01/06/2011

Hỏi đáp về kích điện và ắc quy

Sau khi viết hai bài "Kích điện sử dụng ắc quy" và "Ắc quy dùng trong kích điện" trên blog cá nhân, tôi nhận được nhiều email thắc mắc và các truy vấn của người dùng tìm kiếm từ Internet. Nếu dựa vào đó để bổ sung vào bài viết thì có lẽ hai bài này sẽ dài lê thê - gây tâm lý ngại cho người đọc, cách hợp lý hơn có lẽ là tạo một bài chuyên về trả lời các câu hỏi để thuận tiện hơn cho các trường hợp cụ thể của người đọc.

Bài này sẽ được chia thành hai phần: Các thắc mắc liên quan đến kích điện và phần liên quan đến "ắc quy". Bài có thể sẽ được bổ sung thường xuyên nến như có nhiều thêm các thắc mắc hoặc các truy vấn tìm kiếm của các search engine đem đến. Mặt khác nếu người đọc có đặt câu hỏi tại phần comment thì tuỳ trường hợp mà câu trả lời có thể được cập nhật vào bài này.

CÁC CÂU HỎI VỀ KÍCH ĐIỆN (INVERTER)

Trước khi có thắc mắc về kích điện thì có lẽ bạn nên đọc bài viết chính "Kích điện dùng ắc quy" để có thể hiểu thêm một chút về gốc của vấn đề này.

Dùng UPS làm kích điện có được không? (đây là câu hỏi được thắc mắc khá nhiều)

Để trả lời câu hỏi này thì cần phải xem chiếc UPS định dùng chức năng thay cho kích điện nó như thế nào, thuộc loại gì, tính năng nào. Tuỳ thuộc vào tính năng UPS mà người ta có thể sử dụng chúng thay cho kích điện được hay không. Tôi nghĩ rằng đa phần những người có câu hỏi này là người muốn tận dụng chiếc UPS đang có sẵn để phát điện trong những thời điểm mất điện.

Nếu bạn chưa biết có nhiều loại UPS khác nhau, bạn có thể xem qua bài UPS trên blog này để biết được chiếc hiện có của bạn thuộc loại gì, chất lượng của chúng như thế nào. Lưu ý rằng đa phần các UPS dùng trong máy tính, máy in và máy chủ thường được thiết kế với dạng sóng vuông hoặc mô phỏng sin (modified sine wave) bởi các dạng này phù hợp cho thiết bị điện không có tải cảm và chúng cũng cho hiệu suất cao hơn so với UPS cho ra dạng sóng sin. Chỉ có rất ít các UPS dùng cho các lĩnh vực y tế hoặc có các tải cảm (quạt, động cơ...) hay trong thiết bị có sử dụng công nghệ analog thì chúng bắt buộc phải dùng dạng sóng sin như trong điện dân dụng.

Đa phần UPS công suất thấp (tầm 300-600VA) sử dụng 2 ắc quy 12V 4 đến 7Ah hoặc nhỏ hơn, như vậy năng lượng của chúng chỉ chứa được tối đa 24x7=168Wh. Với dung lượng như vậy nên đa số các UPS chỉ có thể phóng điện được trong vài phút (cho đến khoảng 30-30 phút đối với các loại UPS công suất lớn - nhưng với điều kiện dùng tải nhẹ).

Đa phần các UPS loại nhỏ và giá thành thấp thường không thiết kế quá cẩn trọng để có thể nhận biết dung lượng ắc quy còn lại nên chúng được đặt sẵn cho việc phát điện trong vài phút rồi tự động tắt - cho dù dung lượng ắc quy còn lại là bao nhiêu. Thiết đặt như vậy để đảm bảo rằng ắc quy không bị sử dụng cạn kệt hoặc UPS thiếu điện để phát đủ công suất. Do có các thiết đặt này mà ngay cả việc bạn có thay thế các ắc quy bên trong bằng một bộ ắc quy ngoài có dung lượng lớn hơn nhưng kết quả là UPS vẫn chỉ làm việc với thời gian...như trước đó.

Đối với các UPS có công suất lớn hơn (cỡ từ 1000VA trở lên) thì chúng có thể vẫn chỉ sử dụng các ắc quy 12V 7Ah nhưng được lắp ghép nhiều thêm lêm - chẳng hạn ngoài mức 24V thì tuỳ theo công suất mà chúng còn sử dụng mức điện áp 36V, 48V, 96V hoặc cao hơn. Các loại UPS này có giá thành cao và được thiết kế cao cấp hơn - trong đó có chức năng ngừng cấp điện khi dung lượng ắc quy đến một ngưỡng an toàn nào đó (chứ không phải cứ tắt sau một thời gian nhất định như loại trên nữa). Mặc dù không cứng nhắc cố định thời gian ngừng cấp điện ở khoảng thời gian vài phút, nhưng nhiều UPS công suất lớn vẫn thiết đặt khoảng thời gian này trong khoảng vài chục phút hoặc sau tổng thời gian nào đó mà hãng thiết kế cho rằng đã đến lúc cần phải ngừng để đảm bảo tuổi thọ cho ắc quy. Có những phiền phức này bởi người thiết kế luôn nghĩ rằng UPS chỉ dùng để dự phòng cho sự cố điện cho hệ thống trong thời gian ngắn.

Việc sử dụng ắc quy ngoài có dung lượng lớn để thay thế các ắc quy bên trong của UPS dung lượng lớn là có thể thực hiện được nếu như đảm bảo được các điều kiện sau:

- UPS không tự cắt điện sau vài phút hoặc vài chục phút - hoặc có thể can thiệp vào UPS để chức năng này bị vô hiệu hoá. (Một số bạn có ý kiến về việc sử dụng biện pháp bấm nút cơ học bằng rơ le - tuy nhiên cách này không triệt để bởi gây ra gián đoạn trong quá trình phát điện - việc cấp điện chập chờn như vậy có thể gây hại cho các thiết bị sử dụng).

- Bộ phận nạp điện của UPS không bị hư hỏng (dẫn đến hư hỏng liên quan các phần mạch khác hoặc sai chức năng hoạt động) khi nạp điện với hệ thống ắc quy gắn ngoài (đa phần do bộ nạp bên trong được thiết kế với dòng nạp nhỏ để phù hợp với các ắc quy dung lượng nhỏ của chúng). Cũng có thể khắc phục hiện tượng nạp quá mức bằng cách sử dụng các bộ nạp ngoài và ngắt ắc quy khỏi UPS khi đang nạp bằng bộ nạp ngoài. Không bao giờ sử dụng đồng thời hai bộ nạp cùng một thời điểm bởi các cơ chế hoạt động của các bộ nạp sẽ bị ảnh hưởng lẫn nhau.

Sử dụng UPS thường có một điều điều khó chịu là chúng liên tục phát tiếng kêu nhắc nhở về chế độ làm việc dự phòng.

Kích điện nào tốt nhất hiện nay?

Tôi nhận thấy có khá nhiều truy vấn về câu hỏi này, tôi cũng đoán rằng câu hỏi này đang khuyết mất một phần bởi có lẽ nhận được câu trả lời thì nhiều người sẽ chùn bước vì giá thành cho yêu cầu "tốt nhất" đó là khó chấp nhận được với người hòi :)

Tuy rằng chưa được thử với nhiều loại kích điện, nhưng theo ý kiến chủ quan của tôi sau khi "soi" ruột (hình ảnh bên phải) của một số loại kích điện qua hình ảnh thì có lẽ rằng các kích điện của AST hiện nay là tốt nhất. Tiêu chí đánh giá chất lượng ở đây bao gồm: Chất lượng linh kiện, hiệu suất hoạt động, chế độ bảo vệ và sự thuận tiện khi sử dụng.

Các kích điện của AST thì có nhiều loại với các mức công suất khác nhau, được tích hợp bộ nạp điện cho ắc quy hoặc không....nhưng với người sử dụng thông thường thì nên chọn loại có phần giá để ắc quy (được AST gọi là "Máy phát điện dự phòng") như một bộ tích hợp hoàn chỉnh.

Giá thành của bộ kích điện AST cũng khá cao so với các loại kích điện khác, tại thời điểm tháng 3-4/2011 thì giá một bộ công suất 1400VA vào khoảng 5-6 triệu, loại 850VA vào khoảng 3-4 triệu (có thể tải báo giá dạng PDF tại đây).

Nếu bạn có thắc mắc về loại "tốt thứ nhì" thì có lẽ tôi không chỉ ra được - bởi có quá nhiều loại sàn sàn nhau như vậy.

Hỏi về sử dụng tải trong kích điện

Có một câu hỏi khác lạ là "Nếu (dùng) tải thấp có làm cháy kích điện không"?! Đây là câu hỏi quá dễ trả lời nhưng từ câu hỏi này mà tôi thấy có nhiều vấn đề về tải trong kích điện mà đôi khi cũng cần biết về chúng để lựa chọn công suất kích điện cho phù hợp.

Thông thường trong kích điện sẽ có một phần mạch điện dùng để điều chỉnh công suất theo mức tải tiêu thụ nhằm điều tiết điện áp đầu ra đảm bảo cố định ở mức điện địa phương sử dụng (lưu ý một số loại kích điện quá đơn giản hoặc công suất thấp thì không có phần này, một số loại có núm điều chỉnh điện áp đầu ra cũng không tự động điều tiết công suất sử dụng). Khi bật kích điện thì cho dù có dùng điện hay không thì vẫn phải tiêu tốn một dòng điện từ ắc quy, tuỳ từng loại kích điện sử dụng nguyên lý nào (biến đổi bằng tần số cao hay tần số 50Hz) mà dòng điện này là lớn hay nhỏ. Đối với kích điện từ (sử dụng tần số 50Hz) thì do cuộn sơ cấp có tiết diện lớn và số vòng nhỏ (để có thể cho mức điện áp cỡ 10 đến 11V sang cuộn thứ cấp có mức 220V) nên phải cấp một dòng điện cỡ vài Ampe cho chúng để có thể có thể xuất ra được mức điện áp 220V ở đầu ra. Nếu dòng điện này quá nhỏ thì tuỳ theo chất lượng sắt từ chế tạo biến áp mà chúng không đủ tạo ra từ trường để làm xuất hiện điện áp ở hai đầu cuộn thứ cấp, do đó không có gì phản hồi cho đến khi chúng đủ lớn (qua đây cũng thấy loại kích điện nào có chất lượng biến áp tốt thì dòng điện tiêu hao sẽ nhỏ).

Vậy đến đây bạn sẽ thấy rằng dùng tải nhỏ sẽ không gây cháy cho kích điện (tất nhiên là ta coi là chúng hoạt động đúng, nếu như giao động bị ngừng lại để kích cấp dòng điện một chiều qua các vòng dây đó thì chỉ một thời gian ngắn là chúng sẽ bị cháy), nhưng chắc chắn rằng nếu sử dụng với các tải công suất vượt quá công suất của kích điện (hoặc có dòng khởi động quá lớn) thì kích điện rất dễ dàng bị hư hỏng đấy.

Đến đây thì tôi muốn nói đến hiệu suất của các loại kích điện sử dụng nguyên lý biến đổi điện ở tần số thấp (50/60Hz). Ta có công thức tính hiệu suất như sau:

Hiệu suất(%) = (Công suất tiêu thụ của tải x 100 ) : (Công suất tiêu thụ từ ắc quy)

Từ công thức này, ta tách công suất tiêu thụ của ắc quy ra hai thành phần: Công suất tiêu thụ vô ích (biến thành nhiệt, từ trường ra bên ngoài) ở trạng thái không tải và Công suất tiêu thụ vô ích khi có tải. Lúc này công thức trên trở thành

Hiệu suất (%) = (Công suất tiêu thụ của tải x 100) : (Công suất tiêu thụ của tải + Công suất tiêu thụ vô ích khi không tải + Công suất tiêu thụ vô ích khi có tải).

Trong công thức trên, dễ nhận thấy tham số 'Công suất tiêu thụ vô ích khi không tải' là cố định, nếu như tăng công suất tiêu thụ của tải thì hiệu suất càng cao lên, tuy nhiên sự tăng này không tuyến tính bởi đến một mức nào đó đến gần ngưỡng chịu đựng của các linh kiện bán dẫn thì chúng sẽ toả nhiều nhiệt và làm cho tham số công suất tiêu thụ vo ích khi có tải sẽ tăng cao đột biến. Thông thường mức ngưỡng này gần với mức công suất lớn nhất mà chúng vẫn chịu được trong thời gian dài của kích điện (lưu ý rằng đây không phải thông số công suất đỉnh - bởi công suất đỉnh có thể gấp 1,5 hoặc 2 hoặc hơn nữa lần tham số này - nhưng chỉ chịu được trong thời gian rất ngắn).

Qua đây ta thấy rằng bình thường nếu sử dụng công suất ở một dải nào đó thì nên chọn kích điện có công suất gần gần với nó ở mức phù hợp để đạt được hiệu suất lớn nhất. Với nhu cầu sử dụng một cách tiết kiệm thông thường ở vào tầm 300-500W thì nên chọn loại kích điện có công suất 800-1000VA có chất lượng tốt sẽ phù hợp hơn loại kích điện có công suất trên 1000VA. Việc lựa chọn các kích điện có công suất lớn hơn tuy có thể bền hơn, có thể chịu được dòng khởi động của các động cơ (tủ lạnh, máy bơm công suất nhỏ, cửa cuốn...) nhưng sẽ gây lãng phí. Lưu ý rằng chỉ thực hiện lựa chọn trên nếu như kích điện có chất lượng tốt và công suất công bố là chính xác, một số loại kích chất lượng kém, nguồn gốc không rõ ràng hoặc công bố công suất vống lên thì vẫn phải lựa chọn loại có công suất lớn để dự phòng cho chúng.

Đối với các kích điện có nguyên lý hoạt động theo kiểu biến đổi tần số cao (thường gọi là kích điện tử) thì hiệu suất của kích không biến thiên như công suất trên, chúng thường đều đều ở nhiều mức công suất sử dụng khác nhau bởi dòng tiêu hao ban đầu (khi không tải) là không lớn.

Kích điện dùng ắc quy 12V tốt hơn hay 24V tốt hơn?

