Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động ats
- 138 trang
- file: .doc
đang tải dữ liệu....
Tài liệu bị giới hạn, để xem hết nội dung vui lòng tải về máy tính.
Tải xuống - 138 trangNội dung text: Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động ats
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ATS VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
I.Các loại phụ tải và yêu cầu thiết kế hệ thống ATS .
Căn cứ theo nhu cầu tiêu thụ ,sử dụng điện năng và phân loại phụ tải theo độ tin
cậy cung cấp điện được chia làm 3 loại như sau.
I.1.Phụ tải loại 1.
Đây là loại phụ tải được cung cấp điện liên tục nếu mất điện sẽ gây ra những
hậu quả vô cùng nghiêm trọng .
Đối với tính mạng con người thì loại phụ tải này là các hầm mỏ, bệnh
viện….Đối với sản xuất kinh doanh:Trong các nhà máy luyện thép,lò cao…
Ngoài ra còn làm mất trật tự trị an và ảnh hưởng đến chính trị,quốc tế như các
loại phụ tải là các đại sứ quán,các công trình văn hoá công cộng….
I.2.Phụ tải loại 2
Đây là loại phụ tải nếu mất điện sẽ gây thiệt hại về kinh tế như sản xuất sản
phẩm bị thiếu hụt ,thứ phẩm tăng ,gây ra lãng công và không sử dụng hết công
suất thiết bị
I.3.Phụ tải loại 3
Là loại phụ tải cho phép mất điện,đó là các công trình dân dụng,công trình phúc
lợi,khu dân cư…
Như vậy trong 3 loại phụ tải trên thì phụ tải loại 1 và phụ tải loại 2 cần được
cấp điện liên tục.Do đó các loại phụ tải này đều phải dùng tới nguồn điện dự
phòng.Nguồn dự phòng có thể là đường dây lưới quốc gia được cấp từ một lộ
khác đối với hộ tiêu thụ có công suất lớn như các nhà máy công nghiệp.Nguồn
dự phòng thứ 2 là các máy phát điện tự dùng (thường là máy phát diezel) .Do
vậy một yêu cầu đặt ra là việc chuyển đổi qua lại giữa nguồn điện dự phòng và
nguồn điện lưới khi nguồn lưới bị sự cố.Công việc này được thực hiện bởi thiết
bị chuyển nguồn tự động hay còn gọi là ATS.
II.Đại cương về hệ thống ATS và lựa chọn phương án thiết kế
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
II.1.Nguyên tắc hoạt động
Thiết bị tự động chuyển nguồn tự động hay còn gọi là ATS (Automatic
Transfer Switch) dùng để tự động chuyển tải từ nguồn lưới chính sang nguồn
dự phòng khi nguồn chính có sự cố.
Khái niệm nguồn chính bị sự cố bao gồm : mất nguồn,mất pha, ngược thứ tự
pha, điện áp cao hoặc thấp hơn trị số cần thiết.Nếu nguồn dự phòng là nguồn
điện lưới lấy từ một đường dây cung cấp khác thì ta có ATS lưới-lưới .Trong
trường hợp nguồn dự phòng là máy phát diezel thì ta có ATS lưới-máy phát. Sơ
đồ cấu trúc của hai loại ATS này được trình bày như ở hình I – 1.
I II I
Diezel
BA KĐ
BA BA
G
AP1 AP2 AP1 AP2
ĐK ĐK
SS1 SS2 SS1 SS2
CM CM
a) ATS lưới – lưới . b) ATS lưới – máy phát
. Hình I – 1 .Sơ đồ cấu trúc hệ thống ATS
I , II – nguồn cung cấp ; BA- máy biến áp; AP1,AP2- áp tô mát bảo
vệ mạch lực; CM-chuyển mạch ; SS1 , SS2 – Khối so sánh ; KĐ – khối
khởiđộng máy phát ; DZ – Máy diezel ; G – Máy phát điện
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ như sau :
Các bộ so sánh (SS) có nhiệm vụ theo dõi,giám sát các thông số của nguồn cấp
và so sánh chúng với trị số đặt. Nếu chất lượng của nguồn điện không đạt ,bộ so
sánh sẽ phát tín hiệu cho bộ điều khiển,và bộ điều khiển sẽ tác động tới bộ
chuyển mạch,chuyển tải từ nguồn chính sang nguồn dự phòng.
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Với ATS lưới – máy phát ,quá trình xảy ra phức tạp hơn ở ATS lưới-lưới vì có
thêm bộ phận khởi động diezel.Khi tín hiệu từ nguồn chính báo chất lượng điện
không đủ,bộ điều khiển sẽ truyền tín hiệu cho bộ khởi động diezel và máy nổ
được khởi động ,điện áp máy phát được thành lập .Nếu chất lượng điện áp máy
phát được đảm bảo thì bộ SS2 sẽ cấp tín hiệu cho bộ điều khiển và bộ điều
khiển sẽ cấp tín hiệu để ra lệnh cho bộ chuyển mạch CM chuyển tải cho máy
phát .
Từ thời điểm lưới được phục hồi ổn định,sau một quảng thời gian cỡ 5 đến 30
phút ,bộ điều khiển lại tác động lên bộ chuyển mạch ,tải lại được chuyển về
nguồn cung cấp chính.Từ thời điểm chuyển tải máy phát chạy không tải một
thời gian để làm mát ( Khoảng 3 đến 10 phút) rồi sau đó tự tắt.
Quá trình trên được diễn tả chi tiết ở giản đồ thời gian sau:
Luới
Máy phát
T1 T2 T3 T4
t1 t2 t3 t5 t6 t7 t8
Hình I-2.Giản đồ quá trình hoạt động của ATS
Giả thiết tại thời điểm t1 mất điện lưới.Sự cố mất điện lưới có thể là sự cố
thoáng qua trong khoảng hàng giây ,do đó cần thời gian T1 để khẳng định điện
lưới có mất thật không .Thời gian T1 này được điều chỉnh trong khoảng từ 1 đến
5 s.Hết thời gian chỉnh định T1 ra lệnh khởi động máy phát điện.Thời gian khởi
động máy phát cỡ khoảng 2 đến 5 s .
Khi máy phát đủ điện áp tại t3 thường là khoảng 0,8Uđm bộ định thời trong
SS2 phía máy phát bắt đầu tính thời gian và sau khoảng thời gian T2 tải được
chuyển cho máy phát .Thời gian T2 khoảng 10 đến 30 s ,thời gian này cần để
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
cho máy điện được chạy không tải để cho dầu bôi trơn hết các bộ phận của
máy .
Khi có điện áp lưới trở lại tại t5 chưa nên chuyển tải sang lưới ngay vì khi có
điện trở lại điện áp chưa chắc đã ổn định được ngay mà có thể mất lại hay dao
động.Do vậy cần trễ một thời gian T3 vào khoảng 3 đến 30 phút để khẳng định
chắc chắn lưới đã phục hồi và ổn định.Hết thời gian T3 ra lệnh chuyển tải từ
máy phát sang lưới .
Sau khi chuyển tải từ máy phát sang lưới máy phát cần chạy không tải trong
khoảng thời gian T4 (khoảng từ 3 đến 10 phút ) trước khi dừng máy để làm mát
máy tránh bị lưu nhiệt khi dừng máy làm hư hỏng cách điện hay các bộ phận
khác của máy.Tất cả các thời gian trên đều có thể chỉnh định qua các nút đặt thời
gian.
II.2. Các yêu cầu đối với hệ thống ATS .
Phát hiện mất điện lưới kể cả sự cố như sụt áp lưới trên 10%, mất pha ,
lệch pha,áp cao.Khi sự cố xảy ra phải khởi động máy phát .
Đảm bảo điều khiển chuyển đổi qua lại phụ tải – nguồn dự phòng và phụ
tải – lưới .
Phát hiện trạng thái có điện lưới trở lại ,chuyển tải và tự động dừng máy
phát.
Có khả năng giải trừ các sự cố của máy phát khi khởi động.
Diezel chỉ khởi động 1 đến 3 lần cho mỗi lần mất điện ,nếu khởi động
lần thứ 3 mà không thành công thì dừn việc khởi động diezel và báo tín
hiệu để xử lý bằng tay.
Khi có dao động điện áp lưới hoặc điện áp lưới chập chờn thì trường hợp
này phải có thiết bị ngăn ngừa diezel khởi động nhiều lần
Có chế độ dự phòng đó là điều khiển tự động và thao bằng tay đơn giản
thuận tiện .
II.3.Cấu trúc của hệ thống ATS .
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Về cấu trúc một thiết bị ATS tiêu chuẩn bao gồm bộ đóng cắt (chuyển mạch
lực), và bộ điều khiển. Ngoài ra còn có thể có các thiết bị giám sát và bảo vệ
khác tùy thuộc yêu cầu riêng của phụ tải.Sau đây em xin giới thiệu cấu trúc của
từng phần .
II.3.1Khối chuyển mạch của hệ thống ATS.
Khối chuyển mạch của ATS có nhiệm vụ chuyển tải từ nguồn này qua nguồn
kia theo tín hiệu của mạch điều khiển (chế độ tự động).Hoặc theo ý muốn của
người vận hành(thao tác bằng tay).Yêu cầu của khối này là phải có công suất
chuyển mạch lớn(có thể đóng được dòng điện lớn gấp vài lần dòng điện định
mức),thời gian chuyển mạch nhanh độ tin cậy cao,gọn nhẹ dễ bảo dưỡng.
