Đang tải... (xem toàn văn)
Như vậy với việc sử dụng triac thay cho Contactor trên mô hình thực nghiệm cho thấy, việc chuyển pha xảy ra nhanh và chính xác, trong khoảng thời gian 10 ms. [2] Võ Minh Chính,[r]
(1)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557)
SỐ tháng 10 - 2015 71
THỰC NGHIỆM BỘ CHUYỂN PHA TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG TRIAC
AN EXPERIMENTAL RESEARCH
ON AUTOMATIC PHASE TRANSFER DEVICES WITH TRIACS
Phạm Thị Hương Sen
Trường Đại học Điện lực
Tóm tắt:
Với nguồn điện xoay chiều ba pha thường hay xảy tượng cân pha, nên việc tự động san phụ tải pha với xảy tải thực cần thiết Để thực việc chuyển pha hiệu cần điều khiển chuyển pha tự động với thời gian đóng cắt ngắn cho thể, đảm bảo việc cấp điện liên tục tới người sử dụng điện Bài báo trình bày kết nghiên cứu, thiết kế chuyển pha tự động nhằm thực trình chuyển pha nhanh xác
Từ khóa:
Bộ chuyển pha, cân pha, triac, PLC Abstract:
Phase unbalance occurs in 3-phase AC power supply Therefore, it is necessary to transfer loads automatically in phases As a result, we will need automatic transfer devices to ensure continuous power supply to customers This article presents research results and designs of automatic phase transfer devices for fast and accurate phase switching process
Keywords:
Phase transfer devices; Phase balance; TRIAC; PLC 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Trong truyền tải phân phối lưới điện, yếu tố an tồn vấn đề tải pha có cân khơng quan tâm cần giải
Các thiết bị cầu dao, attomat, contactor thiết bị
Ngày nhận bài: 18/12/2014; Ngày chấp nhận: 04/2/2015; Phản biện: TS Võ Huy Hoàn
(2)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557)
SỐ tháng 10 - 2015
72
tác giả tiến hành thiết kế, thử nghiệm mơ hình q trình chuyển pha sử dụng thiết bị contactor triac, có điều khiển giám sát máy tính
2 THÍ NGHIỆM VỚI CONTACTOR
Contactor sử dụng hầu hết nhu cầu đóng cắt Vậy thời gian đóng ngắt thực nhanh đến mức
Hình Thời điểm chuyển giao giữa hai contactor
Bỏ qua thời gian trễ phía phụ tải, thời gian để ngắt bật lại contactor khoảng 500 ms đến s chưa kể thời gian tác động Switch chuyển mạch Thời gian tác động không ảnh hưởng nhiều đến thiết bị dân dụng thơng thường có ảnh hưởng xấu đến nhiều loại máy móc, gây điện gián
đoạn thực chuyển pha Hình kết kiểm tra sử dụng hai contactor để chuyển pha
3 QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM VỚI TRIAC
Sự cân pha thường xuyên xảy lưới điện phân phối, việc chuyển đổi phụ tải pha nhằm loại bỏ trạng thái cân thực cần thiết
Để thực việc chuyển đổi phụ tải pha, thay dùng contactor dùng hai triac BT137 hãng Philips Semiconductor
(3)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557)
SỐ tháng 10 - 2015 73
Nguyên lý chuyển phụ tải pha thực dựa việc so sánh độ lệch dòng điện pha Tiến hành thử nghiệm việc tự động chuyển pha cho phụ tải, tác giả xây dựng mơ hình để thực thuật tốn điều khiển sau: tín hiệu đo dòng điện pha R, S đưa điều khiển PLC để định triac T1 T2 đóng Nếu hiệu dịng điện pha R S nhỏ ngưỡng cho phép đặt trước T1 thơng, đóng tải vào pha R Ngược lại hiệu dòng điện pha R S lớn ngưỡng cho phép đặt trước T2 thơng, đóng tải vào pha hình
Hình Mơ hình thử nghiệm chuyển pha dùng triac
Đo dòng điện pha sử dụng IC cảm biến dịng ACS 712 hình 3, thiết kế gồm khối:
Hình Mạch đo dịng
Khối cảm biến Hall: để chuyển dòng điện thành điện áp theo tỷ lệ 100 mV/A Khi đầu vào dịng 0A điện áp đầu Vcc/2 Như đầu vào biến đổi từ -I1 đến +I2 A đầu biến đổi thành điện áp có giá trị từ (-0.1I1 + Vcc/2) đến (0.1I2 + Vcc/2) mV Kí hiệu
điện áp đầu khối cảm biến Hall Vh (mV)
(4)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557)
SỐ tháng 10 - 2015
74
trừ điện áp đầu vào Kí hiệu điện áp đầu khối Vo
Vo = (Vh-Vf) ((56+56)/5.6)
= (Vh-Vf) 20 (1) Trong đó: giá trị 56 5.6 giá trị điện trở mạch, đơn vị kΩ
Vh = Vcc/2 + 0.1I (2) Với I giá trị dòng điện chạy qua cảm biến, đơn vị A
Vf = Vcc/2 (3)
Từ (1), (2), (3), có:
