Thiet ke bo tu dong chuyen nguon ats 1 30629

khái quát chung về thiết bị tự động chuyển nguồn ats 4 I yêu cầu sử dụng

Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS

Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS (Uninterrupting Power Supply ) là thiết bị lập tức cấp điện cho phụ tải khi lới điện chính có chất lợng không đạt yêu cầu. Thiết bị cấp nguồn liên tục chỉ dùng cho các phụ tải đặc biệt quan trọng cần nguồn liên tục nh thiết bị cấp cứu ngành y tế, máy tính cá nhân, các trung tâm điện toán, hệ thống SCADA UPS đợc chế tạo với dãy công suất từ vài trăm oát đến vài trăm ngàn oát, đáp ứng cho các loại phụ tải khác nhau Nguồn cấp thờng xuyên cho phụ tải là điện lới, nguồn cấp dự phòng là UPS Công suất của UPS phụ thuộc vào nguồn dự phòng (thờng là accqui ) và công suất của các bộ biến đổi Dung lợng của nguồn accqui thờng không đợc lớn nên thời gian cấp nguồn của UPS thờng là không đợc dài Nếu điện lới bị sự cố lâu dài thì sau một thời gian làm việc (tuỳ thuộc vào công suất phụ tải), UPS phải dừng làm việc Hiện nay thờng có 2 loại UPS đó là loại có chuyển mạch và loại không có chuyển mạch.

Sơ đồ khối của 2 loại UPS này nh hình vẽ dới :

AQ AQ a , Loại có chuyển mạch b , Loại không chuyển mạch

Sinh viên: Nguyễn Trọng Minh Lớp: Thiết bị điện - điện tử1- K46

Lọc: Khối lọc thành phần sóng bậc cao

Loại UPS có chuyển mạch (hình I-1 a) Khối accqui đợc nạp qua chỉnh lu và ở trạng thái chờ vì lúc này chuyển mạch đang nối với lới Khi mất điện lới (sự cố) chuyển mạch tự động chuyển tải về phía accqui Điện một chiều từ accqui qua bộ nghịch lu biến đổi thành điện xoay chiều với điện áp và tần số phù hợp với tải Với công suất thấp khối chuyển mạch là rơle điện cơ còn ở công suất cao chuyển mạch thờng dùng van bán dẫn, làm việc ở chế độ đóng - cắt Đặc điểm chính của UPS kiểu này là cấu tạo đơn giản, điện áp ra cha thật chuẩn vì thiếu bộ lọc, thời gian tác động chậm vì phải qua bộ chuyển mạch do vậy nó thờng đợc chế tạo với cấp công suất đến cỡ ngàn oát.

Loại UPS không có chuyển mạch (Hình I-1 b) Điện lới xoay chiều đợc bộ chỉnh lu chuyển thành điện một chiều, vừa nạp cho accqui, vừa cấp cho phụ tải qua bộ nghịch lu và bộ lọc Khi lới gặp sự cố, nguồn cung cấp đợc lấy từ accqui qua bộ nghịch lu và bộ lọc tới tải Loại UPS này có cấu tạo phức tạp hơn nhng có nhiều u điểm hơn loại trên Với sự tiến bộ của kỹ thuật điện tử và điều khiển, loại UPS này đợc dùng rộng rãi trong các hệ cấp nguồn đòi hỏi chất lợng cao Cả hai loại UPS này đều có chung nhợc điểm đó là thời gian hoạt động không dài và phụ thuộc rất nhiều vào dung lợng của bộ accqui

Cần lu ý rằng khối accqui đóng một vai trò rất quan trọng trong bộ UPS và nó là bộ phận dễ hỏng hóc Do vậy công tác bảo vệ chăm sóc accqui phải đợc thực hiện thờng xuyên theo một chế độ nghiêm ngặt Chính vì những nhợc điểm trên mà UPS không đợc sử dụng rộng rãi bằng thiết bị tự động chuyển nguồnATS.

Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS

Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS là thiết bị dùng để tự động chuyển tải từ nguồn chính sang nguồn dự phòng khi nguồn chính bị sự cố Khái niệm nguồn bị sự cố bao gồm:

- Điện áp cao hoặc thấp hơn trị số cần thiết.

Nguồn dự phòng ở đây có thể là một điện lới lấy từ đờng dây khác hoặc nguồn dự phòng là một máy phát diezen Tuỳ theo tính toán kinh tế, kĩ thuật của các hộ tiêu thụ mà sử dụng nguồn dự phòng cho hợp lý Khi nguồn dự phòng là lới khác ta có ATS lới - lới, nếu nguồn dự phòng là máy phát diezen ta có ATS l- ới - máy phát.

Nhìn chung hai loại ATS này cơ bản là giống nhau, tuy nhiên trong thiết kế, chế tạo cũng nh hoạt động thì ATS lới - máy phát có phức tạp hơn do có thêm bộ phận khởi động máy phát diezen Mặt khác còn có thể xảy ra sự cố với máy phát điện nên yêu cầu phải có bộ phận bảo vệ máy phát Vì vậy khi thiết kế ATS lới- máy phát cần phải đảm bảo thực hiện đợc các yêu cầu sau:

- Khi lới có sự cố với bất kì lý do gì phải phát lệnh khởi động máy diezen và chuyển tải cho nguồn dự phòng khi chất lợng điện ở đầu ra của máy phát đạt yêu cầu.

- Khi có điện lới trở lại, kiểm tra mức độ ổn định của lới và chuyển tải trở về lới khi nguồn đã đủ thời gian ổn định Sau khi chuyển tải máy phát chạy không tải trong một thời gian làm mát máy và sau đó tự động dừng

Hình I-2 Sơ đồ khối của ATS

2.1 Sơ đồ cấu trúc của hai loại ATS

MBA : máy biến áp nguồn

SS1, SS2 : Các bộ so sánh §K : khèi ®iÒu khiÓn

KĐ : Khối khởi động máy diezen ĐZ : máy phát

+ SS : Khối so sánh thực hiện chức năng theo dõi , giám sát các thông số của nguồn cung cấp và so sánh các thông số đó với giá trị ngỡng đặt trớc và đa ra tín hiệu cho khối điều khiển.

+ ĐK : Khối điều khiển nhận tín hiệu từ đầu ra của bộ so sánh và tác động dến khối chuyển mạch.

+ CM : Khối chuyển mạch thực hiện việc đóng ngắt tải từ nguồn này sang nguồn khác theo tác động của bộ điều khiển.

Mất l ới L ới chính phục hồi Đ a tải trở về l ới chính Chuyển tải t2 t1

+ KĐ : Khối khởi động máy phát diezen khi nhận đợc tín hiệu của bộ điều khiển. + AP1, AP2 : Hai áp tô mát bảo vệ nguồn khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch.

2.2 Nguyên lý hoạt động của ATS

Cấu trúc của loại ATS này đợc thể hiện trên hình vẽ I-2 a

ATS lới - lới hoại động rất đơn giản, khi chất lợng nguồn điện chính không đạt lúc đó bộ so sánh cấp tín hiệu cho khối điều khiển tác động đến khối chuyển mạch chuyển tải từ lới chính sang lới dự phòng Khi lới điện chính phục hồi trở lại ATS tiến hành kiểm tra chất lợng nguồn điện chính nếu đủ tiêu chuẩn thì cấp tín hiệu chuyển tải trở lại nguồn chính.