Với ATS lưới-lưới ,phần chuyển mạch thường có ba cực,chỉ chuyển mạch phần
có điện áp (ba pha),còn trung tính thì chung cho cả hai nguồn.Với ATS lưới-
máy phát,ATS thường có 4 cực,chuyển mạch cả trung tính
Khối chuyển mạch thường được chuyển mạch theo ba nguyên lý chính: Bằng
hai công tắc tơ ,kiểu áptômát loại hộp kín và kiểu bập bênh.Sau đây chúng ta sẽ
xem xét từng loại.
1.Kiểu công tắc tơ .
Chuyển mạch kiểu công tắc tơ gồm
hai công tắc tơ đấu liên động về cơ
khí và liên động về điện , khi cái này
đóng thì cái kia cắt.
Ưu điểm chính của loại này là kết
cầu đơn giản ,dễ điều khiển,tuy nhiên
hạn chế của loại này là cần dòng điện
trong cuộn dây của nam châm để duy
trì trạng thái đóng. Kiểu chuyển mạch
dùng công tắc tơ chỉ chế tạo cho dòng
định mức đến 800 A. Hình I-3.Kiểu công tắc tơ
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
2.Kiểu áp tô mát
Chuyển mạch kiểu áp tô mát gồm hai áp tô
mát đấu ngược nhau (áp tô mát đã loại trừ
phần tử bảo vệ),được nối liên động với
nhau qua tay gạt .Khi chuyển mạch
áptômát này đóng thì áptômát kia cắt .
Việc chuyển mạch được thực hiện bằng
động cơ chấp hành một pha,qua hộp giảm
tốc và hệ thống tay biên,biến chuyển động
quay của động cơ thành chuyển động
thẳng của tay gạt . Hình I-4. Kiểu Áp tômát
Ưu điểm chính của loại này là không cần nguồn duy trì trạng thái đóng,công
suất nguồn thao tác nhỏ ( động cơ cỡ vài chục oát ), khả năng đóng cắt
tốt .Nhược điểm của loại này là có bộ truyền động phức tạp , thời gian tác động
chậm do có động cơ quay qua hộp giảm tốc . Loại này thường được chế tạo với
dòng điện định mức đến 1600 A.
3.Kiểu bập bênh .
Chuyển mạch kiểu bập bênh có nguyên lý như cầu dao đảo chiều,với hai tiếp
điểm tĩnh hai bên ,tiếp điểm động kiểu
I
bập bênh được gắn với trục truyền
động.Hai nguồn điện được đưa vào
hai tiếp điểm tĩnh ,còn điện đưa vào
tải lấy ra ở tiếp điểm động,trục truyền
động nối qua hệ thống cam cơ
khí ,còn cơ câu truyền động là một
nam châm điện một chiều có công
suất lớn ( nam châm điện này chỉ làm
việc ở chế độ xung,tương tự như cơ
cấu nam châm điện truyền động đóng Hình I-5.Chuyển mạch kiểu bập bênh
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
ở máy cắt) mỗi khi có xung vào nam châm điện, tiếp điểm động tác động một
lần,đến xung tiếp theo tiếp điểm động chuyển mạch từ nguồn này qua nguồn
khác.
Ưu điểm của chuyển mạch kiểu bập bênh này là kết cấu tương đối gọn nhẹ,tác
động nhanh,điều khiển đơn giản.Nhược điểm của loại này là cần nguồn điều
khiển có công suất tương đối lớn ( với thời gian làm việc ngắn hạn ),tuổi thọ
thấp so với loại công tắc tơ và loại áp tô mát vì tiếp xúc giữa tiếp điểm động và
thanh dẫn ra tải kiểu quay.
Loại chuyển mạch kiểu bập bênh này được chế tạo cho mọi cấp dòng điện,từ
400 A đến 4000 A.
II.4.Mạch điều khiển của hệ thống ATS .
II.4.1.Giới thiệu chung về mạch điều khiển của ATS.
Mạch điều khiển có nhiệm vụ giám sát và điều khiển hoạt động của cả hệ
thống ATS , mạch điều khiển phải đảm bảo phát hiện sự cố và ra lệnh điều
khiển kịp thời ,chính xác tới bộ phận chuyển mạch cũng như bộ phận khởi động
máy phát .
Với ATS lưới – lưới thì mạch điều khiển bao gồm các khâu :
khâu nhận biết tín hiệu điện áp lưới .
khâu nhận biết điện áp máy phát .
Khâu điều khiển .
Khâu đóng cắt
Sơ đồ khối các khâu như sau :
Phát hiện điện
áp lưới 1 Khâu
Điều Khâu đóng
Khiển cắt
Phát hiện điện
áp lưới 2
Hình I-6.Sơ đồ khối mạch điều khiển ATS lưới – lưới
Với ATS lưới- máy phát mạch điều khiển có các khâu như sau
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Khâu phát hiện điện áp lưới .
Khâu phát hiện điện áp máy phát .
Khâu khởi động máy phát .
Khâu điều khiển .
Khâu đóng cắt
Sơ đồ khối của mạch như sau :
Phát hiện điện Khởi động
áp lưới máy phát
Khâu
Điều
Phát hiện điện Khiển
Khâu đóng
áp máy phát
cắt
Hình I-7. Sơ đồ khối mạch điều khiển ATS lưới – máy phát.
Như vậy ở ATS lưới – máy phát thì ngoài các khâu như ở ATS lưới – lưới còn
có thêm khâu khởi động máy phát .Ngoài ra còn có thể có thêm các khâu như
hiển thị ,điều chỉnh các thông số …..
Chức năng của các khâu như sau :
Khâu phát hiện điện áp lưới:Phát hiện mất pha,lệch pha,sụt áp,quá áp,mất
điện và truyền tín hiệu tới khâu điều khiển .
Khâu phát hiện điện áp máy phát:Phát hiện điện áp máy phát đảm bảo yêu
cầu và truyền tín hiệu cho khâu điều khiển .
Khâu khởi động máy phát:Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ khâu điều khiển
và thực hiện quá trình khởi động máy phát cũng như dừng máy
phát .Khâu này có đặc điểm là nều khởi động một lần thành công ,nó sẽ
trở về trạng thái chờ ban đầu .Nếu khởi động không thành công ( thời gian
khởi động thường khoảng 2 đến 5 giây ) sau một thời gian nghỉ khoảng
10 đến 20 giây lại có tín hiệu khởi động lại.Nếu khởi động 3 lần mà
không thành công thiết bị sẽ tự động khoá lại không cho khởi động nữa.
Khâu đóng cắt:Khâu này nhận tín hiệu từ khâu điều khiển và thực hiện
việc điều khiển đóng cắt phần chuyển mạch.
8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Khâu điều khiển:Là khâu duy trì nhận thông tin từ khâu nhận biết điện áp
lưới và điện áp máy phát,sau đó xử lý thông tin và truyền lệnh điều khiển
tới khâu khởi động máy phát cũng như khâu đóng cắt,ngoài ra nó còn duy
trì kiểm tra hệ thống cũng như cho biết tình trạng của hệ thống.
II.4.2. Các phương án thiết kế mạch điều khiển.
Mạch điều khiển có thể được thiết kế từ các phần tử đóng cắt điện từ như sử
dụng các rơ le ,công tắc tơ ….hoặc có thể được thiết kế từ mạch tích hợp dạng
IC số và các linh kiện bán dẫn,có các đầu ra là các rơ le điện cơ có các tín hiệu
báo trạng thái.Đặc biệt gần đây mạch điều khiển của ATS được thiết kế bằng
các bộ điều khiển logic lập trình với nhiều tính năng như PLC, LOGO! Của
Siemens,ZEN của Omron …hoặc sử dụng các chip vi điều khiển như họ vi điều
khiển 8051, AVR …..
Sau đây ta xem xét một số phương án thiết kế mạch điều khiển.
1.Phương án 1.
Sử dụng các thiết bị đóng cắt điện từ như rơ le, công tắc tơ để thành lập mạch
điều khiển của ATS .
Ưu điểm của phương án này là hệ thống hoạt động ổn định với độ tin cậy cao
dễ vận hành cũng như sữa chữa thay thế,giá thành vừa phải .
Nhược điểm của hệ thống này là khả năng điều khiển không mềm dẻo,hệ thống
với nhiều rơ le công tắc tơ đóng cắt nên cồng kềnh,khi hoạt động cần phải có
năng lượng duy trì trong các cuộn dây của rơ le,công tắc tơ.
Sau đây xin giới thiệu một số mạch điện áp dụng cho phương án này :
a ).Mạch kiểm tra điện áp lưới và máy phái.
Ở mạch này ta sử dụng 3 rơ le điện áp thấp có các cuộn dây nối với 3 pha của
lưới điện .Các tiếp điểm của rơ le được nối nối tiếp với nhau và nối tới nguồn
điện một chiều để cấp tín hiệu cho mạch điều khiển . Khi mất điện ,mất
pha ,điện áp thấp thì các tiếp điểm của các rơ le đóng lại cấp tín hiệu cho mạch
điều khiển .