Vo = (Vcc/2 + 0.1I – Vcc/2) 20 = 0.1I20 (V) (4) Như từ dòng điện đầu vào qua cảm biến Hall, có giá trị từ 0~I (A) thành điện áp đầu Vo có giá trị từ 0~0.1I20, tức điện áp dương để đưa vào module đầu vào Analog EM235 điều khiển PLC
Lưu đồ thuật toán điều khiển PLC thể hình
PLC thực chương trình theo chu kỳ vịng qt, có chênh lệch dịng điện hai pha vượt ngưỡng cho phép đưa tín hiệu tới cổng tương tự tới mạch đệm để điều khiển đóng, cắt triac
Xác lập trạng thái ban đầu: - đo dòng pha
- trạng thái triac
So pha R&S: ngưỡng lệch I(A) NONO
YES Lệnh chuyển pha:
ON triac-R OFF triac-S (hoặc ngược lại)
Xác nhận dòng: - pha R&S - triac R&S
NO
YES
Báo lỗi SCADA
SCADA
Hình Lưu đồ thuật tốn điều khiển
(5)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557)
SỐ tháng 10 - 2015 75
Q trình thí nghiệm sử dụng phụ tải chuyển pha bóng đèn trở 40 W, điều khiển triac mở hoàn toàn
4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Phần mềm để viết chương trình điều khiển thiết kế giao diện giám sát phần mềm MicroWin chạy PLC S7-200, CPU222, phần mềm giao diện điều khiển giám sát WinCC Siemens Trên phần mềm giám sát quan sát trạng thái thời điểm đóng/ cắt triac, dễ dàng thay đổi ngưỡng lệch dòng cho phép pha
Tiến hành thử nghiệm mơ hình thiết kế sau: từ giao diện giám sát máy tính, đặt ngưỡng chênh lệch dịng điện cho phép hai pha S R 10A Phụ tải ban đầu đóng vào pha R, pha R tải tự động chuyển sang pha S
Thử nghiệm thứ nhất: quan sát hình giao diện vận hành, thí nghiệm tín hiệu đo dịng phase R 228 A, tín hiệu đo dịng pha S 219 A, chênh lệch dòng hai pha A, nằm ngưỡng cho phép Triac pha R thơng, triac pha S khóa, phụ tải đóng vào phase R hình
Hình Thử nghiệm chạy phase R điều kiện bình thường
(6)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557)
SỐ tháng 10 - 2015
76
Hình Quá trình chuyển ngược lại từ pha S sang pha R
Thử nghiệm thứ hai: tăng phụ tải pha R thêm A, phụ tải pha S giữ nguyên, độ lệch dòng hai pha 11 A, vượt ngưỡng lệch pha cho phép, xảy việc chuyển cụm tải A từ pha R sang pha S vòng 12 ms: triac pha R ngắt, triac pha S thơng hình Khi tải pha R giảm A 225 A, tải pha S tăng thêm A 224 A Quá trình chuyển pha xảy thời gian ngắn, không gây gián đoạn việc cấp nguồn cho phụ tải
Thử nghiệm thứ ba: giảm phụ tải pha R bớt 10 A xuống 215 A, phụ tải pha S giữ nguyên 224 A, độ lệch pha A, nằm ngưỡng lệch phase cho phép, việc chuyển pha không xảy Tiếp tục giảm tải pha R thêm A nữa, tải pha S lớn phase R 11 A, lúc lại xảy trình chuyển pha ngược lại: triac pha S ngắt, triac pha R thông, chuyển cụm tải A từ pha S trở lại pha R, trình
chuyển pha nhanh, tải cấp nguồn liên tục
Q trình thí nghiệm mơ hình chuyển pha tiến hành kiểm tra với mức thay đổi phụ tải để so sánh với khoảng lệch pha cho phép 10 A, thể bảng
Bảng Bảng kết thử nghiệm trình chuyển phụ tải hai pha
(7)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG - TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC (ISSN: 1859 - 4557)
SỐ tháng 10 - 2015 77
5 KẾT LUẬN
Như với việc sử dụng triac thay cho Contactor mô hình thực nghiệm cho thấy, việc chuyển pha xảy nhanh xác, khoảng thời gian 10 ms
Khi có cân pha vượt ngưỡng cho phép đặt trước, điều khiển tự động tác động chuyển pha mà khơng gây điện, đảm bảo cho phía phụ tải cấp nguồn liên tục
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước, “Tự động hóa với SIMATIC S7 - 200”, Nhà xuất Nơng nghiệp
[2] Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, “Điện tử công suất”; Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật
[3] Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hoà, Võ Thạch Sơn, Đào Văn Tân, Các loại cảm biến đo lường điều khiển; Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật
[4] Hồng Minh Cơng, “Cảm biến cơng nghiệp”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [5] Catalog hãng Siemens, Philips Semiconductors, National Semiconductors…
Giới thiệu tác giả:
Tác giả Phạm Thị Hương Sen tốt nghiệp Đại học Khoa Điện, chuyên ngành Điều khiển tự động - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2003
Năm 2007, tốt nghiệp Thạc sỹ chuyên ngành Điều khiển Tự động hóa - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội