Vai trò của Tụ điện trong Hệ thống UPS là gì?

Hỗ trợ trực tuyến

Hỗ trợ trực tuyến

Kinh doanh 1

Kinh doanh - Dự án

0987.602.945

Hỗ trợ trực tuyến

Kinh doanh 2

Kinh doanh - Dự án

0977.246.380

Vai trò của Tụ điện trong Hệ thống UPS là gì?

28/02/2023 451
Vai trò của Tụ điện trong Hệ thống UPS là gì?
Tụ điện đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống UPS bằng cách giúp làm trơn, lọc và lưu trữ năng lượng. Một UPS điển hình chứa hàng chục loại tụ điện khác nhau ở cả phần nguồn chính và ở cấp độ bảng mạch in (PCB).
Các tụ điện được đặt trong các hình trụ bằng nhôm hoặc mạ crom và chứa một cặp bề mặt dẫn điện, điển hình là các điện cực hoặc tấm kim loại. Phần tử thứ ba được gọi là môi trường điện môi phân tách và cách điện các phần tử này.
Khối lượng điện tích mà một tụ điện có thể lưu trữ được đo bằng farad và được xác định bởi độ mỏng của lớp điện môi và diện tích bề mặt của lớp mạ nhôm. Các tụ điện chính trong phần nguồn của UPS có thể được phân loại như sau:
1) Các tụ điện đầu vào AC, tạo thành một phần của bộ lọc đầu vào UPS và/hoặc giai đoạn hiệu chỉnh hệ số công suất. Chúng phải chịu nguồn cung cấp điện chính đến, với vai trò quan trọng là làm mịn các quá độ đầu vào, giảm tiếng ồn chuyển mạch phản xạ đầu ra và méo hài.
2) Tụ điện đầu ra AC, tạo thành một phần của bộ lọc đầu ra UPS. Vai trò của chúng là kết nối với đầu ra tải tới hạn giúp kiểm soát dạng sóng của điện áp đầu ra UPS và cung cấp công suất phản kháng.
3) Các tụ điện DC, tạo thành một phần của hệ thống chỉnh lưu và lưu trữ năng lượng. Vai trò của chúng là giúp làm dịu mọi biến động về điện áp, còn được gọi là lọc điện áp nguồn và cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng ngắn hạn cho quá trình chuyển đổi từ nguồn điện sang pin để đảm bảo không ngắt nguồn cung cấp cho phụ tải tới hạn.
Tất cả các tụ điện trong phần nguồn của UPS đều phải chịu các tải UPS và chuyển đổi tần số cao tiềm năng cũng như các ứng suất do môi trường vận hành vật lý và điện gây ra.
TỤ ĐIỆN DÙNG ĐƯỢC BAO LÂU?
Cùng với ắc quy, tụ điện là thành phần UPS dễ bị hỏng nhất. Tụ điện già đi theo thời gian, mất khả năng thực hiện công việc của chúng.
Chất điện phân, giấy và lá nhôm bên trong tụ điện xuống cấp về mặt vật lý và hóa học. Một số yếu tố như nhiệt độ quá cao hoặc dòng điện có thể đẩy nhanh tốc độ hư hỏng này.
Tùy thuộc vào xếp hạng của nhà sản xuất, tụ điện có thể mang lại tuổi thọ lên đến 10 năm với điều kiện vận hành thuận lợi. Tuy nhiên, thông lệ tốt nhất được chấp nhận trong ngành khuyên bạn nên thay tụ điện từ năm thứ 4 đến năm thứ 8 để giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc nghiêm trọng. Ở những vai trò hoặc vị trí cụ thể, một số tụ điện có thể cần được hoán đổi sớm nhất là vào năm thứ 4 để tránh hỏng hóc.
YẾU TỐ NÀO ẢNH HƯỞNG ĐẾN TUỔI THỌ CỦA TỤ ĐIỆN?
Tuổi thọ của tụ điện bị rút ngắn bởi bất kỳ điều kiện môi trường bất lợi nào (tức là nhiệt độ nóng hoặc lạnh) và khối lượng công việc của nó.
1) Dòng điện quá mức
Thường xuyên để tụ điện tiếp xúc với dòng điện ổn định vượt quá định mức của nhà sản xuất sẽ nhanh chóng gây ra hư hỏng. Các khoảng thời gian ngắn của dòng điện gợn cao có xu hướng vô hại miễn là tụ điện không bị quá nóng để bù.
1) Lạm dụng
Tụ điện hoạt động càng khó thì càng cần thay thế nhanh hơn. Nó càng phải lọc các mức nhiễu điện áp hoặc quá độ bất thường thì tốc độ hư hỏng càng nhanh.
2) Nhiệt dư thừa
Điều này cuối cùng sẽ bắt đầu làm bay hơi dung dịch bên trong tụ điện tạo ra áp suất không an toàn. Nhiệt có thể phát ra từ bên trong tụ điện, có thể là do bộ lọc không khí bị tắc làm hạn chế luồng không khí hoặc do nhiệt độ môi trường nói chung cao nơi lắp đặt UPS.
LÀM THẾ NÀO ĐỂ BIẾT NẾU MỘT TỤ ĐIỆN SẼ HỎNG
Có một số dấu hiệu nhận biết mà kỹ sư dịch vụ có thể phát hiện khi tiến hành bảo trì UPS phòng ngừa định kỳ, bao gồm:
1) Rò rỉ dầu: điều này làm tăng nhiệt độ và trở kháng trong tụ điện.
2) Biến dạng: thường do nhiệt độ quá cao hoặc rò rỉ chất lỏng bên trong.
3) Dây kết nối với tụ điện bị cháy: điều này có xu hướng do quá dòng gây ra và có thể được xác định trong quá trình chụp ảnh nhiệt.
4) Phần nhô ra của nắp van bị cháy: một dấu hiệu rõ ràng của sự căng thẳng có thể dẫn đến hỏng hóc khi phần nhô ra bị vỡ. Có khả năng là do đoản mạch trong tụ điện tạo ra khí và dẫn đến tăng áp suất.
5) Tăng nhiệt độ: nhiệt kế hoặc lý tưởng nhất là thiết bị chụp ảnh nhiệt có thể phát hiện những thay đổi nhỏ về nhiệt độ hoạt động của tụ điện. Khi nhiệt độ bên trong bắt đầu tăng lên, đó là dấu hiệu nhận biết, tụ điện bắt đầu hỏng.
6) Điện dung: khi tụ điện già đi, nó sẽ dần hết khả năng chịu đựng do cấu trúc bên trong xuống cấp tương tự như quá trình xảy ra với pin. Những thay đổi về dung sai này có thể được đo bằng máy đo điện dung thường được tìm thấy như một phần của hầu hết các đồng hồ vạn năng kỹ thuật số chất lượng.
ĐIỀU GÌ XẢY RA KHI TỤ ĐIỆN HỎNG?
Có hai loại lỗi tụ điện chính.
Đầu tiên, chúng có thể bị lỗi trong điều kiện “mở”, về cơ bản chúng ngừng hoạt động. Loại sự cố này thường có thể vượt qua mà không bị phát hiện vì có rất ít bằng chứng rõ ràng đã xảy ra sự cố.
Tùy chọn thứ hai là lỗi điều kiện “ngắn” khi có sự rò rỉ rõ ràng của môi trường điện môi. Đôi khi còn có cả tiếng nổ lớn như tiếng pháo hoa.
Chất điện phân dẫn điện nên rò rỉ có thể tạo ra các kết nối ngoài ý muốn có thể làm gián đoạn hoạt động của UPS. Nó cũng có tính ăn mòn nên có khả năng làm hỏng bất kỳ thành phần xung quanh nào.
