11. Rơle kỹ thuật số
2.4.1. Thiết bị cấp nguồn liờn tục (UPS)
Thiết bị cấp nguồn liờn tục UPS (Uninterrupting Power Supply) dựng cho cỏc hộ tiờu thụ đặc biệt, cần nguồn liờn tục như cỏc thiết bị cấp cứu ngành y tế, mỏy tớnh cỏ nhõn, cỏc trung tõm điện toỏn, hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquistion – hệ thống kiểm tra điều khiển và thu thập số liệu)... UPS được chế tạo với dóy cụng suất vài trăm oỏt đến hàng ngàn trăm ngàn oỏt, đỏp ứng cho cỏc phụ tải cụng suất khỏc nhau. Nguồn cấp thường xuyờn cho phụ tải là lưới điện cú nguồn cấp dự phũng là UPS. Khi lưới cú sự cố, UPS sẽ lập tức cấp nguồn cho tải. Cụng suất của UPS do dung lượng của nguồn dự phũng (thường là acqui) và cụng suất của cỏc bộ biến đổi quyết định. Vỡ vậy thời gian cấp nguồn của UPS thường khụng dài và phụ thuộc vào dung lượng acqui. Nếu điện lưới bị sự cố lõu dài thỡ sau một thời gian làm việc (tựy thuộc vào cụng suất phụ tải), UPS phải dừng làm việc.
Tựy theo chế độ làm việc acqui, UPS được chia làm hai loại: loại cú chuyển mạch và loại làm việc liờn tục (khụng cú chuyển mạch). Sơ đồ khối của hai loại được trỡnh bày ở hỡnh 2.56.
Hỡnh 2.56 Sơ đồ khối UPS
a. Loại cú chuyển mạch; b. Loại khụng cú chuyển mạch
AQ-khối acqui; CL-khối chỉnh lưu; NL-khối nghịch lưu; CM-khối chuyển mạch Ở UPS cú chuyển mạch, acqui được nạp qua chỉnh lưu và ở trạng thỏi chờ vỡ lỳc này chuyển mạch đang nối tải với lưới. Khi mất điện lưới, chuyển mạch tự động chuyển tải về acqui. Điện một chiều từ acqui qua bộ nghịch lưu, biến đổi thành điện xoay chiều với điện ỏp và tần số phự hợp với tải. Với cụng suất thấp, khối chuyển
mạch là rơle điện cơ, cũn ở cụng suất lớn hơn, chuyển mạch bằng van bỏn dẫn, làm việc ở chế độ đúng-cắt. Đặc điểm chớnh của loại UPS này là cấu tạo đơn giản, điện ỏp ra chưa thật chuẩn vỡ thiếu bộ lọc, thời gian tỏc động cũn chậm vỡ phải qua bộ chuyển mạch. Vỡ vậy nú thường được chế tạo đến cụng suất cỡ ngàn oỏt.
Ở loại UPS khụng cú chuyển mạch (hỡnh 2.56b) điện lưới xoay chiều được bộ chỉnh lưu chỉnh thành dũng một chiều, vừa nạp accui, vừa cấp cho tải qua bộ nghịch lưu và bộ lọc. Khi lưới cú sự cố, nguồn cung cấp được lấy từ acqui qua bộ nghịch lưu và bộ lọc. Loại nguồn này cú cấu trỳc phức tạp hơn nhưng cú nhiều ưu điểm hơn. Với sự tiến bộ của kỹ thuậ điện tử và điều khiển, loại UPS này được sử dụng rộng rói trong cỏc hệ cấp nguồn đũi hỏi chất lượng cao.
Cần lưu ý rằng khối acqui đúng một vai trũ rất quan trọng trong thiết bị UPS và nú là khõu dễ hỏng húc. Do vậy cụng tỏc chăm súc acqui phải được thực hiện theo một chế độ nghiờm ngặt. Acqui thường được nạp theo điện ỏp và cú hạn chế dũng điện. Nếu thời gian chờ của acqui qua lõu (nạp no nhưng khụng phúng) cũng làm suy giảm dung lượng acquy và giảm tuổi thọ của chỳng. Mặt khỏc, mụi trường làm việc của acqui khỏ độc hại, dễ ăn mũn kim loại, cú chất độc đối với con người. Vỡ vậy, vấn đề thụng giú, chống ăn mũn cho cỏc phần kim loại gần acqui cũng được lưu ý.