Đối với các kích điện loại "điện từ" (sử dụng biến áp tần số 50Hz) thì tuỳ theo từng loại công suất mà chúng sẽ sử dụng các mức ắc quy bao nhiêu: Với tầm công suất dưới 1000VA thông thường dùng mức điện áp 12V còn trên mức công suất này (thường là trên 1400VA) sẽ sử dụng mức điện áp 24V. Đối với các kích điện loại "điện tử" (sử dụng biến áp xung với tần số cao) thì tuỳ theo công suất nhưng ở mức dưới 3000VA người ta vẫn có thể sử dụng mức điện áp 12V (bởi có thể ghép nhiều bộ biến áp xung hoạt động song song và độc lập nhau, giới hạn ở đây chỉ là hạn chế về mặt dòng điện dây dẫn đến kích điện mà thôi).

Nếu như ở cùng một mức công suất (ví dụ 850VA) thì sử dụng ắc quy điện áp 24V sẽ cho hiệu suất cao hơn so với mức điện áp 12V bởi dòng điện tiêu thụ tại ắc quy sẽ giảm đi một nửa mà mức công suất tiêu thụ vẫn như nhau (do điện áp tăng gấp đôi nên tích số giữa điện áp và dòng điện không đổi), do vậy hao phí biến thành nhiệt của các thiết bị bán dẫn sẽ giảm đi, dẫn đến hiệu suất tăng lên. Cũng theo điều này mà các kích điện có công suất lớn hơn nếu sử dụng mức điện áp càng cao thì hiệu suất đạt được càng lớn (ví dụ một số UPS sử dụng mức điện áp đến 96V và còn cao hơn nữa để đạt mức hiệu suất trên 90%), lý tưởng nhất là sử dụng mức điện áp ắc quy cao hơn mức đỉnh của sóng sin để chỉ cần điều tiết biên độ điện áp đầu ra (còn phần nạp thì luôn luôn phải sử dụng biến áp cách ly và một mạch điện từ để điều tiết chế độ nạp.

Thế nhưng việc sử dụng các mức điện áp cao lại gây nhiều phiền toái cho người sử dụng nếu là hệ thống ắc quy ngoài: Phải sử dụng nhiều ắc quy nên đầu tư ban đầu là lớn (và không thuận tiện để tăng dung lượng bởi phải mua nhiều bộ trong cùng một thời điểm); Phải dùng các ắc quy cùng dung lượng, cùng loại và cùng tuổi đời; Phải có mức điện áp không vượt qua giới hạn chịu đựng của con người để hạn chế rủi ro do điện giật....Nếu như sử dụng các ắc quy có thông số khác nhau thì việc phóng và nạp điện cho hệ ắc quy nối tiếp này trở thành thiếu với ắc quy này và thừa với ắc quy kia - dẫn đến cả hai đều nhanh hỏng (bạn hình dung đơn giản thế này: Người trẻ kéo tay người già và người già kéo một vật nặng, nếu vật quá nặng thì người già buông tay, dẫn đến không kéo được; khi ăn thì đều bắt họ ăn như nhau: hoặc quá đói cho người trẻ hoặc quá no cho người già - dẫn đến cả hai đều mệt ^^).

(Có thể còn được cập nhật....)

CÁC CÂU HỎI VỀ ẮC QUY (ACCU)

Bạn nên đọc bài "Ắc quy dùng trong kích điện" (nếu chưa đọc) để hiểu thêm về vấn đề này trước khi đọc tiếp phần trả lời thắc mắc dưới đây

Dùng ắc quy có nguy hiểm gì không? Ắc quy bị nổ trong trường hợp nào?

Dùng ắc quy trong kích điện hoặc dùng ắc quy cho các mục đích khác cũng có mối nguy hiểm của nó như cảnh báo thường ghi trên nhãn ắc quy, đó là: Có thể bị nổ, có thể gây ra ảnh hưởng bởi nước axít bắn ra.

Ắc quy bị nổ (và kéo theo là làm bắn axít ra) trong các trường hợp sau đây:

- Vô ý làm chập điện ắc quy: Thường là dây âm chạm vào dây dương hoặc ngược lại. Khi này ắc quy phóng một dòng rất lớn, gây phát tia lửa điện, gây nóng bình một cách nhanh chóng và có thể phát nổ.

- Gây phát ra tia lửa khi đang nạp ắc quy: Khi nạp ắc quy mà đặc biệt là nạp với một dòng điện lớn thì ắc quy sẽ sinh ra hai loại khí dễ cháy nổ là Hyđrô và Oxy. Bình thường với các ắc quy kín khí thì hai loại khí này sẽ kết hợp lại với nhau và tạo thành nước mà ít thoát ra ngoài, nhưng trong các ắc quy kiểu hở thì hai khí này bay vào không khí tại vị trí đặt ắc quy. Với một lưu lượng lớn hỗn hợp hai khí này thì khi có tác nhân là tia lửa (do hút thuốc lá, do đóng cắt các công tắc điện, cắm dây hoặc rút dây điện tại các phích gần đó, cặp hoặc ngắt cặp các mỏ kẹp cá sấu cho sạc....) thì có khả năng dẫn đến cháy nổ.

- Do quá nạp trong thời gian dài: Trong mọi chế độ nạp (giám sát bằng thiết bị nạp tự động hoặc chế độ nạp thủ công) thì cần phải giữ nhiệt độ ắc quy dưới mức 50 độ C. Việc nạp quá dòng, quá áp sẽ dẫn đến ắc quy bị nóng quá nhiệt độ này dẫn đến tuổi thọ ắc quy giảm nhanh và đặc biệt ắc quy có thể phát nổ nếu nhiệt độ quá cao.

Hiện tượng quá nạp xảy ra trong trường hợp nào?

Mọi hành động nạp điện vượt qua thông số cho phép với ắc quy đều có thể được gọi là quá nạp, do vậy hiện tượng quá nạp có thể xảy ra ngay khi ắc quy chưa đầy điện. Về điện áp và mức dòng điện nạp bạn có thể xem tại bài "Ắc quy dùng trong kích điện", ở đây xin nêu một vài lý do dẫn đến hiện tượng quá nạp.

- Quá nạp do không kiểm soát được hoặc không biết kiểm soát quá trình nạp - đây là lý do diễn ra nhiều nhất bởi đa phần người sử dụng là người bình thường, họ giao phó việc lắp đặt hệ thống kích điện cho nhân viên bán hàng (hoặc người quen có hiểu biết) rồi thực hiện như chỉ dẫn. Đối với các bộ kích điện có chế độ nạp tự động và thực hiện tốt thì không có vấn đề gì xảy ra, tuy nhiên đối với các bộ kích điện có chế độ nạp thủ công thì việc thực hiện không đúng chỉ dẫn (hoặc tính toán sai thời gian nạp do quá trình tiêu thụ điện ắc quy trước đó không hết hoàn toàn) thì rất dễ gây ra quá nạp.

- Sử dụng ắc quy dung lượng quá nhỏ nên không phù hợp với khả năng nạp của bộ kích điện: Mỗi kích điện có khả năng xuất một dòng nạp nào đó (ví dụ 5A, 10A, 15A...) khi ở trạng thái ắc quy cạn kiện, thông thường thì sử dụng các dòng nạp này đối với các ắc quy (hoặc hệ thống song song nhiều ắc quy) có dung lượng tổng lớn hơn 200Ah thì đều được, nhưng đối với các ắc quy có dung lượng quá nhỏ thì cũng gây quá nạp. Ví dụ một bộ kích điện có dòng nạp lớn nhất 12A, khi sử dụng một ắc quy axit kiểu hở có dung lượng 50Ah đến 75Ah thì sẽ gây ra hiện tượng quá nạp. Như vậy việc sử dụng các ắc quy dung lượng lớn hoặc đấu song song nhiều ắc quy sẽ hạn chế được phần nào hiện tượng này.

- Rủi ro do chất lượng của kích điện hoặc các yếu tố khách quan: Các bộ kích điện hiện nay thường được quảng cáo rằng có chế độ nạp 3 giai đoạn - kéo dài tuổi thọ ắc quy - tuy vậy thì chế độ nạp này vẫn ẩn chứa những rủi ro nhất định (thực tế đã xảy ra như phản ảnh tại diễn đàn W về loại sản phẩm H). Thử phân tích sự rủi ro đối với kích điện H sẽ thấy: Biến áp dùng để biến đổi 12 lên 220V (xem sơ đồ ở bài về Kích điện) lúc này làm nhiệm vụ biến đổi điện từ mức 220V xuống tầm 14,5-15V để nạp điện, việc điều tiết chế độ nạp (3 giai đoạn) qua Thyristor được điều khiển bởi mạch điện. Bởi một lý do nào đó (nhận biết sai mức điện áp ắc quy, mạch điện bị hư hỏng dẫn đến làm việc sai, chất lượng linh kiện xuống cấp, bụi và độ ẩm làm dẫn tắt trên mạch in, rơi nước vào máy, côn trùng thâm nhập...có nhiều lý do khác nhau) mà sự điều khiển không đúng dẫn đến quá trình nạp diễn ra sai, nạp quá áp, nạp đầy không ngắt mà vẫn nạp tiếp, nạp đầy mà vẫn đặt điện áp ra ở mức 15V....đây là các lý do dẫn đến hiện tượng bình ắc quy bị nóng và bốc mùi khi nạp. Vậy cũng không nên tin tưởng hoàn toàn vào chế độ nạp của các kích điện để giao phó hoàn toàn cho nó mà không chú ý kiểm tra đến chúng - bởi ngoài lý do lỗi sản phẩm thì còn nhiều lý do khách quan khác nữa để dẫn đến cháy nổ ắc quy. (Mà để giải quyết triệt để trường hợp này có lẽ nên nạp thủ công bằng bộ nạp điều chỉnh được LiOA như đã trình bày trong bài Ắc quy).

Nêu ra những rủi ro do kích điện hoặc các nguyên nhân khách quan không phải là việc phóng đại quá mức các nguy cơ rủi ro, mà nhằm giúp người dùng lường hết các khả năng có thể xảy ra để đề phòng hoặc hạn chế thấp nhất những sự việc không mong muốn.

Cách phân biệt ắc quy khô? ắc quy hư hỏng?

Như trong bài ắc quy đã nói: Nhiều người hiểu nhầm về ắc quy khô. Ắc quy khô một cách thực sự thì chúng không dùng điện môi H2SO4 bằng dung dịch nước - mà dùng dạng keo sệt. Loại ắc quy này có thể đặt nghiêng một góc quá 45 độ vẫn có thể hoạt động tốt và không thấy có dung dịch trào ra ngoài (trái với ắc quy thông thường và ắc quy kín khí - chỉ cần nghiêng quá 45 độ về các phía thì thấy trào dung dịch axít ra). Người mua có thể đề nghị cách thử này với người bán nếu họ cam đoan rằng đây là ắc quy khô một cách thực sự.

Đối với ắc quy kín khí thì cách phân biệt đơn giản nhất là chúng thường có một cảm biến (có người gọi là mắt thần) màu xanh hoặc nền xanh nhân đỏ và phần hướng dẫn xem trạng thái ắc quy thông qua các cảm biến đó được in trên nhãn của ắc quy. Ắc quy kín khí còn một đặc điểm cơ bản nữa là chúng không có các nút, núm để thoát khí của các ngăn trong bình.

Cách thử nghiệm ắc quy xem có bị hư hỏng hay không là quan sát bằng mắt và sử dụng dụng cụ kiểm tra ắc quy chuyên dùng (thường sẽ có ở cửa hàng bán ắc quy).

+ Khi quan sát bằng mắt: Xem tem, nhãn (có sắc nét không, có dấu hiệu mới bị dán lại hay không), xem các vết xước trên các cọc điện cực (nếu ắc quy mới thì có thể có phần nhựa chụp bảo vệ và còn dính liền với ắc quy, hoặc nếu không có thì xem phần cọc điện cực có nhiều dấu vết xước, vết cặp bằng kẹp răng cá sấu...). Quan sát bình có kích thường đồng đều và không bị phồng tại bất kỳ vị trí nào cả....

+ Sử dụng dụng cụ chuyên dùng: Tại các cửa hàng ắc quy thường có một thiết bị kiểm tra ắc quy theo cách đơn giản, thiết bị này có dạng một tay cầm đồng hồ giống hình khẩu súng và một dây dẫn nối với đầu nhọn để áp vào các cọc điện của ắc quy. Khi ấn hai đầu thiết bị này với ắc quy thì tuỳ theo mức điện áp hiển thị trên đồng hồ mà người ta xác định được ắc quy còn tốt hay đã hỏng. Nguyên lý của thiết bị này là cho một dòng điện cỡ vài chục A đi qua và đo sự sụt giảm điện áp của ắc quy, nếu như điện áp hiển thị trên đồng hồ vào khoảng trên 10V thì ắc quy chưa bị hỏng (các tham số về dòng và áp cụ thể còn tuỳ thuộc vào dung lượng của ắc quy).

+ Sử dụng cách đơn giản hơn: Sử dụng tại nhà - chỉ để kiểm tra sự giảm dung lượng bình sau thời gian hoạt động: Sau khi nạp đầy, phóng điện bằng một bóng đèn sợi đốt 12V công suất vài chục W rồi căn cứ vào dòng điện tiêu thụ (lấy công suất chia cho điện áp) và thời gian phóng điện mà xác định dung lượng còn lại của ắc quy.

Ắc quy khô hay ắc quy nước bền hơn?

Với các loại ắc quy sử dụng axit H2SO4 thì thứ tự độ bền một cách tương đối của chúng như sau

Ắc quy khô sử dụng GEL >>bền hơn>> Ắc quy kín khí >>bền hơn>> Ắc quy hở thông thường.

Phép so sánh trên chỉ phù hợp khi tất cả các loại ắc quy này được nạp và sử dụng đúng cách.

Tuy nhiên theo tôi thì không nên dùng loại ắc quy hở thông thường cho kích điện bởi các lý do sau:

- Sau một chu kỳ sử dụng phát điện, điện áp ắc quy giảm xuống mức thấp và khi nạp điện trở lại thì thường dòng nạp này lớn (thông thường các kích điện được tích hợp bộ nạp có thể nạp với dòng 10 đến 20A), khi nạp với dòng điện này với các ắc quy cỡ 100Ah trở xuống thì có thể gây cháy nổ - đặc biệt nếu quên mở các nắp của các ngăn ắc quy (mà việc mở nắp này thường dễ bị quên hoặc không được biết đến đối với người sử dụng thông thường).

