ ra rằng, các nghành công nghiệp và kỹ thuật số bị mất 45,7 tỷ USD mỗi năm do sự cố mất điện. [ 1] Còn ở tất cả các lĩnh vực kinh doanh, ước tính khoảng 104 đến 164 tỷ USD thiệt hại do gián đoạn của nguồn điện và khoảng 15 đến 24 tỷ USD thiệt hại do các vấn đề khác của chất lượng nguồn điện gây ra. Sự cố điện trong nghành công nghiệp tự động hóa có thể làm toàn bộ dây chuyền sản xuất có thể vượt ra ngoài tầm kiểm soát, tạo ra tình huống nguy hiểm cho nhân viên tại chỗ và gây mất mát vật liệu, máy móc sản xuất đắt tiền. Quá trình sản xuất bị đình trệ trong một công ty tài chính lớn có thể gây thiệt hại hang nghàn đô la cho mối phút của thời gian chết và phải mất nhiều thời gian phục hồi sản xuất. Chương trình và dữ liệu bị sai lệch do sự gián đoạn của nguồn điện có thể phải mất nhiều tuần để phục hồi lại hoạt động bình thường của phần mềm. Nhiều vấn đề của nguồn điện bắt nguồn từ mạng lưới điện với hang ngàn dặm đường dây truyền tải do các vấn đề thời tiết như bão, sấm sét, tuyết, mưa, lũ lụt, và còn do các thiết bị bị hỏng, tai nạn giao thông, các hoạt động chuyển mạch lớn. Ngoài ra, vấn đề nguồn điện ảnh hưởng đến các thiết bị công nghệ hiện nay thường được tạo ra trong mạng nội bộ ở bất kỳ tình huống nào, ví dụ như việc xây dựng, quá tải trên đường dây, các thành phần phân phối điện bị lỗi, và thậm chí là tiếng ồn do điện gây ra. Thống nhất về các thuật ngữ phổ biến là một bước đầu tiên để giải quyết vấn đề rối loạn điện Việc sử dụng rộng rãi thiết bị điện tử trong tất cả mọi thứ từ đồ dung điện tử gia dụng đến thiết bị điều khiển tốn kém trong sản suất công nghiệp đã nâng cao nhận thức về chất lượng nguồn điện. Chất lượng nguồn điện, hay cụ thể hơn là chất lượng của dao động điện thường được định nghĩa là bất kỳ sự thay đổi trong nguồn điện (điện áp, dòng, hoặc tần số) gây trở ngại cho hoạt động bình thường của thiết bị điện. Nghiên cứu chất lượng nguồn điện , và cách kiểm soát nó, là mối quan tâm của các công ty điện lực, các công ty công nghiệp lớn, các doanh nghiệp, và cả người dung gia đình. Các nghien cứu đã cho thấy sự gia tăng các thiết bị ngày càng nhạy cảm với những thay đổi nhỏ của điện áp, dòng, và tần số của nguồn điện. Thật không may, những thuật ngữ khác nhau đã được sử dụng để miêu tả những rối loạn điện hiện tại, điều này đã tạo ra sự nhầm lẫn và gây ra nhiều khó khăn cho hiệu quả trong việc thảo luận, nghiên cứu, và thực hiện các thay đổi cho vấn đề chất lượng [ nguồn điện ngày nay. Viện Điện tử và kỹ sư điện tử (IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã nỗ lực giải quyết vấn đề này bằng cách phát triển một bộ tiêu chuẩn bao gồm các định nghĩa về rối loạn điện. Các tiêu chuẩn (tiêu chuẩn IEEE 1159-1995, “IEEE giới thiệu thực hành theo dõi chất lượng chất lượng nguồn điện) miêu tả những vấn đề chất lượng nguồn điện, và bài viết này sẽ thảo luận những vấn đề phổ biến nhất. Chúng ta quan sát nguồn điện như thế nào? Điện năng cắm trên tường là một hiện tượng điện từ. Điện thương mại được cung cấp là dòng xoay chiều (AC), không tiếng động, nguồn năng lượng dường như vô hạn có thể được tạo ra tại nhà máy điện, được gia tăng điện thế bởi máy biến áp, và phân phối qua hang trăm cây số đến bất nơi nào trong mạng lưới dây truyền tải điện. Hiểu được cái mà năng lượng thực hiện trong một thời gian cực ngắn sẽ cung cấp một sự hiểu biết đơn giản quan trọng như thế nào: sự ổn định của nguồn AC là hoạt động đáng tin cậy của một hệ thống tinh vi, cái mà chúng ta phụ thuộc vào. Một máy hiện song cho phép chúng ta nhìn thấy năng lượng trông như thế nào. Trong một thế giới hoàn hảo, nguồn điện thương mại AC được cung cấp ổn định (smooth) và được thể hiện như một làn sóng sine đối xứng, biến đổi theo 50 hay 60 chu kỳ mỗi giây (Hert – Hz) tùy thuộc vào nơi bạn đang sống. Hình 1 cho thấy sóng sine của một nguồn AC xuất hiện trên một máy hiện sóng. Dạng sóng hình sine được hiển thị ở trên đại diện cho một điện áp thay đổi từ một giá trị dương tới một giá trị âm, 60 lần mỗi giây. Khi làn sóng này thay đổi hình dạng, kích thước, tính đối xứng, tần số, hoặc phát triển bậc, xung, vòng (ringing), hoặc giảm xuống không (tuy nhiên trong một thời gian ngắn), thì đó là một sự nhiễu loạn điện. Bản vẽ đơn giản đại diện cho sự thay đổi hình dạng của sóng sine lý tưởng sẽ được hiển thị trong suốt bài báo này cho bảy loại rối loạn điện sẽ được thảo luận dưới đây. Như đã nêu, đã có những mơ hồ trong nghành công nghiệp điện và cộng đồng doanh nghiệp trong việc sử dụng thuật ngữ để miêu tả rối loạn điện khác nhau. Ví dụ, thuật ngữ “tăng – surge” trong một lĩnh vực công nghiệp có nghĩa là một sự gia tăng tạm thời của điện áp được gây ga bởi một tải lớn bị tắt. Theo một cách hiểu khác, thì “tăng” cũng có thể xem là một điện áp có giá trị đỉnh rất cao thoáng qua kéo dài từ một phần triệu giây (ký hiệu μs) đến chỉ vài phần nghìn giây. Và sau này, nó được gắn với hiện tượng sét đánh, chuyển mạch tạo ra tia lửa hay phóng điện hồ quang giữa các điểm kết nối. Tiêu chuẩn IEEE 1100- 1999 đã giải quyết vấn đề không rõ rang trong thuật ngữ, và đã khuyến cáo rằng nhiều điều khoản trong việc sử dụng thong thường không được sử dụng trong các báo cáo chuyên nghiệp và các tài liệu tham khảo vì không có khả năng miêu tả chính xác bản chất của vấn đề. Tiêu chuẩn IEEE 1159-1995 cũng giải quyết vấn đề này với mục tiêu cung cấp các thuật ngữ phù hợp cho các báo cáo chất lượng nguồn điện từ cộng đồng các kỹ sư. Một số những điều khoản mơ hồ như sau: Mất điện – Blackout, hạ áp – Brownout, Bump, Power surge, Clean power, Surge, Outage, Blink, Dirty power, Frequency shift, Glitch, Spike, Raw power, Raw utility power, Wink Để có thể thảo luận một cách có hiệu quả về năng lượng, chẳng hạn như sự khác biệt giữa một sự “gián đoạn” và một “dao động thoáng qua”, có thể thay đổi rất lớn quyết định mua thiết bị hiệu chỉnh điện. Một sai lầm trong thong tin lien lạc có thể gây hậu quả rất tốn kém như thời gian chết, mất lương bổng, và thậm chí là hư hỏng thiết bị khi bạn mua sai thiết bị điện theo nhu cầu của bạn, IEEE định nghĩa rối loạn điện năng được thể hiện trong bài viết này đã được phân làm bảy loại dựa vào hình sóng: • Transients – xung nhiễu • Interruption – sự gián đoạn • Sag / Undervotlage: tụt (thấp) áp • Swell / Overvoltage: quá áp • Waveform distortion: dạng song biến dạng • Voltage fluctuations: dao động biến áp • Frequency variations: dao động tần số Bài viết này sẽ tuân theo các loại này và bao gồm hình ảnh, và sẽ làm rõ sự khác biệt giữa các loại rối loạn điện riêng biêt. BAY VAN DE VE NGUON DIEN (Phan II) 1. Xung nhiễu Là loại rối loạn điện có tiềm năng phá hủy lớn nhất, xung nhiễu chia thành hai tiểu thể: Xung – Impulsive Dao động – Oscillatory Impulsive Xung thoáng qua (Impulsive transients) là sự tăng vọt tức thời của điện áp hoặc dòng hiện tại theo một hướng cực âm hoặc cực dương. Những loại này có thể phân loại chi tiết hơn nữa theo tốc độ mà chúng xảy ra (nhanh, trung bình và chậm). Các xung thoáng qua có thể xảy ra cực nhanh (mất 5 nano giây [ns] để xung đạt tới đỉnh) trong một thời gian ngắn (dưới 50 ns). Lưu ý: [1000 ns = 1 µs] [ 1000 µs = 1 ms] [1000 ms = 1 s] Một ví dụ về xung thoáng qua theo hướng cực dương được gây ra bởi hiện tượng phóng điện (ESD – electrostatic discharge) được minh họa trong hình 2. Hình 2: Hiện tượng xung thoáng qua theo hường cực dương (Positive impulsive transient) Xung thoáng qua là điều mà hầu hết mọi người đều đề cập tới khi nói về một sự đột biến. Nhiều thuật ngữ khác nhau, chẳng hạn như bump, lith, power surge, pike đã được sử dụng để mô tả xung thoáng qua. Nguyên nhân gây ra xung thoáng qua bao gồm sét, tiếp đất kém, và sự chuyển mạch của tải, hiện tuợng phóng điện (ESD). Và kết quả có thể làm mất dữ liệu, gây thiệt hại vật lý cho thiết bị. Trong số những nguyên nhân này thì sét gây tổn hại nhiều nhất. Chúng ta có thể dẽ dàng nhận ra nguyên do sét sau khi chứng kiến một cơn dông bão. Lượng năng lượng mà nó cần để thắp sang bầu trời đêm có thể tức thời các thiết bị nhạy cảm (với điện áp). Hơn nữa, sét không chỉ phá hủy trực tiếp. Điện trường do tia sét tạo ra, như hình 3, là nguyên nhân phá hủy tiềm tang chủ yếu bằng cách gây ra dòng điện lên cấu trúc dây dẫn gần đó. Hình 3: điện trường tạo bởi tia sét Hai trong số các phương pháp bảo vệ hữu hiệu nhất khi đề cập tới giải quyết xung nhiễu thoáng qua bằng cách loại bỏ hiện tượng phóng điện (ESD), là sử dụng các thiết bị hãm tăng (phổ biến là thiết bị triệt xung đột biến điện – TVSS: transient voltage surge suppressors, hay thiết bị chống xung – SPD: surge protective dive). Khi có một hiện tượng phóng điện (ESD) bất ngờ xảy ra, ngón tay của bạn sẽ co lại theo phản ứng tự nhiên và bạn sẽ không bị nguy hại gì, nhưng nó lại quá đủ để gây ra một cái chết tức thời (ngừng hoạt động hoàn toàn) của bo mạch chủ máy tính. Trong những trung tâm dữ liệu, các vi mạch là nơi sản xuất hoặc tại bất cứ môi trường nào tương thì PCBs (các vi mạch – printed circuit board) không hề bị che đậy trước bàn tay con người. điều này là rất quan trọng để hạn chế tiềm năng của hiện tượng phóng điện (ESD). Ví dụ, hầu hết trong bất kỳ môi trường trung tâm dữ liệu nào cũng đều có bộ phận làm mát. Bộ phận này không chỉ làm mát không khí để loại bỏ nhiệt từ các thiết bị trung tâm, mà còn điều chỉnh hơi ẩm trong không khí. Giữ độ ẩm trong không khí từ 40 - 55% sẽ hạn chế hiện tượng ESD xảy ra. Bạn có lẽ đã biết sự ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng phóng điện như thế nào nếu bạn đã từng trải qua một mùa đông (với không khí rất khô hanh) khi bạn chà xát đôi vớ (tất) tay trên tấm thảm theo một mình tròn lớn thì nó sẽ bất ngờ nhảy từ tay của bạn lại phía tay nắm cửa bằng kim lại. Một điều khác bạn sẽ thấy trong môi trường PCB, chẳng hạn bạn sẽ thấy trong các doanh nghiệp sửa máy tính nhỏ, cơ thể người luôn có thiết bị nối đất. Thiết bị này bao gồm dây đeo cổ tay, thảm chống tĩnh điện và máy tính để bàn, giày dép chống tĩnh điện. Hều hết các thiết bị này được kết nối bằng một dây dẫn kết nối với hệ thống đất, điều này sẽ bảo vệ con người an toàn khỏi bị điện giật và cũng hạn chế khả năng phóng điện (ESD) xuống đất. SPDs (Surge Protection Devices) đã được sử dụng trong nhiều năm qua. Và các thiết bị này vẫn được sử dụng trong các hệ thống, trong cá nhà máy lớn, các trung tâm dữ liệu, hay trong các doanh nghiệp kinh doanh nhỏ; hoạt động của chúng (SPDs) được cải thiện lien tục với những tiến bộ trong công nghệ chế tạo MOV (Metal Oxide Varistor). MOVs cho phép ngăn chặn các xung thoáng qua, và các trường hợp điện áp cao khác; và nó còn có thể kết hợp với các thiết bị ngắt bằng nhiệt như bộ phận ngắn mạch, điện trở nhiệt, cũng như các thành phần khác như ống khí gas và Thyristor. Trong một số trường hợp, mạch SPD được tích hợp trong các thiết bị điện tử, như nguồn cấp của máy tính được tích hợp SPD với khả năng ngăn chặn xung. Thong dụng hơn, chúng được sử dụng trong các thiết bị triệt xung độc lập, hay trong các UPSs. Phương pháp hiệu quả nhất để bảo vệ các thiết bị điện tử (các thiết bị nhạy cảm với điện áp) khỏi rối loạn điện là sử dụng SPDs theo nhiều cấp và UPSs. Theo kỹ thuật này, một SPD được đặt ở đường nguồn vào (Main Distribution) và có khả năng triệt tiêu năng lượng từ bất kỳ nguồn xung nào đi tới. Thiết bị SPD tiếp theo được đặt phía sau bảng điện (sub-panel) hay ngay phía trước thiết bị nhạy cảm với khả năng kẹp điện áp đến giá trị không gây thiệt hại hay làm rối loạn hoạt động của các thiết bị. Cần quan tâm đặc biệt tới các thong số của SPD như điện áp cho qua, dòng rò, mức tiêu hao năng lượng,… và phương cách kết hợp cho hiệu quả hoạt động tốt nhất. Bên cạnh đó, cần phải lưu ý để đảm bảo hiệu quả của thiết bị triệt xung trong trường hợp MOV đạt đến điểm (giới hạn) của sự thất bại. Trong thiết bị triệt xung, MOV đóng vai trò kẹp điện áp và hoạt động lien tục, nhưng tuổi thọ của nó sẽ giảm theo thời gian, hay nó có thể bị hỏng khi giới hạn khả năng kẹp điện áp của nó bị vượt qua. Điều quan trọng là nếu MOV đạt tới điểm giới hạn và không còn hữu dụng, khi đó SPD sẽ phá vỡ các mạch (gây ngắn mạch) để ngăn chặn bất kỳ nguồn gây tổn hại bất thường nào cho các thiết bị được bảo vệ. Để biết thêm chủ đề này, xem bài về “Data Line Transient Protection”. Oscillatory – Dao động Một dao động thoáng qua (Oscillatory transient) là một sự thay đổi đọt ngột trong trạng thái ổn định của một điện áp tín hiệu, dòng, hay cả hai, tại cả hai cực âm và dương của giới hạn tín hiệu. Trong thuật ngữ đơn giản, xung làm cho tín hiệu của nguồn lien tiếp phồng lên và gãy xuống rất nhanh. Các dao động thoáng qua này thường bị tiêu tan về giá trị 0 trong một chu kỳ (một dao động phân rã). Những xung xảy ra khi bạn tắt một tải cảm ứng hoặc một tụ điện, ví dụ như tắt một động cơ. Một dao động thoáng qua là kết quả của tải chống lại sự thay đổi. Điều này tương tự như những gì xảy ra khi bạn đột ngột tắt vòi nước và bạn sẽ nghe thấy tiếng như búa nện trong đường ống. Dòng nước đang chảy chống lại sự thay đổi đột ngột, và một lượng chất lỏng tương đương với một dao động thoáng qua xảy ra. Ví dụ, trong lúc tắt một động cơ đang quay tròn, hoạt động trong một thời gian ngắn của nó như một máy phát điện tạo ra nguồn giảm dần, qua đó tạo ra điện và chuyển nó thông qua việc phân phối điện. Một hệ thống phân phối điện lớn có thể hoạt động như một dao động khi nguồn điện được bật hoặc tắt, bởi vì tất cả các dây dẫn đều có độ tự cảm và điện dung vốn có, và điều này làm dao động bị phân rã trong một thời gian ngắn. Khi các dao động thoáng qua xuất hiện trên một mạch điện, thường là do hoạt động chuyển mạch (đặc biệt là khi các tụ điện tự động chuyển vào hệ thống), chúng có thể gây gián đoạn cho thiết bị điện tử. Hình 4 cho thấy một điển hình dao động thoáng qua ở tần số thấp do các tụ điện được nạp năng lượng. Hình 4. Oscillatory transient Vấn đề dễ nhận ra nhất mối liên quan giữa chuyển mạch tụ điện và xung thoáng qua là việc hoán đổi lien tiếp của những truyền động tốc độ có thể điều chỉnh (ASDs). Xung thoáng qua có lien quan tới sự gia tăng điện áp trong dc link (điện áp điều khiển kích hoạt ASDs), điều này gây ra truyền động ngoại tuyến với một dấu hiệu quá áp. Một giải pháp phổ biến cho tụ điện hoán đổi lien tục (capacitor tripping) là lắp đặt lò phản ứng dây chuyền hoặc cuộn cảm làm giảm xung thoáng qua đến một mức độ có thể quản lý được. Những lò phản ứng này có thể được cài đặt trước trục truyền động hoặc dc link và được thiết lập sẵn như là một tính năng tiêu chuẩn hoặc như một tùy chọn trên hầu hết ASDs. (Lưu ý: các thiết bị ASD sẽ được thảo luận them trong phần “gián đoạn” dưới đây.) Một giải pháp bổ sung trong vấn đề xung do chuyển mạch tụ điện là việc chuyển mạch giao thoa tại 0 (the zero crossing). Khi một làn song sin của vòng cung đi xuống và đạt đến mức bằng 0 (trước khi nó xuống cực âm), điều này được biết như là sự giao thoa tại 0 như thể hiện trong hình 5. Một xung gây ra bởi chuyển mạch tụ điện sẽ có biên độ lớn hơn khi chuyển mạch xảy ra các xa thời điểm giao thoa tại điểm 0 của song sin. Một chuyển mạch tại điểm giao thoa tại 0 giải quyết vấn đề này bằng cách giám sát song sin để đảm bảo hoạt động chuyển mạch tụ điện xảy ra càng gần thời điểm giao thoa tai 0 của song sin càng tốt. Hình 5: Điểm giao thoa 0 (Zero crossing) Tất nhiên hệ thống UPS và SPD cũng rất hiệu quả trong việc giảm tác hại của các xung thoáng qua, đặc biệt là giữa các thiết bị xử lý dữ liệu thong dụng như máy tính trong hệ thống mạng. Tuy nhiên, SPD và UPS đôi khi có thể không ngăn chặn được những sự cố lien hệ thống của xung thoáng qua, điều mà việc chuyển mạch tại điểm giao thoa 0 hay thiết bị cuộn cảm có thể ngăn chặn trên cách thiết bị chuyên dụng, chẳng hạn như máy móc sản xuất nhiều tần và hệ thống kiểm soát của chúng. BẢY VẤN ĐỀ VỀ NGUỒN ĐIỆN (PHAN III) 2. INTERRUPTION Một sự gián đoạn (Hình 6) được định nghĩa là sự mất hoàn toàn nguồn cấp của điện áp và dòng. Tùy thuộc vào thời gian của nó, một sự gián đoạn được phân loại thành tức thời, tạm thời, hoặc kéo dài. Phạm vi giới hạn thời gian cho các loại gián đoạn như sau: Tức thời: 0,5 đến 30 chu kỳ Nhất thời: từ 30 chu kỳ tới 2 giây Tạm thời: từ 2 giây đến 2 phút Kéo dài (liên tục): lớn hơn 2 phút Hình 6: Một sự gián đoạn Có nhiều nguyên nhân khác nhau gây gián đoạn, nhưng thường là kết quả của những thiệt hại trên lưới điện, ví dụ như sét đánh, động vật, cây cối, tai nạn xe cộ, thời tiết (gió mạnh, bão tuyết hoặc tuyết phủ trên đường,…), thiết bị bị hỏng, một mạch cơ bản (cầu chì) bị hỏng. Tất nhiên, hệ thống điện được thiết kế để tự động bù đắp cho những vấn đề này, nhưng không phải là mọi trường hợp. Một ví dụ phổ biến về nguyên nhân có thể gây ra một sự gián đoạn trong hệ thống điện là các thiết bị bảo vệ, chẳng hạn như máy cắt tự động đóng lại (reclosers). Máy cắt tự động đóng lại xác định độ dài thời gian của hầu hết các gián đoạn, và điều này tùy thuộc vào bản chất của hư hỏng xảy ra. Nó được sử dụng để cảm nhận sự gia tăng cường độ dòng điện của một hiện tượng ngắn mạch,và ngắt nguồn cung cấp khi điều đó xảy ra. Máy cắt tự động sẽ đóng lại để cung cấp nguồn điện trở lại trong thời gian đã được thiết lập sau khi đốt cháy các vật liệu tạo ra ngắn mạch (vật liệu này thường là cành cây, hoặc động vật nhỏ mắc kẹt giữa đường dây và mặt đất). Bạn có thể đã trải qua những hiện tượng gián đoạn nếu bạn đã từng nhìn thấy tất cả thiết bị (tất cả đèn và thiết bị điện tử) không hoạt động do bị cúp điện, và tất cả mọi thứ lại trở lại bình thường sau vài phút trong khi bạn đang thắp nến. Tất nhiên, nếu nhà của bạn bị cúp điện , ngay cả suốt đêm cũng chỉ là một sự bất tiện, nhưng trong kinh doanh thì lại gây ra chi phí rất lớn. Một sự gián đoạn cho dù là tức thời, nhất thời, tạm thời hay kéo dài đều có thể gây ra thiệt hại, sự ngắt quãng, thời gian chết cho hộ gia đình cũng như người sử dụng công nghiệp. Một ngôi nhà, hay một người đang sử dụng máy tính, có thể bị mất dữ liệu có giá trị khi thông tin bị gián đoạn do hiện tượng gián đoạn xảy ra. Người sử dụng công nghiệp có lẽ là có thiệt hại nhiều hơn người sử dụng gia đình. Nhiều quá trình công nghiệp dựa trên chuyển động liên tục của một số thành phần máy móc. Khi các thành phần này ngừng hoạt động đột ngột do hiện tượng gián đoạn, điều này có thể gây hư hỏng thiết bị, sự sụp đổ của sản xuất, cũng như các chi phí liên quan tới thời gian chết, dọn dẹp, và khởi động lại hoạt động sản xuất. Ví dụ, khi một nhà sản xuất vải sợi công nghiệp bị một sự gián đoạn do nguồn điện gây ra, nó có thể làm cho quá trình đùn sợi bị phá vỡ, và kết quả là lãng phí quá mức và thời gian chết. Vải sợi phải được đẩy ra ở một tốc độ nhất định và nhất quán cho đến cuối quá trình sản xuất mới đảm bảo được chất lượng và loại vải như mong đợi. Sợi off-spec phải được làm sạch khi ra khỏi máy quay và các dòng sợi được đan thành chuỗi. Như bạn có thể hình dung điều này cần sự nỗ lực tuyệt vời, và tạo ra thời gian chết rất lớn. Ngoài ra, còn lãng phí do một số sợi nhất định bị hư. Giải pháp để ngăn chặn sự gián đoạn, bao gồm cả tính hiệu quả và chi phí. Đầu tiên, có thể là nỗ lực nhằm loại bỏ hoặc giảm khả năng xảy ra của nguyên nhân tiềm tang. Tất nhiên, bảo trì và thiết kế hệ thống tốt là điều cần thiết. Điều này cũng áp dụng đối với các hệ thống của khách hang công nghiệp, những hệ thống thường lớn và dễ bị hư hỏng. Một khả năng để giảm ảnh hưởng của vấn đề này là bổ sung thiết bị hoặc phương pháp thiết kế, điều này là cần thiết để cho phép thiết bị của người sử dụng hay quá trình hoạt động được liên tục (duy trì hoạt động liên tục trong suốt quá trình rối loạn điện), hoặc khởi động lại sau (và trong thời gian) hiện tượng gián đoạn không thể tránh khỏi. Hầu hết thiết bị thêm vào để giảm thiểu ảnh hưởng của hiện tượng gián đoạn là nguồn cung cấp điện liên tục (UPS), máy phát điện, và việc sử dụng kỹ thuật thiết kế hệ thống nhằm tận dụng lợi thế của hệ thống dự phòng và lưu trữ năng lượng. Khi bị cúp điện, nguồn năng lượng thay thế sẽ được sử dụng. Bất kỳ ai sử dụng máy tính xách tay đều thấy ví dụ cho điều này. Khi máy tính xách tay được cắm vào ổ điện trên tường và sẽ có một dòng năng lượng được dung để sạc cho pin của nó. Khi laptop được ngắt khỏi ổ cắm, ngay lập tức pin sẽ tiếp tục cung cấp nguồn điện cho hoạt động của laptop. Những tiến bộ trong công nghệ chuyển mạch đã cho phép các hệ thống lưu trữ năng lượng ở chế độ chờ được sử dụng ngay tức thời (trong ít hơn một nửa chu kỳ). Thuật ngữ “gián đoạn liên tục”, miêu tả tình huống trong hệ thống khi thiết bị bảo vệ tự động ngắt điện và không thể cung cấp nguồn điện lại trên đường dây do bản chất của nguyên nhân (mà máy cắt tự động đóng lại không giải quyết được), khi đó buộc phải có sự can thiệp thủ công (bằng tay). Thuật ngữ này miêu tả chính xác hơn tình hình, chứ không phải là thường dùng thuật ngữ “mất điện”. Thuật ngữ “mất điện” thực sự được đề cập đến trạng thái một thành phần trong hệ thống đã không hoạt động như mong đợi (IEEE Std 100-1992). BẢY VẤN ĐỀ VỀ NGUỒN ĐIỆN (PHẦN IV) 3. Sag / undervoltage Một sự chùng xuống (hình 7) là một giảm điện áp AC tại một tần số nhất định trong thời gian từ 0,5 chu kỳ đến 1 phút. Sự chùng xuống thường gây ra lỗi hệ thống, và thường là kết quả của chuyển mạch với dòng tải khởi động lớn. Hình 