Một tủ điều khiển mất điện lưới vài phút không phải chuyện hiếm ở nhà máy trong nước. Bài viết đọc thông số của bình ắc quy chì kín khí, giải thích vì sao độ xả sâu quyết định tuổi thọ, rồi tính dung lượng cho một nguồn dự phòng cho máy tính công nghiệp Advantech đặt trong tủ. Phần cuối là cách chọn thiết bị sao cho bình dự phòng nhỏ mà vẫn đủ thời gian ghi nốt dữ liệu và tắt máy đúng cách.
Đọc thông số của một bình ắc quy chì kín khí
Lấy một bình 12 V dung lượng 100 Ah làm ví dụ. Bảng thông số của nhà sản xuất thường ghi các mục dưới đây, và mỗi mục dẫn tới một quyết định khác nhau khi thiết kế tủ.
| Thông số | Giá trị ví dụ | Dùng để làm gì |
|---|---|---|
| Dung lượng danh định | 100 Ah ở 12 V | Quy ra khoảng 1200 oát giờ, là mốc để tính thời gian cầm cự |
| Mức tự phóng điện | Khoảng 3 phần trăm mỗi tháng | Biết bao lâu phải nạp bù cho bình để ở kho hoặc ít dùng |
| Dòng nạp tối đa | 30 A cho bình 100 Ah | Giới hạn trên khi chọn bộ nạp, vượt qua thì bình nóng và chóng hỏng |
| Dòng nạp khuyến nghị | Khoảng 10 A | Mức nạp nên dùng để bình đạt tuổi thọ như công bố |
| Nhiệt độ làm việc | Không vượt khoảng 60 độ C | Quyết định vị trí đặt bình trong tủ |
| Điện áp ngắt mỗi ngăn | 1,8 V, tương ứng 10,8 V cho cả bình | Mức đặt cho mạch bảo vệ chống xả cạn |
Ba mục cuối bảng thường bị bỏ qua khi mua bình, và cả ba đều dẫn tới hỏng sớm. Nạp quá dòng làm bình nóng. Đặt bình cạnh khối tản nhiệt của thiết bị làm nhiệt độ vượt ngưỡng. Không đặt mức ngắt thì mạch cứ rút điện tới khi bình cạn kiệt.
Độ xả sâu quyết định tuổi thọ bình
Đây là phần quan trọng nhất và cũng dễ hiểu sai nhất. Nhiều người cho rằng cứ dùng hết dung lượng bình là tiết kiệm. Biểu đồ tuổi thọ chu kỳ theo độ xả sâu cho thấy điều ngược lại.
| Mức xả mỗi chu kỳ | Số chu kỳ trước khi dung lượng còn dưới 60 phần trăm | Thời gian dùng nếu mỗi ngày một chu kỳ |
|---|---|---|
| Xả cạn tới điện áp ngắt | Khoảng 250 chu kỳ | Chưa tới một năm |
| Xả khoảng một nửa dung lượng | Khoảng 500 chu kỳ | Khoảng một năm rưỡi |
| Xả khoảng ba mươi phần trăm | Hơn 1300 chu kỳ | Ba tới bốn năm |
Phép tính đi kèm càng làm rõ vấn đề. Xả sâu thêm, từ mức ngắt 10,8 V xuống 9,6 V, chỉ lấy thêm được vài chục oát giờ trên tổng số hơn một nghìn oát giờ. Phần lợi đó rất nhỏ, trong khi số chu kỳ còn lại của bình giảm nhiều lần. Nói cách khác, cách dùng bình bền nhất là mua bình dư dung lượng rồi chỉ xả nông, thay vì mua bình vừa khít và xả cạn mỗi lần.
Tính dung lượng cho một tủ điều khiển
Trình tự tính gồm bốn bước, làm theo thứ tự để không phải quay lại.
- Cộng công suất tải. Cộng công suất của máy tính, màn hình, bộ chuyển mạch mạng và các thiết bị khác trong tủ. Lấy mức công suất tối đa theo tài liệu, không lấy mức trung bình.
- Nhân với thời gian cầm cự. Xác định rõ mục tiêu: chỉ cần ghi nốt dữ liệu và tắt máy đúng cách thì mười phút là đủ; giữ trạm chạy suốt thời gian mất điện thì phải tính theo giờ.
- Chia cho hiệu suất bộ đổi nguồn. Phần điện đi qua mạch chuyển đổi luôn hao. Lấy hiệu suất ghi trong tài liệu của bộ đổi nguồn.
- Chia cho mức xả sâu định dùng. Nếu muốn bình đi được ba tới bốn năm, chia cho 0,3. Con số cuối cùng mới là dung lượng bình cần mua.
Ví dụ một trạm thu dữ liệu gồm một bo mạch nhúng tiêu thụ khoảng 4 W và một bộ chuyển mạch mạng nhỏ. Tổng tải cỡ mười oát, cần cầm cự một giờ, tức mười oát giờ chia cho hiệu suất bộ đổi nguồn, rồi chia tiếp cho 0,3. Kết quả rơi vào khoảng bốn mươi tới năm mươi oát giờ, tức một bình cỡ nhỏ là đủ. Cùng bài toán đó nhưng thay bằng một máy để bàn vài chục oát thì dung lượng bình phải lớn gấp nhiều lần.
