Nghiên cứu thiết kế bộ chuyển nguồn tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG - 2018 Cộng hồ xãDỤC hội chủ nghĩaTẠO Việt Nam BỘ GIÁO VÀ ĐÀO TRƯỜNG ĐẠI HẢIPhúc PHÒNG Độc lậpHỌC – TựDÂN Do LẬP – Hạnh o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Sinh viên : Hồng – MSV : 1412102083 NGÀNH ĐIỆNVăn TỰQuý ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Nghiên cứu thiết kế chuyển nguồn tự động Sinh viên:Hoàng Văn Quý Người hướng dẫn: Th.S Đinh Thế Nam HẢI PHỊNG - 2018 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Hoàng Văn Quý – MSV : 1412102083 Lớp : ĐC1801 - Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đinh Thế Nam Thạc sĩ Trường Đại học dân lập Hải Phòng Tồn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Hoàng Văn Quý Th.S Đinh Thế Nam Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA A.T.S VÀ CÁC PHƯƠNG ÁNĐẶT VẤN ĐỀ I/Nguyên lý làm việc a.t.s 1,Nguồn cấp điên không gián đoạn U.P.S(Uninterruplible Power Supply) 2,A.T.S lưới-lưới 3,ATS cho nguổn: Một nguổn lưới - nguổn máy phát dự phòng 13 4,Nguyên lý hoạt động A.T.S 15 Chương II: Nguồn máy phát điện điêzen dự phòng 21 1- Máy phát Diezen: 21 2.Những yêu cầu thực hiên tự động hoá nguồn Điezen: 23 Chương III: Tính tốn chọn mạch điều khiển ,tín hiệu bảo vệ 25 I- Khái quát vể khôi mạch điểu khiển ATS 25 l.Sơ đổ khối mạch điều khiển A.T.S: 25 2,Nhiêm vụ khối: 25 II.Các phương pháp chọn thiết bị linh kiên đẻ phát hiên cố lưới 26 1.Bảo vê điên áp cao - thấp: 26 3.Phương án thu tín hiệu điện áp từ lưới máy phát 35 5.Mạch báo tín hiệu ngược thứ tự pha 40 III tạo thời gian 41 Chương IV Tính tốn mạch động lực 65 I,Đại cương mạch động lực ats 65 Kết luận Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 Để đạt đô bão hào sâu transistor ta chọn: IB = 0,05mA ta tính được: Với RC ta tính sau: Mạch khuyếch đại tín hiệu điều khiển rơ le chng báo đông -Mạch khuếch đại cho rơ le trung gian: +Với rơ le trung gian OMRON cuôn dây Ucd = 24V DC Tiếp điểm: 220VAC/5A 110VAC/10A 48 V DC/10A Rcd=500Q Chọn T1 loại 2SC18, UcEmax=25V, I Cmax=30mA, p1=80, fa=70MHz Loại Si, Pmax=200mW Chọn T2 loại 2SC20, Icmax= 400mA, p2=50, fa=70MHz Loại Si, Pmax=600mW UcEmax=30V, 59 Chọn rơ le trung gian OMRON Ucd= 24V làm rơ le đóng cắt điên cho cuộn dây dòng- cắt thiết bị chuyển nguồn: 4RG, 6RG +VỚĨ rơ le trung gian Goodsky ta có thơng số sau: Ucd =12V DC, Icd=10^30mA Tiếp điểm: có cặp tiếp điểm: thường mở, thường đóng Các thơng số điên tiếp điểm: 240V AC/5A 120V AC/5A 24 V DC/10A 60 Chọn T loại 2SC641, ƯCEmax=40V, lCmax=100mA, p=200 Loại Si, Pmax=200mW iCmax = Icdmax= 30mA Để đạt độ bão hoà sâu ta chọn: IB=(2.Ic/𝛽)=(2.30/200)=0,3 mA Chọn RB=((5-0,7)/0,3).103chọn Rb = 15kQ +Với còi báo ta sử dụng mạch khếch đại trên: +Chọn rơ le trung gian Goodsky có Ucd=12V DC làm rơ le đóng cắt tạo tín hiệu cho việc khởi động máy diesel cắt nhiên liêu diesel(8RG 7RG) 61 5.6 Nguổn nuôi mạch điều khiển: Nguồn điên nuôi mạch điều khiển có nhiêm vụ cung cấp lượng ổn định cho mạch điều khiển: mạch thu tín hiệu điên áp, mạch xử lý tín hiệu phát tín hiệu cho cấu chấp hành(rơ le trung gian), hệ thống đèn báo tín hiệu, còi báo đơng Nói chung mạch điều khiển đòi hỏi cơng suất khơng lớn từ nguồn ni (mạch xử lý tín hiệu dùng phần tử họ CMOS nên chế đô tĩnh gần không tiêu hao công suất nguồn, chế đô đông công suất tiêu thụ thấp) Do vây nguồn điều khiển lấy trực tiếp từ ắc quy khởi đông chỉnh lưu từ nguồn đưa vào tải đông lực(khi nguồn đưa qua máy biến áp nguồn 220V/24V) Tuy nhiên ta nhân thấy: +Nếu nguồn điện nuôi mạch điều khiển lấy từ bô chỉnh lưu nắn nguồn xoay chiều 24V từ máy biến áp nguồn 220V/24V cung cấp từ nguồn điện cấp cho tải đông lực mạch điều khiển tín hiệu(do nguồn nuôi mạch điều khiển) thời gian chờ đổi nguồn, khoảng 0,15s chuyển tải sang lưới chuyển tải từ máy phát sang lưới trường hợp điện áp máy phát thời điểm đo đảm bảo, khoảng 30s trường hợp phải khởi đông máy phát Do vây muốn dùng phương án cấp nguồn kiểu phải có tụ điện có điện dung lớn trì lượng cấp cho mạch điều khiển thời gian gián đoạn, phải khởi đông máy phát khoảng thời gian 30s mạch điều khiển trì tín hiệu khởi đơng mơt lần khởi đơng máy phát Nói tóm lại phương án không khả thi +Ta xét phương án dùng ắc quy khởi đông cấp điện cho nguồn nuôi mạch điều khiển: Khi máy phát khởi đông, đơng khởi đơng tiêu thụ dòng điện lớn từ ắc quy khởi đông(khoảng 6A) gây sụt áp mạch điều khiển(nếu mạch điều khiển nơí trực tiếp với ắc quy) ảnh hưởng xấu tới hoạt đông mạch điều khiển, vây ta phải có thiết bị ngăn ngừa tượng cách nối tụ điện lớn trì áp ổn định cho mạch điều khiển đồng thời dùng diode ngăn khơng cho dòng điện từ tụ điện chạy ngược ắc quy, phần mạch điều khiển cần nguồn thấp 12,5V dùng IC ổn áp 7805,7812 để ổn áp từ nguồn ắc quy 24V Rõ ràng nguồn nuôi cho mạch điều khiển dùng nguồn ắc quy khơng có tượng bị "gián đoạn" dùng biện pháp nắn điện xoay chiều xuống để tạo nguồn cấp cho mạch điều khiển Mặt khác ắc quy thường xuyên nạp điện tự đông, bổ xung lại lượng điện tiêu hao trước Cũng lý mà lượng ắc quy giữ ổn định nguồn nuôi tốt cho mạch điều khiển -Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi môt chiều cấp cho mảng mạch điều khiển: 62 5.61 Với mảng mạch xử lý tín hiệu(gồm phần tử logic họ CMOS) cần điên áp +5V: 5.62 Với mảng mạch gồm IC khuếch đại thuật toán TL084, 𝜇𝐴741, rơ le trunggian 12V DC : 24V 5.63 Với rơ le trung gian 24 V DC ta dùng sơ đồ: 63 64 Chương IV Tính tốn mạch động lực I,Đại cương mạch động lực ats 1.Khái niêm: Mạch đông lực(cơ cấu chấp hành) bơ phân thực thao tác đóng cắt mạch lực, nhân "lệnh" từ mạch điều khiển gửi tới 2.Nhiêm vụ: -Khi nhân tín hiệu từ mạch điều khiển thi mạch đông lực phải tác đơng xác -Cơng suất đóng cắt mạch đơng lực phải đủ lớn để đóng cắt tải đơng lực -Trong mạch điện phải có khố liên đơng điện liên đơng khí điện khí để đảm bảo chắn khơng đóng đồng thời nguồn cung cấp vào môt tải gây cố ngắn mạch -Đô tin cấu chấp hành phải đảm bảo nguồn nuôi dao đông, tuổi thọ thiết bị phải đủ lớn -Mạch điều khiển mạch đông lực cấu mạch đông lực phải tin đơn giản tốt -Phải có hệ thống điều khiển tay cài vào mạch điều khiển(kiểu điều khiển điện -cơ tay) điều khiển trực tiếp cấu truyền đơng khí cấu chấp hành tay thông qua: cần gạt, núm vặn v.v -Phải có tín hiệu hiển thị vị trí đóng cắt cấu chấp hành II/ Các phương án chọn mạch động lực 1, phương án 1: dùng contacter để đóng cắt nguồn 1.1 sơ đồ mạch động lực 65 kk Nguyên lý hoạt động sơ đồ +/Khi lưới có cố rơ le trung gian 4RG có điện đóng tiếp điểm 4RG mạch điều khiển cuộn dây CĐ2 đóng cơng tắc tơ 2CTT đóng điện cho tải,đồng thời tiếp điểm 4RG2 mở cắt điện cuộn dây đóng CĐ1 +/Khi máy phát có cố rơ le trung gian 6RG có điện đóng tiếp điểm 6RG1 mạch điều khiển cuộn dây CĐ1 đóng cơng tắc tơ 1CTT đóng điện cho tải, đồng thời tiếp điểm 6RG2 mở cắt điện cuộn dây đóng CĐ2 Ưu điểm sơ đồ mạch động lực sử dụng 2ctt: Sơ đồ điều khiển đơn giản thiết bị thay dễ tìm,tần số đóng cắt cao,tuổi thọ thiết bị cao Trong trường hợp nguồn bị cố điện ctt nối với nguồn tự động nhả tách nguồn bị cố khỏi tải ,như mạch động lực khóa liên động lần Nhược điểm phương án : Do ctt ln ln phải cấp nguồn, cuộn dây đóng ln ngâm dài hạn điện áp nên giảm độ tin cậy cuộn dây ln nối điện khả cháy hỏng xảy dòng tiêu thụ chế độ đóng nhỏ Khi nguồn ni ctt bị dao động mạnh lực hút điện từ dao động theo gây tượng rung dẫn tới tiếp điểm tiếp xúc không tốt,điện trở tiếp xúc tăng lên gây tượng hàn dính tiếp điểm,khi nguồn điều khiển tiếp điểm khơng nhả dẫn tới ngắn mạch pha,giảm độ tin cạy phương án 2/Phương án dùng aptomat ngả truyền động đóng cắt động 66 67 Nguyên lý làm việc sơ đổ mạch: +Khi có tín hiệu chuyển tải sang lưới rơ le 6RG có điện, rơ le 4RG điện, tiếp điểm thường mở 6RG1, 6RG2, 6RG3 đóng lại đơng điện dung mơt pha(Hình ) có điện quay thuận thông qua cấu bánh trục vít vơ tận chuyển chuyển đơng quay thuận đơng thành chuyển đơng tịnh tiến sang trái đóng bơ tiếp điểm 1AB, hết hành trình trái tiếp điểm hành trình LSA mở cắt điện đơng cơ, kết thúc mơt q trình đóng cắt cấu truyền đơng, tiếp điểm phụ ALS đóng lại đèn xanh sáng báo nguổn lưới đóng vào tải +Ngược lại: có tín hiệu chuyển tải từ lưới sang máy phát rơ le 4RG có điện, rơ le 6RG điện, tiếp điểm 4RG1, 4RG2, 4RG3 đóng lại, đơng quay ngược làm trục vít chuyển đơng sang phải đóng bơ tiếp điểm 2AB cắt bơ tiếp điểm 1AB tiếp điểm hạn chế hành trình LSB mở trục vít tiến hết hành trình đóng tiếp điểm 2AB, tiếp điểm phụ BL đóng lại làm đèn xanh B bật sáng báo hiệu nguổn máy phát đóng vào tải Ưu điểm phương án: -Dòng cấp cho đơng khơng lớn -Đơng làm việc thời gian ngắn nên khả cháy hỏng đông không xảy -Nhờ cấu bánh răng-trục vít vơ tận nên tiếp điểm đơng chốt hết hành trình đóng kể từ thời điểm lực ép tiếp điểm không phụ thc vào nguổn ni đơng -Khả khố liên đơng khí chắn(trục vít chạy sang trái phải) Nhược điểm : +Thời gian đóng cắt cấu truyền đông đông chậm dùng công tắc tơ +Tuổi thọ thiết bị phụ thuôc vào cấu bánh răng, trục vít +Kết cấu cấu truyền đơng phức tạp +Tần số đóng cắt thấp so với tần số đóng cắt cơng tắc tơ 3/Phương án dùng tiếp điểm kép làm việc theo nguyên lý "bập bênh": Hiện Hàn Quốc, Mỹ sản xuất chuyên dùng làm thiết bị chấp hành chuyển nguổn cho bô chuyển nguổn tự đông: lưới-lưới, lưới-máy phát Dưới ta xét nguyên lý hoạt đông ưu nhược điểm cấu, dựa theo catalogue chào hàng Hàn Quốc 3.1 Loại đóng cắt nam châm 68 Nguyên lý hoạt đông sơ đồ: +Khi có tín hiệu điều khiển chuyển tải từ máy phát sang lưới, cuôn dây rơ le trung gian 6RG có điện đóng tiếp điểm 6RGa đồng thời mở tiếp điểm 6RGb, cấp điện cho nam châm Ci thông qua bô chỉnh lưu 1, nam châm Ci tác đơng đóng tiếp điểm đơng sang phía nguồn lưới tải nối với lưới điện, nguồn máy phát lại ngắt, tiếp điểm phụ ALS mở đèn A tắt Khi tiếp điểm đơng quay hết hành trình đóng bị chốt, tiếp điểm hạn chế hành trình x b mở ngắt điện nam châm C 1, tiếp điểm phụ BL đóng cấp điện cho đèn B sáng báo tải đóng vào lưới Khi có tín hiệu điều khiển chuyển tải từ lưới sang máy phát, rơ le trung gian 4RG có điện đóng tiếp điểm 4RGa, mở tiếp điểm 4RGb, nam châm C2 cấp điện thông qua chỉnh lưu tác đông làm cho nguồn lưới bị ngắt, nguồn máy phát đóng tới tải, đèn A sáng đèn B tắt, cuôn dây C ngắt điện nhở tiếp điểm hạn chế hành trình xa Ưu điểm phương án: -Đóng cắt nhanh, chắn -Khố liên đơng điện lẫn khí nên khơng gây đóng cắt nhầm -Khơng có tượng rung tiếp điểm, khơng cần dòng điện trì cơng tắc tơ(ở thiết bị có chốt để giữ tiếp điểm) nên bién đông cuả nguồn nuôi lẫn cuôn dây không ảnh hưởng tới lực ép tiếp điểm(kể từ tiếp điểm đóng bị chốt lại) -Tần số đóng cắt lớn trường hợp dùng đông truyền đông -Cũng cuôn dây làm việc chế đô ngắn hạn( 6A ta chọn cầu chi điên áp thấpkiểu ốngcủa Nga ^P-2 có thơng số định mức là: IđmCC = 15A, Idcđm = 10A Uđmcc = 220V, I cắtgh — 1200A 71 KẾT LUẬN Thời gian thực với tạo điều kiện giúp đỡ giáo viên hướng dẫn Thạc sĩ Đinh Thế Nam thầy cô giáo khoa Điện- Điện tử trường Đại học dân lập Hải Phòng em thực thành công đề tài“ Nghiên cứu thiết kế chuyển nguồn tự động “ Do thời gian có hạn kinh nghiệm thân chưa có với giúp đỡ củacácthầycơtrongnhàtrườngđãgiúpemhồnthànhnhiệmvụcủamình Qua em xin cảm ơn thầy giáo dìu dắt em năm học vừa qua Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện-Điện tử dạy dỗ trang bị cho em kiến thức chuyên ngành quýgiá Em cố gắng tiếp thu kiến thức không ngừng học hỏi để áp dụng vào công việc thực tế sau Hải Phòng, ngày 28 tháng 10 năm 2018 Sinh viên Hoàng Văn Quý 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1,Cơ sở khí cụ điên, Phạm Văn Chới Nguyên Tiến Tôn, NXB Khoa học kỹ thuât, 1990 2,110 sơ đổ thực hàn khuếch đại thuât toán, Lê Văn Doanh Võ Thạch Sơn dịch, NXB Khoa học kỹ thuât, 1994 3,Phần tử tự động, Nguyên Tiến Tôn, Xưởng in chức Bách Khoa 4,Hướng dẫn sử dụng sửa chữa máy biến áp, động máy phát công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, 1994 5,Thiết kế cấp điên, Ngô Hổng Quang Vũ Văn Tẩm, NXB Khoa học kỹ thuât, 1998 6,Tự động hoá với Simatic S7-200, Phạm Xuân Minh, NXB Khoa học kỹ thuât, 1997 73 ... thiết phải kèm với thiết bị tự động đổi nguồn A.T.S( Automatic Transfer Switch) Với đồ án tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG” Toàn phần thuyết minh thiế kế chia làm chương:... NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Sinh viên : Hoàng – MSV : 1412102083 NGÀNH ĐIỆNVăn TỰQuý ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công... xảy điên nguồn lưới chính, khác chuyển đổi chuyển phụ tải từ nguồn dự phòng nguồn thứ hai Chuyển đổi tự đơng khố kiểu tự đơng phải thao tác tay khoá kiểu tay kiểu khơng tự đơng Tải chuyển nguồn