- Ắc quy axít kiểu hở khi nạp thường phát sinh khí dễ cháy và một số loại khí có chứa lưu huỳnh - gây khó chịu và độc hại với người sử dụng.

Khi dùng kích điện: Ắc quy viễn thông tốt hơn ắc quy khởi động?

Đây là câu hỏi được nhiều người quan tâm và đã được nhiều người tư vấn rằng ắc quy viễn thông tốt hơn ắc quy khởi động hoặc là không nên dùng ắc quy khởi động cho kích điện...Tư vấn này tuy không sai nhưng có phần mập mờ để hướng người mua đến loại hàng hoá có lãi cao hơn hoặc cùng được đẩy giá lên cao hơn so với việc sử dụng một loại khác gần tương đương.

Để hiểu chi tiết hơn về vấn đề vấn đề ắc quy viễn thông và ắc quy khởi động thì tôi có vài ý sau:

- Đặt câu hỏi: Ắc quy viễn thông là gì, nó có gì khác biệt với thông thường? Tôi có xem ảnh các ắc quy được cho là "ắc quy viễn thông" thì chúng không ghi trên nhãn của chúng là "viễn thông", "dành cho viễn thông" hoặc cái gì đó tương tự như vậy. Vậy thì ắc quy viễn thông không phải là một loại ắc quy riêng biệt để có thể phân loại chúng với ắc quy kín khí, ắc quy kiềm, ắc quy khô... (ví dụ đơn giản nhất là hãng sản xuất ắc quy Tia Sáng cũng không phân biệt như vậy trong các sản phẩm của mình).

Vậy thì không có "ắc quy viễn thông" như cách nói mật mờ, tuy vậy lại có các loại ắc quy thường dùng trong viễn thông và ắc quy thường dùng cho khởi động động cơ. Tiêu chí yêu cầu của hai loại ắc quy này do chế độ làm việc của chúng nên chúng cũng khác nhau:

  • Ắc quy dùng cho khởi động thì yêu cầu phải có khả năng phát ra một dòng khởi động lớn (cỡ vài trăm Ampe) trong thời gian ngắn (vài giây) rồi lại có thể lặp lại được việc phóng dòng lớn sau vài giây nghỉ, ắc quy làm việc trong điều kiện nhiệt độ ngoài trời (hoặc lớn hơn), ắc quy phải chịu được các rung động nhất định...Ắc quy dùng trong mục đích khởi động thường là loại ắc quy axit kiểu hở (có thể bổ sung được nước cất, đa phần các hãng sản xuất xe hơi đều dùng loại ắc quy này cho mục đích khởi động) và trong một số trường hợp người ta còn dùng ắc quy kín khí.
  • Ắc quy dùng cho viễn thông thì không cần phải có yêu cầu như trên, nhưng yêu cầu cần thiết cho chúng là có khả năng phát dòng điện (vài chục Ampe) trong thời gian dài, dòng điện tự phóng thấp, không cần bảo dưỡng, không gây phát sinh các loại khí ăn mòn hoặc dung dịch ra môi trường xung quanh....Điều kiện làm việc của ắc quy dùng trong viễn thông không cần khắc nghiệt như loại ắc quy khởi động nêu trên bởi chúng thường đặt trong nhà (thậm chí trong phòng điều hoà) và được đặt cố định tại một vị trí nhất định. Mọi ắc quy dùng trong các UPS (các loại công suất), các thiết bị lưu điện dự phòng khác đều yêu cầu tính chất như trên và chúng thường thuộc loại ắc quy kín khí hoặc ắc quy khô (dùng gel).

Vậy ắc quy dùng trong viễn thông thực chất thuộc loại ắc quy gì? Chắc chắn chúng không phải là ắc quy axít kiểu hở bởi không phù hợp với tiêu chí yêu cầu, vậy chúng chỉ có thể thuộc loại ắc quy kín khí hoặc ắc quy khô (dùng dạng gel thay cho nước để chứa axít).

Quay lại với câu hỏi chính: Khi dùng kích điện thì ắc quy dùng trong viễn thông tốt hơn ắc quy khởi động? Đúng là như vậy, chúng chắc chắn dùng tốt hơn đối với các ắc quy axít kiểu hở - nhưng đối với các ắc quy hiện thường được dùng cho mục đích khởi động nhưng có cấu tạo kiểu kín khí thì điều này chưa chắc chắn bởi ắc quy dùng trong viễn thông phần lớn vẫn là ắc quy kín khí (phần còn lại là ắc quy khô thực sự, nhưng loại này đắt hơn nhiều), một mặt khác thì sử dụng ắc quy kín khí trong cùng điều kiện dòng phóng thấp, trong môi trường làm việc trong nhà thì tuổi thọ của chúng cũng được tăng lên nhiều so với điều kiện làm việc dưới các nắp capô của xe hơi.

Tóm lại là điều kiện kinh tế cho phép thì nên dùng ắc quy dùng cho viễn thông, nếu muốn tiết kiệm thì có thể dùng các loại ắc quy kín thí thông thường - không nên sử dụng các ắc quy axít kiểu hở cho kích điện bởi chúng tiềm tàng nhiều khả năng gây nguy hiểm.

Ắc quy 100Ah phát được công suất bao nhiêu?

Có một vài người thắc mắc câu hỏi trên và với các thông số tương tự vậy (chẳng hạn ắc quy 150Ah phát được công suất bao nhiêu...). Để trả lời câu hỏi này thì trước hết phải biết được rằng chiếc ắc quy 100Ah đó (hay 150Ah đó) là đang dùng cho bộ kích điện có công suất là bao nhiêu. Lý do đơn giản là hệ thống kích điện - ắc quy không thể phát được công suất vượt mức giới hạn của nó.

Bây giờ giả sử rằng kích điện có công suất đủ lớn theo yêu cầu (chẳng hạn như là 3000VA và chỉ sử dụng 1 ắc quy 12V thôi) thì với dung lượng 100Ah sẽ phát được công suất bao nhiêu? Câu trả lời là: Ắc quy với dung lượng này nếu được nạp đủ điện và có chất lượng còn tốt thì hoàn toàn có thể phát được công suất bằng công suất của kích điện - có nghĩa là chúng hoàn toàn có thể phát được ra một dòng điện cỡ 250 A để phục vụ cho công suất trên của kích điện (ắc quy kín khí Thunder do GS nhập về hoặc Atlas với dung lượng 100Ah có thể phát dòng tức thời đến 500A). Tuy nhiên nếu phát bằng dòng điện lớn như vậy thì dung lượng tích điện của ắc quy sẽ giảm đi rất nhiều (thấp hơn nhiều so với con số 100Ah của nó), một mặt khác phát điện một dòng lớn trong thời gian dài sẽ làm nóng bình, gây nổ bình hoặc làm hư hỏng ắc quy.

Vậy một ắc quy thì nên phát với dòng điện bằng bao nhiêu là hợp lý? Người ta khuyên rằng chỉ nên chấp nhận phát với dòng điện bằng dung lượng ắc quy trong thời gian ngắn (phục vụ việc khởi động các động cơ hoặc trong thời điểm quá độ khi bật các thiết bị sử dụng điện); Nên phát với dòng dưới 1/3 dung lượng bình trong thời gian dài hơn (như vậy với ắc quy 100Ah thì nên phát dưới 33A). Cá nhân tôi cho rằng chỉ nên phát với dòng điện bằng dòng điện nạp cho phép - tức là ắc quy kín khí thì phát với dòng bằng 1/4 dung lượng bình (25A cho bình 100Ah) và với ắc quy axít kiểu hở thì phát dòng bằng 1/10 dung lượng bình - tức 10A cho bình 100Ah. Mặc dù chưa thấy các tài liệu nào nói về điều này là hợp lý, nhưng tôi suy luận từ việc nạp điện với mức dòng này là được phép thì việc phát điện với mức dòng đó (quá trình phát là ngược lại với quá trình nạp) là an toàn là phù hợp.

Như vậy bạn có thể chọn mức công suất phát với dòng bằng 1/3 dung lượng bình (tức công suất 12V x 33A = xấp xỉ 400VA với một bình 100Ah) hoặc tốt hơn là với dòng điện bằng 1/4 hoặc 1/10 dung lượng bình để ắc quy đạt được tuổi thọ cao nhất. Trong trường hợp muốn phát các công suất cao hơn mức này thì nên mắc song song với chúng thêm các ắc quy nữa cùng dung lượng.

(Có thể còn được cập nhật....)

Trương Mạnh An (6/2011)

Xem thêm: Các bài viết liên quan đến kích điện và ắc quy

19/05/2011

Các thế hệ ổn áp LiOA

Từ thời dùng ổn áp cho gia đình đến nay thì nhà tôi đã dùng qua 3 chiếc LiOA mà mỗi chiếc trong số chúng là một thế hệ. Tôi đoán rằng hiện nay ở Việt Nam cũng có nhiều người dùng ổn áp của hãng này nên có lẽ muốn viết một chút về chúng để thấy các ưu nhược điểm của từng thế hệ.

Thế hệ thứ nhất (tạm thời gọi thế) mà tôi sử dụng là một chiếc ổn áp 3kVA vào thời điểm khoảng những năm 199x nào đó. Ổn áp thế hệ này có cấu tạo gồm lõi hình xuyến và các vòng dây quấn trên nó, có một chổi than tiếp xúc với các vòng dây để thay đổi vị trí tiếp xúc từ đó thay đổi cuộn sơ cấp của biến áp tự ngẫu.

Chế độ hoạt động của thế hệ ổn áp LiOA này khá đơn giản: Khi cấp điện thì nhờ một mạch điện so sánh mức điện áp mà chổi than được điều khiển bởi một mô tơ bước sẽ quay đến vị trí điện áp đầu vào phù hợp để cho mức điện áp ra tại mức 220V.

Nhược điểm của thế hệ này là khi mất điện thì chổi than đứng nguyên - không quay về phía nào cả, do đó khi mất điện khi đang ở trạng thái 150V thì khi có điện ở trạng thái 220V thì điện áp tức thời của nó hoạt động sẽ cho ra ở mức 322V- tức là rất cao - dẫn đến có thể gây hư hỏng thiết bị điện đang sử dụng.

Loại thế hệ này cũng có sự điều chỉnh điện áp ngay khi mà điện áp đầu vào thay đổi - có nghĩa là nếu như gần nhà bạn người ta đang hàn điện hồ quang thì chiếc ổn áp sẽ quay đi quay lại một cách liên tục. Khi quay chúng phát ra những tiếng két két khó chịu - mà có lần trên một entry trước đây tôi gọi là "Ổn áp nghiến răng".

Công tắc đầu vào của loại này chỉ đơn thuần là một CB mà không có chế độ bảo vệ quá nhiệt hoặc quá dòng tích hợp, việc bảo vệ quá dòng được sử dụng một bộ ngắt riêng.

Thế hệ thứ 2 của ổn áp LiOA mà tôi sử dung là chiếc SH-5000 có dải điện áp từ 130V đến 250V. Về cấu tạo cũng như ổn áp thế hệ thứ nhất nhưng được điều chỉnh chế độ làm việc đi để đảm bảo an toàn hơn: Khi mất điện thì chổi than tự quay về vị trí 250V. Bởi có chế độ này nên khi có điện trở lại (giả sử ở mức 220V) thì điện áp đầu ra của ổn áp sẽ vào khoảng 193V. Sự điều chỉnh này tuy rằng vẫn chưa phải là hợp lý nhưng chúng đúng là có cải tiến so với thế hệ thứ nhất.

Điển cải tiến của thế hệ 2 không chỉ dừng lại ở tính năng "Auto reset system" như đã nêu trên mà còn có một số sự thay đổi nữa như sau:

Công tắc đóng ngắt đầu vào không đơn thuần là một CB nữa, thay vào đó là một công tắc kết hợp với cuộn hút. Người sử dụng có thể đóng cắt công tắc này thông qua việc bấm cơ học vào chúng, ổn áp cũng thế cắt công tắt này nếu như bị quá dòng hoặc quá áp thông qua cuộn hút.

LiOA thế hệ hai sử dụng một biến dòng (nhìn giống như một cuộn hình xuyến xuyên qua dây dẫn đầu vào) để theo dõi dòng điện tiêu thụ và nhờ đó sẽ tự động ngắt nếu dòng này vượt ngưỡng giới hạn (ví dụ cái LiOA 5kVA của tôi ngắt nếu dòng quá 28A). Đồng thời phía sau ổn áp có một công tắc gạt cho phép kích hoạt chế độ bảo vệ quá áp hay không, nếu cho phép (bật) thì khi hệ thống phát hiện ra mức điện áp đầu ra quá cao thì cũng tác động đến cuộn hút để ngắt đầu vào.

Bên trong ổn áp LiOA thế hệ thứ 2 (loại SH-5000)

Sự điều chỉnh điện áp đầu ra ngay lập tức theo điện áp đầu vào của ổn áp LiOA thế hệ thứ 2 này vẫn còn thực hiện y như thế hệ đầu tiên nên chúng không phù hợp cho những nơi có nhiều công trình thi công xây dựng (sử dụng các máy hàn điện, máy khoan và các loại thiết bị tiêu thụ điện công suất lớn nhưng lại đóng ngắt liên tục). Về bản chất điều này không đơn thuần là chúng kêu lẹt kẹt khó chịu, mà mức điện áp đầu vào thay đổi sẽ dẫn đến mức đầu ra thay đổi liên tục và vượt ngưỡng là điều nguy hiểm hơn (bạn chịu khó đọc lại entry trước để biết về điều này)

Chiếc LiOA thế hệ thứ 2 này tôi mua khi mà chiếc thế hệ thứ nhất đã không còn phù hợp công suất nữa (mà tuổi đời sử dụng của nó đã hơn 10 năm nên cho nghỉ hưu là đúng rồi). Sau một thời gian ngắn sử dụng (được 3 năm) thì mức công suất 5kVA không còn phù hợp nên tôi đã có cơ hội để sử dụng một chiếc thế hệ thứ 3 như dưới đây.

Thế hệ thứ 3 của ổn áp LiOA có cải tiến so với thế hệ thứ 2 trước đó là việc các rơ le để đóng điện đầu ra sau khi đã điều chỉnh điện áp ổn định sau khi có điện trở lại. Nguyên lý hoạt động như sau: Khi mất điện thì chổi than quay về vị trí 250V (năng lượng được xả ra từ các tụ dung lượng lớn tích trữ trước đó); Khi có điện chổi than quay đến vị trí tương ứng để mức điện áp đầu ra là 220V. Sau khoảng vài giây đến vài chục giây khi mà điện lưới ổn định thì LiOA đóng điện cho đầu ra - lúc này các thiết bị điện trong nhà mới được cấp điện.

Đây là một cải tiến rất tốt, có thể loại trừ các hiện tượng thay đổi điện áp liên tục ở thế hệ 2. Một mặt khác khi một nhánh tiêu thụ điện tại địa phương mới được cấp điện thì mức tiêu thụ trong giai đoạn đầu này thay đổi thất thường (ví dụ hàng loạt động cơ bắt đầu khởi động...), việc chờ một thời gian vài chục giây sẽ giúp cho thiết bị tiêu thụ điện trong gia đình không bị dao động quá nhiều (và cũng tránh hiện tượng đóng ngắt vài lần như thời gian trước đây người ta thường làm).

Một ưu điểm nữa của thiết kế ổn áp LiOA thế hệ 3 này là cho phép điều chỉnh mức điện áp đầu ra ở một mức nhất định nào đó mà không cần can thiệp vào bên trong. Việc điều chỉnh điện áp thông qua một chiết áp xoay có chữ V.ADJ như ở hình dưới đây:

Việc LiOA thiết kế thêm một phần điều chỉnh bên ngoài được giải thích là cho phép người sử dụng tinh chỉnh mức điện áp đầu ra cho chính xác nhất với các tần số, dạng sóng sin ở từng khu vực sử dụng. Theo mặc định thì chiết áp trên đã được chỉnh ở mức giữa và tương ứng với mức đầu ra 220V chuẩn cho lưới điện tại Việt Nam, nếu bạn muốn thay đổi thì có thể dùng một tua vít trừ (-) và khẽ điều chỉnh chúng theo mức điện áp ra cần thiết.

Việc điều chỉnh điện áp đầu ra theo mức điện áp đầu vào của ổn áp LiOA thế hệ 3 có vẻ như ở một dải điện áp rộng hơn (chẳng hạn khi điện áp đầu ra trong khoảng 215-225V thì biến áp không điều chỉnh, nhưng ngoài khoảng này mới bắt đầu điều chỉnh). Việc thiết kế như vậy vẫn đảm bảo được việc cung cấp điện áp đầu ra ổn định trong vùng cho phép, vừa tránh được hiện tượng máy "nghiến răng" liên tục khi điện áp giao động xung quanh mức điện áp nào đó (chẳng hạn như khi trong khu vực có người hàn điện dẫn đến điện áp tăng giảm thất thường).

Hình ảnh bên trong của một chiếc ổn áp LiOA thế hệ thứ 3 như sau:

Hình ảnh bên trong một ổn áp LiOA thế hệ thứ 3 (loại DRII-10000)

Trong hình này bạn sẽ thấy thấp thoáng 2 rơ le (như hình là loại rơ le 80A) loại sử dụng cuộn hút 24V DC để đóng điện đầu ra cho ổn áp. Quạt làm mát cho ổn áp chỉ xuất hiện với một số loại công suất (ví dụ của tôi dùng mức 10kVA thì mới có quạt).

Loại ổn áp thế hệ 3 của LiOA sử dụng một aptomat tép một nhánh để bảo vệ quá dòng ở đầu vào. Về cơ bản thì aptomat này chỉ bảo vệ được mức quá dòng, còn trong trường hợp điện áp đầu vào tăng cao do mất pha mát chung (trong khu vực sử dụng nhiều pha) thì thế hệ 3 này chỉ bảo vệ được các thiết bị đầu ra (ngắt điện ra qua việc ngắt rơ le) mà không tự bảo vệ được chính mình.

Để phân biệt nhằm tránh mua phải loại ổn áp còn tồn của thế hệ trước thì bạn cần lưu ý một số điểm phân biệt sau:

- Loại thế hệ mới sử dụng một aptomat tép loại một nhánh ở mặt trước, nhãn hiệu của aptomat này là LiOA.

- Loại thế hệ mới có một nút điều chỉnh điện áp (như hình phía trên) ở phía dưới đồng hồ Vôn kế tại mặt trước.

- Phía trên (hoặc phía sau) thường dán một dòng thông báo về việc ổn áp sử dụng rơ le đóng điện đầu ra nên sau khi cấp điện một lúc mới có điện áp ra (cái này chắc để người dùng không hoang mang tưởng hỏng ổn áp mà gửi đi bảo hành).

Trương Mạnh An (05/2011)

XEM THÊM

* Website của hãng sản xuất LiOA.

* Ổn áp nghiến răng (trên blog này): Có trình bày sơ lược về nguyên lý biến áp.

17/05/2011

Ắc quy dùng trong kích điện

Mùa mất điện năm ngoái có khá nhiều người đã mua bộ kích điện sử dụng ắc quy. Không như kích điện khi không sử dụng có thể để hàng chục năm, ắc quy cần có chế độ nạp và phóng điện theo các yêu cầu nhất định thì mới đảm bảo độ bền. Đã có các trường hợp để ắc quy từ hè năm ngoái đến tháng 3 năm nay thì hư hỏng ắc quy khiến không thể sử dụng được. Tôi hi vọng bài viết từ các kinh nghiệm bản thân cũng như tham khảo tài liệu sẽ giúp ích một chút cho những ai đang sở hữu các bình ắc quy kích điện có thể vận hành và sử dụng chúng một cách tốt nhất hay bảo quản được trong thời gian dài.

ẮC QUY

Phân loại và nguyên lý hoạt động của ắc quy

Nếu điểm qua các loại ắc quy thì có lẽ có thể có nhiều cách gọi như: ắc quy nước, ắc quy axít, ắc quy axít kiểu hở, ắc quy kín khí, ắc quy không cần bảo dưỡng, ắc quy khô, ắc quy GEL, ắc quy kiềm...Thực ra thì cách nói như trên là các cách gọi khác nhau của vài loại ắc quy cơ bản mà thôi, các loại như vậy chính là cách gọi có thể bao hàm vào nhau mà nếu nghe qua bạn đừng hoang mang rằng tại sao có nhiều loại ắc quy như vậy. Trên thực tế thường phân biệt thành hai loại ắc quy thông dụng hiện nay là ắc quy sử dụng điện môi bằng a xít (gọi tắt là ắc quy a xít hoặc ắc quy Chì-Axít) và ắc quy sử dụng điện môi bằng kiềm (gọi tắt là ắc quy kiềm). Tuy có hai loại chính như vậy nhưng ắc quy kiềm có vẻ ít gặp nên đa số các ắc quy mà bạn gặp trên thị trường hiện nay là ắc quy a xít.

Trong cùng loại ắc quy axít cũng được phân chia thành hai loại chính: ắc quy axít kiểu hở thông thường và ắc quy axít kiểu kín khí. Hai loại này đang bị gọi nhầm một cách thông dụng là: ắc quy nước và ắc quy khô (đúng ra thì ắc quy điện môi dạng keo mới gọi là ắc quy khô). Khi đã hiểu về nguyên lý hoạt động của ắc quy axít thì bạn dễ dàng phân biệt được chúng và các đặc tính riêng của từng loại ắc quy này.

Để biết được nguyên lý hoạt động của ắc quy, bạn có thể xem hình dưới đây (bạn có thể bỏ qua mục này nếu như thấy chúng quá phiền phức và khó hiểu ^^):

Hình: Mô phỏng bản cực ắc quy a-xít (ảnh sưu tầm)

Trong hình này vẽ đại diện hai bản cực của một ắc quy, trong đó cực cả hai cực được làm bằng Chì (Pb) và oxít Chì (PbO2). Điền đầy giữa các bản cực là dung dịch axít sulfuric (H2SO4) loãng, và tất nhiên là dung dịch loãng như vậy thì chứa Nước (H2O) là chiếm phần lớn thể tích.

Ở trạng thái được nạp đầy, các bản cực ắc quy ở trạng thái hóa học nêu trên (như hình, tức là cực dương là PbO2, cực âm là Pb), trong các quá trình phóng điện và nạp điện cho ắc quy, trạng thái hóa học của các cực bị thay đổi. Có thể xem về trạng thái hóa học trong các quá trình phóng - nạp như hình dưới đây

Hình: Mô phỏng sự làm việc của ắc quy a-xít (ảnh st)

Quá trình phóng điện diễn ra nếu như giữa hai cực ắc quy có một thiết bị tiêu thụ điện, khi này xảy ra phản ứng hóa học sau:

Tại cực dương: 2PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O + O2

Tại cực âm: Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2

Phản ứng chung gộp lại trong toàn bình là: Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn chuyển thành PbSO4.

Quá trình nạp điện cho ắc quy, do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong ắc quy sẽ có phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên, phản ứng chung gộp lại trong toàn bình sẽ là:

2PbSO4 + 2H2O = Pb+PbO2+2H2SO4.

Kết thúc quá trình nạp thì ắc quy trở lại trạng thái ban đầu: Cực dương gồm: PbO2, cực âm là Pb.

Trong thực tế, các bản cực ắc quy không giống như ở trên, các cực của ắc quy có số lượng nhiều hơn (để tạo ra dung lượng bình ắc quy lớn) và mỗi bình ắc quy lại bao gồm nhiều ngăn như vậy. Nhiều tấm cực để tạo ra tổng diện tích bản cực được nhiều hơn, giúp cho quá trình phản ứng xảy ra đồng thời tại nhiều vị trí và do đó dòng điện cực đại xuất ra từ ắc quy đạt trị số cao hơn - và tất nhiên là dung lượng ắc quy cũng tăng lên.

Do kết cấu xếp lớp nhau giữa các tấm cực của ắc quy nên thông thường số cực dương và cực âm không bằng nhau bởi sẽ tận dụng sự làm việc của hai mặt một bản cực (nếu số bản cực bằng nhau thì các tấm ở bên rìa sẽ có hai mặt trái chiều ở cách nhau quá xa, do đó phản ứng hóa học sẽ không thuận lợi). Ở giữa các bản cực của ắc quy đều có tấm chắn, các tấm chắn này không dẫn điện nhưng có độ thẩm thấu lớn để thuận tiện cho quá trình phản ứng xảy ra khi các cation và anion xuyên qua chúng để đến các điện cực.

Hình: Các bản cực của ắc quy được gắn song song nhau (ảnh st)

Mỗi một ngăn cực của ắc quy a-xít chỉ cho mức điện áp khoảng 2 đến 2,2 V do đó để đạt được các mức 6, 12 V thì ắc quy phải ghép nhiều ngăn nhỏ với nhau, ví dụ ghép 3 ngăn để thành ắc quy 6V, ghép 6 ngăn để thành ắc quy 12V. Bạn có thể xem hình cấu tạo của ắc quy dưới đây để thấy được các ngăn ắc quy được bố trí như thế nào.

Bố trí các ngăn trong một ắc quy 12V (ảnh st)

Điện áp của ắc quy (theo dung lượng)

Mặc dù điện áp của các ắc quy là một số chẵn của 2, ví dụ như ắc quy 2V, 6V, 12V, 24V...nhưng trên thực tế thì điện áp thông thường của các ắc quy không như vậy. Mức điện áp mà các ắc quy cung cấp thường lớn hơn so với định mức của chúng, ví dụ như ắc quy 12V sẽ cung cấp mức điện áp tới 13V hoặc hơn. Có điều có vẻ vô lý này cũng xuất phát từ mức độ điện áp trên mỗi ngăn bình của chúng: Mức điện áp mỗi ngăn bình ắc quy a-xít là 2,1 đến 2,2 V (±0,05V). Do tính chất cố hữu của ắc quy axit mà các ngăn của chúng không thể có mức điện áp cao hơn.

Cũng để đánh giá dung lượng của ắc quy a-xít, người ta có các thí nghiệm đo đạc và cho thấy dung lượng ắc quy phụ thuộc vào mức độ điện áp (lúc không phát dòng) như hình sau:


Biểu đồ liên quan giữa điện áp ắc quy và dung lượng còn lại (hình: Mikiemike)

Nếu biểu diễn ở dạng bảng thì thông số như bảng dưới đây. Nếu như ắc quy thuộc loại 24V thì nhân thông số ở mục điện áp một ngăn với 12.

Dung lượng

Điện áp ắc quy 12V

Điện áp một ngăn

100%

12.7

2.12

90%

12.5

2.08

80%

12.42

2.07

70%

12.32

2.05

60%

12.20

2.03

50%

12.06

2.01

40%

11.9

1.98

30%

11.75

1.96

20%

11.58

1.93

10%

11.31

1.89

0

10.5

1.75

Lưu ý rằng bảng trên đúng trong trường hợp ắc quy không mang tải, điều đó có nghĩa là nếu như kích điện đang hoạt động và bạn đo được điện áp các ắc quy là một số lượng nào đó thì không thể lấy giá trị đó để đánh giá lưu lượng bình ắc quy còn lại (là bao nhiêu %). Điều này bởi vì khi phát dòng thì các ắc quy có điện áp tụt xuống, trong trường hợp không phát dòng nữa thì mức điện áp đo được mới phản ánh đúng trạng thái dung lượng còn lại của ắc quy. Khi đang phát dòng thì điện áp ắc quy giảm xuống

Cũng theo bảng trên thì dung lượng ắc quy sẽ cạn kiệt ở mức điện áp 10,5V, một số kích điện loại "điện tử" (tức là theo dõi được mức độ điện áp đầu vào) sẽ lấy mốc 10,7V để ngừng hoạt động nhằm tránh cho sự sử dụng ắc quy cạn kệt (gây hại cho ắc quy). Điều đó là hợp lý bởi nếu như sử dụng điện từ ắc quy ở trạng thái cạn kiệt thì các bản cực của ắc quy sẽ nhanh bị hư hỏng, dẫn đến hư hỏng chung cho toàn bộ ắc quy (trong một ắc quy 12V, chỉ một trong 6 ngăn hư hỏng thì toàn bộ ắc quy đó sẽ hư hỏng).

Các ắc quy thông dụng thường chế tạo ở mức điện áp 12V, số lượng ít hơn là các ắc quy 6V dùng cho một số quạt hoặc đèn tích điện. Các ắc quy 24V trở lên không phải là không có nhưng rất hiếm và thường việc tìm kiếm thay thế cho các ắc quy này rất khó khăn (ở nơi làm việc cũ của mình có một xe chạy điện sử dụng ắc quy 24V, khi nó hỏng thì rất khó mua ắc quy này). Vậy nếu như kích điện của bạn sử dụng mức điện áp 24V thì bạn nên dùng nối tiếp các ắc quy 12V (tốt nhất là có cùng hãng sản xuất, cùng dung lượng và cùng lô sản xuất) lại với nhau chứ không nên nhất thiết phải tìm kiếm đúng loại ắc quy 24V cho chúng.

Dung lượng ắc quy và ảnh hưởng bởi chế độ phóng

Dung lượng là thông số cơ bản, tham số này cho biết được khả năng lưu trữ điện năng của ắc quy. Đơn vị tính của thông số này được tính thông dụng theo Ah (Ampe giờ), một số ắc quy nhỏ hơn (và thường là các pin) thì tính theo mức mAh (mili-ampe giờ).

Một cách đơn giản để dễ hình dung về tham số dung lượng ắc quy như sau: Ah là tham số bằng số dòng điện phát ra (tính bằng Ampe) trong khoảng thời gian nào đó (tính bằng giờ). Ví dụ như ắc quy 10 Ah thì có thể phát một dòng điện 10A trong vòng một giờ, hoặc 5A trong 2 giờ, ... hay 1A trong 10.

Nhưng trên thực tế thì dung lượng ắc quy lại bị thay đổi tuỳ theo cường độ dòng điện phóng ra. Nếu dòng điện phóng càng lớn thì dung lượng ắc quy còn lại càng nhỏ và ngược lại, dòng điện phóng nhỏ thì dung lượng được bảo toàn ở mức cao. Ví dụ về dung lượng của ắc quy phụ thuộc vào cường độ dòng phóng được thể hiện như bảng dưới đây (số liệu sưu tầm)

Thời gian (phút) Accu 100Ah Accu 26Ah
Dòng phát (A) Dung lượng (Ah) Dòng phát (A) Dung lượng (Ah)
90 57 85 13 19
60 74 74 19 19
50 86 71 21 18
45 93 70 23 17
40 102 68 25 17
30 129 64 31 15
20 174 58 40 13
15 213 53 49 12
10 275 45 63 10

Theo bảng trên thì nếu như phóng điện với dòng 57A, ắc quy 100Ah chỉ còn dung lượng là 85Ah và tương ứng chỉ phóng điện được 90 phút. Vì đa số các kích điện đang được sử dụng thuộc loại công suất từ 800VA đến 1000VA nên dòng tiêu thụ cực đại sẽ xấp xỉ với mức 57A nêu trên nên người dùng nên chú ý đến thông số này.

Vậy thì phóng dòng điện càng lớn thì dung lượng của ắc quy càng giảm đi. Muốn dung lượng ắc quy đúng như số liệu công bố của các hãng sản xuất thì có lẽ phải phóng với một dòng đủ nhỏ mà chỉ có thể thực hiện được điều này thông qua việc sử dụng điện tiết kiệm (sử dụng với nhu cầu tối thiểu) hoặc phải trang bị một hệ thống nhiều ắc quy.

Có điều gì vô lý ở đây chăng? Năng lượng tích trữ trong ắc quy bị mất đi - và điều đó vi phạm định luật bảo toàn năng lượng? Chắc chắn là không phải, năng lượng không tiêu hao đi mất, nó sẽ vẫn nằm trong ắc quy nhưng không thể phóng được ra mà thôi.

Nhìn lại hình phía trên ta thấy rằng khi ắc quy trong trạng thái còn có thể phóng điện thì cực dương là PbO2 còn cực âm là Pb quá trình phóng điện sẽ làm cho cả hai đều biến thành PbSO4. Nếu quá trình phóng điện diễn ra một cách từ từ thì các cực được lần lượt chuyển thành PbSO4 mà chúng không bị đè lên nhau (tức là lớp PbSO4 đè lên lớp PbO2 ở cực dương hoặc Pb ở cực âm), do đó dung lượng ắc quy không bị mất đi. Nếu phóng điện với dòng điện lớn thì phản ứng xảy ra mạnh, PbSO4 sinh ra nhiều và bám vào các cực đè lên các lớp PbO2 hoặc Pb khiến cho sau một thời gian ngắn thì chúng không còn phản ứng được nữa (do đã bị nằm phía trong của bản cực), điều đó dẫn đến dung lượng bình thực tế bị giảm đi.

Các tham số khác của ắc quy

Dòng khởi động nguội CCA (Cold Cranking Amps) Là một tham số thường được quan tâm khi dùng ắc quy cho các ô tô mà chủ yếu là dùng cho khởi động. Dòng khởi động nguội là dòng điện có thể phát ra được trong trạng thái nhiệt độ 0 độ F (tức bẳng - 17,7 độ C) trong vòng 30 giây. Tham số này thường chỉ được quan tâm tại các nước có nhiệt độ thấp (dưới 0 độ C), khi đó việc khởi động của động cơ gặp khó khăn vì độ nhớt dầu không đảm bảo và việc các phản ứng hóa học xảy ra trong điều kiện nhiệt độ thấp thường khó khăn hơn so với khi ở nhiệt độ cao.

Dòng khởi động nóng HCA (Hot Cranking Amps) Tương tự như dòng khởi động nguội, nhưng nó được tính tại nhiệt độ 80 độ F (tức khoảng 26,7 độ C). Tham số này thường ít quan trọng hơn so với thông số khởi động nguội (và thông số này cũng ít khi được ghi vào nhãn của các ắc quy).

Dung lượng RC (Reserve Capacity) Là tham số thể hiện thời gian phóng điện với dòng 25A ở nhiệt độ 25 độ C cho đến khi điện áp ắc quy hạ xuống dưới mức sử dụng được. Thông số này khá trực quan, thể hiện sự hoạt động liên tục của ắc quy ở chế độ bình thường với nhu cầu sử dụng thông thường (đa phần người dùng kích điện thường phát dòng ở mức này).

Trên đây là các thông số của một ắc quy. Tất cả các ắc quy đều ghi thông số về điện áp và dung lượng, còn lại hai thông số khá quan trọng sau nó là CCA và RC thì ít được ghi trên nhãn của chúng hơn. Cá nhân tôi thì thường thiện cảm đối với các loại ắc quy được ghi rõ ràng các thông số như vậy bởi nó gần như một sự đảm bảo về chất lượng đã công bố.

So sánh hai loại ắc quy thông dụng

Thị trường hiện có hai loại ắc quy thông dụng là: ắc quy axít kiểu hở và ắc quy axít thiết kế theo kiểu kín khí – miễn bảo dưỡng (loại này hay bị gọi là ‘ắc quy khô’ nhưng thực ra thì dùng từ này là không đúng lắm bởi ắc quy khô một cách chính xác là loại ắc quy không dùng điện dịch). Sự khác nhau giữa hai loại ắc quy này thể hiện trong bảng sau:

Tiêu chí Ắc quy axít thông thường (loại hở) Ắc quy axít loại kín khí.
Giá thành Rẻ hơn so với loại ắc quy kín khí bởi chế tạo đơn giản hơn. Đắt hơn so với ắc quy thông thường, nhiều hãng phải nhập nước ngoài (Ví dụ loại ATLAS nhập từ Hàn Quốc, Thunder do GS nhập khẩu).
Cách phân biệt hai loại Có các nút ở các ngăn bình (dùng để bổ sung nước cất sau quá trình sử dụng), nếu ắc quy 12V thì sẽ có 6 nút này. Không có nút ở các ngăn bình, thường ghi rõ ắc quy không cần bảo dưỡng ở vỏ bình hoặc tài liệu kèm theo.
Trạng thái phóng điện Tương đương nhau Tương đương nhau, nhưng sau khi phát dòng điện lớn thì ắc quy kín khí thường phục hồi điện áp nhanh hơn, tuy nhiên điều này không ảnh hưởng đến hoạt động của kích điện.
Trạng thái khi nạp điện và dòng nạp cho phép - Khi nạp có thể phát ra khí cháy hoặc khí có mùi khói chịu.
- Dòng điện nạp lớn nhất chỉ nên bằng 0,1 lần trị số dung lượng ắc quy (Ví dụ loại 100Ah chỉ nên nạp với dòng cao nhất là 10A)
- Khi nạp ắc quy không phát sinh khí ra môi trường bên ngoài nên không có mùi.
- Dòng điện nạp có thể lên tới 0,25 lần trị số dung lượng ắc quy (ví dụ loại 100 Ah có thể nạp với dòng lớn nhất là 25A)
Chế độ bảo dưỡng - Nếu mức điện dịch từng ngăn ở ắc quy thấp hơn quy định thì phải bổ sung.
- Định kỳ phải nạp điện bổ sung cho ắc quy. Chu kỳ nạp định kỳ khoảng 3 tháng/lần nếu không nối với thiết bị tiêu thụ điện.
- Không phải bổ sung điện dịch trong quá trình sử dụng.
- Phải nạp điện định kỳ trong thời gian không sử dụng, nhưng chu kỳ nạp định kỳ dài hơn so với loại ắc quy axít thông thường.
Tuổi thọ Tuổi thọ thấp hơn so với loại ắc quy kín khí. Thường có tuổi thọ cao hơn so với ắc quy loại hở thông thường.

So bảng trên thì bạn thấy rằng ắc quy kín khí sẽ có nhiều ưu việt hơn so với ắc quy axít thông thường, nếu tình hình tài chỉnh cho phép thì bạn nên chọn loại ắc quy kín khí. Nếu sử dụng loại ắc quy axít thông thường thì cần lưu ý đến điều chỉnh dòng nạp và đặc biệt lưu ý không gây phát sinh tia lửa (do chạm chập dây hoặc hút thuốc) gần ắc quy khi nạp bởi chúng dễ gây cháy nổ hơn loại kín khí (quá trình nạp có thể xảy ra sự điện phân nước để tạo ra hai chất khí dễ cháy nổ là Hiđrô và ôxy).

Ngoài hai loại thông dụng trên thì thị trường cũng có một số loại ắc quy khô một cách thực sự, chúng vẫn dùng cá bản cực bằng PbO2 và Pb với điện môi H2SO4 nhưng được trữ ở dạng keo sệt (gel). Ưu điểm của loại ắc quy này là chúng không gây mùi khó chịu khi nạp điện, không gây chảy axit khi bị vỡ, có thể hoạt động ở các vị trí đặt khác nhau. Nhược điểm là chế độ nạp khắt khe và không chịu được quá nạp (khi nạp loại này chỉ được nạp với dòng nhỏ hơn 1/20 dung lượng), nếu thường xuyên quá nạp loại ắc quy này thì tuổi thọ của chúng sẽ giảm rất nhanh.

SẠC VÀ BẢO DƯỠNG ẮC QUY

Ắc quy được vận hành tốt và bền theo thời gian nếu như có chế độ phóng điện phù hợp và chế độ nạp tốt, phần dưới đây sẽ trình bày phương pháp nạp vào bảo dưỡng ắc quy để đảm bảo kéo dài thời gian sử dụng cho các ắc quy.

Nạp (sạc) ắc quy

Cách nạp chung

Rất nhiều hãng sản xuất ắc quy đã đưa ra phương pháp nạp ắc quy như sau:

  • Với ắc quy axít loại hở, nạp với dòng điện bằng 1/10 dung lượng bình trong thời gian 10 giờ. Điện áp nạp 14,5V đến 15V (riêng hãng Tia Sáng hướng dẫn nạp với dòng bằng 1/20 dung lượng cho một số loại ắc quy hở).
  • Với ắc quy axít loại kín khí: nạp với dòng điện tối đa 2,5/10 dung lượng bình, trong thời gian 4 giờ hoặc nạp với dòng điện 1/10 dung lượng bình trong 10 giờ ở điện áp 14,5 đến 15V.

Hầu như các tờ hướng dẫn sử dụng kèm bảo hành của các bình ắc quy thường ghi như trên, trên một số website cũng hướng dẫn như vậy. Tôi nhận thấy có vấn đề không ổn trong cách thức nạp như vậy! Về điện áp nạp và dòng điện nạp thì chưa có gì đáng nói, nhưng về mặt thời gian thì có thể là không hợp lý. Nếu như ắc quy đã dùng cạn thì thời gian nạp như trên là phù hợp, nhưng nếu như ắc quy chỉ sử dụng hết 50% (hoặc một con số nào đó khác lớn hơn 20%) thì khi nạp với dòng điện và thời gian như trên sẽ có thời điểm ắc quy đã đầy mà vẫn bị cưỡng bức nạp thêm. Các trường hợp nạp thêm quá mức đều gây giảm thọ cho ắc quy.

Vậy thì nạp thế nào là hợp lý? Chế độ tốt nhất có lẽ nên giao phó cho các bộ nạp tự động được thiết kế tốt, chúng sẽ tự đo điện áp ắc quy và chế độ sụt giảm điện áp sau một thời gian để tiến hành nạp cho ắc quy đến thời điểm đầy điện. Cách thức vận hành một bộ nạp như vậy bạn có thể xem một video ngắn dưới đây. Đoạn video này là giai đoạn nạp từ chế độ nạp duy trì của hệ thống ắc quy của tôi từ mức 13,40V đến mức nạp 13,7V của các bình ắc quy axít kín khí.

Bộ nạp tôi đang dùng trong video này thuộc loại điện tử, dùng nguồn xung nên rất thuận tiện điều khiển chế độ nạp. Khi nạp thì đèn chỉ thị nhấp nháy, khi nạp đủ thì đèn ngừng nhấp nháy. Bạn sẽ thấy thời điểm ban đầu bộ nạp sẽ đưa một mức điện áp lớn, điện áp bình tăng nhanh đạt mức 13,7V, sau đó bộ nạp ngừng cấp điện và hệ bình ắc quy ngay lập tức tụt điện áp xuống, sau đó nạp lại cấp một mức điện áp cao để đưa điện áp lên...quy trình này diễn ra vài lần cho đến khi bộ nạp cấp một mức điện áp phù hợp để nạp điện áp ắc quy dần lên đến mức 13,7V thì ngừng lại. Như vậy có thể thấy bộ nạp không hoàn toàn nhắm mắt nhắm mũi nạp điện mà còn có thời gian ngừng để đo điện áp ắc quy, đo dòng điện nạp để lựa chọn mức điện áp và dòng nạp phù hợp với chế độ điều chỉnh (tựa như việc chúng ta không đi đến đích rồi phanh gấp - mà bắt đầu phanh ở đoạn gần đích vậy).

Bộ nạp ắc quy tự động của AST chất lượng rất tốt cho nạp ắc quy

Nếu như không có bộ nạp tự động thì thế nào? Bạn có thể nạp theo chế độ phải giám sát dòng điện và điện áp của ắc quy. Muốn thực hiện điều này ít nhất phải có một bộ nạp có thể điều chỉnh được điện áp nạp (chẳng hạn một bộ nạp bằng biến áp có nhiều nấc ở đầu ra). Ban đầu có thể đặt điện áp sao cho dòng điện ở mức dưới 1/10 dung lượng bình hoặc nhỏ hơn nữa, sau đó giám sát điện áp ắc quy (khi vẫn đang ở chế độ nạp) sao cho chúng thấp hơn mức 13,8V (để an toàn, có thể đặt mức này cao hơn). Khi đến mức điện áp này thì cần giảm điện áp nạp sao cho chúng giữ ở mức điện áp 13,8V không đổi trong khoảng vài giờ, sau đó ngắt bình khỏi bộ nạp và điều chỉnh sao cho mức điện áp đầu ra không tải của bộ nạp ở mức 13,8V rồi đóng bình vào nạp trong thời gian dài sau đó (hàng chục giờ cũng được). Lưu ý rằng sau khi điều chỉnh điện áp 13,8V ở chế độ không nối với ắc quy, khi đóng lại thì điện áp sẽ sụt giảm - bởi khi có dòng thì mức điện áp này chắc chắn sẽ giảm đi, lúc đó không cần điều chỉnh gì nữa, dòng điện sẽ giảm dần cho đến khi nó còn khoảng vài chục mA thì điện áp ắc quy sẽ ở mức xấp xỉ 13,8V.

Để điều chỉnh được dòng nạp và mức điện áp thì có lẽ cần một bộ nạp có điều chỉnh. LiOA có một sản phẩm phục vụ cho nhu cầu này ở các mức: Dòng 15A (phù hợp với các bình dưới 150Ah) hoặc dòng 30A (phù hợp với hệ thống các bình có dung lượng tổng nhỏ hơn 300Ah), ngoài ra còn mức điện áp điều chỉnh 0 đến 18V; 0 đến 36V (và còn có loại cho phép điều chỉnh 2 đến 50V nhưng hiện nay không thấy sản phẩn này giới thiệu trên website của LiOA). Có thể xem loạt sản phẩm này trên website của LiOA.

Khi dùng bộ nạp LiOA nêu trên bạn có thể có một chế độ nạp khác nữa: Đó là điều chỉnh mức điện áp đầu ra ban đầu khi không nối vào ắc quy là 14,4V sau đó nối bộ nạp với ắc quy, ngay sau khi nối thì mức điện áp trên hai cực ắc quy sẽ giảm xuống tuỳ thuộc vào tình trạng đầy/cạn của ắc quy nhưng dòng điện nạp lúc này sẽ được hiển thị trên đồng hồ đo dòng của bộ nạp. Nếu dòng điện lúc này lớn hơn trị số 1/10 dung lượng ắc quy thì cần điều chỉnh lại mức điện áp nạp sao cho dòng này về trị số 1/10C, nếu như dòng đo được bởi đồng hồ lúc này nhỏ hơn 1/10C thì hãy để nguyên như vậy. Sau một thời gian thì điện áp trên hai cực ắc quy sẽ tăng lên và dòng nạp nhỏ dần đi, mức điện áp ngày càng chậm chạp và cần đợi chúng đến mức 13,8V thì bắt đầu điều chỉnh lại: Hãy ngắt ắc quy khỏi bộ nạp và điều chỉnh mức điện áp đầu ra của bộ nạp là 13,8V rồi đấu vào ắc quy. Ngay khi đóng nối ắc quy với bộ nạp thì điện áp sẽ tụt xuống một mức nào đó, hãy cứ để như vậy một thời gian thì thấy mức điện áp này tăng dần lên - cho đến khi chúng đạt 13,8V (có lẽ phải mất hàng chục giờ hoặc hơn) thì dòng điện nạp sẽ giảm dần về 0. Cho đến khi dòng nạp chỉ còn bằng 50-150 mA cho mỗi dung lượng 100Ah thì có lẽ là quá trình nạp sẽ hoàn tất.

Đến đây bạn có thể thấy rằng việc nạp thủ công quả là phức tạp và nhất thiết cần sự giám sát. Đúng như vậy, nếu giám sát tốt thì khi nạp sẽ không có hiện tượng bình nóng lên hoặc bình ắc quy hở sủi tăm mãnh liệt (như sôi lên) - đó mới là chế độ nạp đảm bảo an toàn cho ắc quy.

Nếu như sự giám sát trên là mất thời gian và khiến bạn không yên tâm khi mà sao nhãng một thời gian dài không chú ý đến nó thì bạn có thể nạp theo phương pháp đặt dòng điện lớn trong thời điểm ban đầu (tuân theo mức dòng cho phép bằng 1/10 dung lượng ắc quy), sau đó có thể nhẩm tính sơ bộ dung lượng ắc quy đã dùng (bằng cách nhẩm số công suất đã dùng trong thời gian bao lâu để tính ra lượng Ah đã tiêu thụ), sau đó căn cứ vào dòng nạp hiện tại và mức dung lượng còn thiếu mà sẽ để bộ nạp tự hoạt động trong khoảng thời gian mà nó phải bù cho lượng thiếu hụt (chẳng hạn như ước chừng thiếu 40Ah, khi nạp bằng dòng 10A thì phải 4 giờ sau mới phải quan tâm đến nó để giám sát liên tục). Nếu nhẩm tính được như vậy thì bạn sẽ "nhàn" hơn trong quá trình giám sát chế độ nạp của ắc quy.

Đến đây bạn sẽ thấy rằng quá trình nạp khá phức tạp phải không - còn tôi thì ngại rằng sự diễn giải của mình khá loằng ngoằng và khiến bạn khó hiểu. Và đúng là đến đây tôi đã hiểu tại sao các hãng sản xuất ắc quy lại chỉ gói gọn giải thích cho một dòng ngắn ngủi "nạp với dòng điện 1/10 dung lượng ắc quy trong 10 giờ" rồi - nó quả thực là cách diễn giải đơn giản nhất.

Và mọi sự phức tạp đó có thể giải quyết được khi mà bạn có một bộ nạp tự động - hoặc kích điện của bạn có chế độ nạp tự động và chế độ nạp này phải hoạt động đúng đắn. Nhưng quả thật, sau khi thấy nhiều bạn lên tiếng về việc kích điện của hãng HĐ bị lỗi phần nạp trên diễn đàn Webtretho thì tôi thấy rằng cũng không nên quá tin tưởng vào các kích điện - mà phải kiểm tra chế độ nạp của chúng. Cách thức kiểm tra đơn giản nhất là bất kỳ một chế độ nạp chuẩn nào cũng không được làm bình ắc quy nóng lên tới tầm nhiệt độ 45 đến 50 độ! Nếu có hiện tượng này xảy ra thì chế độ nạp của kích điện hoạt động không đúng - dẫn đến việc nhanh hư hỏng các ắc quy của bạn.

Nạp ắc quy theo từng loại riêng biệt


Điện áp nạp và nạp nổi (float) của một số loại ắc quy khác nhau (hình của một loại kích điện).

Cách thức nạp thủ công nêu trên thường chỉ phù hợp cho loại ắc quy axit thông thường (kín khí hoặc loại hở), trên thực tế thì cũng là loại ắc quy sử dụng axit H2SO4 nhưng chúng được cấu tạo bản cực cải tiến đi để đạt hiệu suất làm việc cao.

Bạn xem hình bên về thông số hướng dẫn người dùng thiết đặt chế độ nạp và nạp nổi của một loại kích điện sẽ thấy chế độ nạp của các loại ắc quy này sẽ tối ưu với các thông số khác nhau. Tuỳ thuộc vào các loại ắc quy mà bạn có thể lựa chọn các thông số nạp và nạp nổi cho phù hợp. Ví dụ theo bảng trên, với loại ắc quy Chì-Axit kín khí (sealed lead acid) có mức điện áp nạp là 14,4V, nạp nổi là 13,6V. Ắc quy Chì-Axít loại hở điện áp nạp 14,8V và nạp nổi 13,8V... Do phần lớn các ắc quy thuộc loại này nên hầu như các kích điện đều đặt thông số nạp nổi là 13,8V. Như vậy bạn cần căn cứ vào loại ắc quy mà mình đang sử dụng thuộc loại nào để có thể có chế độ nạp phù hợp hoặc có cho phép các kích điện nạp nổi cho ắc quy của mình không.

Trong trường hợp nếu không muốn cho kích điện nạp nổi ắc quy của bạn trong thời gian dài (do thông số không phù hợp) bạn có thể lắp thêm các aptomat để ngắt ắc quy ra khỏi kích điện, xem về cách lắp tại bài viết này trên cùng blog.

Lưu ý về việc nạp ắc quy kiểu hở: Khi nạp với dòng điện nhỏ (ví dụ khi phụ nạp thường xuyên) thì bạn có thể quên không mở các nắp của các ngăn ắc quy ra được, nhưng khi nạp chu kỳ với dòng điện lớn thì nhất thiết phải mở các nắp này để các khí thoát ra trong quá trình nạp. Đây cũng là một sự phiền phức trong quá trình sử dụng các ắc quy kiểu hở - do đó nên hạn chế sử dụng ắc quy kiểu hở trong các kích điện.

Nạp dòng lớn hay dòng nhỏ thì tốt?

Có một câu hỏi đặt ra là khi nạp ắc quy, lựa chọn dòng nhỏ thì tốt hay là dòng lớn thì tốt? Có nhiều người cho rằng phải nạp bằng dòng điện lớn đến trị số 1/10 dung lượng ắc quy thì tốt.Có nhiều người tin rằng chế độ nạp 3 giai đoạn hiện nay là cực tốt - mà trong đó thì giai đoạn đầu tiên của việc nạp ắc quy chính là đưa một dòng điện lớn vào nạp.

Chế độ nạp 3 giai đoạn mà người ta cho rằng làm tăng tuổi thọ của ắc quy như sau: Giai đoạn 1: Nạp với dòng điện không đổi ở mức tối đa cho phép của ắc quy. Giai đoạn 2: Nạp với điện áp không đổi (theo bảng điện áp ở hình phía trên để phù hợp với từng loại ắc quy). Giai đoạn 3: Giữ ở mức điện áp nạp nổi của ắc quy (theo bảng trên).

Việc nạp bằng dòng điện ở cường độ cao sẽ làm cho phản ứng xảy ra nhanh, mãnh liệt và tạo ra nhiều PbO2 ở cực dương, Pb ở cực âm. Việc tạo ra các lớp PbO2 trên cực dương (hoặc Pb ở cực âm) với tốc độ lớn sẽ làm cho PbO2 dễ phủ lên mặt ngoài các lớp PbSO4 và tạo ra hiện tượng trên bản cực sẽ có hai thành phần nằm xen kẽ nhau: PbSO4 nằm phía trong và PbO2 nằm phía ngoài bao phủ lên. Khi mà lớp PbO2 ở cực dương đã bao phủ hết bề mặt bản cực thì chúng ngăn cản việc PbSO4 ở phía trong phản ứng để trở thành PbO2 được nữa - và lúc này các bản cực dễ bị sun phát hoá nếu để trong thời gian dài.

Như vậy thì nạp chậm là tốt? Có lẽ là như vậy nếu như có đủ thời gian cho quá trình nạp đó. Chẳng hạn như hôm nay mất điện, sau đó khi có điện trở lại thì ắc quy bắt đầu được nạp, quá trình nạp chậm mất khoảng 2 ngày mới hoàn thành thì ngày mai chẳng may có mất điện - ắc quy lúc đó chưa đủ đầy để phóng điện nên bị phóng yếu, quá trình đó diễn ra nhiều lần sẽ dẫn đến ắc quy luôn ở trạng thái đói và cũng bị sun phát hoá bản cực. Chế độ làm việc của các UPS cũng vậy - người ta luôn phải tính đến các trường hợp điện lưới bị yếu kém hoặc bị mất điện lưới trong mọi thời điểm - do đó chế độ nạp của các ắc quy trong UPS được thiết kế sao cho tối ưu nhất trong điều kiện phải nạp nhanh nhất. Nhu cầu sử dụng kích điện chưa chắc đã đòi hỏi cần nạp gấp như vậy (bởi có thời điểm năm 2010 khi cắt điện luân phiên thì cao điểm nhất là ngày mất và ngày có, thời gian có điện xen kẽ vượt qua con số 24-36h) nên không nhất thiết phải nạp với một dòng điện lớn ngay từ ban đầu.

Vậy thì nạp dòng lớn hay dòng nhỏ còn tuỳ thuộc vào tần suất hoạt động của ắc quy - nếu điều kiện cho phép thì tốt nhất nên nạp bằng dòng nhỏ. Hệ thống có dòng phóng nhỏ và dòng nạp nhỏ thì tuổi thọ ắc quy sẽ tăng lên, tuy nhiên kèm theo điều này lại phải đầu tư nhiều ắc quy mắc song song và gây tốn kém. Nếu như không mất điện thường xuyên hoặc sử dụng kích điện như một sự dự phòng cho các thời điểm mất điện (hoặc quá tải biến áp trong khu vực) thì việc đầu tư nhiều ắc quy là không kinh tế.

Nạp các hệ ắc quy mắc song song nhau

Khi bạn có một hệ thống nhiều ắc quy mắc song song nhau thì có hai cách nạp: nạp từng ắc quy riêng lẻ hoặc sàng đồng thời toàn bộ ắc quy.

Nếu như nạp từng ắc quy riêng lẻ thì bạn nên ngắt các ắc quy khác ra khỏi hệ thống, sau đó nạp đầy một hoặc nhóm bình ắc quy đó. Sau đó ngắt hoàn toàn các bình các bình đã nạp đầy để nạp các bình chưa được nạp. Sau khi các bình đầy hoàn toàn thì đợi chúng ổn định một thời gian đến khi các điện áp trên các bình sàn sàn như nhau thì đóng chúng lại chung vào hệ thống.

Cách nạp đồng thời các bình ắc quy mắc song song có lẽ là cách nạp đơn giản hơn và đảm bảo các bình có dòng nạp có thể thấp và làm tăng tuổi thọ ắc quy. Tuy vậy khi nạp song song cần lưu ý một số vấn đề sau:

Khi nạp cần lưu ý đo dòng nạp trên từng ắc quy để đảm bảo rằng dòng nạp không vượt quá giới hạn 1/10 dung lượng của ắc quy đó. Ví dụ cụ thể: Nếu bạn có hai ắc quy 100Ah nối song song nhau, khi nạp bạn thấy mỗi ắc quy có dòng nạp nhỏ hơn 10A thì tốt, nhưng trên một ắc quy có dòng 12A và một ắc quy có dòng 8A thì sẽ là không được vì sự chênh lệch đó có một dòng vượt quá mức khuyến cáo. Hiện tượng nạp lệch dòng ở các ắc quy mắc song song có thể do các bình đưa vào sử dụng không cùng thời điểm (chiếc mua trước, chiếc mua sau) hoặc các bình có hãng sản xuất khác nhau, có kiểu loại khác nhau (loại kín khí hoặc loại ắc quy hở), dung lượng khác nhau ... Nếu như xảy ra hiện tượng dòng nạp lệch nhau như trên bạn có thể giảm dòng nạp để dòng phù hợp nhất với từng nhánh song song - hoặc chuyển sang nạp từng bình hoặc từng cụm bình.

Nạp các hệ ắc quy mắc nối tiếp nhau

Khi kích điện sử dụng mức điện áp 24V hoặc cao hơn thì cần nối tiếp các ắc quy với nhau. Đối với cách lắp nối tiếp sẽ được trình bày ở phần sau, ở đây chỉ xin lưu ý một chút về cách nạp với hệ thống này.

  • Khi nạp thì chế độ nạp cũng tương tự ắc quy 12V, nhưng các thông số được nhân 2 lên. (Ví dụ mức 13,8V thì trở thành 27,6V).
  • Dung lượng dùng để tính dòng điện chỉ lấy theo một ắc quy, ví dụ đấu 2 ắc quy 12V 100Ah nối tiếp nhau thì sẽ coi như bằng 1 ắc quy 24V 100Ah nên dòng nạp 1/10 cũng chỉ bằng 10A.
  • Trong quá trình nạp cần đo mức điện áp trên từng ắc quy để xem có sự chênh lệch nhau không, nếu chênh lệch quá lớn thì nên ngừng nạp và chuyển sang nạp riêng cho từng ắc quy bằng bộ nạp 12V. Thông thường nếu như chế độ nạp bị lệch nhau thì khi phóng điện cũng sẽ lệch nhau, dẫn đến việc hư hỏng trước một ắc quy.

Giải thích thêm về lưu ý thứ 3 ở trên: Sự chênh lệch điện áp trên hai ắc quy đang mắc nối tiếp sẽ xảy ra khi chúng không có cùng tình trạng như nhau (một cũ một mới hoặc cho dù cùng mua nhưng hai ắc quy ở hai lô khác nhau, được sản xuất thời gian khác nhau...có nghĩa là các ắc quy lệch nhau), khi đó đo điện áp trên từng ắc quy sẽ ra kết quả khác nhau. Trong trường hợp này thì cần dùng bộ nạp cho một ắc quy để tạm thời mắc vào hai đầu một ắc quy để nạp cho chúng đầy hoàn toàn.

Tại các nhà máy điện, các trạm phân phối thường sử dụng các hệ thống nhiều ắc quy nối tiếp nhau như vậy để phục vụ điều khiển và đóng cắt. Hệ ắc quy nối tiếp được phụ nạp thường xuyên theo chế độ nạp nổi và theo định kỳ được kiểm tra từng bình một để sẵn sàng phụ nạp hoặc thay thế nếu không đủ thông số. Có những hệ thống hoạt động hàng vài chục năm như vậy mà vẫn chưa bị hỏng - chính vì lý do này mà tôi nghĩ rằng trong dân dụng nếu phụ nạp và có chế độ sử dụng hợp lý cũng sẽ sử dụng được bền như vậy.

Bảo quản và bảo dưỡng ắc quy

Bảo dưỡng bằng phụ nạp

Mùa hè năm ngoái (2010) nhiều người đã mua kích điện và kèm theo là bộ ắc quy, năm nay cũng nhiều người mua và phần lớn khả năng là không phải dùng đến bởi không bị mất điện nữa. Nếu như kích điện để được hàng chục năm mà không hỏng thì ắc quy nếu không được bảo dưỡng sẽ hỏng ngay sau vài tháng hoặc một năm tuỳ theo tình trạng có nối trực tiếp giữa ắc quy với kích điện hay không và dòng điện tiêu thụ của kích điện là bao nhiêu khi ở trạng thái không làm việc.

Nếu như kích điện có thể ngắt hoàn ắc quy ra khỏi kích bằng một công tắc nguồn (thường các kích điện từ loại cho ra sóng mô phỏng hình sin sẽ có chức năng ngắt như vậy) thì kích điện sẽ không làm tiêu tốn ắc quy, do đó có thể để ắc quy trông một thời gian dài. Còn lại các kích điện tiêu thụ điện của ắc quy trong chế độ chờ thì nên ngắt hoàn toàn ắc quy ra khỏi kích điện để đưa vào chế độ bảo quản/bảo dưỡng. Lưu ý rằng chỉ nên thực hiện điều này nếu như không sử dụng hàng tuần hoặc thời gian dài hơn.

Khi ngắt hoàn toàn ắc quy khỏi kích điện (có thể qua các aptomat đã nói ở bài trước) thì tuỳ theo bộ nạp mà bạn hiện có để có thể có chế độ bảo dưỡng khác nhau:

- Định kỳ nạp bổ sung cho ắc quy. Nếu như hãng ắc quy Tia Sáng đề nghị nạp 3 tháng một lần cho các ắc quy nước và 9 tháng một lần đối với các ắc quy kín khí (9 tháng là với nhiệt độ môi trường từ 30 đến 40 độ C) thì tốt hơn là nạp bảo dưỡng trong thời gian ngắn hơn: tức khoảng 1 tháng/1 lần. Việc nạp bảo dưỡng hàng tháng sẽ thuận lợi cho việc bất kỳ thời điểm nào cũng có thể sử dụng kích điện để phát ra điện 220V sử dụng trong gia đình - chẳng hạn một thời điểm nào đó nhiều người cùng sử dụng khiến cho biến áp của khu vực (khu phố) bị quá tải, nhảy bảo vệ khiến cho khu vực bị mất điện khoảng 30 phút.

Việc nạp định kỳ thực hiện tương tự như khi vừa sử dụng kích điện: Đóng điện vào kích và cắm nguồn từ kích điện vào lưới điện để thực hiện chế độ nạp, tuy nhiên tuỳ thuộc vào thời gian để không ắc quy là lâu hay nhanh mà ắc quy sẽ nhanh đầy hoặc không. Nên sử dụng một đồng hồ đo điện áp giữa hai cực ắc quy để kiểm tra quá trình nạp này. Thông thường mỗi tháng nạp một lần thì chỉ cần nạp khoảng 30 phút là ắc quy đã đầy điện.

- Phụ nạp thường xuyên cho kích điện: Đây là cách thức hợp lý nhất cho kích điện bởi tránh sự lãng quên bảo dưỡng ắc quy khi mà hàng năm trời không mất điện để có thể phải bật kích. Phụ nạp thường xuyên là cách cân bằng dòng điện tự phóng của ắc quy khi không sử dụng.

Ở phần trên bạn có thể thấy mức điện áp nạp nổi (float) thì đây có phải là mức điện áp để phụ nạp thường xuyên hay không? Trong trường hợp kích điện hoạt động thường xuyên (chẳng hạn cắt điện luân phiên thì sử dụng kích điện là thường xuyên) thì chế độ nạp nổi này trong vài chục giờ sẽ giúp cho ắc quy đảm bảo đầy hoàn toàn. Hữu dụng nhất của nạp nổi có lẽ là UPS online hoặc kích điện hoạt động ở chế độ online: Trong khi phần AC/DC cung cấp một điện áp ổn định cho phần DC/AC (mà không chuyển sang chế độ by pass) thì mức điện áp ổn định này chính bằng điện áp nạp nổi của hệ thống ắc quy - vậy khi UPS online có điện lưới thì cho dù không ở chế độ by pass thì chúng cũng không tiêu thụ điện từ ắc quy.

Mức phụ nạp theo một người viết trên Wikipedia tiếng Việt thì vào khoảng 12,8 đến 13,5V đối với ắc quy Chì-Axít, một số trang khác đề nghị mức 12,8 đến 13,2V. Để có được mức độ điện áp chuẩn thì có lẽ cần phải thực hiện một loạt thí nghiệm: Sử dụng một ổn áp một chiều để điều chỉnh mức điện áp từ 12,8V đến 13,5 V để rò xem mức điện áp nào có dòng điện phụ nạp là nhỏ nhất - lúc đó dòng điện có vẻ sẽ cân bằng với mức tự phóng của ắc quy. Tôi đã thử như vậy và thấy rằng mức điện áp 13,3V cho nhiệt độ 25 độ C và 13,4V ở nhiệt độ 30 độ C là phù hợp cho việc phụ nạp thường xuyên.

Sau khi phụ nạp thường xuyên trong khoảng một tháng, bạn có thể kiểm tra hiệu quả của mức phụ nạp này có đảm bảo hay không, việc kiểm tra có thể thực hiện bằng cách sử dụng một bộ nạp chuẩn để đo thời gian nạp hệ ắc quy đã được phụ nạp cho đến khi chúng đầy hoàn toàn. Nếu hệ phụ nạp đảm bảo (tức cung cấp đủ áp và dòng) thì thời gian nạp ắc quy cho đến đầy chỉ vào khoảng vài phút. Nếu xem hình video phía trên bạn sẽ thấy rằng với bộ bộ nạp điện tử có dòng lớn nhất là 3A mà chỉ mất khoảng 10 phút là nạp đầy cho hệ thống ắc quy 400Ah sau một tháng 'ngâm' ở chế độ phụ nạp 13,4V.

Bảo dưỡng cho ắc quy hở

Các ắc quy axít thuộc loại hở thường có các nắp để thuận tiện cho việc bổ sung nước cất, các nắp đều có một lỗ nhỏ thông hơi. Các lỗ thông hơi này có tác dụng thoát các khí dễ cháy trong quá trình nạp nhưng lại có thể làm cho bụi có thể xâm nhập vào bên trong ắc quy. Để ắc quy hoạt động tốt thì cố gắng đặt nó tại những nơi vừa thông thoáng lại vừa ... không bụi (bởi thông thường khi nạp với dòng điện lớn thì nhà sản xuất sẽ khuyến cáo bạn mở các nút thông hơi này).

Trong các quá trình nạp điện, ắc quy hở làm thoát ra một lượng khí hydro và oxy mà hai khí này được tách ra khỏi nước nên sẽ làm hao hụt nước trong bình. Bình thường các bình ắc quy hở sẽ có các vạch để người dùng dễ nhận biết mức nước trong bình có còn đủ hay không để có thể bổ sung. Nếu như bạn thấy mức dung dịch trong các ngăn thấp hơn mức vạch thấp nhất thì cần thiết bổ sung nước cất vào các ngăn sao cho mực dung dịch bên trong nằm giữa hai vạch mức là đảm bảo (nên bổ sung cho đến mức trên của vạch).

Dung dịch bổ sung vào ắc quy tuyệt đối chỉ sử dụng dung dịch nước cất được sản xuất sẵn cho việc bổ sung ắc quy hoặc dung dịch nước cất điều chế trong ngành y tế. Không được sử dụng nước mưa hoặc nước giếng hay bất kỳ loại nước nào khác không phải nước cất bởi chúng có thể chứa các khoáng chất và làm cho các khoáng này bám vào các điện cực - làm giảm hiệu suất của ắc quy.

Cũng không được bổ sung dung dịch axít loãng như nhiều thợ sửa xe máy thường khuyên làm vậy. Thông thường thì việc nạp ắc quy nếu ở dòng điện lớn sẽ làm thất thoát H2SO4 và có thể gây thiếu hụt H2SO4 nên trước đây người ta đã chế ra loại dung dịch H2SO4 loãng 5% để bổ sung thêm vào ắc quy. Hiện nay các hãng sản xuất đều không cho phép việc bổ sung thêm các dung dịch axít loãng như vậy nên chúng ta không thực hiện theo lời khuyên này.

Nạp xả định kỳ để tăng độ bền ắc quy?

Một số người cho rằng việc nạp xả định kỳ sẽ làm ắc quy bền hơn, họ thực hiện định kỳ hàng tháng hoặc vài tháng thì xả hoàn toàn ắc quy sau đó lại nạp lại. Có lẽ xuất phát của suy nghĩ này là có một số loại pin nạp yêu cầu phải xả và nạp định kỳ để tăng tuổi thọ bởi loại pin này có hiện tượng "nhớ" chế độ nạp và phóng của nó. Ắc quy không có hiện tượng "nhớ" trạng thái như loại pin nọ, nhưng trong một số trường hợp cụ thể thì việc nạp xả cũng có ý nghĩa nhất định.

Sau một quãng thời gian hoạt động liên tục (ví dụ sau thời gian cắt điện luân phiên, đã có thông báo không cắt điện nữa) thì nên phóng hoàn toàn đến mức cạn kiệt (10,5V-10,7V) bằng dòng điện nhỏ (nhỏ hơn 5% dung lượng bình) rồi nạp lại với dòng điện nhỏ (cũng nhỏ hơn 5% dung lượng bình) cho đến khi đầy hoàn toàn. Thời gian thực hiện quá trình này có thể mất vài ngày nhưng cần căn giờ để có thể giám sát và nạp lại ngay sau khi ắc quy đã được phóng hết điện. Hành động này có thể loại bỏ hoàn toàn PbSO4 có thể nằm ở lớp trong của các bản cực. Không cần thực hiện cách thức này nếu hệ thống thường xuyên phóng và nạp với dòng thấp hoặc không cần thực hiện định kỳ sau một khoảng thời gian nào nếu như đang thực hiện quá trình phụ nạp thường xuyên với mức điện áp thấp (13,1-13,4V).

SỬ DỤNG ẮC QUY TRONG KÍCH ĐIỆN

Phần này sẽ trình bày việc tính toán chọn dung lượng ắc quy trong cho kích điện của bạn để phù hợp với nhu cầu sử dụng và đảm bảo tiện lợi, tiết kiệm.