Sơ đồ thời gian hoạt động của nó nh sau :

+ Giải thích hoạt động của sơ đồ :

Ban đầu tải đợc cấp điện bằng nguồn chính thông qua MBA1 khi lới chính bị sự cố nh mất nguồn, mất pha… Lúc đó khối điều khiển của ATS nhận tín hiệu sự cố và xử lí nó đồng thời ATS cũng kiểm tra chất lợng điện nguồn còn lại. Nếu chất lợng nguồn dự phòng tốt thì ATS sẽ tạo khoảng thời gian trễ t1 (5 giây) để khẳng định lới chính gặp sự cố thực sự không hay chỉ là sự cố thoáng qua Sau đó tạo tín hiệu cho cơ cấu chấp hành tác động chuyển tải sang nguồn dự phòng.

Khi tải đang làm việc với nguồn dự phòng mà lới chính phục hồi trở lại

ATS xử lí tín hiệu này đồng thời tạo khoảng thời gian trễ t2 (5 ữ 10 giây) để đảm bảo rằng nguồn chính đã ổn định có thể đa vào vận hành Sau đó ATS tác động đến cơ cấu chuyển mạch đa tải trở lại lới chính Và ATS tiếp tục theo dõi hoạt động của các nguồn điện bình thờng.

L ới phục hồi Chuyển tải

Chuyển tải trở lại Máy phát

Một trong những nhợc diểm lớn nhất của ATS lới-lới là khi xảy ra sự cố của hệ thống nh h hỏng trạm biến áp trung gian, hoặc mất điện áp nguồn lúc đó nguồn dự phòng không còn tác dụng Do vậy để bảo đảm việc chủ động cấp điện cho các phụ tải quan trọng cấp quốc gia nh hội trờng quốc hội, ngân hàng nhà n- ớc, trung tâm điện toán, khu quân sự…(nếu mất điện có thể nguy hiểm đến kinh tế và an ninh quốc gia) ngời ta thờng xây dựng nguồn dự phòng là máy phát diezen Tơng ứng với nó ta có loại ATS lới - máy phát Cấu trúc của loại này đợc biểu diễn trên (Hình I-2 b) Đối với ATS lới - máy phát việc hoạt động phức tạp hơn ATS lới - lới vì có thêm bộ phận khởi động diezen Khi tín hiệu từ bộ (SS1) báo nguồn chính có chất lợng không đạt yêu cầu nghĩa là có sự cố, bộ điều khiển (ĐK) sẽ truyền tín hiệu cho bộ khởi động máy phát, điện áp máy phát đợc thành lập Nếu chất lợng điện áp máy phát đảm bảo bộ (SS2) cấp tín hiệu cho bộ điều khiển (ĐK) và chuyển mạch (CM) tác động chuyển tải từ lới chính sang máy phát Khi lới phục hồi sau một khoảng thời gian trễ bộ điều khiển sẽ tác động lên bộ chuyển mạch, tải lại đợc chuyển về nguồn chính Từ thời điểm chuyển tải, máy phát chạy không tải một thời gian để làm mát máy rồi tự tắt Quá trình hoạt động đợc cho trên giản đồ thời gian sau :

Giải thích hoạt động của sơ đồ:

+ Khi lới có sự cố lúc đó ATS tạo khoảng trễ t1 (5 giây)khoảng thời gian từ khi có sự cố đến khi khởi động diezen để đảm bảo rằng nguồn lới có sự cố thực sự hay chỉ là sự cố thoáng qua.

+ Khi điện áp máy phát đạt đến Uf =0.8 Uđm lúc đó bộ SS2 sẽ tính khoảng thời gian t2 (20 ữ 25 giây) sau đó thực hiện việc cấp tín hiệu điều khiển cho bộ chuyển mạch chuyển tải sang nguồn dự phòng.

+ Khi lới điện phục hồi trở lại bộ định thời gian trong SS1 sẽ hoạt động tính thời gian t3 (5 giây) để đảm bảo chắc chắn rằng lới đã phục hồi và ổn định trở lại Sau đó chuyển tải trở lại lới.

+ Sau khi chuyển tải trở lại lới ATS tính thời gian t4 (300 giây) cho máy phát chạy không tải để làm mát máy, sau thời gian t4 máy phát dừng lại.

Khi khởi động máy phát diezen cần chú ý bộ khởi động của nó cần phải đảm bảo các đặc điểm sau đây:

+Nếu khởi động lần 1 thành công nó lại trở về trạng thái ban đầu Nếu khởi động không thành công (thời gian khởi động 3 ữ 5 giây) cần cho máy nghỉ khoảng 10 ữ 20 giây lại có tín hiệu khởi động lại.

+Nếu khởi động 3 lần không thành công lúc đó thiết bị sẽ tự động khoá lại không khởi động nữa.

Cấu tạo chung của ats

Một thiết bị tự động bất kì nào thông thờng cũng có cấu tạo theo cấu trúc sơ đồ khối nh sau :

+ ĐL : Khối đo lờng đảm nhận việc thu các tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành các đại lợng thuận lợi cho việc tác động tiếp sau Tín hiệu vào khối đo lờng thờng là liên tục còn tín hiệu ra là các đại lợng rời rạc.

+ ĐK : Khối điều khiển nhận tín hiệu từ đầu ra khối ĐL xử lí tín hiệu này và đa ra lệnh tác động đến cơ cấu chấp hành.

+ CH : Khối chấp hành thực hiện việc tác động theo lệnh của cơ cấu điều khiÓn.

Ngoài các khối cơ bản trên một số thiết bị tự động còn có thêm cơ cấu phản hồi khi chất lợng yêu cầu cao. Đối với thiết bị tự động chuyển nguồn ATS lới - máy phát cũng đợc cấu tạo gồm có hai phần riêng biệt đó là phần mạch động lực và phần mạch điều khiển Phần mạch điều khiển gồm có bộ phận đo lờng và bộ phận điều khiển đối tợng chấp hành Cơ cấu chấp hành chính là các cơ cấu chuyển mạch.

Khối chuyển mạch của ATS có nhiệm vụ chuyển tải từ nguồn này sang nguồn khác khi có tín hiệu từ khối điều khiển (chế độ tự động) hoặc theo ý muốn của ngời vận hành (thao tác bằng tay) Yêu cầu của khối này là phải có công suất chuyển mạch lớn (có thể đóng đợc dòng điện lớn gấp vài lần dòng định mức), thời gian chuyển mạch nhanh, độ tin cậy cao, đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành bảo dỡng

Hiện nay khối chuyển mạch thờng đợc thực hiện theo 3 nguyên lý sau:

+ Dùng công tắc kiểu bập bênh.

Với ATS lới - lới phần chuyển mạch thờng có 3 cực, chỉ chuyển mạch phần có điện áp (ba pha), còn trung tính thì chung cho cả 2 nguồn Với ATS lới - máy phát, ATS thờng có 4 cực, chuyển mạch cả trung tính

1.1 Chuyển mạch dùng hai công tắc tơ

Công tắc tơ là loại khí cụ điện dùng để đóng, cắt thờng xuyên các mạch động lực từ xa bằng tay hoặc tự động Với chuyển mạch kiểu công tắc tơ sử dụng hai công tắc tơ đợc nối vào hai nguồn điện và chúng đợc nối liên động với nhau cái này đóng thì cái kia ngắt Hiện nay chuyển mạch kiểu công tắc tơ chỉ đợc chế tạo với dòng định mức đến 800A.Ưu điểm loại chuyển mạch này chính là hoạt động đơn giản,kết cấu gọn nhẹ, dễ dàng điều khiển Hạn chế của kiểu chuyển mạch dùng công tắc tơ là tổn hao công suất vì luôn phải cấp điện trong cuộn nam châm điện để duy trì lực đóng tiếp điểm

1.2 Chuyển mạch dùng hai áp tô mát áp tô mát là loại khí cụ điện tự động ngắt mạch điện khi có sự cố quá tải , ngắn mạch, thấp áp Đôi khi áp tô mát cũng sử dụng để đóng cắt không thờng xuyên các mạch điện ở chế độ bình thờng Chuyển mạch kiểu áp tô mát gồm 2 áp tô mát (không sử dụng các phần tử bảo vệ vì bảo vệ quá tải , ngắn mạch) đấu ngợc nhau, đợc nối liên động với nhau về mặt cơ khí thông qua tay gạt nh hình vẽ sau :

Khi chuyển mạch, áp tô mát này đóng thì áp tô mát còn lại mở Để thực hiện việc chuyển mạch trong trờng hợp này ngời ta dùng động cơ chấp hành một pha qua hộp giảm tốc và hệ thống tay biên cơ khí biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng của tay gạt đóng cắt áp tô mát. Đối với thiết bị chuyển mạch kiểu này có bộ truyền động cơ khí phức tạp , thời gian tác động chậm hơn khi dùng công tắc tơ (do động cơ quay qua bộ giảm tốc) Ưu điểm chính của loại chuyển mạch này là không cần nguồn duy trì trạng thái đóng tiếp điểm , động cơ chấp hành tiêu thụ công suất nhỏ (cỡ vài chục oát), khả năng đóng cắt tốt Loại này thờng đợc chế tạo với dòng điện định mức đến khoảng 1600A.

ON OFF OFF ON Đầu nối điện 3 phaTay gạt liên động cơ khí

1.3 Chuyển mạch kiểu bập bênh

Chuyển mạch kiểu bập bênh có nguyên lý hoạt động giống nh cầu dao đảo chiều, với hai tiếp điểm tĩnh hai bên Tiếp điểm động kiểu bập bênh nằm giữa hai tiếp điểm tĩnh và đợc gắn với trục truyền động Hai nguồn điện đợc đa vào hai tiếp điểm tĩnh, còn điện đa vào tải lấy ra ở tiếp điểm động Trục truyền động đợc nối qua hệ thống cam cơ khí, còn cơ cấu truyền động ở đây là một nam châm điện một chiều có công suất lớn và làm việc ở chế độ xung Mỗi khi xung điện đợc đa vào cuộn dây nam châm điện tiếp điểm động tác động một lần đến xung tiếp theo tiếp điểm động chuyển mạch từ nguồn này sang nguồn khác Kết cấu chuyển mạch kiểu bập bênh có u điểm là gọn nhẹ, tác động nhanh và điều khiển đơn giản Nhợc điểm của nó là cần nguồn điều khiển có công suất lớn, thời gian làm việc ngắn hạn, tuổi thọ (số lần thao tác) thấp so với loại chuyển mạch dùng công tắc tơ hay áp tô mát do tiếp xúc giữa tiếp điểm động và thanh dẫn ra tải là tiếp xúc động kiểu quay Cũng giống nh áp tô mát chuyển mạch kiểu bập bênh không cần cuộn dây duy trì tiếp điểm Hiện nay tiếp điểm loại này thờng đợc sử dụng rộng rãi và với mọi cấp dòng điện từ 400-4000A.

* Ví dụ về chuyển mạch kiểu bập bênh :

1 Đầu vào lới, 2 Đầu ra phụ tải, 3 Đầu vào phía máy phát, 4 Tiếp điểm động kiểu bập bênh, 5 Hai tiếp điểm tĩnh.

Nhìn chung mỗi loại chuyển mạch đều có các u nhợc điểm riêng tuỳ theo yêu cầu của phụ tải mà ta lựa chọn cơ cấu chuyển mạch thích hợp với mục tiêu cao nhất đó là đảm bảo sự làm việc tin cậy, an toàn dễ vận hành bảo dỡng , cơ cấu càng gọn nhẹ càng tốt Trên thực tế hiện nay thờng dùng kiểu chuyển mạch bập bênh.

Trong bất kì một hoạt động tự động nào cũng cần phải có một mạch điều khiển để chỉ huy việc thực hiện hoạt động đó Tuỳ theo công việc đơn giản hay phức tạp mà các mạch điều khiển tơng ứng cũng đơn giản hay phức tạp theo. Mạch điều khiển phải đảm bảo thực hiện chính xác công việc đã định trớc, nó đ- ợc xây dựng từ các linh kiện thiết bị tự động nh rơle, các mạch điện tử hay tích hợp IC số

Một mạch điều khiển thông thờng bao gồm các khối : Đo lờng và khối điều khiển Đối với ATS mạch điều khiển hoạt động chuyển nguồn gồm:

+ Khối đo lờng so sánh thực hiện việc theo dõi giám sát các thông số hoạt động lới điện và máy phát diezen, so sánh nó với trị số đặt, cấp tín hiệu sự cè cho khèi ®iÒu khiÓn.

+Khối điều khiển cần phải đảm bảo rằng ATS hoạt động theo đúng giản đồ thời gian trên hình I-3, I-4 Đối tợng điều khiển ở đây chính là các loại chuyển mạch đã nêu trên, do vậy mạch điều khiển cần phải cấp đợc tín hiệu cho các cơ cấu truyền động của bộ chuyển mạch Với chuyển mạch là công tắc tơ mạch điều khiển cần đa điện vào cuộn dây nam châm khi lới có sự cố Với chuyển mạch kiểu aptomat mạch điều khiển cần đa điện vào cuộn dây động cơ. Với chuyển mạch kiểu bập bênh cần cấp tín hiệu xung nối nguồn cho nam châm điện một chiều Trên hình I-2 ta thấy rằng mạch điều khiển của ATS gồm có hai khối so sánh (SS1, SS2) và khối điều khiển (ĐK), đối với ATS lới - máy phát còn có thêm bộ phận khởi động máy diezen

Hiện nay công nghệ điện tử bán dẫn đang ngày càng phát triển mạnh mẽ và tỏ rõ u việt của nó Các mạch điều khiển đợc thiết kế từ các linh kiện điện tử bán dẫn gọn nhẹ làm việc chính xác không quán tính Ngoài ra công nghệ kỹ thuật số ra đời đã mang lại sức mạnh to lớn cho ngành tự động, các thiết bị tự động sử dụng kỹ thuật số ngày càng nhiều Những thiết bị có khả năng lập trình đợc nh PLC, LOGO cũng đợc sử dụng rộng rãi trong mạch tự động Đối với thiết bị chuyển nguồn tự động ATS ta hoàn toàn có khả năng dùng các linh kiện trên để phục vụ hoạt động của nó.

tính toán chọn mạch lực

đạI CƯƠNG Về MạCH Động lực của ats

Mạch động lực (cơ cấu chấp hành ) của ATS là bộ phận thực hiện các thao tác đóng cắt khi nó nhận đợc lệnh từ mạch điều khiển gửi tới.