7. Sag/undervoltage Nguyên nhân phổ biến của sự chùng xuống bao gồm việc khởi động với dòng tải lớn (ví dụ như khởi động máy điều hòa), và sự bù trừ lỗi từ xa được thực hiện bởi thiết bị tiện ích. Tương tự, sự khởi động của các động cơ lớn bên trong một nhà máy có thể dẫn đến giảm điện áp đáng kể. Trong lúc khởi động, một động cơ có thể rút dòng (gia tăng cường độ dòng tải) gấp 6 lần hoặc lớn hơn so với lúc hoạt động bình thường. Việc tạo ra một dòng tải lớn và đột ngột sẽ gây ra một điện áp rơi đáng kể lên phần còn lại của mạch. Hãy tưởng tượng là có ai đó lấy hết nước trong nhà của bạn khi bạn đang tắm nước nóng dưới vòi hoa sen. Khi đó, nước từ vòi hoa sen chảy ra sẽ yếu hơn và lạnh hơn. Tất nhiên, để giải quyết vấn đề này, bạn có thể cần một máy nước nóng thứ hai được dành riêng để tắm. Điều này cũng đúng cho các mạch với dòng tải lơn khi khởi động sẽ tạo ra một dòng rút vào lớn. Thêm một mạch chuyên dụng cho các tải khởi động lớn có thể là một giải pháp hiệu quả nhất nhưng không phải khi nào cũng thực tế hoặc kinh tế, đặc biệt nếu một cơ sở có vô số các tải khởi động lớn. Các giải pháp khác cho tải khởi động lớn bao gồm nguồn năng lượng thay thế lúc khởi động đó là dòng không tải các thiết bị điện trong hệ thống khi động cơ khởi động, như thiết bị giảm điện áp khởi động (reduced-voltage starters), hoặc dùng autotransformers hay cấu hình star-delta. Chất bán dẫn trong bộ khởi động mềm (soft starter) cũng có hiệu quả trong việc giảm độ chùng điện áp của động cơ khi khởi động. Gần đây nhất, thiết bị điều chỉnh tốc độ (ASDs) giúp thay đổi tốc độ của động cơ phù hợp với dòng tải (và với mục đích sử dụng khác) đã được sử dụng để kiểm soát quá trình sản xuất hiệu quả và kinh tế hơn, và là một lợi ích bổ sung giúp giải quyết vấn đề do động cơ lớn khởi động gây ra. Như đã đề cập trong phần về “gián đoạn”, việc sử dụng những tiện ích có sẵn trong cơ sở hạ tầng để loại bỏ các lỗi có thể ảnh hưởng tới người sử dụng cuối cùng, và khi vấn đề này được làm sang tỏ hơn, nó được xem như một sự gián đoạn. Tuy nhiên, nó cũng biểu hiện như một sự chùng xuống của điện áp cho các vấn đề và nó bị loại bỏ nhanh chóng hay trong chốc lát của một chu kỳ. Một số công nghệ tương tự được dùng để giải quyết sự gián đoạn có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề điện áp chùng như: thiết bị UPS, máy phát điện, và thiết kế hệ thống kỹ thuật. Tuy nhiên, đôi khi thiệt hại được gây ra bởi điện áp chùng không rõ ràng trong thời gian đầu cho đến khi nhìn thấy qua thời gian (thiết bị bị hư hỏng, mất dữ liệu, sai sót trong quá trình sản xuất). Trong khi việc giải quyết điện áp chùng còn trong giai đoạn sơ khai, một vài đơn vị cung cấp bảng phân tích điện áp võng cho quá trình sản xuất công nghiệp như một dịch vụ giá trị gia tăng tới khách hàng của họ. Hoạt động phân tích điện áp chùng có thể xác địch chính xác mức độ (levels) của điện áp chùng mà tại đó thiết bị có thể hay không thể hoạt [...]... tần số Để khắc phục vấn đề này, tất cả nguồn điện gây ra sự biến đổi tần số phải được đánh giá, sau đó sửa chữa, hoặc thay thế BẢY VẤN ĐỀ NGUỒN ĐIỆN - Kết thúc Mất cân bằng điện áp – voltage imbalance Sự mất cân bằng điện áp không phải là một dạng của biến dạng sóng Tuy nhiên, nó là điều cần thiết để nhận thức được sự mất cân bằng của điện áp khi đánh gía các vấn đề về chất lượng điện trong chuỗi bài... cảm xung điện áp của IC (mạch tích hợp – bộ vi xử lý) là: 1 Khoảng cách giữa các vi mạch và các board mạch điện tử 2 Các hoạt động áp dụng giới hạn điện áp 3 Việc sử dụng một chu kỳ đồng hồ để đồng bộ hóa các hoạt động nhất định (chẳng hạn như trong máy tính) 1 Khoảng cách giữa các vi mạch và board mạch điện tử: Yếu tố đầu tiên để góp phần vào sự nhạy cảm với điện áp của IC là khoảng cách giữa các thành... và cách bảo vệ Tiếp đất Một trong những vấn đề lớn nhất của môi trường điện, đặc biệt trong tài liệu tham khảo của SPDs là tiếp đất Tiếp đất là thành phần không thể thiếu trong bất kỳ nguồn điện, tín hiệu, hoặc mạng dữ liệu nào Tất cả các điện áp và mức độ tín hiệu đều được tham chiếu với dây tiếp đất Hầu hết các SPDs đều sử dụng các đường dây tiếp đất để chuyển điện áp dư trong quá trình xung điện. .. đều có thể tạo ra sự biến động điện áp Lò hồ quang là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hiện tượng biến động điện áp trên đường truyền tải trong hệ thống phân phối điện Một trong những biểu hiện của vấn đề này sự nhấp nháy của bong đèn sợi đốt Loại bỏ các tải bị lỗi, di dời các thiết bị điện tử nhạy cảm, hoặc cài đặt thiết bị UPS hay đường dây điều hòa là các giải pháp để giải quyết vấn đề này BẢY VẤN... trong một hệ thống Ví dụ: Điện áp vào đầu tiên: 220 V Điện áp vào thứ hai: 225 V Điện áp vào thứ ba: 230 V Điện áp thấp nhất: 220 V 4% của 220V = 8,8V Chênh lệch giữa điện áp lơn nhất và điện áp thấp nhất là 10V 10V > 8V – mất cân bằng điện áp quá lớn! Việc giải quyết vấn đề mất cân bằng điện áp liên quan tới thiết lập lại các đường tải, hoặc thay đổi một số tiện ích để cung cấp điện áp đầu vào cân bằng... điện áp thấp, nhưng chúng đều được làm bằng vật liệu dẫn điện nên xung điện, đột biến điện đều sẽ xảy ra tương tự như trên các loại dây dẫn điện khác Nói chung, một đột biến điện là một sai lệch ngắn hạn (thoáng qua) từ mức điện áp thấp mong muốn (hay tín hiệu trong các thiết bị điện tử, máy tính) Sự sai lệch không mong muốn này có thể gây ra hư hỏng hay trục trặc cho thiết bị điện tử Một số thiết bị... Sưng điện áp có thể gây ra sai hỏng dữ liệu, đèn nhấp nháy, điểm tiếp xúc điện bị giảm tuổi thọ, chất bán dẫn trong thiết bị điện tử bị phá hủy, và khả năng của lớp cách điện, cách nhiệt bị xuống cấp Sử dụng dòng điện ổn định, hệ thống UPS, hay máy biến áp điều hòa (ferroresonant transformers) để kiểm soát điện áp là những giải pháp phổ biến cho vấn đề này Giống như điện áp võng, hậu quả của điện áp... làm giảm độ lớn (biên độ) của các xung điện áp để bảo vệ các thiết bị khỏi ảnh hưởng của chúng Tuy nhiên, một SPD không nhất thiết làm giảm các xung điện áp về biên độ 0 Một SPD chỉ đơn giản là làm giảm xung điện áp về mức độ an toàn và có thể đi qua các thiết bị Điều này là do ngưỡng điện áp hoạt động có thể khác nhau giữa các linh kiện trong một thiết bị và độ suy giảm điện áp bằng 0 sẽ không khả dụng... trong chuỗi bài viết này Đơn giản, một sự mất cân bằng điện áp (như tên của nó) là khi điện áp nguồn không bằng nhau Trong khi những vấn đề này có thể do nguồn cung cấp ngoài, một nguồn phổ biến gây ra mất cân bằng điện áp là nguồn cấp và các tải bên trong Cụ thể hơn, điều này thường xảy ra trong hệ thống phân phối điện 3 pha nơi một chân cung cấp điện cho thiết bị một pha, trong khi hệ thống cũng cung... Trong hầu hết các trường hợp SPDs sử dụng một sự kết hợp giữa hấp thụ và chuyển xung điện áp Kẹp là một chức năng mà SPDs sử dụng để giới hạn xung điện áp Kẹp là quá trình các thành phần bên trong của một SPD làm giảm (biên độ) xung điện áp đến mức chấp nhận được với các thiết bị điện tử kết nối phía sau Xung điện áp sau khi đi qua thiết bị SPD và đi qua các thiết bị điện tử kết nối gọi là điện áp cho