Kích điện dùng ắc quy (inverter)

“Kích điện” là một cách gọi tắt và không chính thống của thiết bị điện dùng biến đổi điện được lưu trữ bằng ắc quy sang điện gần giống với lưới điện thông thường. Tuỳ thuộc vào nhu cầu sử dụng và các vị trí lắp đặt mà kích điện có lợi thế hơn so với máy phát điện. Việc so sánh này mình đã thực hiện trong một bài trước, còn bài này tôi xin trình bày về phần kích điện qua những gì mà tôi biết.

Những đặc tính cơ bản của kích điện

Khác với loại “kích điện” mà một số người đã dùng để đánh bắt cá hàng loạt trước đây (mà cũng chính từ các loại đó mà có lẽ mới có tên là 'kích điện'), loại kích điện dùng trong dân dụng có các đặc tính kỹ thuật cơ bản sau:

• Sử dụng ắc quy (12V, 24V hay 48V hoặc cao hơn tuỳ thuộc vào công suất)
• Điện áp đầu ra có đặc tính giống như điện áp của lưới điện quốc gia: 220V, xoay chiều, tần số 50 Hz. Riêng phần dạng sóng điện đầu ra được trình bày sau bởi chúng tuỳ thuộc vào từng loại kích điện và nhu cầu sử dụng khác nhau.

Các đặc tính này xuất phát từ yêu cầu thông thường về nguồn điện của các thiết bị sử dụng điện trong dân dụng hàng ngày, tuy rằng không phải tất cả các thiết bị dùng điện đều có yêu cầu trên, nhưng để tương thích với phần lớn các thiết bị điện nên chúng bắt buộc phải có các thông số như vậy.

Nguyên lý làm việc của kích điện

Dưới đây liệt kê một số nguyên lý cơ bản đang được sử dụng trong các kích điện trên thị trường:

• Biến đổi từ điện ắc quy một chiều sang điện xoay chiều 220V thông qua các transitor công suất và biến áp sắt từ ở tần số 50 Hz (bước biến đổi DC-AC, xin vui lòng xem các sơ đồ khối chính của các bước biến đổi trong bài UPS trên blog này). Loại này có hai sơ đồ nguyên lý khác nhau: Một loại giống như hình bên phải và một loại giống như cầu H (trình bày phía dưới) để tạo ra điện áp xoay chiều tại cuộn sơ cấp của biến áp sắt từ - do đó tại cuộn này thì biến áp chỉ có hai đầu dây.
• Biến đổi điện theo hai bước: từ điện một chiều ắc quy ở mức thấp (12, 24, 36...Vdc) sang điện một chiều ở mức điện áp cao (khoảng 310-350Vdc) thông qua mạch dao động tần số cao và biến áp xung (bước biến đổi DC-DC), rồi từ điện một chiều điện áp cao điều tiết qua cầu H để thành điện xoay chiều 220Vac sử dụng trong dân dụng (tức bước biến đổi DC-AC).

Tuỳ loại nguyên lý làm việc mà kích điện được tạm phân ra thành hai loại: Loại biến đổi một bước, sử dụng biến áp sắt từ - thường gọi là kích điện từ (hoặc gọi là 'kích cơ' - tại sao lại gọi là kích cơ thì tôi trình bày tại phần hướng dẫn sử dụng ở dưới) và loại biến đổi hai bước – thường gọi là kích “điện tử”. Nói là tạm phân loại bởi đây không phải các cách gọi chính thống trong kỹ thuật, nhưng cách phân loại này sẽ có ích trong bài viết này để giảm thiểu việc nhắc lại nhiều lần.

Kích điện từ (kích cơ)

Hình bên giải thích phần nguyên lý của kích điện điện từ. Nếu nhớ lại kiến thức vật lý đã học một chút thì ta thấy rằng muốn tăng điện thế thì cần phải có biến áp (trừ một số trường hợp đặc biệt có thể không) mà biến áp lại chỉ hoạt động với dòng điện xoay chiều.