- Khi nhận đợc tín hiệu từ mạch điều khiển thì mạch động lực phải tác động kịp thời, chính xác

- Trong phần điện của mạch động lực phải có khoá liên động điện hoặc liên động về cơ khí Hoặc liên động cả về điện và cơ khí

- Độ tin cậy của cơ cấu chấp hành phải đảm bảo ngay cả khi nguồn nuôi dao động, tuổi thọ thiết bị phải đủ lớn

- Phần mạch điều khiển mạch động lực, cơ cấu truyền động của mạch động lực phải tin cậy và càng đơn giản càng tốt.

- Phải có hệ thống điều khiển bằng tay trong mạch điều khiển (kiểu điều khiển điện - cơ bằng tay) hoặc điều khiển trực tiếp cơ cấu truyền động cơ khí của cơ cấu chấp hành bằng tay thông qua cần gạt, núm vặn …

- Phải có tín hiệu hiển thị các trạng thái đóng cắt của cơ cấu chấp hành.

Giới thiệu các phơng án mạch động lực

1 Phơng án dùng 2 công tắc tơ

 Sơ đồ mạch điều khiển tự động việc đóng ngắt chuyển nguồn :

* Nguyên lí hoạt động của sơ đồ :

Trớc tiên ta giả sử rằng RF là rơle trung gian nhận tín hiệu từ khối điều khiển của ATS tác động chuyển tải từ lới sang máy phát RL là rơle trung gian thực hiện việc chuyển tải từ máy phát về lới.

+Khi lới hoạt động bình thờng CTTL đang đóng và cuộn dây CD1 có điện, tiếp điểm thờng đóng của nó mở ra nên CTL1 mở ra.

+Khi lới gặp sự cố ATS gửi tín hiệu chuyển tải đến máy phát, lúc đó RF có điện và các tiếp điểm RF1 đóng lại, RF2 mở ra Khi RF2 mở ra ngắt điện CD1 mở CTTL đồng thời tiếp điểm CTL1 đóng lại cấp điện cho cuộn dây CD2 chuyển tải cho máy phát.

+ Khi có lới chính trở lại,hay máy phát gặp sự cố và có tín hiệu điều khiển chuyển tải trở lại lới khi đó RL đợc cấp điện đóng tiếp điểm RL1, mở tiếp điểm RL2 làm cho CD2 mất điện ngắt tải khỏi máy phát, đồng thời tiếp điểm CTF1 đóng lại cấp điện cho CD1 đóng tải vào lới.

- Ưu điểm của mạch lực dùng 2 công tắc tơ :

+ Sơ đồ điều khiển hoạt động đơn giản, thiết bị thông dụng dễ tìm, dễ thay thế sửa chữa.

+ Công tắc tơ có tuổi thọ cao cả về điện và cơ khí , tần số đóng cắt là rất lớn. + Nguồn để cấp cho CD1 là điện áp pha 220V xoay chiều lấy từ lới điện và nguồn cấp cho CD2 là điện áp pha 220 V xoay chiều lấy từ đầu ra của máy phát.

Nh vậy khi một trong 2 nguồn bị sự cố thì cuộn dây công tắc tơ nối với nguồn đó tự động nhả tiếp điểm và tách nguồn sự cố ra khỏi phụ tải nh vậy mạch động lực đã đợc khoá liên động hai lần.

- Nhợc điểm của mạch động lực dùng hai công tắc tơ :

+ Nhợc điểm lớn nhất của phơng án này chính là vấn đề tổn hao công suất lớn do luôn luôn phải cấp điện cho các cuộn dây để duy trì lực hút đóng tiếp điểm Cuộn dây công tắc tơ thờng xuyên đợc ngâm trong điện áp dài hạn nên việc già hoá và h hỏng cách điện là không thể tránh khỏi, làm giảm độ tin cậy của hệ thống khi làm việc.

+ Khi nguồn cấp công tắc tơ bị dao động thì lực hút tiếp điểm cũng dao động theo gây ra hiện tợng rung và tiếp xúc không tốt, điện trở tiếp xúc tăng lên có thể gây ra hiện tợng hàn dính tiếp điểm không thể cắt mạch khi có sự cố cần chuyển mạch gây nguy hiểm cho phụ tải, giảm độ tin cậy của phơng án.

Với các nhợc điểm nh trên nên hiện nay phơng án này không đợc sử dụng nhiều, thờng dùng cho các phụ tải công suất nhỏ, dòng điện chỉ tới 800A

2 Phơng án dùng 2 áp tô mát hai ngả truyền động đóng cắt bằng động cơ 1 pha

*Sơ đồ mạch điều khiển hoạt động :

* Nguyên lí hoạt động của sơ đồ :

Khi lới chính đang hoạt động gặp phải sự cố thì khối điều khiển ĐK trong ATS cấp tín hiệu cho rơle trung gian RF đóng các tiếp điểm thờng mở RF1, RF2, RF3, đa điện vào động cơ chấp hành một pha có tụ làm việc Động cơ quay theo chiều ngợc làm cho trục vít chuyển động sang phải kéo theo tay gạt liên động nối hai áp tô mát làm đóng áp tô mát phía máy phát đa tải vào máy phát Khi trục vít đi đến hết hành trình đóng thì tiếp điểm hạn chế hành trình LSB mở ra ngắt điện vào động cơ lúc này tiếp điểm đã dợc chốt lại Đồng thời tiếp điểm phụ BL đóng lại cấp điện cho đèn xanh báo tải đã đóng vào máy phát.

Khi tải đang làm việc với máy phát nếu lới chính phục hồi và có tín hiệu chuyển tải về lới Rơle RL đợc cấp điện đóng các tiếp điểm thờng mở của nó là RL1, RL2, RL3, cấp điện cho động cơ chấp hành quay thuận chiều Khi động cơ quay thuận cơ cấu trục vít chuyển động sang trái đóng áp tô mát phía lới và mở áp tô mát phía máy phát Khi trục vít đi hết hành trình thi công tắc hành trình LSA mở ra ngắt nguồn vào động cơ, đồng thời tiếp điểm phụ AL đóng đèn xanh sáng báo tải đang làm việc với lới.

* Ưu điểm của phơng án :

- Công suất cấp cho động cơ khi đóng ngắt là không lớn.

- Động cơ làm việc trong thời gian ngắn nên ít xảy ra cháy hỏng động cơ.

- Nhờ cơ cấu bánh răng trục vít nên tiếp điểm đợc chốt lại khi trục vít đi hết hành trình Lúc này động cơ đợc ngắt điện và lực ép tiếp điểm không còn phụ thuộc vào nguồn nuôi động cơ nữa.

- Hai áp tô mát nối nhau liên động về mặt cơ khí khá vững chắc.

- Thiết bị thông dụng, dễ tìm, dễ thay thế.

* Nhợc điểm của phơng án :

- Thời gian tác động của cơ cấu là tơng đối chậm do phải trải qua hệ truyền động cơ khí phức tạp.

- Tuổi thọ của thiết bị phụ thuộc nhiều vào cơ cấu bánh răng trục vít.

- Kết cấu hệ truyền động phức tạp.

- Tần số đóng ngắt không cao nh dùng công tắc tơ

3 Phơng án dùng tiếp điểm kiểu bập bênh

Tiếp điểm kiểu này hiện đang đợc Hàn Quốc và Mỹ sản suất dùng cho các loại thiết bị chấp hành chuyển nguồn tự động Tiếp điểm kiểu bập bênh có hai loại đó là: Đóng cắt bằng 2 cuộn dây nam châm, đóng cắt bằng 1 cuộn dây nam ch©m.