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I-8.Mạch kiểm tra điện áp lưới dùng rơ le điện áp thấp.
b ).Mạch kiểm tra điện áp máy phát điện .
ở đây ta sử dụng các rơ le điện áp cao để kiểm tra tín hiệu điện áp máy phát
+
_
K
CC
1RU< 2RU< 3RU< 2RG1 5RG1 7RG1
1RG
1RG1
4RU> 2RG
5RU>
Hình I-9.Mạch kiểm tra điện áp máy phát dùng rơ le điện áp cao.
1RG2 5RG2 2RG2 7RG2 1RT
c). Sơ đồ tự1RG3
động khởi động diezel khi mất điện áp lưới .
2RT
Sơ đồ nguyên lý của mạch
1RG4 2RG3 trình bày ở hình I – 10. 3RG
3RG1 4RG1 G1(KS)
4RG2 G2(KS) ThiÕt bÞ sÊy
1RT1 4RG
4RG3 5RG3 7RG3 ST(KS) D
=
2RT1 5RG
5RG4 10
2RG4 AC(KS) §Õn r¬ le phô
RY
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I – 10 .Mạch tự khởi động diezel khi mất điện áp lưới
Tóm tắt hoạt động của sơ đồ như sau:
Khi mất điện áp lưới thì 1RU< ,2RU< ,3RU< trở về đóng tiếp điểm 1RG
khởi động đóng tiếp điểm 1RG1,1RG2, 1RG3, 1RG4 .
1RG1 :Tự giữ để đề phòng điện áp lưới chập chờn .
1RG2 : Khởi động 1RT với thời gian t mở tiếp điểm thiết bị sấy ( thời gian t này
tùy theo máy ) .
1RG3 : Khởi động 2RT ngăn ngừa hỏng acquy,nếu sau một khoảng thời gian
t’( do ta đặt )diezel không khởi động được,sẽ dừng cho đến khi nhân viên sữa
chữa đến kiểm tra .
1RG4 : đưa điện vào thiết bị sấy , sấy nóng diezel làm dễ dàng cho việc
khởi động .
Sau thời gian t sấy dầu nêu trên rơ le thời gian cho tín hiệu mở thiết bị sấy
đồng thời cho tín hiệu khởi động diezel , sẽ xảy ra 2 trường hợp :
Trường hợp 1: nếu diezel khởi động thành công , điện áp máy phát điện được
thành lập(do có tự động điều chỉnh điện áp ).Rơ le điện áp cao 4RU >, 5RU>
11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
khởi động đóng tiếp điểm.Dẫn đến 2RG có điện mở các tiếp điểm
1RG1 ,2RG2,2RG3,là các mạch khởi động của diezel,các rơle này trở về vị trí
chuẩn bị cho khởi động lần sau.Đồng thời 2RG đóng tiếp điểm 2RG4 đưa điện
áp nguồn đến rơ le phụ RY đảm bảo cho mạch bảo vệ diezel sẵn sàng làm
việc.Mặt khác khi diezel khởi động thành công máy phát điện 1 chiều được nối
với diezel sẽ phát điện nạp điện cho acquy và cung cấp nguồn điện cho rơ le
khẩn cấp ER.
Trường hợp 2:Nếu diezel khởi động không thành công rơ le thời gian 2RT với
thời gian làm việc t + t’ sẽ đóng tiếp điểm,rơ le 5RT có điện đóng tiếp điểm
5RG4 để tự giữ và mở các mạch khởi động của diezel bằng các tiếp điểm
5RG1,5RG2 và 5RG3.Trong sơ đồ còn có các tiếp điểm của rơ le trung gian
7RG1,7RG2,7RG3 cũng là những tiếp điểm khóa mạch khởi động khi áp lực
dầu giảm thấp và nhiệt độ nước làm mát quá cao .Trong những trường hợp này
dù có mất điện áp lưới trở lại,diezel sẽ không khởi động để bảo vệ diezel khỏi
hư hỏng.Nhân viên sữa chữa phải kiểm tra và tìm nguyên nhân hư hỏng,sữa
chữa xong bật khóa K về vị trí cắt để giải trừ tự giữ,sau đó muốn khởi động trở
lại bật khóa K về vị trí đóng .
d ).Mạch dừng diezel khi có điện áp lưới trở lại .
Sơ đồ nguyên lý của mạch được trình bày như ở hình I – 11 .
Sự làm việc của sơ đồ như sau : Mạch sử dụng tiếp điểm thường mở của rơ le
điện áp thấp 1RU <,2RU <,3RU< .Khi điện áp lưới có trở lại,rơ le điện áp thấp
đóng tiếp điểm,6RG có điện đóng 6RG1,rơ le thời gian 3RT khởi động tính thời
gian,hết thời gian chỉnh định khoảng 3 phút khép tiếp điểm 3RT1 ,8RG có điện
đóng 8RG1 cho tín hiệu đến rơle khẩn cấp ER dừng diezel .Mặt khác ER cũng
cho tín hiệu đến.Trước đó 8RG đồng thời mở tiếp điểm 8RG2 tắt công tắc tơ
điện áp máy phát 2CT .Rơ le 9RG đóng tiếp điểm 9RG1 đóng công tắc tơ điện
áp lưới 1CT .Thời điểm này hộ tiêu thụ sử dụng điện áp lưới Nếu lại mất điện
áp lưới quá trình lại lặp lại .
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Thời gian làm việc 3 phút của rơle thời gian 3RT tránh diezel khởi động lặp
đi,lặp lại nhiều lần khi điện áp lưới có tín hiệu chập chờn
+
_
K
CC
1RU< 6RG
2RU< 3RU< 1CT3
6RG1
3RT1 3RT
8RG1
ER
SP
ER
Dõng Selenoit
9RG
Hình I-11 .Mạch dừng diezel khi có điện áp lưới trở lại
e ).Mạch dừng diezel khi áp lực dầu bôi trơn giảm thấp và nhiệt độ nước làm
mát quá cao .
Sơ đồ nguyên lý của mạch trình bày như ở hình I – 12 .
Khi xảy ra áp lực dầu bôi trơn giảm thấp dưới giá trị cho phép hoặc nhiệt độ
nước làm mát quá cao.Trong máy có sẵn thiết bị bảo vệ này nên chỉ cần đặt
thêm rơle tự giữ 7RG,nếu xảy ra hiện tượng trên rơ le phụ RY đóng tiếp điểm
7RG có điện đóng 7RG 4 để tự giữ đồng thời đồng thời mở các tiếp
điểm7RG1,7RG2,7RG3( sơ đồ mạch tự khởi động diezel ) là các mạch khởi
động diezel .Chỉ cho phép các diezel khởi động trở lại khi nhân viên sữa chữa
đã khắc phục được các hư hỏng .
K
7RG
RY
13
7RG4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I-12.Mạch dừng diezel khi áp lực dầu bôi trơn giảm thấp
và áp lực nước làm mát quá cao.
f )Mạch đóng và cắt công tắc tơ điện áp máy phát .
Sơ đồ nguyên lý của mạch được trình bày như ở hình I – 13.
Sự làm việc của sơ đồ như sau :
Khi mất điện áp lưới công tắc tơ 1 CT tự cắt ra,tiếp điểm thường kín 1CT1
đóng lại chuẩn bị cho mạch đóng công tắc tơ 2CT Sau đó diezel khởi độngvà
điện áp máy phát được thành lập,các rơ le điện áp cao 4RU >,5RU > khép tiếp
điểm dẫn đến 2RG có điện ( xem mạch khởi động máy phát ) đóng tiếp điểm
2RG4,4RT khởi động sau 10s 4RT khép tiếp điểm 4RT1 ( 10s đảm bảo cho
máy phát giữ điện áp cố định ) rơ le 10 RG cóđiện đóng tiếp điểm 10RG 1,cuộn
2CD có điện đóng công tắc tơ 2CT,đồng thời mỏ tiếp điểm phụ 2CT3 làm cho
4RT,10RG mất điện trở về,mở 10RG1 nhưng trước đó 2CT2 đã đóng để tự
giữ,do vậy công tắc tơ 2CT vẫn được đóng và hộ tiêu thụ vẫn được cấp điện .
Tiếp điểm 1CT1 là tiếp điểm liên động ,khi đóng 1CT thì không thể đóng 2CT
và ngược lại .
Nút 2Đ đóng công tắc tơ ,nút 2C cắt công tắc tơ bằng tay .
Tiếp điểm thường kín 9RG3 mắc nối tiếp với mạch đóng 2CT,mục đích tăng
~ + _ ~
thêm độ tin cậy .Khi đóng 1CT phải đồng thời mở mạch 2CT
K
CC
2RG4 4RT
. 2CT3
4RT1
10RG
2C 2D 14
2CT2 1CT1 9RG3
10RG1
2CD
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I – 13. Mạch đóng cắt công tắc tơ điện áp máy phát
g ) .Mạch đóng và cắt công tắc tơ điện áp lưới .