Để biến đổi thành dòng điện xoay chiều thì các đơn giản và thô thiển nhất là dùng một công tắc như hình trên và một biến áp: Khi chuyển đổi nhanh và liên tục công tắc sang các vị trí lên và xuống, ta sẽ có dòng điện lần lượt chạy vào nửa cuộn dây sơ cấp biến áp, tại cuộn thứ cấp (ghi chữ output) sẽ có điện áp xoay chiều có tần số tương ứng với tần suất chuyển mạch.

Tất nhiên chẳng ai lại dùng tay để vận hành kích điện một cách liên tục như vậy nên người ta đã sử dụng các linh kiện điện tử để thay cho việc chuyển mạch này. Bạn xem hình trên-phần phía dưới về một dạng mạch khác tự động hơn. Loại kích điện điện từ có mạch như vậy thường được biết đến khá lâu trước đây (tôi thấy trong các cuốn sách điện tử tại Miền Nam xuất bản những năm 197x đã thấy các mạch điện tương tự).

Kích điện tử

Đối với loại kích “điện tử”, mạch điện cấp thứ nhất (DC-DC) cũng có nguyên lý giống như kích điện từ, nhưng thay vì hoạt động ở tần số 50 Hz thì kích loại này sử dụng tần số cao hơn nhiều lần để có thể sử dụng loại biến áp xung có hiệu suất cao và kích thước nhỏ gọn. Sau biến áp xung, dòng điện xoay chiều tần số cao được nắn thành điện một chiều để phục vụ mục đích biến đổi thành điện xoay chiều với tần số 50Hz phù hợp với nhu cầu sử dụng. Tuỳ theo công suất của kích điện mà kích điện tử có thể dùng một hay nhiều các biến áp xung.

Cấp thứ 2 của kích điện tử là biến đổi điện một chiều thành điện xoay chiều với tần số phù hợp với lưới điện quốc gia (50Hz). Phần mạch biến đổi thành xoay chiều ở cấp tiếp theo này không cần sử dụng biến áp nữa bởi chúng không cần tăng thêm điện thế, mà chỉ cần dùng các linh kiện điện tử thay đổi chiều đi qua tải của dòng điện đầu ra. Vậy làm thế nào để biến đổi điện một chiều thành xoay chiều được? Lấy một ví dụ đơn giản và thô thiển như thế này: Bạn có một ắc quy, muốn cấp dòng xoay chiều qua một cái bóng đèn thì có thể nối hai cực ắc quy đó vào bóng đèn, rồi ngắt dây ra đổi ngược lại cực ắc quy, rồi lại đổi xuôi, đổi ngược cứ thế trong thời gian cực nhanh, bạn sẽ tạo ra một dòng điện xoay chiều đi qua bóng đèn.

Trên thực tế thì nguyên lý mạch điện tử biến đổi điện một chiều thành xoay chiều lúc này qua cầu H như sau (xem hình dưới): Ban đầu dòng điện đi từ (+) đến transistor phía trên-bên trái, đi qua tải theo chiều từ trái sang phải rồi đi qua transistor phía dưới bên phải để đi vào cực âm. Sau đó dòng điện đi từ cực dương đến transistor phía trên bên phải, đi qua tải (Load) theo chiều từ phải qua trái rồi đi qua transistor phía dưới bên trái để đi vào cực âm. Dòng điện đi như vậy theo các chiều khác nhau sẽ cho ra dòng xoay chiều trên tải. Việc dẫn các dòng theo các chiều như vậy được thực hiện nhờ sự điều khiển các transistor.

Phần lớn các kích “điện tử” luôn có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn so với loại kích còn lại nếu cùng công suất do không sử dụng biến áp sắt từ có kích thước lớn, một phần còn lại các kích điện tử có thể có trọng lượng lớn bởi chúng sử dụng biến áp sắt từ thông thường dành cho việc nạp ắc quy.

Dạng sóng điện đầu ra

Phần trên mới nói đến nguyên lý hoạt động của các kích điện để cho ra được điện áp xoay chiều 220V còn dạng sóng đầu ra chưa được nói đến dạng sóng điện đầu ra của kích điện, phần này nói đến dạng sóng điện đầu ra của các kích điện:

Lấy lại một hình ảnh ở bài trước để giải thích kỹ hơn về dạng điện áp đầu ra của một số loại kích điện:

Trên hình, có ba dạng sóng hình cơ bản thường thấy trong kích điện: Đường màu xanh là sóng hình sin (hay thường gọi là “sin chuẩn”); Đường màu màu vàng là dạng sóng xung vuông; Đường màu đỏ là mô phỏng theo sóng sin. Về biên độ sóng, mức điện áp của sóng sin ở lưới điện 220V dân dụng tại đỉnh trên là 310V còn dạng mô phỏng sin (modified sine wave) và loại xung vuông (square wave) thì có mức điện áp thấp hơn.

Chính vì các mức điện áp đỉnh này nên việc đo điện áp đầu ra của các kích điện bằng đồng hồ hiển thị số loại bình thường sẽ không chính xác bởi chúng thường đo theo mức điện áp đỉnh rồi chia căn 2, muốn đo chuẩn thì nên dùng một số loại đồng hồ kim hoặc đồng hồ số có chức năng đo RMS. Lưu ý thêm về điều này là nếu bạn dùng kích dạng mô phỏng hoặc dạng xung vuông với một ổn áp kiểu như LiOA thì sẽ cho ra mức điện áp cao với mức năng lượng lớn và chắc chắn sẽ gây cháy các thiết bị sử dụng điện trong nhà bạn.

Theo cách thức hoạt động của các loại kích điện mà chúng có dạng sóng đầu ra khác nhau. Ta thử xem với các loại nguyên lý nào sẽ cho ra dạng sóng gì trong các loại dưới đây:

Đối với các loại kích điện từ (kích cơ) có các dạng nguyên lý hoạt động:

Loại thứ nhất có nguyên lý giống như hình đã minh hoạ cho nguyên lý kích điện trình bày phía đầu bài này - nhưng có một mạch tạo ra mẫu sóng sin rồi sau đó khuyếch đại chúng lên bằng các transistor công suất và biến áp. Về nguyên lý thì cách này có thể thực hiện được, nhưng trong thực tế thì người ta không hoặc hiếm khi áp dụng bởi chúng làm tổn hao nhiều công suất cho cái hình sin đẹp đẽ ấy – dẫn đến hiệu suất của bộ kích điện là rất thấp. Lý do hiệu suất thấp bởi nguyên lý này hoạt động giống như một bộ amply công suất lớn mà đặc tính của các transistor thông thường có tổn hao thấp nếu như chỉ ở hai trạng thái: “đóng” (không cho dòng đi qua) và “mở” (cho dòng đi qua hoàn toàn theo khả năng của transistor đó), còn ở trạng thái mở một phần (biến thiên để cho được ra dạng hình sin hoặc dạng khuyếch đại âm thanh) thì transistor sẽ toả ra nhiều nhiệt và hiệu suất sử dụng điện là thấp. Bạn có chấp nhận sử dụng một kích điện với hiệu suất rất thấp (cỡ dưới 50%) chỉ để ra được dạng sóng sin cực chuẩn hay không?

Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động này lại thường áp dụng cho các loại kích tạo ra dạng sóng vuông hoặc mô phỏng sóng sin (hai loại còn lại trong hình trên). Do sự hoạt động của transistor để tạo ra sóng vuông hoặc mô phỏng sin là đóng hoặc mở hoàn toàn nên với nguyên lý này cho các loại kích 'không sin' là phù hợp.

Đặc điểm nhận biết dạng kích hoạt động theo nguyên lý này là ở cuộn sơ cấp (cuộn có dây kích thước rất lớn để có thể cho dòng đến vài chục Ampe chạy qua) có 3 đầu dây ra: Một đầu là điểm giữa được nối với cực dương hoặc âm của ắc quy, đầu còn lại nối với các transistor - giống như hình trình bày nguyên lý ở phía đầu bài này.

Loại thứ hai tạo ra dạng sóng sin bằng cách sử dụng cầu H để cho ra dạng sóng xoay chiều ở mức điện áp thấp (mức điện áp ắc quy) rồi sử dụng biến áp sắt từ để biến đổi chúng thành mức điện áp 220Vac sử dụng thông thường. Nguyên lý này thường thấy ở nhiều loại kích thông dụng trên thị trường như các thương hiệu: MAXQ, Apollo, Netcca, Hồ Điện....

Đặc điểm nhận biết dạng kích hoạt động theo nguyên lý này là các đầu vào sơ cấp của biến áp sắt từ chỉ có hai đầu dây (thay vì 3 như loại sóng vuông hoặc mô phỏng).

Đối với loại kích điện tử, việc tạo ra dạng sóng hình sin được thực hiện nhờ vào việc điều tiết tại 4 transistor đầu ra (cầu H - như đã trình bày ở phần trên). So với loại kích điện từ đã nói ở trên thì do điều tiết dạng sóng ở phần điện đầu ra nên dòng điện cần điều chỉnh nhỏ hơn (ví dụ 1000VA thì dòng chỉ khoảng 5A), do vậy nhiệt hao phí thấp hơn so với điều chỉnh ở phần điện áp thấp (12,24...V) với dòng vài chục Ampe - chính vì vậy mà kết hợp với việc sử dụng các biến áp xung có hiệu suất cao ở tầng trước nên các kích điện loại này có hiệu suất cao, có thể đạt trên 80% đến trên 85% hoặc cao hơn nữa tuỳ thuộc vào công suất và loại tải. Một số thương hiệu cho loại kích này là: Thành Công, Hi-Lite và một số loại UPS online của các hãng sản xuất khác.

Trong cả hai loại trên chất lượng sóng sin hoàn toàn phụ thuộc vào việc điều khiển các transistor, nếu như các bước điều khiển được băm càng nhỏ (xem hình bên) thì sóng càng có chất lượng tốt. Không những thế, việc điều chỉnh điện áp và dạng sóng tuỳ theo mức tải (công suất), loại tải (thuần/kháng/dung/kết hợp) cũng rất phức tạp, chính do vậy mà chỉ với các nguyên lý cơ bản trên nhưng các hãng sản xuất khác nhau lại có cách làm khác nhau (hoặc ngay một hãng cũng có cách thiết kế khác nhau để phù hợp với nhu cầu sử dụng của từng đối tượng) và cũng có chất lượng điện đầu ra khác nhau.

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 các 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: tăng đột ngột (khi trạng thái từ 0V đến mức cực đại) hoặc hãm đột ngột (về mức 0V). 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 và các cuộn dây thường bị nóng.

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 tôi đã cho thấy điều này. Tôi 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 thắc mắc: Kích điện mô phỏng sin có gây hỏng cho các thiết bị có tính cảm kháng hay không? Theo tôi thì đối với các thiết bị điện có động cơ với chất lượng quá tệ hoặc bạc/vòng bi quá mòn 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 dây quấn) 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 sin mô phỏng 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 nóng quá mức bình thường (so với khi sử dụng điện lưới) thì vẫn có thể chấp nhận được.

Tuy nhiên những điều trên chỉ đúng cho loại kích điện sin mô phỏng loại điện từ (loại có biến áp sắt từ) bởi ngay cả loại kích đơn giản nhất (chỉ một mạch 2 transistor giao động và hai dàn transistor công suất) thì sau khi qua biến áp sắt từ, dạng sóng đầu ra của chúng cũng đã được trơn chu hơn (nhưng vẫn còn xa mới bằng loại cho ra gần giống sin) - khác hẳn với loại kích điện tử nhỏ gọn của TQ sẽ cho ra điện áp biến thiên giật cục (với loại này nếu dùng một biến áp cách ly-không ổn áp thì cũng hạn chế được hiện tượng giật cục phần nào).

Nếu quạt quá nóng thì bạn nên mua một bộ mà người ta gọi là "biến tần chống cháy quạt" để mắc vào (thực chất bên trong nó chỉ có một cuộn dây để làm mượt dạng sóng một chút cho đỡ vuông, nhưng chính cuộn dây này khiến cho điện áp bị mất mát và quạt quay chậm đi).

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.