A Loại đóng cắt bằng hai cuộn dây nam châm :

* Nguyên lý hoạt động của sơ đồ :

Khi có tín hiệu chuyển tải từ lới cho máy phát rơle trung gian RF có điện đóng tiếp điểm RFa mở tiếp điểm RFb Cuộn dây nam châm C1 đợc cấp điện thông qua bộ chỉnh lu 1 Cuộn dây này hút phần ứng của nó và tác động chuyển tải từ lới sang máy phát, đồng thời đóng tiếp điểm phụ AL đèn A sáng và mở tiếp điểm phụ BL đèn B tắt Khi tiếp điểm động đi hết hành trình nó đợc chốt lại và lúc này tiếp điểm hành trình Xa ngắt điện vào nam châm.

Nếu tải đang đóng ở máy phát mà có tín hiệu chuyển tải trở lại lới thì cuộn dây rơle RL có điện đóng tiếp điểm RLa và mở tiếp điểm RLb Cuộn dây nam châm C2 có điện thông qua bộ chỉnh lu 2 Cuộn dây nam châm có điện tác động chuyển tải sang nguồn lới, ngắt nguồn máy phát Tiếp điểm phụ AL mở đèn A tắt , tiếp điểm phụ BL đóng đèn B sáng Khi tiếp điểm động quay hết hành trình thì bị chốt lại và tiếp điểm hành trình Xb mở ra cắt nguồn cấp cho nam châm điện.  Ưu điểm của phơng án :

- Đóng cắt nhanh, chắc chắn.

- Khoá liên động cả về điện lẫn cơ khí nên đảm bảo an toàn khi làm việc, không gây đóng cắt nhầm.

- Không có hiện tợng rung tiếp điểm , tiếp điểm đợc chốt chặt khi đi hết hành trình quay của nó mọi tác động của nguồn nuôi không ảnh hởng khi tiếp điểm đã đợc chốt lại, lực ép tiếp điểm là khá lớn nên đảm bảo tiếp xúc tốt.

- Tần số đóng ngắt lớn hơn trờng hợp sử dụng động cơ truyền động.

- Cuộn dây nam châm một chiều làm việc trong khoảng thời gian ngắn nên khả năng cháy hỏng cuộn dây do nhiệt là rất nhỏ.

- Có thể đóng ngắt bằng tay thông qua cần gạt phía ngoài thiết bị.

 Nhợc điểm của phơng án :

khối đo lờng và so sánh của ats

Muốn điều khiển hoạt động của một đối tợng nào đó cần phải biết đợc trạng thái làm việc hiện tại của nó thông qua các thông số của đối tợng để làm đ- ợc điều đó thì cần phải có khối ĐL&SS Trong mạch điều khiển hoạt động của ATS có 2 khối so sánh SS luôn theo dõi tình trạng làm việc của nguồn điện chính và nguồn dự phòng Các thông số thu đợc sau đó tiến hành so sánh với giá trị đặt nếu vợt qua giá trị này thì tác động tới mạch điều khiển. Đầu vào khối đo lờng và so sánh là các đại lợng liên tục đợc lấy trực tiếp từ nguồn điện có thể là áp hoặc dòng điện, còn thông số đầu ra của nó là các tín hiệu rời rạc vì đầu ra của khối này thờng là các rơle điện cơ hay các rơle bán dẫn Một khối ĐL&SS thông thờng gồm 2 bộ phận đó là: bộ phận đo lờng ,cảm biến (bộ phận thu tín hiệu) và bộ phận so sánh tín hiệu.

+ Bộ phận thu tín hiệu : Thực hiện việc đo lờng cảm biến các thông số của nguồn điện phát hiện các sự cố xảy ra thông qua tin tức mà nó thu đợc Bộ phận này có thể là cuộn dây nam châm điện, các bộ biến đổi hay các loại cảm biến khác Phần này đợc nối trực tiếp vào lới điện hoặc có thể thông qua máy biến dòng hay máy biến điện áp nhằm cách ly điện áp cao với mạch điều khiển.

+ Bộ phận so sánh : Lấy tín hiệu đầu ra của phần thu tín hiệu biến đổi thành các tín hiệu chuẩn dễ dàng cho việc thực hiện so sánh với các giá trị ngỡng đặt trớc Cơ cấu so sánh có thể là cơ cấu điện cơ khi đó đại lợng so sánh là lực cơ hoặc momen quay, cơ cấu so sánh có khi là các mạch điện tử bán dẫn dùng bộ khuếch đại thuật toán…

Trong ATS khối ĐL&SS cần phải cung cấp đợc tín hiệu sự cố của lới điện để tác động đến cơ cấu chấp hành chuyển tải sang nguồn dự phòng Các sự cố sau đây cần phải đợc nhận biết rõ bao gồm : Mất điện, mất pha, sụt áp, quá áp, mất đối xứng quá mức Sau đây ta xây dựng các mạch nhận dạng sự cố lới điện.

1 Bảo vệ điện áp cao, điện áp thấp, mất lới điện

Chất lợng điện năng đợc đánh giá qua hai chỉ tiêu là tần số và điện áp, chỉ tiêu tần số do cơ quan điều khiển hệ thống lới điện quốc gia điều chỉnh Do vậy ở đây ta xét đến việc bảo đảm chất lợng điện áp của nguồn cấp cho phụ tải. Trong quá trình truyền tải không thể tránh khỏi các sự cố về điện áp nh quá áp, thấp áp Nói chung các thiết bị hạ áp chỉ cho phép dao động điện áp trong phạm vi 10% điện áp định mức Nên bảo vệ điện áp là vấn đề quan trọng Khi xảy ra sự cố mất điện hay sụt áp quá mức cho phép lúc đó làm cho các động cơ không đồng bộ 3 pha không khởi động đợc, nếu nó đang mang tải có thể gây quá tải việc này xảy ra trong thời gian dài thì có thể gây cháy hỏng thiết bị điện Mất l- ới, sụt áp làm hệ thống máy tính mất hết dữ liệu hiện tại, hệ thống chiếu sáng không đủ sáng tới mức cần thiết Nếu hiện tợng quá áp xảy ra làm cho thiết bị điện h hỏng cách điện nguy hiểm trong quá trình vận hành

Khi có các sự cố trên thì mạch ATS phải khởi động máy phát dự phòng sau 5 giây để đảm bảo khỏi mất lới giả Để thực hiện việc bảo vệ điện áp lúc đó ta có thể sử dụng các loại rơle điện áp sau :

- Rơle điện áp kiểu điện từ.

- Rơle điện áp kiểu bán dẫn.

- Rơle điện áp kiểu vi mạch.

- Rơle điện áp kiểu số.

Các rơle này đợc mắc trực tiếp vào lới điện hay có thể mắc qua máy biến dòng điện hay máy biến điện áp Tín hiệu điều khiển của nó đợc cấp cho mạch xử lý trong ATS.

1.1 Rơle điện áp kiểu điện từ

Rơle điện từ hoạt động dựa trên nguyên tắc điện từ, khi đặt vật bằng vật liệu sắt từ (phần ứng hay nắp mạch từ) trong từ trờng do cuộn dây mang dòng điện sinh ra Từ trờng này sẽ tác dụng lên nắp một lực hay momen làm nắp chuyển động và truyền động đóng hệ thống tiếp điểm Dới đây là một hình vẽ cấu tạo của rơle điện áp kiểu điện từ có phần ứng hình chữ Z.

Hình III-1 Rơle điện áp phần động kiểu chữ Z 1- Mạch từ ; 2- Cuộn dây ; 3- Phần ứng hình chữ Z ; 4- Lò xo nhả ; 5- Tiếp điểm động ; 6-

Tiếp điểm tĩnh ; 7- Tay đòn.

* Nguyên lý hoạt động của rơle : khi cuộn dây rơle nhận đợc tín hiệu điện làm trong mạch từ xuất hiện luồng từ thông  móc vòng qua mạch nắp mạch từ và khe hở không khí Lực điện từ làm cho nắp chữ Z quay, Nếu Mđt sinh ra lớn hơn Mc của lò xo thì phần ứng bị hút về phía nắp mạch từ tác động đóng tiếp điểm thờng mở và mở tiếp điểm thờng đóng Khi luồng từ thông nhỏ thì Mđt không thắng đợc Mc do đó phần ứng dữ nguyên vị trí ban đầu tiếp điểm thờng đóng đóng lại, tiếp điểm th- ờng mở mở ra.

Ngời ta phân biệt rơle điện áp cực đại và rơle điện áp cực tiểu thông qua việc chỉnh định ngỡng tác động và ngỡng nhả của rơle.

- Rơle điện áp cực đại dùng để bảo vệ khi có sự số tăng cao điện áp quá mức cho phép, khi lới hoạt động bình thờng có U Utđ lúc đó phần động chuyển sang trạng thái cuối kéo theo hệ tiếp điểm tác động tiếp điểm thờng mở đóng lại ,tiếp điểm thờng đóng mỏ ra.Sơ đồ đấu dây của rơle này nh sau :

Sau đây là thông số về rơle điện áp cực đại kiểu PH-53 do Liên Xô sản xuất.

- Hệ số nhả không nhỏ hơn 0.8.

- Thời gian tác động không lớn hơn 0.1 s

- Công suất tiêu thụ không quá 1VA.

- Khối lợng không lớn hơn 0.85 Kg.

Dải chỉnh định điện áp tác động của loại rơle này :

Dải điện áp đặt I Dải điện áp đặt II

Rơle Utđ V Uđm V Utđ V Uđm V

Số liệu cuộn dây điện trở phụ, tụ điện cho trong bảng sau

Rơle số vòng d©y (vòng) §êng kÝnh d©y(mm) Điện trở cuén d©y() Điện trở phụ () Tụ Điện(F

Hình III - 3 Rơle điện áp dùng Tranzitor

1.2 Rơle điện áp kiểu bán dẫn

Các loại rơle điện cơ vốn có một nhợc điểm cơ bản đó là có phần chuyển động cơ khí, cấu trúc phần động phức tạp, cồng kềnh, và dễ xảy ra kẹt phần động, thời gian tác động chậm, độ tin cậy khi làm việc không cao Ngày nay công nghệ điện tử bán dẫn phát triển mạnh mẽ và rơle điện áp kiểu điện tử bán dẫn ra đời, u điểm của loại rơle này là không có phần chuyển động cơ khí, công suất tiêu thụ nhỏ, làm việc tin cậy, tác động nhanh Sau đây ta khảo sát một số loại rơle điện áp bán dẫn.

Rơle điện áp dùng Tranzitor

Hoạt động của rơle phụ thuộc chặt chẽ vào việc đóng ngắt transistor thông qua việc bơm dòng IB Khi có dòng IB làm thông Tr dẫn dòng từ nguồn Ec qua R2 và qua cuộn dây rơle R đóng tiếp diểm thờng mở R1 của nó cấp tín hiệu cho mạch điều khiển.

Khi không có dòng IB điện áp UBE nhỏ không đủ mở thông Tr nên cuộn dây rơle R không đợc cấp điện, tiếp điểm thờng mở R của nó mở ra Điện trở R2 dùng để thay đổi giá trị điện áp đặt vào cuộn dây rơle R.

Nếu rơle cần dòng tác động lớn ta phải ghép nối tầng khuếch đại theo sơ đồ sau :

Hình III- 5 Sơ đồ nguyên lý rơle điện áp kiểu vi mạch IC Ưu điểm của loại rơle này là khả năng đóng cắt cao dựa trên khả năng khoá và mở của Tr, công suất điều khiển tơng đối nhỏ, điều khiển dễ dàng.

giới thiệu các khâu tạo thời gian trễ

Trong tự động điều khiển thờng gặp các trờng hợp cần có một khoảng thời gian giữa những thời điểm tác động của hai hay nhiều thiết bị Trong ATS để đảm bảo hoạt động đúng theo giản đồ thời gian đã nêu ở chơng I thì việc làm trễ tín hiệu là rất cần thiết Bộ phận trễ này chính là các rơle thời gian, có nhiều loại

4 4 rơle thời gian hoạt động theo các nguyên lý khác nhau nh rơle thời gian kiểu điện từ, kiểu động cơ, kiểu bán dẫn, kiểu vi mạch đếm xung, kiểu rơle số Sau đây ta giới thiệu sơ bộ về một số loại rơle thời gian.

1 Rơle thời gian kiểu điện từ

Bộ tạo thời gian hoạt động dựa trên cơ sở sử dụng dòng điện cảm ứng xuất hiện trong ống dẫn hình trụ rỗng khi từ thông chính do cuộn dây sinh ra trong mạch từ biến thiên Theo định luật lenxơ dòng điện cảm ứng này có chiều sao cho luồng từ thông do nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ thông chính Do vậy tốc độ tăng hay giảm của luồng từ thông chính khi cuộn dây đợc đóng hay ngắt điện sẽ chậm đi nên thời gian tác động và thời gian nhả của rơle đợc tăng lên

Cấu tạo loại rơle này nh hình vẽ dới đây :

Hình III- 17 Rơle thời gian kiểu điện từ

1- Lõi thép mạch từ ;2- Nắp ; 3- Đệm phi từ tính; 4-Bảng lắp dặt rơle; 5-Dế nhôm; 6-Hệ thống tiếp điểm ; 7- Cuộn dây; 8- ống trụ rỗng; 9- Lò xo nhả; 10- vít điều chỉnh lực lò xo nhả; 11-

Lò xo tách nắp; 12- Chốt đẩy nắp; 13- Vít điều chỉnh lực tách nắp.

Dùng rơle thời gian kiểu điện từ yêu cầu công suất nguồn cấp tác động khá lớn và thời gian tác động có thể có sai số

2 Rơle thời gian kiểu động cơ

Trong quá trình điều khiển cần có thời gian trễ lớn hay các quá trình làm việc có tính lặp lại theo chu kỳ ngời ta thờng sử dụng rơle thời gian kiểu động cơ.

* Cấu tạo của loại rơle thời gian kiểu động cơ :

Hình III- 18 Rơle thời gian kiểu động cơ

Kết cấu gồm 3 bộ phận chính đó là phần động lực, phần tạo thời gian, phÇn tiÕp ®iÓm ®Çu ra :

Là các loại động cơ công suất nhỏ cỡ 2  5 W các loại động cơ thờng dùng là động cơ 1 pha kiểu vòng ngắn mạch, động cơ 1 pha kiểu chạy tụ, động cơ bớc Trong đó loại động cơ bớc đợc sử dụng nhiều hơn, động cơ bớc là một động cơ đồng bộ một pha đặc biệt có cấu tạo gồm: Stato thờng có một cuộn dây đặt trong lõi thép nhiều cực, Roto là một nam châm vĩnh cửu Khi có một xung điều khiển đặt vào động cơ thì roto sẽ quay một góc xác định gọi là một bớc, ở xung điều khiển tiếp theo động cơ quay tiếp bớc nữa Nh vậy động cơ quay thành từng bớc gián đoạn và tốc độ quay phụ thuộc vào tần số nguồn xung đa vào động cơ.