~
1CT2 2CT1
1C 1D 10RG2
9RG1
1CD
Hình I – 14 . Mạch đóng cắt công tắc tơ điện áp lưới
Sự làm việc của sơ đồ như sau :
Khi điện áp lưới có trở lại (xem ở mạch dừng diezel khi có điện áp lưới trở lại
) rơ le 9RG khởi động mở tiếp điểm 9RG2,công tắc tơ 2CT mất điện,mở 2CT
ra,tiếp điểm phụ thường kín 2CT1 đóng lại sẵn sàng cho mạch đóng 1CT.Đồng
thời rơle 9RG đóng tiếp điểm 9RG1 cuộn đóng 1CĐ có điện đóng công tắc tơ
1CT,hộ tiêu thụ được cấp điện áp từ lưới.Nút 1Đ đóng 1CT và 1C cắt 1CT bằng
tay .
2.Phương án 2.
Phương án này sử dụng các linh kiện điện tử rời để thành lập mạch điều khiển
của ATS.Đó là các mạch tích hợp dạng IC số và các linh kiện bán dẫn với các
đầu ra là rơ le điện cơ ,có tín hiệu báo trạng thái .
15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Ưu điểm của phương án này là tính ổn định khá cao,cung cấp khả năng điều
khiển mềm dẻo hơn so với phương án 1,thiết bị được công nghiệp hóa nên gọn
nhẹ,đảm bảo mỹ quan,giá thành khá rẻ vì các IC số dạng này có giá thành
không cao.Tuy nhiên nhược điểm của nó là không phổ cập với thợ vận
hành.Khó phát hiện hỏng hóc gây khó khăn cho sữa chữa và thay thế .
Sau đây em xin giới thiệu một số mạch điện tử ứng dụng cho hệ thống ATS.
a ).Khâu phát hiện điện áp lưới và máy phát .
VCC
R5
D1 R4 OP1
R1 R2 R3
D2 OP2
D3 OP3
T1
R7
R6 R8
Hình I – 15 . Mạch phát hiện điện áp lưới và điện áp máy
LED
phát dùng các phần tử bán dẫn
Khi có điện áp lưới đầu ra của khâu sẽ có mức logic 1 và ngược lại .
Nếu một trong ba pha của lưới bị mất điện thì coi như mất điện ,khi đó đầu ra
sẽ có mức logic 0.Các phần tử op1 ..op3 làm nhiệm vụ cách ly giữa điện áp lưới
và điện áp điều khiển .
R1,R2 : hạn chế dòng .
R3 điện trở phân áp .
R4 hạn chế dòng cho op1 ….op3.
Nếu mất điện 1 trong 3 pha dẫn đến 1 trong 3 op cắt dẫn đến T1 tắt Ur 6 =
0 ,như vậy khi mất điện hay mất pha đầu ra của khối phát hiện điện áp sẽ có
mức logic 0 .
b ).Khâu tạo xung nhịp .
Sơ đồ nguyên lý :Hình I – 16 .
16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Đây là một khâu quan trọng có tính chất quyết định toàn bộ hệ thống .ở đây ta
sử dụng vi mạch 4017 như một bộ chia tần số .
Chân 14 : xung nhịp
Chân 15 : reset khi mức logic cao .
Chân 13 : cho phép đếm khi có mức logic thấp .
Hình I – 16 .Mạch tạo xung nhịp
Hoạt động của mạch như sau : Các vi mạch 4093 là các vi mạch tạo xung được
ghép nối với mạch dao động RC tạo tín hiệu xung nhịp đưa vào chân 14 của vi
mạch 4017 là chân xung nhịp ,chân 13 là chân cho phép đếm khi có mức logic
thấp được nối đất .Bình thường đầu ra Q9 của 4017 không tích cực nên khóa
tranzitor T1 nên điện áp đầu ra được giữ ở mức cao.Vi mạch 4017 sẽ đếm các
xung phát ra từ xung nhịp khi đếm đến xung thứ 10 đầu ra Q9 sẽ tích cực mức
cao làm thông tranzitor T1 và điện áp đầu ra xuống mức thấp tạo một xung có
độ rộng bằng 10 xung nhịp . Bằng cách thay đổi các đầu ra từ Q1 đến Q9 của
4017 ta có thể tạo được tín hiệu xung có độ rộng khác nhau .
Điều chỉnh R2 ta có thể thay đổi độ rộng của xung nhịp từ 0 đến 10s .
c ).Mạch khâu trễ .
Sơ đồ nguyên lý của mạch khâu trễ trình bày trên hình I – 17.
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I – 17 .Mạch khâu trễ
Khi có lệnh khởi động tín hiệu này sẽ trễ một thời gian nhất định có thể điều
chỉnh được .
Tín hiệu xung nhịp có độ rộng và chu kỳ xung điều chỉnh được .Khi có tín
hiệu tại BAZO của T1 làm T1 dẫn.Như vậy tín hiệu reset của 4017 có mức
logic 0 cho phép khởi động bộ đếm.Sau khi bộ tạo xung nhịp phát ra 10 xung
→ Q9 của 4027 của mức logic 1 quay trở về chân 13 cho phép dừng bộ đếm
Cho tới khi nào tín hiệu reset hoạt động thì bộ đếm mới trở về trạng thái ban
đầu.
d ).Mạch bộ nguồn ổn áp cấp cho mạch điều khiển
Sơ đồ nguyên lý của mạch ở hình I-18
Ở các mạch điều khiển dùng các linh kiện bán dẫn thì thường dùng các linh
kiện CMOS ,các linh kiện này có giải điện áp nguồn từ 3V đến 15 Vđể độ tin
cậy của hệ thống được đảm bảo ta chọn nguồn ổn áp 12V cho mạch điều
khiển .Lợi dụng nguồn 24V từ ăcqui đề của máy phát sử dụng vi mạch ổn áp
7812 . C1,C2 có nhiệm vụ dập tắt các xung nhọn phản hồi từ phụ tải về có thể
làm hỏng vi mạch 7812 ,dùng rhêm TRANZITOR T1 để đảm bảo công suất cho
phụ tải
18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I- 18 .Mạch ổn áp
D2 cũng có tác dụng dập tắt các xung nhọn từ phụ tải và là diot hoàn trả năng
lượng bảo vệ cho mạch.Khi có dòng tải vượt quá dòng định mức của vi mạch
7812 tạo sụt áp trên R1 đủ khả năng làm T1 dẫn dòng.Như vậy 7812 sẽ không bị
quá tải .
e ).Khâu khởi động máy phát .
Sơ đồ nguyên lý mạch như ở hình I – 19 .
Hình I-19 .Mạch khâu khởi động máy phát .
Nguyên lý hoạt động của mạch :
Sau khi đã đóng tiết chế ,bazo T1 có mức logic 1 làm T1 thông ,do đó
tín hiệu RESET ở chân 15 của vi mạch 4017 có mức logic 0 cho phép khởi
động bộ đếm sau 10 xung tín hiệu tại Q1 có mức logic1.Lúc này BAZO của T3
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
( Bazo của Tranzitor T3 được nối với đầu ra của khâu khởi động máy phát )có
mức logic1 làm T3 thông → rơle R1 hút tương đương với việc ấn nút START .
Nếu máy phát hoạt động bình thường thì sau khi start ,bộ phát hiện có điện ở
đầu ra của máy phát sẽ có mức logic 1.Làm tại chân 15 của vi mạch 4017 có
mức logic 1 RESET bộ đếm do đó Q1 có mức logic 0 rơle R1 mất điện kết thúc
quá trình khởi động .
Nếu lần thứ nhất khởi động không thành công .Bộ phát tín hiệu điện áp máy
phát sẽ có mức logic 0 ở đầu ra,tức là cho phép bộ đếm làm việc tiếp,sau
khoảng thời gian 20 xung nhịp ở đầu vào với thời gian là:20.10” =20s đầu Q3
của bộ đếm có mức logic 1 → BAZO của T3 có mức logic 1 → T3 thông, rơ le
R1 có điện cho phép khởi động máy phát lần thứ 2.Tương tự như trên nếu lần
thứ 2 khởi động không thành công thì sau khoảng thời gian 20 xung nhịp tiếp
theo ở đầu vào sẽ cho phép khởi động máy phát lần thứ 3.Nếu lần thứ 3 vẫn
không thành công thì sau một khoảng thời gian 20 xung nhịp đầu vào tiếp theo
đầu ra Q7 có mức logic 1 quay trở lại chân số 13 của bộ đếm cho phép cấm bộ
đếm và ngừng việc khởi động máy phát.Lúc này đèn sẽ phát sáng báo hiệu sự
cố máy phát không thể khởi động được.
Để phục hồi trạng thái này người vận hành phải ấn nút RESET S1 giải trừ việc
báo lỗi và hệ thống khởi động máy phát lại làm việc ở trạng thái ban đầu R1 hạn
chế dòng bazơ của T1.
R2 hạn chế dòng bazơ của T2 .
R3 phân áp cho bazo của T2 đảm bảo điện áp BE không vượt quá 0,7 V
R4 hạn chế dòng bazơ của T3.
f ). Khâu bảo vệ quá dòng .
Sơ đồ nguyên lý của khâu bảo vệ quá dòng được trình bày như ở hình I – 20
Khâu này nhằm giả trừ được các sự cố như ngắn mạch hay quá tải dẫn đến các
sự cố nghiêm trọng như cháy nhà,chết người .