Chọn thiết bị cho nguồn dự phòng cho máy tính công nghiệp Advantech
Từ phép tính trên rút ra một nguyên tắc: giảm tải là cách rẻ nhất để giảm dung lượng bình. Bốn điểm nên xét khi chọn thiết bị đặt sau nguồn dự phòng.
- Công suất tiêu thụ của máy. Bo mạch RSB-3430 ghi mức tối đa 4,05 W, bo mạch RSB-6410 ghi khoảng 8 W. Các máy nhúng đóng sẵn trong danh mục máy tính không quạt nằm cùng bậc công suất đó, thấp hơn hẳn máy để bàn.
- Điện áp cấp vào. Máy nhận thẳng nguồn một chiều thì bỏ được một tầng chuyển đổi, tức bớt một khoản hao và một điểm hỏng. Dải điện áp chấp nhận được ghi trong tài liệu của từng model, cần đối chiếu với mức điện áp bình lúc gần cạn chứ không chỉ lúc đầy.
- Bộ đếm giám sát. Khi điện chập chờn, máy có thể treo giữa chừng. Bộ đếm giám sát trên bo mạch công nghiệp tự khởi động lại máy, không cần người ra tủ.
- Tín hiệu báo mất điện. Máy cần biết đang chạy bằng bình để kịp ghi dữ liệu và tắt đúng cách. Chân vào ra số trên bo mạch công nghiệp nhận được tín hiệu này từ bộ nguồn.
Ba việc còn lại thuộc về lắp đặt: đặt bình ở phần thấp và mát của tủ, đặt mức ngắt bảo vệ đúng theo tài liệu bình, và ghi lại ngày lắp để thay bình theo chu kỳ thay vì chờ tới lúc hỏng. Cách máy tính công nghiệp tham gia vào bài toán theo dõi điện năng của nhà máy được nêu trong bài máy tính công nghiệp trong quản lý năng lượng.
Các dòng máy tiêu thụ điện thấp dùng cho trạm ở xa được liệt kê tại chuyên mục máy tính nhúng Advantech trên IPC247. Khi đã có số oát của tải và thời gian cầm cự mong muốn, chạy công cụ chọn máy theo điều kiện lắp đặt rồi gửi kết quả kèm đề nghị báo giá.
Câu hỏi thường gặp về ắc quy dự phòng cho máy tính công nghiệp
Độ xả sâu ảnh hưởng thế nào tới tuổi thọ ắc quy?
Rất mạnh. Theo biểu đồ tuổi thọ chu kỳ của một bình chì kín khí, xả cạn tới điện áp ngắt thấp nhất mỗi lần thì bình còn dưới 60 phần trăm dung lượng sau khoảng 250 chu kỳ. Nếu mỗi lần chỉ xả một nửa, con số tăng lên khoảng 500 chu kỳ. Nếu chỉ xả khoảng ba mươi phần trăm, bình đi được hơn 1300 chu kỳ mới xuống mức đó.
Điện áp ngắt của một bình 12 V là bao nhiêu?
Bình 12 V có sáu ngăn nối tiếp, nên điện áp bình bằng điện áp mỗi ngăn nhân sáu. Với mức ngắt khuyến nghị 1,8 V cho mỗi ngăn, điện áp ngắt của bình là 10,8 V. Xả xuống dưới mức đó chỉ lấy thêm được rất ít điện nhưng làm giảm mạnh số chu kỳ còn lại của bình.
Tính dung lượng ắc quy cho một tủ điều khiển thế nào?
Cộng công suất của các thiết bị trong tủ để ra số oát, nhân với số giờ cần cầm cự để ra số oát giờ, rồi chia cho hiệu suất của bộ đổi nguồn. Sau đó chia tiếp cho mức xả sâu định dùng, thường lấy 0,5 hoặc 0,3. Kết quả cuối mới là dung lượng bình cần mua.
Vì sao máy tính công nghiệp tiêu thụ thấp lại quan trọng khi chạy dự phòng?
Vì dung lượng bình tỉ lệ thuận với công suất tải. Một bo mạch nhúng tiêu thụ vài oát cần bình nhỏ hơn nhiều lần so với một máy để bàn vài chục oát, trong cùng thời gian cầm cự. Bình nhỏ hơn thì rẻ hơn, nhẹ hơn và chiếm ít chỗ hơn trong tủ.
Nhiệt độ ảnh hưởng tới ắc quy trong tủ điện ra sao?
Nhiệt độ cao rút ngắn tuổi thọ bình và làm tăng mức tự phóng điện. Tài liệu của bình chì kín khí thường ghi giới hạn nhiệt độ làm việc quanh mức 60 độ C. Một tủ điện phơi nắng có thể chạm ngưỡng đó vào buổi trưa, nên nên đặt bình ở phần thấp và mát nhất của tủ, tách khỏi khối tản nhiệt của thiết bị.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