Cũng lưu ý thêm về đèn tuýp bởi có hai loại thông dụng hiện nay: Loại đèn có chấn lưu dây quấn (mà đi kèm với nó là tắc te – hay “chuột”) và loại dùng chấn lưu điện tử. Đối với loại đèn tuýp sử dụng chấn lưu điện tử thì cơ chế sử dụng điện của chúng cũng như ti vi và máy tính – tức là chúng dùng cầu đi ốt để chuyển thành điện một chiều trước khi dao động thành tần số cao để cung cấp cho bóng đèn (tương tự, các loại đèn compact tiết kiệm điện cũng có các chấn lưu điện tử nằm ở đui đèn), vậy loại đèn này cũng sử dụng tốt với kích điện. Loại đèn tuýp còn lại sử dụng chấn lưu bằng các vòng dây cuốn thông thường cùng với tắc te (chuột): bật đèn khá khó khăn khi sử dụng với các kích điện đầu ra là xung vuông. Nếu như bạn sử dụng các bộ kích điện và cảm thấy bật đèn khó khăn thì bạn nên chuyển sang sử dụng một bộ chấn lưu điện tử (việc này chỉ cần thay thế chấn lưu và đấu lại mạch điện theo sơ đồ trên vỏ của chúng, tuy chấn lưu điện tử không bền bằng loại dây quấn, nhưng chúng đảm bảo sử dụng đèn tuýp không bị sáng nhấp nháy và gây cận thị như loại chấn lưu dây quấn).

Lựa chọn mua kích điện

Nếu bạn muốn mua một chiếc kích điện để đề phòng những khi mất điện, bạn sẽ chọn loại nào trong số hai loại trên? Phần dưới đây sẽ gợi ý một chút đối với bạn nếu như thị trường có nhiều loại.

Trước hết là bạn cần ước lượng đến công suất mà mình cần sử dụng để tìm loại công suất kích điện phù hợp. Để làm điều này bạn có thể ước lượng số đèn, ti vi, quạt, máy tính… sẽ sử dụng khi mất điện, sau đó tính tổng công suất của chúng lại.

Nếu công suất mà bạn sử dụng trong khoảng 500W thì có lẽ rằng bạn sẽ có nhiều lựa chọn bởi nhiều loại kích điện đáp ứng được công suất này, còn nếu vượt quá công suất này thì có lẽ rằng bạn phải chi khá nhiều tiền cho các bộ kích điện công suất lớn hơn.

Có một điều lưu ý rằng nếu như trong các thiết bị tiêu thụ điện mà bạn chọn có động sử dụng động cơ điện có công suất cỡ 100W trở lên (như bơm nước, tủ lạnh, điều hòa…) thì cần chọn công suất kích điện cộng thêm gấp 3-4 lần thiết bị đó – bởi vì dòng điện khởi động của các động cơ này khá lớn, nếu công suất kích điện chỉ vừa đủ thì khi khởi động các thiết bị này kích điện cũng bị quá tải, gây cháy cầu chì hoặc hư hỏng. Ti vi loại có ống phóng điện tử CRT (tức loại màn hình dày, không phải loại mỏng là LCD) hoặc màn hình máy tính kiểu CRT cũng cần một dòng điện lớn khi khởi động (để khử từ) nên cũng cần tính công suất gấp 3 lần cho các loại màn hình này.

Tiếp theo là lựa chọn loại kích điện: Tùy theo nhu cầu sử dụng hoặc tình hình tài chính mà có thể mua loại điện từ hoặc loại “điện tử”. Các tính chất cơ bản của từng loại được liệt kê trong bảng sau (bảng này chỉ nêu 2 loại chính, nhưng thực tế trên thị trường còn có các loại lai giữa hai loại hoặc cải tiến đi so với hai loại cơ bản này)

Tiêu chí	Kích “điện tử”	Kích điện từ (kích cơ)
Công suất	Dễ chế tạo loại công suất lớn hơn	Chế tạo loại công suất lớn khó khăn hơn do kích thước lớn.
Khả năng chịu quá tải	Khả năng chịu quá tải thấp hơn do sử dụng linh kiện điện tử để điều tiết dạng sóng đầu ra. Tuy nhiên có thể khắc phục được nếu thiết kế tốt.	Có khả năng chịu quá tải cao hơn
Độ bền	Độ bền thường thấp hơn do các linh kiện điện tử dễ hư hỏng. Tuy nhiên độ tin cậy này có thể khắc phục được nếu thiết kế tốt.	Có độ bền cao hơn do ít bước sử dụng linh kiện điện tử.
Mức độ gây nhiễu điện	Thường gây nhiễu điện nhiều hơn do sử dụng tần số cao để biến đổi điện một chiều thành xoay chiều. Tuy nhiên hiện tượng gây nhiễu điện này có thể xử lý được ở bởi các nhà sản xuất.	Ít gây nhiễu điện bởi tần số giao động là 50 Hz (+/- sai số) và sử dụng biến áp sắt từ vốn chỉ phù hợp với tần số thấp.
Dạng sóng điện đầu ra	Loại trước đây hoặc các UPS offline thường có dạng xung vuông hoặc giả lập hình sin. Loại hiện đại (có sử dụng CPU) cho phép tạo giả lập hình sin (dạng sóng răng cưa theo hình sin, sau đó lọc cho ra dạng sóng trơn). Hiện nay nhiều hãng sản xuất áp dụng cách này.	Loại trước đây đầu ra thường là dạng sóng xung vuông, hoặc giả lập hình sin. Do sử dụng biến áp sắt từ nên dạng sóng "trơn" hơn (nhưng vẫn chưa phải sóng sin) Loại hiện đại có thể dùng CPU điều tiết đầu vào để tạo ra dạng sóng trơn giống hình sin.
Hiệu suất kích điện	Hiệu suất cao hơn, dòng điện tiêu thụ khi không tải thấp hơn (thường chỉ trên dưới 1A - đây cũng là dấu hiệu nhận biết loại kích này)	Hiệu suất thấp hơn, dòng điện không tải lớn (có nghĩa là bật kích điện dù có sử dụng hay không cũng tiêu tốn dòng ắc quy lớn, khoảng trên 3A đến 8A hoặc hơn tùy loại sử dụng điện áp 12V hay 24V hoặc cao hơn, điện áp ắc quy càng cao thì dòng không tải càng nhỏ đi).
Mức độ điều chỉnh theo công suất	Mức độ điều chỉnh theo công suất tiêu thụ tốt hơn, tự động điều chỉnh điện áp ra theo công suất.	Loại trước đây có sự điều chỉnh theo công suất kém hơn, một số kích điện phải điều khiển mức điện áp ra bằng núm vặn, số còn lại sử dụng các rơle để điều khiển tự động, nhưng hiệu quả không cao. Loại hiện nay có thể điều chỉnh điện áp theo công suất tải.
Tính năng sạc ắc quy	Một số loại không kèm chức năng sạc ắc quy (do chúng thiết kế để dùng trên ô tô chẳng hạn), một số loại chuyên dụng sẽ tích hợp sạc điện.	Thường kèm sạc ắc quy do sử dụng ngược lại: Cuộn thứ cấp được cấp điện 220Vac, cuộn sơ dùng cấp điện cho ắc quy. Do người dùng thường phải điều chỉnh chế độ nạp nên có thể bị nạp quá hoặc nạp không đủ - dẫn đến ắc quy nhanh hỏng hơn. Một số loại hiện đại sử dụng phần sạc ắc quy theo kiểu nguồn xung nên có thể điều chỉnh được dòng và áp nạp.
Giá thành	Giá thành cho một đơn vị công suất (ví dụ: ngàn đồng/w) thấp, tuy nhiên các loại chất lượng tốt và công suất lớn thì giá thành có thể lớn hơn loại điện từ.	Giá thành thường cao cho một đơn vị công suất do chi phí của lõi sắt từ và dây quấn thường đắt hơn.
Trọng lượng	Thường nhẹ hơn, chỉ khoảng dưới 5 kg (nhưng vẫn có loại trọng lượng lớn do sử dụng biến áp sắt từ để cho phần nạp)	Thường nặng hơn, khoảng trên 8 kg tùy thuộc công suất và dây quấn (Nhôm hay Đồng).
Các thương hiệu	Đa phần các kích điện giá rẻ của Trung Quốc, có trọng lượng nhẹ (dưới 3 kg) thuộc loại này. Loại hiện đại hơn, cho ra sóng giống sin: Một số UPS online, UPS true sin, kích Thành Công...	Đa phần kích điện của Trung Quốc loại có trọng lượng nặng (trên 8 kg) đều thuộc loại này. Loại hiện đại hơn, cho ra sóng giống sin như: Một số UPS, kích điện của Hồ Điện, AST

Đến đây có lẽ bạn nhận ra rằng loại kích điện “điện tử” có nhiều ưu điểm hơn và lựa chọn nó. Tuy nhiên phần lớn loại kích điện tử hiện nay bạn gặp trên thị trường lại là loại có chất lượng trung bình kém, có giá rẻ và được ghi công suất với mức công suất đỉnh cực đại mà nó đạt được (khoảng 3 đến 4 lần) so với công suất làm việc liên tục của nó. Đã khá nhiều người đã sử dụng loại kích điện này và bị hư hỏng ngay sau một thời gian ngắn sử dụng bởi tin theo mức công suất ghi trên nó. Vậy không nên sử dụng loại này? Không phải, bạn có thể tìm thấy một số loại kích điện loại này và có chất lượng tốt, thường chúng được sản xuất tại Mỹ, Đài Loan và ngay cả ở Việt Nam.

Với mức giá trung bình từ 1,5 triệu đến 3 triệu, phần lớn những người đã mua kích điện trong thời điểm cắt điện luân phiên năm 2010 ở Việt Nam dùng loại kích điện từ. Loại này có ưu điểm là bền, chịu quá tải tốt (nên có thể dùng cho các bơm nước công suất thấp, tủ lạnh, ti vi loại CRT… chỉ với loại 1000 VA). Bạn cũng có thể lựa chọn loại này để đảm bảo độ bền với mức giá hợp lý.

Một số lưu ý khác khi chọn mua kích điện

Ngoại hình các loại kích điện và cách phân biệt

Theo phần nguyên lý kích điện đã nói ở trên thì kích điện chia thành hai loại chính: Loại điện từ (hay còn quen gọi là loại “kích cơ”) và loại biến đổi hai bước (hay quen gọi là “kích điện tử”)

Kích điện loại “cơ” là loại mà bên trong của nó có biến áp sắt từ để chuyển đổi điện từ 12V lên 220V xoay chiều – có tần số 50 Hz. Biến áp này chính là linh kiện có kích thước lớn và nặng nhất so với các linh kiện còn lại nên nó là đặc điểm để nhận dạng loại kích điện này.

Hình ảnh: Một dạng kích điện từ do Việt Nam sản xuất, loại có tên cụ thể trong ảnh thuộc loại mô phỏng sóng sin.

Kích điện dạng “điện tử” của TQ sản xuất thường nhỏ gọn hơn kích “cơ” nhiều lần do thay thế loại biến áp sắt từ ở bên trong bằng biến áp xung nhỏ gọn, nhưng hình dạng này thuộc loại kích điện giá thành thấp – chất lượng không cao (chúng thường có giá khoảng 500.000 - 700.000/1 kích điện ghi 1000W, chúng không được tích hợp sạc ắc quy bên trong):

Kích điện tử của Việt Nam sản xuất mang thương hiệu "Thành Công" thuộc loại sóng sin ở đầu ra, kích điện được thiết kế tốt nên có hiệu suất và chất lượng cao (hiện tôi đang sử dụng loại kích này). Hình ảnh phía bên trong của kích điện này:

Qua các hình trên bạn có thể thấy đặc điểm đầu tiên của loại kích điện “điện tử” là chúng có kích thước nhỏ gọn. Nguyên nhân của sự nhỏ gọn này đã được nói ở trên: chúng sử dụng loại biến áp xung nên làm giảm được kích thước tổng thể. Cũng do sự khác biệt của biến áp nên trọng lượng của kích điện cũng thay đổi: Loại kích điện “điện tử” có trọng lượng nhẹ hơn nhiều so với loại còn lại.

Ý nghĩa của thông số VA và W ghi trên kích điện

Một số loại kích điện thì ghi công suất là V.A, một số loại thì ghi là W, vậy thì đơn vị V.A và W này có gì khác nhau và hiểu chúng thế nào cho đúng.

Một cách nôm na thì V.A là Vôn nhân Ampe, có nghĩa là điện áp nhân dòng điện (V là đơn vị của điện áp, V là đơn vị của dòng điện mà). W đơn vị của công suất – điều đó là rõ rồi, và W là đơn vị thường được ghi trên thiết bị sử dụng điện.

Giữa V.A và W có mối liên hệ với nhau, để biết về mối quan hệ này ta hãy xem công thức tính công suất P = U.I; Công suất (đơn vị là W) bằng Điện áp (đơn vị là V) nhân với Dòng điện (đơn vị là A). Tuy nhiên đó là công thức đối với điện một chiều, còn với điện xoay chiều thì công thức này trở thành:

P = U.I.cos(phi).

Lưu ý lại rằng U tính bằng Vôn (viết tắt là V), I tính bằng Ampe (viết tắt là A) Như vậy thì W chính bằng tham số VA (được ghi trên vỏ của kích điện) nhân với một hệ số nữa là cos(phi). Hệ số cos(phi) luôn nhỏ hơn 1 (rất hiếm khi bằng 1) nên W luôn nhỏ hơn VA.

Hệ số cos(phi) này không cố định, mà phụ thuộc vào các thiết bị sử dụng điện của bạn, nhưng bạn có thể lựa chọn chúng trong khoảng từ 0,6 đến 0,7 để tính toán gần đúng.

Cũng dựa vào tính chất này nên thường thì các kích điện muốn có cảm giác công suất lớn, người ta thường ghi công suất theo VA. Nếu bạn tính công suất sử dụng theo W thì bạn cần phải lấy số VA của kích điện đó và nhân với 0,6 đến 0,7.

Lưu ý rằng trên thị trường có nhiều loại kích điện ghi là W nhưng thực chất chúng chỉ là thông số VA mà thôi!

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 điện từ và "điện tử" đã được nêu ở phần trên. 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. Để đảm bảo, nên dùng 2 sợi 2x6 chập lại làm một dây cho kích điện có công suất khoảng 1000VA và chập 3 hoặc 4 lần cho các kích điện có công suất lớn hơn hoặc khoảng cách từ ắc quy đến kích điện lớn hơn 1 mét.

Chi tiết hơn về việc chọn dây và đấu nối, bạn có thể xem thêm tại bài này trên blog: Tư vấn sử dụng kích điện (phần đấu nối ắc quy với kích điện).

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.

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 điện từ 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, tôi hi vọng rằng những gì tôi 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, tôi mong được các bạn góp ý thêm để có thể chỉnh sửa cho phù hợp.

Và, bài này hoàn toàn thiếu về phần “Ắc quy dùng trong kích điện” (bao gồm việc tính toán chọn ắc quy, hướng dẫn nạp và bảo dưỡng ắc quy….), xin vui lòng đọc trên blog này tại đây.

Có một số nội dung khác về kích điện hoặc các thắc mắc liên quan đến kích điện đã được tôi trình bày tại một phần riêng mang tên: Hỏi đáp về kích điện và ắc quy cũng trên blog này.
____________________________

Ghi chú, Tham khảo, Xem thêm:

* Inverter, Wikipedia

* Ví dụ về một trang giới thiệu sản phẩm “chuẩn sin” nhưng hình ảnh sản phẩm lại cho thấy về là loại sản phẩm “Modified Sine Wave”.

* So sánh giữa kích điện và máy phát điện (trên blog này)

* Tư vấn về sử dụng kích điện (phần đấu nối ắc quy với kích điện). - trên blog này.

* Ắc quy dùng trong kích điện, trên blog này.

Trương Mạnh An

(Bài viết được 'bảo dưỡng' vào 05/2011 nên có thể khác với bản trước đây được lưu trong cache Google hoặc một số nơi khác copy lại).