Tín hiệu dòng điện được lấy từ biến dòng AT1,AT2,AT3 qua cầu diode D1 đến
D4 chỉnh lưu qua điện trở hạn chế dòng R45 , R46 và điện trở phân áp R47 tụ
20
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ATS VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
I.Các loại phụ tải và yêu cầu thiết kế hệ thống ATS .
Căn cứ theo nhu cầu tiêu thụ ,sử dụng điện năng và phân loại phụ tải theo độ tin
cậy cung cấp điện được chia làm 3 loại như sau.
I.1.Phụ tải loại 1.
Đây là loại phụ tải được cung cấp điện liên tục nếu mất điện sẽ gây ra những
hậu quả vô cùng nghiêm trọng .
Đối với tính mạng con người thì loại phụ tải này là các hầm mỏ, bệnh
viện….Đối với sản xuất kinh doanh:Trong các nhà máy luyện thép,lò cao…
Ngoài ra còn làm mất trật tự trị an và ảnh hưởng đến chính trị,quốc tế như các
loại phụ tải là các đại sứ quán,các công trình văn hoá công cộng….
I.2.Phụ tải loại 2
Đây là loại phụ tải nếu mất điện sẽ gây thiệt hại về kinh tế như sản xuất sản
phẩm bị thiếu hụt ,thứ phẩm tăng ,gây ra lãng công và không sử dụng hết công
suất thiết bị
I.3.Phụ tải loại 3
Là loại phụ tải cho phép mất điện,đó là các công trình dân dụng,công trình phúc
lợi,khu dân cư…
Như vậy trong 3 loại phụ tải trên thì phụ tải loại 1 và phụ tải loại 2 cần được
cấp điện liên tục.Do đó các loại phụ tải này đều phải dùng tới nguồn điện dự
phòng.Nguồn dự phòng có thể là đường dây lưới quốc gia được cấp từ một lộ
khác đối với hộ tiêu thụ có công suất lớn như các nhà máy công nghiệp.Nguồn
dự phòng thứ 2 là các máy phát điện tự dùng (thường là máy phát diezel) .Do
vậy một yêu cầu đặt ra là việc chuyển đổi qua lại giữa nguồn điện dự phòng và
nguồn điện lưới khi nguồn lưới bị sự cố.Công việc này được thực hiện bởi thiết
bị chuyển nguồn tự động hay còn gọi là ATS.
II.Đại cương về hệ thống ATS và lựa chọn phương án thiết kế
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
II.1.Nguyên tắc hoạt động
Thiết bị tự động chuyển nguồn tự động hay còn gọi là ATS (Automatic
Transfer Switch) dùng để tự động chuyển tải từ nguồn lưới chính sang nguồn
dự phòng khi nguồn chính có sự cố.
Khái niệm nguồn chính bị sự cố bao gồm : mất nguồn,mất pha, ngược thứ tự
pha, điện áp cao hoặc thấp hơn trị số cần thiết.Nếu nguồn dự phòng là nguồn
điện lưới lấy từ một đường dây cung cấp khác thì ta có ATS lưới-lưới .Trong
trường hợp nguồn dự phòng là máy phát diezel thì ta có ATS lưới-máy phát. Sơ
đồ cấu trúc của hai loại ATS này được trình bày như ở hình I – 1.
I II I
Diezel
BA KĐ
BA BA
G
AP1 AP2 AP1 AP2
ĐK ĐK
SS1 SS2 SS1 SS2
CM CM
a) ATS lưới – lưới . b) ATS lưới – máy phát
. Hình I – 1 .Sơ đồ cấu trúc hệ thống ATS
I , II – nguồn cung cấp ; BA- máy biến áp; AP1,AP2- áp tô mát bảo
vệ mạch lực; CM-chuyển mạch ; SS1 , SS2 – Khối so sánh ; KĐ – khối
khởiđộng máy phát ; DZ – Máy diezel ; G – Máy phát điện
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ như sau :
Các bộ so sánh (SS) có nhiệm vụ theo dõi,giám sát các thông số của nguồn cấp
và so sánh chúng với trị số đặt. Nếu chất lượng của nguồn điện không đạt ,bộ so
sánh sẽ phát tín hiệu cho bộ điều khiển,và bộ điều khiển sẽ tác động tới bộ
chuyển mạch,chuyển tải từ nguồn chính sang nguồn dự phòng.
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Với ATS lưới – máy phát ,quá trình xảy ra phức tạp hơn ở ATS lưới-lưới vì có
thêm bộ phận khởi động diezel.Khi tín hiệu từ nguồn chính báo chất lượng điện
không đủ,bộ điều khiển sẽ truyền tín hiệu cho bộ khởi động diezel và máy nổ
được khởi động ,điện áp máy phát được thành lập .Nếu chất lượng điện áp máy
phát được đảm bảo thì bộ SS2 sẽ cấp tín hiệu cho bộ điều khiển và bộ điều
khiển sẽ cấp tín hiệu để ra lệnh cho bộ chuyển mạch CM chuyển tải cho máy
phát .
Từ thời điểm lưới được phục hồi ổn định,sau một quảng thời gian cỡ 5 đến 30
phút ,bộ điều khiển lại tác động lên bộ chuyển mạch ,tải lại được chuyển về
nguồn cung cấp chính.Từ thời điểm chuyển tải máy phát chạy không tải một
thời gian để làm mát ( Khoảng 3 đến 10 phút) rồi sau đó tự tắt.
Quá trình trên được diễn tả chi tiết ở giản đồ thời gian sau:
Luới
Máy phát
T1 T2 T3 T4
t1 t2 t3 t5 t6 t7 t8
Hình I-2.Giản đồ quá trình hoạt động của ATS
Giả thiết tại thời điểm t1 mất điện lưới.Sự cố mất điện lưới có thể là sự cố
thoáng qua trong khoảng hàng giây ,do đó cần thời gian T1 để khẳng định điện
lưới có mất thật không .Thời gian T1 này được điều chỉnh trong khoảng từ 1 đến
5 s.Hết thời gian chỉnh định T1 ra lệnh khởi động máy phát điện.Thời gian khởi
động máy phát cỡ khoảng 2 đến 5 s .
Khi máy phát đủ điện áp tại t3 thường là khoảng 0,8Uđm bộ định thời trong
SS2 phía máy phát bắt đầu tính thời gian và sau khoảng thời gian T2 tải được
chuyển cho máy phát .Thời gian T2 khoảng 10 đến 30 s ,thời gian này cần để
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
cho máy điện được chạy không tải để cho dầu bôi trơn hết các bộ phận của
máy .
Khi có điện áp lưới trở lại tại t5 chưa nên chuyển tải sang lưới ngay vì khi có
điện trở lại điện áp chưa chắc đã ổn định được ngay mà có thể mất lại hay dao
động.Do vậy cần trễ một thời gian T3 vào khoảng 3 đến 30 phút để khẳng định
chắc chắn lưới đã phục hồi và ổn định.Hết thời gian T3 ra lệnh chuyển tải từ
máy phát sang lưới .
Sau khi chuyển tải từ máy phát sang lưới máy phát cần chạy không tải trong
khoảng thời gian T4 (khoảng từ 3 đến 10 phút ) trước khi dừng máy để làm mát
máy tránh bị lưu nhiệt khi dừng máy làm hư hỏng cách điện hay các bộ phận
khác của máy.Tất cả các thời gian trên đều có thể chỉnh định qua các nút đặt thời
gian.
II.2. Các yêu cầu đối với hệ thống ATS .
Phát hiện mất điện lưới kể cả sự cố như sụt áp lưới trên 10%, mất pha ,
lệch pha,áp cao.Khi sự cố xảy ra phải khởi động máy phát .
Đảm bảo điều khiển chuyển đổi qua lại phụ tải – nguồn dự phòng và phụ
tải – lưới .
Phát hiện trạng thái có điện lưới trở lại ,chuyển tải và tự động dừng máy
phát.
Có khả năng giải trừ các sự cố của máy phát khi khởi động.
Diezel chỉ khởi động 1 đến 3 lần cho mỗi lần mất điện ,nếu khởi động
lần thứ 3 mà không thành công thì dừn việc khởi động diezel và báo tín
hiệu để xử lý bằng tay.
Khi có dao động điện áp lưới hoặc điện áp lưới chập chờn thì trường hợp
này phải có thiết bị ngăn ngừa diezel khởi động nhiều lần
Có chế độ dự phòng đó là điều khiển tự động và thao bằng tay đơn giản
thuận tiện .
II.3.Cấu trúc của hệ thống ATS .
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Về cấu trúc một thiết bị ATS tiêu chuẩn bao gồm bộ đóng cắt (chuyển mạch
lực), và bộ điều khiển. Ngoài ra còn có thể có các thiết bị giám sát và bảo vệ
khác tùy thuộc yêu cầu riêng của phụ tải.Sau đây em xin giới thiệu cấu trúc của
từng phần .
II.3.1Khối chuyển mạch của hệ thống ATS.
Khối chuyển mạch của ATS có nhiệm vụ chuyển tải từ nguồn này qua nguồn
kia theo tín hiệu của mạch điều khiển (chế độ tự động).Hoặc theo ý muốn của
người vận hành(thao tác bằng tay).Yêu cầu của khối này là phải có công suất
chuyển mạch lớn(có thể đóng được dòng điện lớn gấp vài lần dòng điện định
mức),thời gian chuyển mạch nhanh độ tin cậy cao,gọn nhẹ dễ bảo dưỡng.