- Sơ đồ mạch động lực trờn hỡnh 2.57 - Sơ đồ mạch điều khiển trờn hỡnh 2.58 - Giới thiệu cỏc thiết bị trờn sơ đồ :
Aptụmat 1 (CB1) đúng cắt và bảo vệ mạch điện khi tải đang hoạt động với nguồn chớnh;
Aptụmat 2 (CB2) đúng cắt và bảo vệ mạch điện khi tải đang hoạt động với nguồn dự phũng;
Cụngtăctơ K1 điều khiển đúng cắt mạch điện nguồn chớnh; Cụngtăctơ K2 điều khiển đúng cắt mạch điện nguồn dự phũng; Rơle điện ỏp RU kiểm tra điện ỏp nguồn điện chớnh.
- Thuyết minh hoạt động của sơ đồ
UPS cú tỏc động duy trỡ hoạt động của mạch điều khiển khi mà nguồn điện chớnh mất điện.
Hai cầu chỡ đặt trước và sau UPS cú tỏc dụng bảo vệ cho UPS và bảo vệ mạch điều khiển.
Hỡnh 2.57 Sơ đồ mạch động lực
Hai Cụngtăctơ ba pha cú khúa liờn động, đảm bảo chỉ một trong hai Cụngtăctơ được hoạt động.
Ở chế độ Manual (điều khiển bằng tay): Muốn nối tải với nguồn điện chớnh ta ấn M1 cấp nguồn cho cuộn dõy Cụngtăctơ K1. K1 cú điện đúng tiếp điểm mạch động lực nối tải với nguồn điện chớnh. Tiếp điểm thường mở K1 cú vai trũ duy trỡ cấp điện cho cuộn dõy Cụngtăctơ K1. Khi nguồn điện chớnh mất điện, lỳc này nguồn dự phũng đang cú điện. Muốn tải hoạt động với nguồn dự phũng ta ấn M2 cấp nguồn cho cuộn dõy Cụngtăctơ K2, nối mạch động lực với nguồn dự phũng cấp điện cho tải hoạt động. Khi lưới cú điện trở lại thỡ ấn nỳt D2 để cắt nguồn phụ, ấn M1 để đúng lại lưới điện vào tải. Lỳc đú đốn Đ2 tắt và đốn Đ1 sỏng bỏo hiệu mạch điện đang hoạt động với nguồn chớnh.
Ở chế độ Auto (tự động): Khi nguồn điện chớnh cú điện, rơle điện ỏp RU được cấp nguồn, tiếp điểm 95- 98 đúng lại cấp nguồn cho cuộn dõy Cụngtăctơ K1; tiếp điểm 95- 96 mở ra ngăn khụng cho Cụngtăctơ K2 làm việc. Cuộn dõy K1 cú điện đúng tiếp điểm K1 mạch động lực cho tải hoạt động với nguồn mạch chớnh. Khi nguồn chớnh mất điện, tiếp điểm 95- 96 của rơle điện ỏp đúng lại nối nguồn cho cuộn dõy K2. K2 cú điện nối cấp nguồn cho mạch tải hoạt động với nguồn dự phũng.
Khi nguồn chớnh cú điện trở lại, tiếp điểm thường đúng 95- 96 mở ra cắt nguồn điện cuộn dõy Cụngtăctơ K2 loại tải ra khỏi nguồn dự phũng, đồng thời tiếp điểm thường mở 95- 98 đúng lại cấp điện cho cuộn dõy Cụngtăctơ K1 đúng tiếp điểm động lực nối tải với nguồn chớnh.
Hỡnh 2.58 Sơ đồ mạch điều khiển