Chương 4: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ SẠC ĐIỆN CHO XE ĐIỆN, BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ÁP TRẠM SẠC ĐIỆN XE ĐIỆN
4.1 Nghiên cứu thiết kế hệ thống quản lý và bộ chuyển đổi điện áp trạm sạc điện xe điện
4.1.8 Hướng dẫn sử dụng kích điện
Có nhiều dạng kích điện khác nhau mà nguyên lý hoạt động chính của chúng đều nằm một trong hai loại “biến đổi một cấp” và “biến đổi hai cấp” (tức là kích điện tử). Ở phần hướng dẫn sử dụng này xin trình bày những phần chung nhất mà thôi. Mọi hướng dẫn chi tiết bạn cần tuân theo sách/tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất kích điện của bạn.
+Nối ắc quy với kích điện
Kích điện nào cũng giống nhau về mặt sử dụng ắc quy (nếu ắc quy gắn sẵn bên trong kích điện thì có lẽ nó đã gọi là bộ lưu điện UPS rồi), còn tùy vào kích điện sử dụng các loại ắc quy bao nhiêu vôn mà thôi. Để nhận biết kích điện sử dụng ắc quy bao nhiêu vôn, bạn chỉ việc tìm một dòng nào đó ghi trên vỏ kích điện là 12V hay 24V hay 48V. Thông thường bạn dễ tìm thấy dòng này ở mặt trước kích điện hoặc tại phần dây nối ắc quy.
Nếu kích điện sử dụng ắc quy 12 vôn, bạn chỉ việc nối cực dương ắc quy vào dây dương (có ký hiệu là dấu cộng +) và cực âm ắc quy vào dây âm (thường có ký hiệu là dấu trừ –). Với loại kích điện có sẵn dây đầu ra, thường thì quy ước dây dương là màu đỏ hoặc màu trắng, dây âm là màu đen, hãn hữu lắm mới có các ký hiệu màu khác với quy ước này – và nếu có quy ước khác đi thì chúng được ghi rõ tại đầu ra.
Nếu như dây đấu có sẵn phần kẹp điện vào cực của ắc quy thì bạn có thể sử dụng chính kẹp này (tuy nhiên chúng thì không được tốt bằng cách đấu trực tiếp bằng
“đầu bọt” – được nói ở dưới). Nếu không có các kẹp thì bạn phải mua kèm phần “đầu bọt” của ắc quy và vặn chặt dây nguồn vào các ốc của “đầu bọt” đó.
Trong trường hợp kích điện không có sẵn dây nối từ trong của nó ra thì nó sẽ có hai cực đấu dây (thông thường thì các loại kích điện tử có công suất nhỏ sẽ làm theo cách này), bạn có thể sử dụng dây đấu bán kèm hoặc dùng các dây đấu riêng của mình cho việc kết nối kích điện với ắc quy. Nếu sử dụng dây ngoài, bạn nên dùng dây có kích thước 2x6 mm2 trở lên để đảm bảo nhằm tránh sụt áp quá nhiề và gây nóng dây.
Xin lưu ý rằng dây dẫn không nên dài quá 1 đến 2 mét, nếu như lớn hơn khoảng cách này thì bạn cần tăng tiết diện của dây dẫn lên: Khoảng 10 mm2 hoặc chập nhiều dây lại để được tiết diện lớn hơn.
Khi sử dụng công suất mỗi 100 W thì kích điện tiêu tốn một dòng khoảng 10 Ampe tại ắc quy (12V), và cần dùng tiết diện dây khoảng 2 mm2. Vậy nếu bạn dùng công suất khoảng 500W thì nên dùng dây tiết diện 10 mm2 để nối với ắc quy.
Tiết diện dây dẫn thông dụng được sử dụng trong nhà bạn thường là loại 1,5 mm2; 2,5 mm2 hay 4 mm2 mà thôi. Trên các vỏ dây dẫn cũng thường ghi tiết diện này - ví dụ 2 x 4 có nghĩa là dây 2 sợi, tiết diện mỗi sợi 4 mm2.
Đối với loại kích điện sử dụng ắc quy 24 vôn, bạn có thể dùng đúng loại ắc quy 24 vôn (loại này thường khá hiếm và giá đắt hơn) hoặc dùng hai ắc quy 12 vôn mắc nối tiếp nhau. Việc mắc nối tiếp hai ắc quy 12 vôn thực hiện như sau: Cực dương ắc quy thứ nhất nối với dây dương của kích điện, cực âm của ắc quy thứ nhất nối với cực dương của ắc quy thứ hai, và cực âm của ắc quy thứ hai nối với dây âm của kích điện.
Với các loại kích điện sứ dụng ắc quy 36, 48 vôn hoặc hơn nữa thì cách nối cũng như trên, tức là nối tiếp nhau. Nếu như bạn không rành về điện hoặc đã quên hết các kiến thức vật lý phổ thông thì nên nhờ một người nào đó hiểu biết nối cho bạn bởi ắc quy có thể phát nổ trong một số trường hợp bị ngắn mạch hoặc đấu ngược cực với nhau
giữa hai ắc quy.
+Nối đầu ra đầu ra kích điện
Đầu ra kích điện là điện 220V có tần số 50 Hz mà kích điện xuất ra sẽ được đưa vào các thiết bị tiêu thụ điện. Trong một số trường hợp thì việc nối điện đầu ra rất đơn giản, nhưng bởi mong muốn của người sử dụng nó cho các thiết bị điện nào mà cũng khá phức tạp, đòi hỏi phải có người hiểu về điện thao tác chúng.Nếu như bạn chỉ sử dụng kích điện chỉ cho một số thiết bị riêng lẻ (như TV, máy tính) hoặc bạn đang ở trong một phòng mà toàn bộ điện sử dụng được cắm bằng một phích cắm điện thì đây là trường hợp đơn giản: Bạn có thể cắm trực tiếp các thiết bị sử dụng điện vào ổ cắm đầu ra của kích điện (hoặc thông qua một bộ dây cắm chia ra nhiều ổ).Để lắp đặt kích điện như một thiết bị cung cấp điện cho toàn bộ ngôi nhà thì sẽ phức tạp hơn – tuy nhiên bạn nên thực hiện theo cách này bởi nó thuận tiện cho sử dụng hơn nhiều.Để thực hiện cách cung cấp điện cho toàn bộ ngôi nhà bằng kích điện, bạn cần tìm cầu dao hay aptomat tổng của hệ thống điện (thường nó nằm tại tủ điện tổng). Nếu ở đây không có sẵn một cầu dao hai ngả thì bạn cần lắp thêm một cầu giao hai ngả vào vị trí phía sau cầu giao tổng hoặc aptomat tổng này.Việc lắp thêm cầu giao hai ngả như sau:
Hai cực giữa của cầu giao nối với hệ điện tiêu thụ; Một đầu cầu dao nối với điện lưới (tức sau aptomat tổng hoặc sau bộ ổn áp – nếu gia đình bạn sử dụng ổn áp), một đầu của cầu giao nối với đầu ra của bộ kích điện. Khi sử dụng bạn chỉ có một lựa chọn dùng một nguồn duy nhất – điều đó nhằm tránh sự nhầm lẫn hoặc các sự cố khác như
quá tải kích điện (xuất điện ra lưới điện phía ngoài) hay gây xông ngược điện lưới vào kích điện.
+Ảnh hưởng của dạng sóng không sin tới thiết bị tiêu thụ điện
Bởi dạng sóng điện đầu ra của các kích điện không hoàn toàn với dạng sóng của lưới điện dân dụng (tức hình sin) nên chúng có thể gây ảnh hưởng đến một số thiết bị sử dụng điện, một số thiết bị khác lại hoàn toàn không ảnh hưởng bởi dạng này.
Dạng sóng xung vuông thường gây khó khăn cho sự hoạt động các thiết bị điện có tính chất cảm kháng – chủ yếu là các động cơ điện (ở trong quạt điện, điều hoà, tủ lạnh, máy bơm nước…). Nếu như với sóng sin chuẩn, các động cơ điện hoạt động một cách “mượt mà” thì với dạng sóng xung (như hình) các động cơ thường làm hiệu suất kém hơn, phát tiếng kêu và có thể gây nóng hơn bình thường. Nguyên nhân có lẽ do sự chuyển đổi mức điện áp của sóng vuông khiến từ trường giữa cac cuộn dây thay cũng thay đổi đột ngột, dẫn đến các roto (phần quay của động cơ) làm việc cũng có mô men thay đổi đột ngột (bạn nào hiểu nhiều về thiết bị điện thì thấy có vẻ lúc này động cơ làm việc giống như động cơ bước) và dẫn đến hiệu suất làm việc kém. Tuỳ thuộc vào chất lượng và các đặc điểm riêng các động cơ điện mà có thể có ảnh hưởng sau:
Nếu động cơ có chất lượng không cao (định vị cuộn dây không chắc chắn, lõi sắt không chặt…), do sự biến thiên đột ngột giữa các mức điện áp nên cuộn dây và lõi thép không chặt sẽ bị rung, gây ồn.
Nếu roto có quán tính không lớn (đa số các quạt bàn, quạt cây đều nằm trong trường hợp này) thì chính bản thân các roto quay không đều (thời điểm điện áp xung cao thì roto có mô men lớn – nhưng nó chưa kịp quay theo phù hợp thì mô men đó bị ngắt bởi đến thời điểm điện áp xuống thấp, do quán tính thấp nên tốc độ quay lại giảm đi, rồi lại đến mức điện áp cao…cứ như vậy liên tục nên roto quay một cách giật cục không đều như đối với dòng điện có dạng sin chuẩn (tuy nhiên điều này không nhìn được bằng mắt thường bởi sự quay giật cục đó xảy ra rất nhiều lần trong một giây).
Đối với loại động cơ có trọng lượng roto lớn thì hiện tượng quay giật cục xuất hiện rõ nét trong thời điểm khởi động và sẽ giảm dần đến mức tối thiểu khi đã đạt tốc độ quay. Thực tế khi sử dụng hai chiếc quạt trần khác nhau (một cái 5 cánh của Panasonic, một cái 3 cánh của Phong Lan) ở nhà mình đã cho thấy điều này. Mình cảm nhận rằng do qán tính lớn nên tốc độ quay của roto lúc này đã không tăng lên/giảm đi đột ngột tương ứng với sự thay đổi của điện áp. Như vậy trong đa số trường hợp khi sử dụng quạt với kích điện, bạn nên hạn chế sự giảm hiệu suất làm việc bằng cách sử dụng với tốc độ cao nhất của quạt (chứ không phải sử dụng tốc độ thấp nhất như một vài kinh nghiệm của các bạn khác chia sẻ trên Internet).Còn điều mà nhiều người có
tôi thì đối với các thiết bị điện có động cơ với chất lượng quá tệ sẽ gây hiện tượng rung, nóng bên trong các cuộn dây và có thể gây om dây (làm mất tính chất cách điện của lớp vỏ) rồi dẫn đến chạm chập sau thời gian dài. Còn lại với các thiết bị có chất lượng từ trung bình trở lên (đến tốt) nếu được làm việc ở chế độ tốc độ lớn thì sẽ không ảnh hưởng nhiều – có chăng là sự khó chịu đối với một số người bởi tiếng kêu khác lạ so với khi sử dụng điện lưới thông thường. Nếu bạn sử dụng kích điện xung vuông đối với các thiết bị có động cơ, bạn có thể kiểm tra nhiệt độ làm việc của thiết bị (bằng cách sờ vào vỏ quạt chẳng hạn) nếu không quá nóng thì bạn có thể yên tâm sử dụng vào các thời gian sau này mà không cần kiểm tra lại.
Ngoài các thiết bị điện có sử dụng động cơ điện trực tiếp được nêu trên, các thiết bị điện còn lại hầu như hoạt động tốt với các dạng sóng xung. Thật vậy, các thiết bị như ti vi, máy tính, màn hình máy tính, bóng đèn compact, đèn tuýp có chấn lưu điện tử đều biến đổi điện xoay chiều 220V thành điện một chiều ở đầu vào mạch của nó. Bạn có thể tham khảo một số mạch điện của ti vi hay của nguồn máy tính để thấy
điều này.
Điều chỉnh điện áp ra khi sử dụng
Sau khi nối hệ thống điện từ ắc quy vào kích điện và dây dẫn từ kích điện ra các thiết bị tiêu thụ bạn đã có thể sử dụng kích điện. Tuy nhiên hãy lưu ý về tải đầu ra xem chúng có quá lớn so với công suất của kích điện hay không. Hãy tắt tất cả các bình nước nóng, tủ lạnh, các hệ thống máy tính và máy in (máy in khi khởi động và làm việc cũng sử dụng một công suất khá lớn).
Tùy theo loại kích điện của bạn được thiết kế tự động hoặc phải điều chỉnh bằng tay mà bạn có thể phải điều chỉnh điện áp hoặc không. Các kíchd diện loại điện tử thường điều khiển điện áp ra một cách tự động bằng mạch điện bên trong. Các kích điện loại biến đổi một bước cũng có thể được thiết kế điều khiển tự động bằng các rơ le ở bên trong, hoặc được điều chỉnh bằng tay thông qua núm xoay ở bên ngoài. Nếu kích điện có sự điều chỉnh ở bên ngoài thì chúng thường có một hoặc hai núm xoay theo từng nấc, một trong hai núm đó dùng để điều chỉnh điện áp đầu ra, núm còn lại để điều chỉnh điện áp/dòng nạp cho ắc quy khi kích điện ở chế độ nạp. Ban đầu bạn nên điều chỉnh tất cả các núm ở nấc đầu tiên (tức vặn tận cùng theo chiều ngược kim đồng hồ, sau đó xoay xuôi chiều kim đồng hồ một nấc nhằm tránh điện áp ra quá cao khi có ít tải).
Sau khi đã nối dây, đặt các vị trí núm xoay về nấc ban đầu, kiểm tra các thiết bị sử dụng điện đầu ra, bạn đã có thể chuẩn bị bật kích điện hoạt động. Trước khi cấp điện cho toàn bộ các thiết bị điện sử dụng tại đầu ra, bạn nên ngắt điện các thiết bị tiêu thụ, sau đó bật kích điện lên để làm việc ở chế độ không tải. Nếu như đây là lần đầu
tiên sử dụng kích điện, bạn nên bật chế độ không tải trong khoảng vài phút, điều này nhằm đưa kích điện bắt đầu vào hoạt động và chúng có thể sẽ tự sấy khô các hơi ẩm, thoát bụi nhờ quạt gió…Nếu như kích điện đã sử dụng nhiều lần, bạn cũng nên cho chúng chạy không tải vài giây trước khi đóng tải ở đầu ra, điều này nhằm tránh gây ra sốc điện hoặc gây ra hư hỏng trong quá trình quá độ của chúng.
Sau khi bật kích điện, nếu như loại kích có núm xoay, bạn hãy nhìn đồng hồ điện áp đầu ra để điều chỉnh chúng cho phù hợp. Thông thường khi sử dụng điện công suất thấp thì các nấc điều chỉnh đầu tiên cũng có thể cho phép điện áp đầu ra ở mức tiêu chuẩn 220V, nhưng công suất sử dụng lớn hơn thì bạn cần điều chỉnh chúng tăng lên bằng cách vặn từng nấc xuôi chiều kim đồng hồ cho đến khi điện áp đầu ra khoảng 220V. Thực chất của việc điều chỉnh này là thay đổi số vòng dây của cuộn thứ cấp trong các kích điện biến đổi một cấp để đạt mức điện áp ra phù hợp.
Sau khi bạn đã điều chỉnh điện áp ra phù hợp, nếu bạn tăng thêm công suất tải (ví dụ bật thêm đèn, ti vi….) thì có thể điện áp lại thấp xuống, bạn lại tiếp tục điều chỉnh theo cách trên.
Sau khi dùng một thời gian, điện áp của ắc quy cũng dần tụt xuống (thông thường điện áp ban đầu của ắc quy sau khi nạp đầy đủ và để một thời gian sẽ là khoảng 13V, chúng thấp dần xuống đến mức 10,7 vôn là giới hạn dưới – và bạn không nên sử dụng dưới mức điện áp này để bảo vệ ắc quy). Khi điện áp ắc quy tụt dần xuống thì các loại kích biến đổi một cấp có núm điều chỉnh sẽ bị thay đổi điện áp đầu ra – và khi này bạn lại cần tiếp tục điều chỉnh. Mức độ tụt điện áp của ắc quy phụ thuộc vào dung lượng, chất lượng của ắc quy và mức công suất tiêu thụ: Ắc quy có dung lượng lớn và chất lượng còn tốt sẽ lâu hết, tải sử dụng ít (dùng ít thiết bị điện hoặc tổng công suất thiết bị điện thấp) thì thời gian sử dụng cũng được lâu hơn.
Và đến đây, em hi vọng rằng những gì mình viết ra sẽ giúp bạn đã hiểu sơ qua về thiết bị biến đổi điện từ ắc quy lên điện xoay chiều theo thông số của lưới điện địa phương – mà gọi tắt là kích điện. Do giới hạn bởi kiến thức bản thân và chuyên môn không phù hợp nên bài viết còn nhiều sai sót, em mong được các thầy và các bạn góp ý thêm để có thể chỉnh sửa sản phẩm được hoàn chỉnh và phù hợp hơn.