Với ATS lưới-lưới ,phần chuyển mạch thường có ba cực,chỉ chuyển mạch phần
có điện áp (ba pha),còn trung tính thì chung cho cả hai nguồn.Với ATS lưới-
máy phát,ATS thường có 4 cực,chuyển mạch cả trung tính
Khối chuyển mạch thường được chuyển mạch theo ba nguyên lý chính: Bằng
hai công tắc tơ ,kiểu áptômát loại hộp kín và kiểu bập bênh.Sau đây chúng ta sẽ
xem xét từng loại.
1.Kiểu công tắc tơ .
Chuyển mạch kiểu công tắc tơ gồm
hai công tắc tơ đấu liên động về cơ
khí và liên động về điện , khi cái này
đóng thì cái kia cắt.
Ưu điểm chính của loại này là kết
cầu đơn giản ,dễ điều khiển,tuy nhiên
hạn chế của loại này là cần dòng điện
trong cuộn dây của nam châm để duy
trì trạng thái đóng. Kiểu chuyển mạch
dùng công tắc tơ chỉ chế tạo cho dòng
định mức đến 800 A. Hình I-3.Kiểu công tắc tơ
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
2.Kiểu áp tô mát
Chuyển mạch kiểu áp tô mát gồm hai áp tô
mát đấu ngược nhau (áp tô mát đã loại trừ
phần tử bảo vệ),được nối liên động với
nhau qua tay gạt .Khi chuyển mạch
áptômát này đóng thì áptômát kia cắt .
Việc chuyển mạch được thực hiện bằng
động cơ chấp hành một pha,qua hộp giảm
tốc và hệ thống tay biên,biến chuyển động
quay của động cơ thành chuyển động
thẳng của tay gạt . Hình I-4. Kiểu Áp tômát
Ưu điểm chính của loại này là không cần nguồn duy trì trạng thái đóng,công
suất nguồn thao tác nhỏ ( động cơ cỡ vài chục oát ), khả năng đóng cắt
tốt .Nhược điểm của loại này là có bộ truyền động phức tạp , thời gian tác động
chậm do có động cơ quay qua hộp giảm tốc . Loại này thường được chế tạo với
dòng điện định mức đến 1600 A.
3.Kiểu bập bênh .
Chuyển mạch kiểu bập bênh có nguyên lý như cầu dao đảo chiều,với hai tiếp
điểm tĩnh hai bên ,tiếp điểm động kiểu
I
bập bênh được gắn với trục truyền
động.Hai nguồn điện được đưa vào
hai tiếp điểm tĩnh ,còn điện đưa vào
tải lấy ra ở tiếp điểm động,trục truyền
động nối qua hệ thống cam cơ
khí ,còn cơ câu truyền động là một
nam châm điện một chiều có công
suất lớn ( nam châm điện này chỉ làm
việc ở chế độ xung,tương tự như cơ
cấu nam châm điện truyền động đóng Hình I-5.Chuyển mạch kiểu bập bênh
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
ở máy cắt) mỗi khi có xung vào nam châm điện, tiếp điểm động tác động một
lần,đến xung tiếp theo tiếp điểm động chuyển mạch từ nguồn này qua nguồn
khác.
Ưu điểm của chuyển mạch kiểu bập bênh này là kết cấu tương đối gọn nhẹ,tác
động nhanh,điều khiển đơn giản.Nhược điểm của loại này là cần nguồn điều
khiển có công suất tương đối lớn ( với thời gian làm việc ngắn hạn ),tuổi thọ
thấp so với loại công tắc tơ và loại áp tô mát vì tiếp xúc giữa tiếp điểm động và
thanh dẫn ra tải kiểu quay.
Loại chuyển mạch kiểu bập bênh này được chế tạo cho mọi cấp dòng điện,từ
400 A đến 4000 A.
II.4.Mạch điều khiển của hệ thống ATS .
II.4.1.Giới thiệu chung về mạch điều khiển của ATS.
Mạch điều khiển có nhiệm vụ giám sát và điều khiển hoạt động của cả hệ
thống ATS , mạch điều khiển phải đảm bảo phát hiện sự cố và ra lệnh điều
khiển kịp thời ,chính xác tới bộ phận chuyển mạch cũng như bộ phận khởi động
máy phát .
Với ATS lưới – lưới thì mạch điều khiển bao gồm các khâu :
khâu nhận biết tín hiệu điện áp lưới .
khâu nhận biết điện áp máy phát .
Khâu điều khiển .
Khâu đóng cắt
Sơ đồ khối các khâu như sau :
Phát hiện điện
áp lưới 1 Khâu
Điều Khâu đóng
Khiển cắt
Phát hiện điện
áp lưới 2
Hình I-6.Sơ đồ khối mạch điều khiển ATS lưới – lưới
Với ATS lưới- máy phát mạch điều khiển có các khâu như sau
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Khâu phát hiện điện áp lưới .
Khâu phát hiện điện áp máy phát .
Khâu khởi động máy phát .
Khâu điều khiển .
Khâu đóng cắt
Sơ đồ khối của mạch như sau :
Phát hiện điện Khởi động
áp lưới máy phát
Khâu
Điều
Phát hiện điện Khiển
Khâu đóng
áp máy phát
cắt
Hình I-7. Sơ đồ khối mạch điều khiển ATS lưới – máy phát.
Như vậy ở ATS lưới – máy phát thì ngoài các khâu như ở ATS lưới – lưới còn
có thêm khâu khởi động máy phát .Ngoài ra còn có thể có thêm các khâu như
hiển thị ,điều chỉnh các thông số …..
Chức năng của các khâu như sau :
Khâu phát hiện điện áp lưới:Phát hiện mất pha,lệch pha,sụt áp,quá áp,mất
điện và truyền tín hiệu tới khâu điều khiển .
Khâu phát hiện điện áp máy phát:Phát hiện điện áp máy phát đảm bảo yêu
cầu và truyền tín hiệu cho khâu điều khiển .
Khâu khởi động máy phát:Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ khâu điều khiển
và thực hiện quá trình khởi động máy phát cũng như dừng máy
phát .Khâu này có đặc điểm là nều khởi động một lần thành công ,nó sẽ
trở về trạng thái chờ ban đầu .Nếu khởi động không thành công ( thời gian
khởi động thường khoảng 2 đến 5 giây ) sau một thời gian nghỉ khoảng
10 đến 20 giây lại có tín hiệu khởi động lại.Nếu khởi động 3 lần mà
không thành công thiết bị sẽ tự động khoá lại không cho khởi động nữa.
Khâu đóng cắt:Khâu này nhận tín hiệu từ khâu điều khiển và thực hiện
việc điều khiển đóng cắt phần chuyển mạch.
8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Khâu điều khiển:Là khâu duy trì nhận thông tin từ khâu nhận biết điện áp
lưới và điện áp máy phát,sau đó xử lý thông tin và truyền lệnh điều khiển
tới khâu khởi động máy phát cũng như khâu đóng cắt,ngoài ra nó còn duy
trì kiểm tra hệ thống cũng như cho biết tình trạng của hệ thống.
II.4.2. Các phương án thiết kế mạch điều khiển.
Mạch điều khiển có thể được thiết kế từ các phần tử đóng cắt điện từ như sử
dụng các rơ le ,công tắc tơ ….hoặc có thể được thiết kế từ mạch tích hợp dạng
IC số và các linh kiện bán dẫn,có các đầu ra là các rơ le điện cơ có các tín hiệu
báo trạng thái.Đặc biệt gần đây mạch điều khiển của ATS được thiết kế bằng
các bộ điều khiển logic lập trình với nhiều tính năng như PLC, LOGO! Của
Siemens,ZEN của Omron …hoặc sử dụng các chip vi điều khiển như họ vi điều
khiển 8051, AVR …..
Sau đây ta xem xét một số phương án thiết kế mạch điều khiển.
1.Phương án 1.
Sử dụng các thiết bị đóng cắt điện từ như rơ le, công tắc tơ để thành lập mạch
điều khiển của ATS .
Ưu điểm của phương án này là hệ thống hoạt động ổn định với độ tin cậy cao
dễ vận hành cũng như sữa chữa thay thế,giá thành vừa phải .
Nhược điểm của hệ thống này là khả năng điều khiển không mềm dẻo,hệ thống
với nhiều rơ le công tắc tơ đóng cắt nên cồng kềnh,khi hoạt động cần phải có
năng lượng duy trì trong các cuộn dây của rơ le,công tắc tơ.
Sau đây xin giới thiệu một số mạch điện áp dụng cho phương án này :
a ).Mạch kiểm tra điện áp lưới và máy phái.
Ở mạch này ta sử dụng 3 rơ le điện áp thấp có các cuộn dây nối với 3 pha của
lưới điện .Các tiếp điểm của rơ le được nối nối tiếp với nhau và nối tới nguồn
điện một chiều để cấp tín hiệu cho mạch điều khiển . Khi mất điện ,mất
pha ,điện áp thấp thì các tiếp điểm của các rơ le đóng lại cấp tín hiệu cho mạch
điều khiển .
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I-8.Mạch kiểm tra điện áp lưới dùng rơ le điện áp thấp.
b ).Mạch kiểm tra điện áp máy phát điện .