Do đó, nhiều tụ điện điện phân có một điểm đánh dấu ở một đầu. Điều này được thiết kế để cho phép chất điện phân ăn mòn rò rỉ từ từ theo cách được kiểm soát hơn, trái ngược với sự phun trào gây thiệt hại nhiều hơn sẽ nhanh chóng lan truyền vật liệu trên một khu vực rộng lớn hơn.
Ngoài ra, có một điều kiện thứ ba trong đó tụ điện sẽ hỏng dần dần và hết khả năng chịu đựng.
Cũng đáng xem xét rằng trong nhiều trường hợp, một tụ điện được tạo thành từ nhiều tụ điện bên trong. Vì vậy, trong trường hợp tụ điện được chia thành hai phần bên trong, sẽ có các kịch bản tương phản. Trong thời gian xảy ra sự cố, một nửa tụ điện có thể không mở được, dẫn đến mất toàn bộ điện dung. Hoặc một nửa tụ điện có thể bị đoản mạch dẫn đến tổng điện dung giảm đi một nửa.
Hầu hết các tụ điện hiện đại đều được trang bị van xả áp suất hoặc nắp xả áp suất hoàn chỉnh cho phép tụ điện giảm bớt áp suất bên trong nếu xảy ra sự cố. Điều này không dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ, mặc dù điều này lại làm cho áp suất bên trong tăng lên. Trong một số trường hợp nhất định, sự thay đổi áp suất đột ngột dẫn đến tụ điện giải phóng áp suất với tốc độ cực cao phóng điện phân ra khu vực xung quanh.
Trường hợp xấu nhất nếu tụ điện không được bảo dưỡng là chúng có thể bị khô hoàn toàn và trở thành nguy cơ hỏa hoạn nghiêm trọng.
Khi một tụ điện riêng lẻ bị hỏng, phần còn lại phải nhận khối lượng công việc, do đó sẽ rút ngắn tuổi thọ của chúng. Nếu một tụ điện bị hỏng ngay cả khi không có dấu hiệu rõ ràng nào cho thấy nó bị lỗi. Đó có thể là một dấu hiệu cho thấy các tụ điện khác cũng không hoạt động bình thường.
LỖI TỤ ĐIỆN ẢNH HƯỞNG ĐẾN UPS NHƯ THẾ NÀO?
Điều này phụ thuộc vào vị trí đặt tụ điện, tình trạng tổng thể của tụ điện và chúng có hoạt động nối tiếp hay song song hay không.
Trong tình huống mà các tụ điện đang hoạt động tốt dưới mức định mức điện áp và/hoặc yêu cầu về điện dung được khuyến nghị, thì một sự cố đơn lẻ sẽ không có khả năng ảnh hưởng quá nhiều đến UPS vì các tụ điện còn lại sẽ có thể tiếp nhận độ chùng.
Tuy nhiên, cuối cùng thì lỗi tụ điện sẽ tác động tiêu cực đến hiệu suất của UPS. Khả năng lọc của nó sẽ bị ảnh hưởng, sẽ có nhiều vấn đề hơn với sóng hài và tiếng ồn điện, dung lượng lưu trữ năng lượng sẽ giảm và dây pin có thể bị hỏng. Trong trường hợp xấu nhất, một sự cố tụ điện nghiêm trọng sẽ kích hoạt UPS chuyển sang chế độ bỏ qua, khiến tải tới hạn không được bảo vệ.
Sự xuống cấp của tụ điện xoay chiều cuối cùng có thể dẫn đến:
· Tăng biến dạng biến tần
· Mất ổn định toàn bộ hệ thống (đối với cấu hình song song)
· Hỏng hóc đột ngột kèm theo khói và tiếng ồn nhiễu, cũng có thể làm hỏng các bộ phận khác của UPS
· Thời gian ngừng hoạt động của máy móc đột xuất
·Tăng chi phí bảo trì, sửa chữa so với việc chủ động thay tụ
· Hư hỏng không mong muốn do nổ tụ hoặc trường hợp xấu nhất là chập cháy.

 

Tag:
Hotline