Abstrakt: Tento článek poskytuje podrobnou analýzu toho, jak navrhnout spolehlivý třífázový systém Automatic Transfer Switch (ATS). Využitím magnetických stykačů, relé pro výpadek fáze, časových relé a logiky řízení stejnosměrného proudu systém dosahuje automatického spuštění generátoru při výpadku síťového napájení, přenosu zátěže a bezpečného automatického vypnutí po obnovení síťového napájení.
Při navrhování průmyslových nebo komerčních systémů zálohování napájení je hlavní součástí automatický přenosový spínač (ATS).
Toto konstrukční schéma je kompatibilní s třífázovým síťovým napájením 400 V a třífázovými generátory, které využívají jak řídicí obvody 230 V AC, tak řídicí obvody 12 V DC (baterie) pro společný provoz.
Pro konstrukci tohoto systému jsou zapotřebí následující klíčové elektrické komponenty:
Magnetické stykače x2 : Používají se k ovládání hlavního napájecího zdroje – jeden pro síť a jeden pro generátor.
Phase Failure Relay (PFR) : Používá se k monitorování třífázového napětí, sledu fází a výpadků fázových ztrát vstupního síťového napájení.
Časová relé :
Síťová strana: Používá se pro stabilizační zpoždění a ochranu intervalu spínání.
Strana generátoru (AC): Používá se pro zpoždění zahřívání/nabíjení.
Strana generátoru (DC 12V): Používá se pro zpoždění startu, detekci selhání startu a zpoždění při vypnutí.
Mezilehlá relé : Včetně relé DPDT (Double Pole Double Throw) a 5pinových relé SPDT, používaných pro převod signálu a logické blokování.
Ochrana obvodu : Dvoupólový jistič (pro ochranu řídicího obvodu).
Primárním úkolem systému je monitorovat stav elektrické sítě.
Přístup k napájení a monitorování : Třífázové síťové napájení je připojeno k relé selhání fáze (PFR). Normálně otevřený (NO) kontakt PFR se sepne, pouze pokud je sled fází správný a napětí je normální (žádné podpětí/přepětí).
Zpoždění stabilizace (časovač 1) : Po sepnutí PFR je časovač 1 pod napětím. Zde je nastaveno zpoždění 3-5 minut , aby bylo zajištěno, že napájení ze sítě bude zcela stabilní a zabrání se tak častému spínání při kolísání sítě.
Spínání zátěže (Časovač 2) : Po uplynutí doby časovače 1 se aktivuje relé DPDT. To následně spustí časovač 2 (nastavený na 2-3 sekundy ), který udržuje interval 'mrtvý čas' po odpojení napájení generátoru a před připojením síťového napájení, čímž se zabrání zkratům napájení.
Zapnutí stykače : Nakonec je nabuzena cívka síťového stykače (A1/A2) a zátěž je připojena k elektrické síti.
Klíčové bezpečnostní blokování : Řídicí obvod pro síťový stykač musí být zapojen do série s normálně sepnutým (NC) pomocným kontaktem stykače generátoru, aby se zajistilo, že nemohou sepnout současně.
Obrázek 1: Schéma zapojení pro síťový monitorovací a řídicí obvod. Podrobnosti o logice zapojení blokování pro PFR, časová relé a cívky stykače.
Při přerušení napájení ze sítě systém využívá 12V baterii generátoru pro logiku řízení.
Detekce poruch : Síťový stykač se otevře a jeho pomocný normálně sepnutý (NC) kontakt sepne a přivede 12V DC napájení.
Startup Debounce (Start Timer) : Proud teče do startovacího časovače, nastaveného na 2-3 sekundové zpoždění, aby se zabránilo zbytečnému spouštění generátoru během chvilkových výpadků napájení.
Provedení startu : Po prodlevě sepne startovací relé a připojí startovací motor generátoru (protáčení). Současně se otevře solenoid paliva.
Odpojení protáčením : Jakmile generátor vytvoří napětí (přibližně 3-4 sekundy), relé SPDT na straně generátoru sepne a přeruší obvod startovacího motoru, aby chránil spouštěč.
Pokud se generátor nepodaří nastartovat do 5-6 sekund , sepne relé pro detekci selhání startu (Start Fail Timer) a přeruší startovací obvod. Tím se zabrání spálení startéru při delším provozu a signalizuje nutnost ruční kontroly.
Po úspěšném spuštění generátoru by neměl okamžitě převzít plnou zátěž; je nutná zahřívací doba.
Zpoždění zahřívání : Výstupní napětí generátoru spouští střídavé časové relé. Je nastavena 10-15 sekundová doba zahřívání při volnoběhu, aby se motor mohl stabilizovat.
Přenos výkonu : Po prodlevě je cívka stykače generátoru pod napětím a sepne.
Ochrana proti blokování : Podobně musí řídicí vedení procházet normálně sepnutým (NC) pomocným kontaktem síťového stykače, aby bylo zajištěno elektrické bezpečnostní blokování.
Když je dodávka do sítě obnovena, ATS provede následující proces resetování:
Odpojit zátěž generátoru :
PFR detekuje, že síťové napájení je normální -> Konec zpoždění -> Relé DPDT sepne -> Odpojí stykač generátoru.
Připojte síť : Po 2-3 sekundovém bezpečnostním intervalu se zapne síťový stykač.
Zpoždění ochlazování (Časovač ochlazování) : Generátor je nyní nezatížený, ale stále běží. Normálně otevřený (NO) pomocný kontakt síťového stykače se sepne a spustí časovač vypnutí. Doporučuje se doba ochlazení 3-5 minut , aby generátor mohl odvádět teplo v podmínkách bez zátěže.
Provedení zastavení : Po prodlevě chlazení sepne relé zastavení, přeruší napájení solenoidu paliva a generátor se vypne.
Obrázek 4: Logické schéma chlazení a zastavení generátoru. Analyzuje, jak se pomocné kontakty síťového stykače používají k dosažení zpožděného vypnutí.
Manuální režim : Systém zachovává obvod pro ruční spuštění nebo zastavení generátoru pomocí klíče nebo tlačítka, což umožňuje údržbu.
Ochrana jističe : Ujistěte se, že jste během údržby ručně vypněte jistič ovládání generátoru, abyste zabránili automatickému náhodnému nabití během výpadku proudu.
Údržba baterie : Pravidelně kontrolujte stav 12V baterie, protože je hlavním zdrojem energie pro logiku automatického spouštění.
Návrh komplexního třífázového systému ATS závisí na přesném časovém logickém řízení a přísném elektrickém blokování. Správnou konfigurací relé výpadku fáze, časových relé a mezilehlých relé dosáhneme nejen automatického přepínání napájení, ale také maximalizujeme bezpečnost generátorového soustrojí a následného zátěžového zařízení.
Jsem Eric , elektroinženýr v týmu AISIKAI. Budu sdílet technické články o vypínačích , , jističích a dalších elektrických zařízeních. S 10 lety zkušeností s elektrickými projekty se zavazuji poskytovat profesionální elektrická řešení.