Tính toán chọn dung lượng ắc quy

Dung lượng ắc quy thể hiện khả năng lưu trữ điện năng của ắc quy, dung lượng càng lớn thì khả năng lưu trữ càng nhiều. Để phát được thời gian lâu thì dung lượng ắc quy phải đủ lớn, nhưng càng lớn thì chi phí phải càng cao, do đó vấn đề quan tâm là tính toán dung lượng bao nhiêu để phù hợp với số tiền đầu tư. Mặc dù rằng công thức tính toán này đã được trình bày trong các bài trước hoặc bạn đã gặp nhiều trên Internet, nhưng tôi vẫn trình bày lại ở đây và có thêm một chút lưu ý về lựa chọn hệ số để đảm bảo tăng độ bền sử dụng ắc quy.

Tham số để tính toán bao gồm: Công suất sử dụng trung bình (tính theo W) trong thời gian (tính bằng giờ). Công thức tính như sau:

Dung lượng ắc quy (Ah) = [Thời gian sử dụng (giờ) x Công suất sử dụng trung bình (W) ] / [Điện áp ắc quy (V) x 0,7]

Theo công thức trên, ví dụ muốn sử dụng kích điện trong 10 giờ với công suất sử dụng trung bình 200W với kích điện sử dụng ắc quy 12V thì:

Dung lượng ắc quy = [10 (giờ) x 200 (W)] : [12 (V) x 0,7] và dễ tính ra kết quả là 238 Ah.

Nếu như kích điện của bạn sử dụng ắc quy 24V (hoặc 48V) thì công thức sử dụng phải tính theo công thức sau:

Dung lượng ắc quy = [10 (giờ) x 200 (W)] : [24 (V) x 0,7] và kết quả dễ dàng tính ra là 119 Ah.

Vậy thì sử dụng kích điện 24V sẽ lợi hơn so với việc sử dụng ắc quy 12V (bởi thấy kết quả tính ra là khác nhau)? Không phải như vậy bởi năng lượng không thể tự sinh ra, mức năng lượng của hai bình ắc quy 100Ah sẽ luôn không đổi cho dùng chúng được mắc song song hay nối tiếp. Trong công thức trên, kết quả mức dung lượng 238Ah là tính cho ắc quy 12V, do đó chúng tích trữ 238 x 12 = 2856 Wh, còn mức 119 Ah là tính cho ắc quy 24V nên chúng là 119 x24 = 2856 Wh - vậy chúng giống nhau, nhưng để có được điện áp 24V thì bắt buộc phải nối tiếp 2 ắc quy 12V.

Trong công thức tính trên ta coi tổng hợp các hệ số tổn thất (tổn thất trên kích điện, tổn thất bởi khả năng phóng điện của ắc quy...) để có hệ số 0,7. Thông số này phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên nó có thể thay đổi theo xu hướng tăng lên (nếu hệ thống hiệu suất cao) hoặc giảm đi. Để an toàn cho sử dụng và tăng độ bền của ắc quy thì nên sử dụng hệ số này theo hướng giảm đi, ví dụ tính bằng 0,6 hoặc 0,5. Lý giải điều này bởi cách tính lấy hệ số 0,7 chỉ đúng trong trường hợp sử dụng ắc quy đến cạn kiệt và nếu sử dụng như vậy thì thường làm tuổi thọ ắc quy giảm nhanh dẫn đến sớm phải đầu tư hệ thống mới.

Đấu nối các ắc quy trong kích điện

Việc đấu nối các ắc quy trong kích điện tưởng rằng khá đơn giản thì cũng có nhiều vấn đề cần lưu ý, mục đích của chúng để đảm bảo sao cho sử dụng ắc quy một cách an toàn nhất và nâng cao tuổi thọ của ắc quy.

Các kích điện thông dụng nhất hiện nay sử dụng loại ắc quy 12V, còn lại sử dụng mức điện áp 24V và các mức điện áp cao hơn (48V, 96V hoặc cao hơn), mình trình bay hai cách đấu nối ắc quy: cho mức 12V và cho mức 24V mà không trình bày các cách đấu nối điện áp cao hơn bởi mọi loại còn lại sẽ tương tự cách đấu nối với mức 24V.

Đấu nối song song các ắc quy để tăng dung lượng

Nếu như kích điện sử dụng điện áp 12V thì chỉ việc nối cực dương ắc quy với dây dương của kích điện (thường là dây màu đỏ), cực âm của ắc quy đối với dây âm của kích điện (thường là dây màu đen). Đây là cách đấu nối đơn giản nhất và cũng thường gặp nhất trong đa số người sử dụng hiện nay. Thế nhưng để đảm bảo tăng độ bền ắc quy hay tăng dung lượng lưu trữ để kéo dài thời gian sử dụng hay đơn giản là việc đầu tư thêm các ắc quy sau từng thời gian ... thì sẽ có những trường hợp mắc 2 hay nhiều ắc quy song song nhau để cùng cấp điện cho hệ thống.

Khi đấu nối các ắc quy song song nhau thì có vài vấn đề cần đặt ra: Việc đấu nối song song có làm cho các ắc quy phóng điện sang nhau không? Dòng nạp của từng ắc quy trong hệ thống có vượt quá trị số khuyến cáo hay không.

Vậy có điều kiện gì để mắc các ắc quy song song nhau hay không? Trước hết thì việc đấu các ắc quy song song cần phải đấu cùng loại ắc quy: đã dùng ắc quy kín khí thì toàn hệ thống phải dùng cùng loại kín khí, đã dùng ắc quy hở thì tất cả nên phải sử dụng ắc quy hở. Có yêu cầu này bởi điện áp nạp hoặc chế độ bảo dưỡng của các ắc quy cùng loại thì giống nhau. Sau đó điều kiện đặt ra là các ắc quy càng có dung lượng gần nhau càng tốt - tuy nhiên điều kiện này có thể không quan trọng nếu như sau này ta đo dòng nạp của chúng là phù hợp với từng ắc quy trong hệ thống song song đó.

Để đấu song song các ắc quy chỉ cần đấu các cực âm ắc quy chắc chắn với nhau rồi đấu cố định vào dây âm của kích điện, sau đó nối các dây dương ắc quy vào các nhánh của các aptomat tép như đã trình bày ở bài trước, các đầu còn lại của các aptomat được đấu với nhau và đấu với cực dương của kích điện. Lấy lại hình của entry trước như sau:

Trong hình trên là các aptomat (loại "tép") C20 - kép đã được tôi sử dụng cho hệ thống 8 ắc quy mắc song song. Các dây phía dưới aptomat được đấu với các cực dương của ắc quy, các dây phía trên được nối với dây dương của kích điện và các dây dương của các bộ nạp bên ngoài (dây âm của các bộ nạp ngoài cũng được nối với hệ cực âm của ắc quy. Nếu có nhiều ắc quy và có điều kiện thì bạn có thể nối mỗi cực âm của ắc quy vào một thanh cái rồi nối dây âm của kích điện vào thanh cái đó để đảm bảo dòng điện phân phối đều, còn nếu có ít ắc quy thì điều này không quan trọng.

Sau khi đã đấu nối hệ thống song song như trên ở lần đầu tiên bạn không được đóng các aptomat ngay mà cần phải lần lượt nạp đầy các ắc quy, kiểm tra điện áp tương tự nhau rồi mới đóng các aptomat. Lúc này sẽ có hiện tượng các ắc quy nạp sang nhau để cân bằng điện áp - tuy nhiên dòng nạp này là rất nhỏ và chúng sẽ sớm về 0 sau vài phút. Lý do mà bạn không ngại rằng chúng sẽ nạp suốt ngày sang nhau bởi vì khi mà điện áp các ắc quy chỉ chênh nhau khoảng vài chục mV thì dòng nạp của chúng sẽ rất nhỏ.

Khi sử dụng kích điện, điện áp của các ắc quy sẽ giảm đi, dòng điện lúc này của từng ắc quy sẽ cùng phóng vào kích điện. Lúc này có hiện tượng các ắc quy nạp sang nhau hay không? Không, bởi vì phía làm sụt điện áp đang là kích điện, do đó thì tuỳ từng khả năng của từng ắc quy mà lúc này nó sẽ phóng dòng lớn hay dòng điện bé hơn vào phía kích điện. Nếu như một hệ thống ắc quy đồng đều nhau và chất lượng còn như nhau, được đấu nối tốt thì dòng phóng của từng ắc quy lúc đó sẽ xấp xỉ nhau. Khi nạp điện cho hệ thống các ắc quy song song thì đã được trình bày ở phần trên.

Lưu ý khi đấu nối song song là không bao giờ được nối các ắc quy với nhau khi chúng không được cùng nạp đầy (hoặc cùng vơi như nhau - nhưng độ vơi là không kiếm soát được), việc nối một ắc quy đầy điện và một ắc quy đã bị hết điện có thể làm ắc quy phát ra một dòng lớn và có thể gây nổ ắc quy. Tốt nhất là nên cùng nạp và cùng xả cả hệ thống ắc quy song song như vậy để đảm bảo chúng được bền nhất (xin xem lưu ý về dòng điện nạp ở phía trên - dòng nạp nhỏ bao giờ cũng tốt cho ắc quy).

Việc đấu nối song song các ắc quy có một nhược điểm: Nếu bất kỳ một ắc quy nào bị chập hai bản cực với nhau thì tất cả các ắc quy còn lại sẽ phóng điện vào ắc quy đó, làm cho ắc quy này bị quá nạp và nóng dần lên. Vậy thì việc sử dụng các aptomat để đấu nối các ắc quy lúc này tỏ ra có tác dụng - nó sẽ ngắt chiếc ắc quy bị chập bản cực kia khỏi hệ thống. Nhưng việc chập các bản cực ở 1 trong 6 ngăn của ắc quy chỉ là chuyện rất ít khi xảy ra bởi giữa các bản cực bao giờ cũng có các tấm ngăn nhằm tránh hiện tượng này - và nếu có xảy ra thì kể cả hệ thống có 1 ắc quy cũng sẽ bị nóng lên trong quá trình nạp chúng.

Đấu nối tiếp các ắc quy

Khi các kích điện có công suất lớn thì không thể sử dụng mức điện áp 12V mà chuyển sang sử dụng các mức điện áp cao hơn: 24V, 36V, 48V hoặc cao hơn nữa. Khi các kích điện sử dụng các mức điện áp này thì phải mắc nối tiếp các ắc quy 12V lại với nhau. Việc mắc nối tiếp các ắc quy 12V với nhau thực ra chỉ là một hình thức ghép nối 'bên ngoài', trên thực tế thì các ắc quy 12V cũng đã ghép nối tiếp 6 ngăn ắc quy 2V lại với nhau để đạt mức 12V.

Việc nối tiếp hai ắc quy với nhau để cho điện áp lớn hơn được thực hiện bằng cách: Nối cực dương ắc quy thứ nhất với cực dương kích điện, cực âm ắc quy thứ nhất nối với cực dương ắc quy thứ hai, cực âm ắc quy thứ hai nối với dây âm của kích điện. Nếu như bạn thấy điều này loằng ngoằng phức tạp thì tốt nhất là bạn nên nhờ một ai đó thành thạo hơn để thực hiện việc nối này ^^ - nếu không có thể bạn nối các ắc quy nhầm lẫn cực và khiến chúng phát nổ.

Điều kiện của việc ghép nối các ắc quy với nhau là chúng phải có cùng kiểu, cùng dung lượng và tốt nhất là cùng hãng sản xuất, có cùng thời gian và chế độ sử dụng như nhau (chúng được ghép nối với nhau từ đầu chứ không nên là có sẵn một ắc quy dùng một thời gian rồi mua thêm một ắc quy mới ghép nối tiếp với chúng). Có điều kiện như vậy bởi các ắc quy nối tiếp sẽ luôn hoạt động với dòng điện phóng hoặc dòng điện nạp như nhau. Nếu có sự lệch nhau giữa hai bình thì khi nạp chúng (vẫn ở chế độ nối tiếp) sẽ có hiện tượng một bình bị nạp đầy quá trong khi bình kia vẫn chưa kịp đầy - mà máy nạp chỉ quan tâm đến điện áp tổng của cả hai bình đã đạt đủ mức hay chưa.

Một lưu ý hơi thừa rằng không bao giờ nối tiếp các ắc quy để sử dụng cho các kích điện có điện áp sử dụng 12V!

Đấu nối hỗn hợp

Đấu nối hỗn hợp là sự mắc nối tiếp nhiều ắc quy thành một nhánh (cho mức 24V, 36V hoặc 48V) sau đó nối song song các nhánh này với nhau. Đây chỉ là kết hợp giữa hai cách đấu nối trên nên cần chú ý đến cả hai yêu cầu như đã liệt kê phía trên.

Việc đấu nối hỗn hợp được khuyến cáo rằng không được nối quá 3 nhánh song song, tuy vậy nếu kiểm soát tốt dòng nạp và lắp đặt các cầu chì (hoặc aptomat) cho các nhánh thì vẫn có thể đấu nối nhiều hơn 3 nhánh (lý giải về điều này có thể xem phần trên).

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

___________________________

THAM KHẢO:

* Hướng dẫn sử dụng của ắc quy Tia Sáng (Hải Phòng): [Loại ắc quy PP, loại ắc quy kín khí]

* Bình ắc quy, Wikipedia; [en]

* Thông số ắc quy Atlas (loại thông dụng tại thị trường VN). Thông số cụ thể xem file PDF (5,4 MB).

* Ắc quy dễ nổ khi dùng cùng kích điện, Bài viết trên Pháp Luật TpHCM, nêu một vài trường hợp nổ ắc quy. Tuy nhiên các ắc quy chỉ phát nổ nếu như sử dụng không đúng cách.

* Trao đổi trên diễn đàn về việc kích điện HĐ bị lỗi phần nạp khiến cho ắc quy bị nạp nóng, điện áp cao...tại Webtretho: 1, 2, 3, 4

* Tiêu chuẩn TCVN 4472 : 1993 Ắc quy chì khởi động, định dạng PDF (tải về để mở xem). Tiêu chuẩn mới hơn là TCVN 7916-1:2008 và TCVN 7916-2:2008 nhưng tôi chưa tìm thấy :)

* Tiêu chuẩn ngành: Ắc quy chì cố định, VINACHEM.

* Lịch sử và quá trình phát triển của pin và ắc quy

XEM THÊM:

* Kích điện dùng ắc quy (trên blog này)

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

Trương Mạnh An (05/2011)