ở đây ta sử dụng các rơ le điện áp cao để kiểm tra tín hiệu điện áp máy phát
+
_
K
CC
1RU< 2RU< 3RU< 2RG1 5RG1 7RG1
1RG
1RG1
4RU> 2RG
5RU>
Hình I-9.Mạch kiểm tra điện áp máy phát dùng rơ le điện áp cao.
1RG2 5RG2 2RG2 7RG2 1RT
c). Sơ đồ tự1RG3
động khởi động diezel khi mất điện áp lưới .
2RT
Sơ đồ nguyên lý của mạch
1RG4 2RG3 trình bày ở hình I – 10. 3RG
3RG1 4RG1 G1(KS)
4RG2 G2(KS) ThiÕt bÞ sÊy
1RT1 4RG
4RG3 5RG3 7RG3 ST(KS) D
=
2RT1 5RG
5RG4 10
2RG4 AC(KS) §Õn r¬ le phô
RY
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I – 10 .Mạch tự khởi động diezel khi mất điện áp lưới
Tóm tắt hoạt động của sơ đồ như sau:
Khi mất điện áp lưới thì 1RU< ,2RU< ,3RU< trở về đóng tiếp điểm 1RG
khởi động đóng tiếp điểm 1RG1,1RG2, 1RG3, 1RG4 .
1RG1 :Tự giữ để đề phòng điện áp lưới chập chờn .
1RG2 : Khởi động 1RT với thời gian t mở tiếp điểm thiết bị sấy ( thời gian t này
tùy theo máy ) .
1RG3 : Khởi động 2RT ngăn ngừa hỏng acquy,nếu sau một khoảng thời gian
t’( do ta đặt )diezel không khởi động được,sẽ dừng cho đến khi nhân viên sữa
chữa đến kiểm tra .
1RG4 : đưa điện vào thiết bị sấy , sấy nóng diezel làm dễ dàng cho việc
khởi động .
Sau thời gian t sấy dầu nêu trên rơ le thời gian cho tín hiệu mở thiết bị sấy
đồng thời cho tín hiệu khởi động diezel , sẽ xảy ra 2 trường hợp :
Trường hợp 1: nếu diezel khởi động thành công , điện áp máy phát điện được
thành lập(do có tự động điều chỉnh điện áp ).Rơ le điện áp cao 4RU >, 5RU>
11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
khởi động đóng tiếp điểm.Dẫn đến 2RG có điện mở các tiếp điểm
1RG1 ,2RG2,2RG3,là các mạch khởi động của diezel,các rơle này trở về vị trí
chuẩn bị cho khởi động lần sau.Đồng thời 2RG đóng tiếp điểm 2RG4 đưa điện
áp nguồn đến rơ le phụ RY đảm bảo cho mạch bảo vệ diezel sẵn sàng làm
việc.Mặt khác khi diezel khởi động thành công máy phát điện 1 chiều được nối
với diezel sẽ phát điện nạp điện cho acquy và cung cấp nguồn điện cho rơ le
khẩn cấp ER.
Trường hợp 2:Nếu diezel khởi động không thành công rơ le thời gian 2RT với
thời gian làm việc t + t’ sẽ đóng tiếp điểm,rơ le 5RT có điện đóng tiếp điểm
5RG4 để tự giữ và mở các mạch khởi động của diezel bằng các tiếp điểm
5RG1,5RG2 và 5RG3.Trong sơ đồ còn có các tiếp điểm của rơ le trung gian
7RG1,7RG2,7RG3 cũng là những tiếp điểm khóa mạch khởi động khi áp lực
dầu giảm thấp và nhiệt độ nước làm mát quá cao .Trong những trường hợp này
dù có mất điện áp lưới trở lại,diezel sẽ không khởi động để bảo vệ diezel khỏi
hư hỏng.Nhân viên sữa chữa phải kiểm tra và tìm nguyên nhân hư hỏng,sữa
chữa xong bật khóa K về vị trí cắt để giải trừ tự giữ,sau đó muốn khởi động trở
lại bật khóa K về vị trí đóng .
d ).Mạch dừng diezel khi có điện áp lưới trở lại .
Sơ đồ nguyên lý của mạch được trình bày như ở hình I – 11 .
Sự làm việc của sơ đồ như sau : Mạch sử dụng tiếp điểm thường mở của rơ le
điện áp thấp 1RU <,2RU <,3RU< .Khi điện áp lưới có trở lại,rơ le điện áp thấp
đóng tiếp điểm,6RG có điện đóng 6RG1,rơ le thời gian 3RT khởi động tính thời
gian,hết thời gian chỉnh định khoảng 3 phút khép tiếp điểm 3RT1 ,8RG có điện
đóng 8RG1 cho tín hiệu đến rơle khẩn cấp ER dừng diezel .Mặt khác ER cũng
cho tín hiệu đến.Trước đó 8RG đồng thời mở tiếp điểm 8RG2 tắt công tắc tơ
điện áp máy phát 2CT .Rơ le 9RG đóng tiếp điểm 9RG1 đóng công tắc tơ điện
áp lưới 1CT .Thời điểm này hộ tiêu thụ sử dụng điện áp lưới Nếu lại mất điện
áp lưới quá trình lại lặp lại .
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Thời gian làm việc 3 phút của rơle thời gian 3RT tránh diezel khởi động lặp
đi,lặp lại nhiều lần khi điện áp lưới có tín hiệu chập chờn
+
_
K
CC
1RU< 6RG
2RU< 3RU< 1CT3
6RG1
3RT1 3RT
8RG1
ER
SP
ER
Dõng Selenoit
9RG
Hình I-11 .Mạch dừng diezel khi có điện áp lưới trở lại
e ).Mạch dừng diezel khi áp lực dầu bôi trơn giảm thấp và nhiệt độ nước làm
mát quá cao .
Sơ đồ nguyên lý của mạch trình bày như ở hình I – 12 .
Khi xảy ra áp lực dầu bôi trơn giảm thấp dưới giá trị cho phép hoặc nhiệt độ
nước làm mát quá cao.Trong máy có sẵn thiết bị bảo vệ này nên chỉ cần đặt
thêm rơle tự giữ 7RG,nếu xảy ra hiện tượng trên rơ le phụ RY đóng tiếp điểm
7RG có điện đóng 7RG 4 để tự giữ đồng thời đồng thời mở các tiếp
điểm7RG1,7RG2,7RG3( sơ đồ mạch tự khởi động diezel ) là các mạch khởi
động diezel .Chỉ cho phép các diezel khởi động trở lại khi nhân viên sữa chữa
đã khắc phục được các hư hỏng .
K
7RG
RY
13
7RG4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I-12.Mạch dừng diezel khi áp lực dầu bôi trơn giảm thấp
và áp lực nước làm mát quá cao.
f )Mạch đóng và cắt công tắc tơ điện áp máy phát .
Sơ đồ nguyên lý của mạch được trình bày như ở hình I – 13.
Sự làm việc của sơ đồ như sau :
Khi mất điện áp lưới công tắc tơ 1 CT tự cắt ra,tiếp điểm thường kín 1CT1
đóng lại chuẩn bị cho mạch đóng công tắc tơ 2CT Sau đó diezel khởi độngvà
điện áp máy phát được thành lập,các rơ le điện áp cao 4RU >,5RU > khép tiếp
điểm dẫn đến 2RG có điện ( xem mạch khởi động máy phát ) đóng tiếp điểm
2RG4,4RT khởi động sau 10s 4RT khép tiếp điểm 4RT1 ( 10s đảm bảo cho
máy phát giữ điện áp cố định ) rơ le 10 RG cóđiện đóng tiếp điểm 10RG 1,cuộn
2CD có điện đóng công tắc tơ 2CT,đồng thời mỏ tiếp điểm phụ 2CT3 làm cho
4RT,10RG mất điện trở về,mở 10RG1 nhưng trước đó 2CT2 đã đóng để tự
giữ,do vậy công tắc tơ 2CT vẫn được đóng và hộ tiêu thụ vẫn được cấp điện .
Tiếp điểm 1CT1 là tiếp điểm liên động ,khi đóng 1CT thì không thể đóng 2CT
và ngược lại .
Nút 2Đ đóng công tắc tơ ,nút 2C cắt công tắc tơ bằng tay .
Tiếp điểm thường kín 9RG3 mắc nối tiếp với mạch đóng 2CT,mục đích tăng
~ + _ ~
thêm độ tin cậy .Khi đóng 1CT phải đồng thời mở mạch 2CT
K
CC
2RG4 4RT
. 2CT3
4RT1
10RG
2C 2D 14
2CT2 1CT1 9RG3
10RG1
2CD
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I – 13. Mạch đóng cắt công tắc tơ điện áp máy phát
g ) .Mạch đóng và cắt công tắc tơ điện áp lưới .
~
1CT2 2CT1
1C 1D 10RG2
9RG1
1CD
Hình I – 14 . Mạch đóng cắt công tắc tơ điện áp lưới
Sự làm việc của sơ đồ như sau :
Khi điện áp lưới có trở lại (xem ở mạch dừng diezel khi có điện áp lưới trở lại
) rơ le 9RG khởi động mở tiếp điểm 9RG2,công tắc tơ 2CT mất điện,mở 2CT
ra,tiếp điểm phụ thường kín 2CT1 đóng lại sẵn sàng cho mạch đóng 1CT.Đồng
thời rơle 9RG đóng tiếp điểm 9RG1 cuộn đóng 1CĐ có điện đóng công tắc tơ
1CT,hộ tiêu thụ được cấp điện áp từ lưới.Nút 1Đ đóng 1CT và 1C cắt 1CT bằng
tay .
2.Phương án 2.
Phương án này sử dụng các linh kiện điện tử rời để thành lập mạch điều khiển
của ATS.Đó là các mạch tích hợp dạng IC số và các linh kiện bán dẫn với các
đầu ra là rơ le điện cơ ,có tín hiệu báo trạng thái .
15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Ưu điểm của phương án này là tính ổn định khá cao,cung cấp khả năng điều
khiển mềm dẻo hơn so với phương án 1,thiết bị được công nghiệp hóa nên gọn
nhẹ,đảm bảo mỹ quan,giá thành khá rẻ vì các IC số dạng này có giá thành
không cao.Tuy nhiên nhược điểm của nó là không phổ cập với thợ vận
hành.Khó phát hiện hỏng hóc gây khó khăn cho sữa chữa và thay thế .
Sau đây em xin giới thiệu một số mạch điện tử ứng dụng cho hệ thống ATS.
a ).Khâu phát hiện điện áp lưới và máy phát .
VCC
R5
D1 R4 OP1
R1 R2 R3
D2 OP2
D3 OP3
T1
R7
R6 R8
Hình I – 15 . Mạch phát hiện điện áp lưới và điện áp máy
LED
phát dùng các phần tử bán dẫn
Khi có điện áp lưới đầu ra của khâu sẽ có mức logic 1 và ngược lại .
Nếu một trong ba pha của lưới bị mất điện thì coi như mất điện ,khi đó đầu ra
sẽ có mức logic 0.Các phần tử op1 ..op3 làm nhiệm vụ cách ly giữa điện áp lưới
và điện áp điều khiển .
R1,R2 : hạn chế dòng .
R3 điện trở phân áp .
R4 hạn chế dòng cho op1 ….op3.
Nếu mất điện 1 trong 3 pha dẫn đến 1 trong 3 op cắt dẫn đến T1 tắt Ur 6 =
0 ,như vậy khi mất điện hay mất pha đầu ra của khối phát hiện điện áp sẽ có
mức logic 0 .
b ).Khâu tạo xung nhịp .
Sơ đồ nguyên lý :Hình I – 16 .
16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Đây là một khâu quan trọng có tính chất quyết định toàn bộ hệ thống .ở đây ta
sử dụng vi mạch 4017 như một bộ chia tần số .
Chân 14 : xung nhịp
Chân 15 : reset khi mức logic cao .
Chân 13 : cho phép đếm khi có mức logic thấp .
Hình I – 16 .Mạch tạo xung nhịp
Hoạt động của mạch như sau : Các vi mạch 4093 là các vi mạch tạo xung được
ghép nối với mạch dao động RC tạo tín hiệu xung nhịp đưa vào chân 14 của vi
mạch 4017 là chân xung nhịp ,chân 13 là chân cho phép đếm khi có mức logic
thấp được nối đất .Bình thường đầu ra Q9 của 4017 không tích cực nên khóa
tranzitor T1 nên điện áp đầu ra được giữ ở mức cao.Vi mạch 4017 sẽ đếm các
xung phát ra từ xung nhịp khi đếm đến xung thứ 10 đầu ra Q9 sẽ tích cực mức
cao làm thông tranzitor T1 và điện áp đầu ra xuống mức thấp tạo một xung có
độ rộng bằng 10 xung nhịp . Bằng cách thay đổi các đầu ra từ Q1 đến Q9 của
4017 ta có thể tạo được tín hiệu xung có độ rộng khác nhau .
Điều chỉnh R2 ta có thể thay đổi độ rộng của xung nhịp từ 0 đến 10s .
c ).Mạch khâu trễ .
Sơ đồ nguyên lý của mạch khâu trễ trình bày trên hình I – 17.
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I – 17 .Mạch khâu trễ
Khi có lệnh khởi động tín hiệu này sẽ trễ một thời gian nhất định có thể điều
chỉnh được .
Tín hiệu xung nhịp có độ rộng và chu kỳ xung điều chỉnh được .Khi có tín
hiệu tại BAZO của T1 làm T1 dẫn.Như vậy tín hiệu reset của 4017 có mức
logic 0 cho phép khởi động bộ đếm.Sau khi bộ tạo xung nhịp phát ra 10 xung
→ Q9 của 4027 của mức logic 1 quay trở về chân 13 cho phép dừng bộ đếm
Cho tới khi nào tín hiệu reset hoạt động thì bộ đếm mới trở về trạng thái ban
đầu.
d ).Mạch bộ nguồn ổn áp cấp cho mạch điều khiển
Sơ đồ nguyên lý của mạch ở hình I-18
Ở các mạch điều khiển dùng các linh kiện bán dẫn thì thường dùng các linh
kiện CMOS ,các linh kiện này có giải điện áp nguồn từ 3V đến 15 Vđể độ tin
cậy của hệ thống được đảm bảo ta chọn nguồn ổn áp 12V cho mạch điều
khiển .Lợi dụng nguồn 24V từ ăcqui đề của máy phát sử dụng vi mạch ổn áp
7812 . C1,C2 có nhiệm vụ dập tắt các xung nhọn phản hồi từ phụ tải về có thể
làm hỏng vi mạch 7812 ,dùng rhêm TRANZITOR T1 để đảm bảo công suất cho
phụ tải
18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
Hình I- 18 .Mạch ổn áp
D2 cũng có tác dụng dập tắt các xung nhọn từ phụ tải và là diot hoàn trả năng
lượng bảo vệ cho mạch.Khi có dòng tải vượt quá dòng định mức của vi mạch
7812 tạo sụt áp trên R1 đủ khả năng làm T1 dẫn dòng.Như vậy 7812 sẽ không bị
quá tải .
e ).Khâu khởi động máy phát .
Sơ đồ nguyên lý mạch như ở hình I – 19 .
Hình I-19 .Mạch khâu khởi động máy phát .
Nguyên lý hoạt động của mạch :
Sau khi đã đóng tiết chế ,bazo T1 có mức logic 1 làm T1 thông ,do đó
tín hiệu RESET ở chân 15 của vi mạch 4017 có mức logic 0 cho phép khởi
động bộ đếm sau 10 xung tín hiệu tại Q1 có mức logic1.Lúc này BAZO của T3
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế thiết bị chuyển nguồn tự động-ATS
( Bazo của Tranzitor T3 được nối với đầu ra của khâu khởi động máy phát )có
mức logic1 làm T3 thông → rơle R1 hút tương đương với việc ấn nút START .
Nếu máy phát hoạt động bình thường thì sau khi start ,bộ phát hiện có điện ở
đầu ra của máy phát sẽ có mức logic 1.Làm tại chân 15 của vi mạch 4017 có
mức logic 1 RESET bộ đếm do đó Q1 có mức logic 0 rơle R1 mất điện kết thúc
quá trình khởi động .
Nếu lần thứ nhất khởi động không thành công .Bộ phát tín hiệu điện áp máy
phát sẽ có mức logic 0 ở đầu ra,tức là cho phép bộ đếm làm việc tiếp,sau
khoảng thời gian 20 xung nhịp ở đầu vào với thời gian là:20.10” =20s đầu Q3
của bộ đếm có mức logic 1 → BAZO của T3 có mức logic 1 → T3 thông, rơ le
R1 có điện cho phép khởi động máy phát lần thứ 2.Tương tự như trên nếu lần
thứ 2 khởi động không thành công thì sau khoảng thời gian 20 xung nhịp tiếp
theo ở đầu vào sẽ cho phép khởi động máy phát lần thứ 3.Nếu lần thứ 3 vẫn
không thành công thì sau một khoảng thời gian 20 xung nhịp đầu vào tiếp theo
đầu ra Q7 có mức logic 1 quay trở lại chân số 13 của bộ đếm cho phép cấm bộ
đếm và ngừng việc khởi động máy phát.Lúc này đèn sẽ phát sáng báo hiệu sự
cố máy phát không thể khởi động được.
Để phục hồi trạng thái này người vận hành phải ấn nút RESET S1 giải trừ việc
báo lỗi và hệ thống khởi động máy phát lại làm việc ở trạng thái ban đầu R1 hạn
chế dòng bazơ của T1.
R2 hạn chế dòng bazơ của T2 .
R3 phân áp cho bazo của T2 đảm bảo điện áp BE không vượt quá 0,7 V
R4 hạn chế dòng bazơ của T3.
f ). Khâu bảo vệ quá dòng .
Sơ đồ nguyên lý của khâu bảo vệ quá dòng được trình bày như ở hình I – 20
Khâu này nhằm giả trừ được các sự cố như ngắn mạch hay quá tải dẫn đến các
sự cố nghiêm trọng như cháy nhà,chết người .
Tín hiệu dòng điện được lấy từ biến dòng AT1,AT2,AT3 qua cầu diode D1 đến
D4 chỉnh lưu qua điện trở hạn chế dòng R45 , R46 và điện trở phân áp R47 tụ
20