+ Bộ phận tạo thời gian trễ :

Là các bộ giảm tốc bánh răng cơ khí dùng để biến đổi tốc độ quay nhanh của động cơ xuống tốc độ chậm thích hợp với khoảng thời gian trễ cần thiết của rơle.

Trong rơle có thể chỉ có một cặp tiếp điểm thời gian hay có hai cặp tiếp điểm một cặp thời gian và một cặp tác động tức thời, các tiếp điểm này thờng đ- ợc đóng mở bằng hệ thống bánh xe cam gắn trên đầu trục hộp giảm tốc.

Hình III- 19 Rơle thời gian bán dẫn dùng đèn điện tử

3 Rơle thời gian bán dẫn

* Rơle thời gian dùng đèn điện tử.

Hoạt động của rơle dựa trên mạch dao động phóng nạp tụ C thông qua mạch RC Khi đóng khoá K tụ điện đợc nạp điện áp U0 với cực tính âm Vì điện áp U0 lớn hơn UP của đèn 3 cực nên lúc này đèn bị khoá và rơle ở trạng thái nhả. Nếu ta mở khoá K tụ điện C bắt đầu phóng điện qua điện trở, điện áp U0 từ từ giảm đi theo hàm mũ tắt dần Điện thế lới từ từ trở nên dơng Sau một thời gian điện thế lới lúc này tăng đến trị số tác động thì đèn chuyển sang trạng thái mở. Dòng điện anod tăng lên làm rơle điện từ R tác động đóng tiếp điểm đầu ra ta nói rơle làm việc với chế độ đóng chậm và thời gian tác động của rơle đợc tính nh sau : tt® = R C ln

Nếu R, C có trị số càng lớn thì thời gian trễ càng dài.Muốn thay đổi thời gian tác động ta thay đổi trị số của điện trở mạch dao động R

4 Rơle thời gian kiểu vi mạch (IC) đếm xung

Với rơle này ta có thể tạo ra các khoảng thời gian có dải làm việc rộng từ 0.001 giây đến 9999 giờ, có độ chính xác và độ tin cậy cao, nhiều tính năng làm việc Đáp ứng đợc yêu cầu của các bài toán tự động điều khiển có nội dung phức tạp, khối lợng thông tin lớn Cấu tạo chung của rơle thời gian vi mạch gồm các bộ phận chức năng chủ yếu nh hình vẽ dới đây.

Dao động xử lý tÇn sè đếm xung so sánh ra

Hiển thị chỉnh định ac dc

Hình III- 20 Rơle thời gian kiểu vi mạch IC

+ Bộ phận tạo thời gian :

Là các phần mạch dao động tạo ra các xung có tần số ổn định không đổi. Thông thờng tần số dao động này rất lớn từ vài trăm KHz trở lên nên tần số đợc làm giảm phù hợp với đặc tính thời gian làm việc của rơle qua các phần mạch chia tÇn sè

Bộ phận này đếm các xung xuất hiện từ thời điểm rơle bắt đầu làm việc đến thời điểm rơle tác động, số xung đếm đợc tơng ứng với thời gian trễ cần thiết.

So sánh kết quả đếm xung với các mức chuẩn thời gian đặt trớc.

+ Bộ phận nguồn cung cấp :

Chức năng của nó là biến đổi điện áp nguồn cấp cho rơle, điện áp một chiều hay xoay chiều thành các mức điện áp một chiều có trị số thấp và cực tính phù hợp với các linh kiện trong rơle.

Có nhiệm vụ ghép nối và chuyển tín hiệu tác động của rơle đến các thiết bị phía sau rơle Bộ phận này thờng là các rơle điện từ cỡ nhỏ hoặc các tranzitor công suất Khi có tín hiệu tác động từ bộ phận so sánh rơle điện từ sẽ tác động đóng mở tiếp điểm Thông thờng rơle thời gian đợc lắp hai cặp tiếp điểm trong đó một cặp tác động tức thời và một cặp tác động theo thời gian.

Thiết kế mạch điều khiển hoạt động của ats

1 Phơng án dùng các thiết bị đóng ngắt thông thờng

1.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS

1.2 Giải thích hoạt động của sơ đồ

Khi xảy ra các sự cố lới (Quá áp ,thấp áp, mất pha, lệch pha, ngợc pha) thì các tiếp điểm RA, RB, RC (1-9) đóng lại cấp điện cho rơle RL báo sự cố lới. Đồng thời khi RL có điện thì (1-19) đóng, tiếp điểm (1-33) đóng cấp điện cho rơ le R5 cấp nhiên liệu sẵn sàng cho quá trình khởi động máy phát Khi RLcó điện thì (1-11) nối cấp điện cho T1 tạo khoảng trễ (khoảng 5s) và đóng tiếp điểm(19-

21) cấp tín hiệu cho bộ khởi động máy Khi đó R3 có điện ra lệnh khởi động máy phát.Tk có điện tính khoảng thời gian đóng tiếp điểm (khoảng 5s) sau đó mở tiếp điểm trong vòng 20s(Rơle thời gian Tk là loại rơle thời gian số đóng mở theo chu kì tạo xung khởi động đóng 5s mở 20s ) TN có tín hiệu tính tổng khoảng thời gian khởi động 3 lần (khoảng 60s) sau đó mở tiếp điểm (25-27) không khởi động nữa nh vậy máy phát khởi động không quá 3 lần.

Nếu máy phát khởi động thành công và điện áp ra đợc thành lập đủ tiêu chuẩn thì rơle điện áp R200 tác động (thờng lấy 200V) làm mở tiếp điểm (21-

23) Kết thúc quá trình khởi động Tiếp điểm R200 (1-13) đóng cấp điện cho T2 tính thời gian trễ (cỡ 20s) chờ đóng tải cho máy phát Hết thời gian chờ đóng tải T2 (37-39) đóng, khi đó RF(33-35) đã đóng do máy phát đã đủ điện áp, rơ le R6 đợc cấp điện ra lệnh chuyển tải cho máy phát dự phòng

Khi máy phát đang hoạt động cấp nguồn cho phụ tải mà lới chính phục hồi trở lại thì các Rơle theo dõi lới RA, RB, RB tác động nên (1-9) mở ngắt điện vào rơle RL dovậy đóng tiếp điểm (1-15) cấp điện cho T3 tính thời gian trễ chuyển tải từ máy phát (cỡ 5s) Hết thời gian chờ tiếp điểm T3 (1-37) mở, T3 (47-49) đóng làm cho R6 mất điện, R7 có điện ra lệnh chuyển tải từ máy phát về lới Khi R7 có điện đóng tiếp điểm R7 (1-17) cấp điện cho T4 tính khoảng thời gian trễ 5 phút chạy không tải làm mát Hết thời gian làm mát đóng tiếp điểm T4(1-29) cấp điện cho R4, tiếp điểm R4(33-35) mở R5 mất điện ngắt nhiên liệu và dừng máy phát

Nếu gặp sự cố máy phát mạch bảo vệ trong máy diezel tác động đa điện vào rơle trung gian FSC đóng tiếp điểm SCF (1-29) cấp điện cho ro le R4 ngắt R4(33-35) R5 mất điện ngắt nhiên liệu và dừng máy phát.

Khi dùng các thiết bị đóng ngắt thông thờng(mạch có tiếp điểm) để xây dựng mạch điều khiển hoạt động thì cơ cấu đo lờng theo dõi lới điện và máy phát dự phòng bao gồm các mạch bảo vệ theo các sơ đồ nguyên lý đã nêu ở phía trên làm cho mạch điện rất phức tạp, mạch hoạt động với độ tin cậy không cao Ngoài ra chi phí đầu t là khá lớn cả về tiền bạc lẫn thời gian, không gian tủ điều khiển, không tiện cho việc kiểm tra sửa chữa Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ điện tử bán dẫn với nhiều u điểm đang đợc ứng dụng ngày càng nhiều trong các mạch điều khiển không tiếp điểm

Các u điểm của mạch điều khiển không tiếp điểm :

+ Không có tiếp điểm và các thành phần cơ khí nên không xảy ra các nguy cơ hỏng hóc do cơ khí.

+ Thông số đầu ra (dòng điện, điện áp , thời gian …) không phụ thuộc vào tác động của các yếu tố cơ học.

+ Lắp ráp thành khối thuận tiện cho việc kiểm tra, sửa chữa.

+ Vận hành tin cậy ,đơn giản Không cần kiểm tra, theo dõi thờng xuyên

2 Phơng án dùng các linh kiện đóng ngắt không tiếp điểm

2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hoạt động ATS

Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển đựơc trình bày ở trang sau.

2.2 Giải thích hoạt động của sơ đồ

Khi xảy ra các sự cố lới thì các tiếp điểm RA, RB, RC mở tín hiệu đầu vào của A1(phần tử NAND) có mức logíc 0 làm cho RL có mức logic 1 báo sự cố l -

5 8 ới Đồng thời khi RL có tín hiệu(mức logic 1) đa tín hiệu qua A7 , A10 (là các phần tử OR và AND) kết quả là làm cho R5 chuyển lên mức logic1 ra lệnh cấp nhiên liệu sẵn sàng cho quá trình khởi động máy phát Khi RL có tín hiệu qua T1 tạo khoảng trễ (khoảng 5 s) cấp tín hiệu cho đầu vào A2 (phần tử AND) khởi động máy Khi đó R3 có tín hiệu ra lệnh khởi động máy phát Tk có tác dụng tạo thời gian có tín hiệu khoảng 5s sau đó mất tín hiệu trong vòng 20s (đóng mở theo chu kì tạo xung khởi động đóng 5s mở 20s ) TN có tín hiệu tính tổng khoảng thời gian khởi động 3 lần (khoảng 60s) sau đó mất tín hiệu không cho phép khởi động nữa nh vậy máy phát khởi động không quá 3 lần.

Nếu máy phát khởi động thành công và điện áp ra đợc thành lập đủ tiêu chuẩn thì rơle điện áp R200 tác động (thờng lấy 200V) đa tín hiệu qua N1 (phần tử NOT) rồi đa tới A2, tín hiệu đầu ra A2 có mức logic 0 R3 mất tín hiệu kết thúc quá trình khởi động Khi R200 có tín hiệu kích hoạt T2 tính thời gian trễ (cỡ 20s) chờ đóng tải cho máy phát Khi đó RFA ,RFB , RFC đã đóng qua A5 làm

RF chuyển mức logic lên 1 báo máy phát đã đủ điện áp, tín hiệu từ T2 và RF cấp tín hiệu cho đầu vào A4 R6 có tín hiệu ra lệnh chuyển tải cho máy phát dự phòng

Khi lới chính phục hồi trở lại thì các tiếp điểm RA, RB, RC đóng nên RL mất tín hiệu (mức logic 0) RL qua N2 (phần tử NOT) kích hoạt T3 tính thời gian trễ chuyển tải từ máy phát (cỡ 5s) Hết thời gian chờ T3 có mức logíc 1 làm cho R6 mất tín hiệu , R7 có tín hiệu ra lệnh chuyển tải từ máy phát về lới ( R6, R7 đợc khoá liên động qua mạch trigơ ) Khi R7 có tín hiệu cấp điện qua A8 kích hoạt T4 tính khoảng thời gian trễ 5 phút chạy không tải làm mát Hết thời gian làm mát cấp tín hiệu qua A9, N3 và A10 làm R5 mất tín hiệu ngắt nhiên liệu và dừng máy phát.Nếu gặp sự cố máy phát mạch bảo vệ trong máy diezel tác động đa điện vào rơle trung gian SCF đóng tiếp điểm SCF cấp tín hiệu qua A9, N3 và A10 làm R5 mất tín hiệu ngắt nhiên liệu và dừng máy phát.

3 Lựa chọn phơng án mạch điều khiển và thiết kế mạch điều khiển

3.1 Lựa chọn phơng án mạch điều khiển ATS

Dựa theo những phân tích về u, nhợc điểm của mạch điều khiển sử dụng thiết bị đóng ngắt có tiếp điểm và không tiếp điểm Căn cứ vào yêu cầu nhiệm vụ thiết kế mạch điều khiển sử dụng IC logic ở đây ta chọn phơng án mạch điều khiển không tiếp điểm với các lợi thế nh: mạch điều khiển đơn giản, gọn nhẹ , linh kiện thông dụng, dễ tìm, giá thành rẻ nên tiện lợi cho việc kiểm tra, sửa chữa, thay thÕ …

3.2 Tính chọn các phần tử của mạch điều khiển a Khâu tạo xung nhịp chung

Khâu tạo xung nhịp có tính chất rất quan trọng, quyết định tới hoạt động của toàn hệ thống Nh đã nói ở trên khâu tạo xung nhịp sử dụng IC 555 để tạo dãy xung vuông

Khâu trễ có nhiệm vụ tạo ra các khoảng thời gian trễ cần thiết cho hoạt động điều khiển Phần tử tạo thời gian trễ là bộ đếm vòng modul10 dùng IC 4017.

Chân 14 nhận tín hiệu xung nhịp từ khâu tạo xung Khi có dòng điện tại bazơ của transistor T sẽ kích mở làm cho T dẫn Tín hiệu RESET ở chân 15 có mức logic 0 kích khởi bộ đếm xung phát ra từ khâu tạo xung nhịp Chân Q9 đợc đa trở về chân 13 ra lệnh dừng bộ đếm khi đã đếm đợc đến xung thứ 9 Tín hiệu đầu ra sẽ đợc lấy ở các chân từ Q1 tới Q9 Tuỳ thuộc vào thời gian trễ mà lấy tín hiệu đầu ra ở chân nào Ví dụ nếu lấy tín hiệu đầu ra là Q2 tơng đơng với thời gian trễ là 5 (s), Q3 tơng đơng với thời gian trễ là 10(s) …

12 11 9 6 5 1 10 7 4 2 3 rst ena clk vCC co q 9 q 8 q 7 q 6 q 5 q 4 q 3 q 2 q 1 q 0 r1 t1 r2

H×nh III-25 c.Tính chọn khâu khởi động máy phát – Start

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	1,62 MB