Анотація: У цій статті представлено детальний аналіз того, як спроектувати надійну трифазну систему автоматичного вимикача перемикачів (ATS). Використовуючи магнітні контактори, реле обриву фази, реле часу та логіку керування постійним струмом, система забезпечує автоматичний запуск генератора при відключенні живлення від мережі, перемикання навантаження та безпечне автоматичне відключення після відновлення живлення від мережі.
При розробці промислових або комерційних систем резервного живлення основним компонентом є автоматичний перемикач (ATS).
Ця конструктивна схема сумісна з трифазною мережею живлення 400 В і трифазними генераторами, використовуючи схеми керування змінним струмом 230 В і схеми керування постійного струму 12 В (акумулятор) для спільної роботи.
Для створення цієї системи необхідні наступні ключові електричні компоненти:
Магнітні контактори x2 : Використовуються для керування основним джерелом живлення — один для мережі та один для генератора.
Реле збою фази (PFR) : Використовується для контролю трифазної напруги, послідовності фаз і помилок втрати фази вхідної мережі.
Реле часу :
Сторона мережі: використовується для затримки стабілізації та захисту інтервалу перемикання.
Сторона генератора (АС): використовується для затримки прогріву/завантаження.
Сторона генератора (постійний струм 12 В): використовується для затримки запуску, виявлення несправності запуску та затримки охолодження при вимкненні.
Проміжні реле : включаючи реле DPDT (двополюсні подвійні реле) і 5-контактні реле SPDT, які використовуються для перетворення сигналу та логічного блокування.
Захист ланцюга : двополюсний автоматичний вимикач (для захисту ланцюга керування).
Основним завданням системи є моніторинг стану електромережі.
Доступ до живлення та моніторинг : трифазне джерело живлення підключено до реле збою фази (PFR). Нормально відкритий (NO) контакт PFR замкнеться, лише якщо послідовність фаз правильна, а напруга нормальна (немає зниженої/перевищеної напруги).
Затримка стабілізації (таймер 1) : після закриття PFR таймер 1 активується. Тут встановлюється затримка в 3-5 хвилин , щоб забезпечити повну стабільність живлення від мережі, запобігаючи частим перемиканням під час коливань мережі.
Перемикання навантаження (Таймер 2) : Після таймера 1 таймер 1 активується реле DPDT. Це згодом запускає таймер 2 (встановлений на 2-3 секунди ), який підтримує інтервал «мертвого часу» після відключення джерела живлення генератора та перед підключенням джерела живлення, запобігаючи коротким замиканням.
Вмикання контактора : нарешті, на котушку мережевого контактора (A1/A2) подається напруга, і навантаження підключається до електромережі.
Запобіжне блокування ключа : ланцюг керування для контактора мережі має бути з’єднаний послідовно з нормально замкнутим (Н.З.) допоміжним контактом контактора генератора, щоб вони не могли вмикатися одночасно.
Малюнок 1: Схема підключення для ланцюга моніторингу та керування мережею. Детально описує логіку блокування електропроводки для PFR, реле часу та котушок контактора.
Коли мережеве живлення припиняється, система використовує батарею 12 В генератора для логіки керування.
Виявлення несправності : контактор мережі розмикається, а його допоміжний нормально замкнутий (NC) контакт замикається, направляючи живлення 12 В постійного струму.
Усунення дребезгу при запуску (таймер запуску) : струм надходить у таймер запуску, встановлений із затримкою 2-3 секунди, щоб запобігти непотрібному запуску генератора під час короткочасних відключень електроенергії.
Виконання запуску : після затримки спрацьовує стартове реле, підключаючи пусковий двигун генератора (запуск). Одночасно відкривається паливний соленоїд.
Відключення пуску : коли генератор встановлює напругу (приблизно 3-4 секунди), спрацьовує реле SPDT на стороні генератора, розриваючи ланцюг пускового двигуна для захисту стартера.
Якщо генератор не запускається протягом 5-6 секунд , спрацьовує реле виявлення несправності запуску (таймер відмови запуску), розриваючи ланцюг запуску. Це запобігає перегорянню стартера через тривалу роботу і сигналізує про необхідність ручної перевірки.
Після успішного запуску генератора він не повинен відразу приймати повне навантаження; необхідний період розминки.
Затримка прогріву : вихідна напруга генератора запускає реле часу змінного струму. 10-15 секунд . Для стабілізації двигуна встановлюється час прогріву холостого ходу
Передача потужності : після затримки котушка контактора генератора подається під напругу та вмикається.
Захист від блокування : так само лінія керування повинна проходити через нормально замкнутий (NC) допоміжний контакт контактора мережі, щоб забезпечити електричне блокування безпеки.
Коли постачання мережі відновлюється, ATS виконує наступний процес скидання:
Від'єднати навантаження генератора :
PFR виявляє, що мережеве живлення в нормі -> Затримка закінчується -> DPDT реле спрацьовує -> Від'єднує контактор генератора.
Підключіть мережу : через 2-3 секунди безпечного інтервалу вмикається контактор мережі.
Затримка охолодження (таймер охолодження) : Генератор тепер розвантажений, але продовжує працювати. Нормально розімкнутий допоміжний контакт контактора мережі замикається, запускаючи таймер вимкнення. Рекомендується час охолодження 3-5 хвилин , щоб генератор міг розсіювати тепло в умовах холостого ходу.
Виконання зупинки : після затримки охолодження спрацьовує реле зупинки, відключаючи живлення паливного соленоїда, і генератор вимикається.
Рисунок 4: Логічна схема керування охолодженням і зупинкою генератора. Аналізує, як допоміжні контакти контактора мережі використовуються для досягнення затримки відключення.
Ручний режим : система зберігає схему для ручного запуску або зупинки генератора за допомогою ключа або кнопки, що дозволяє проводити технічне обслуговування.
Захист вимикача : обов’язково вручну вимкніть вимикач керування генератором під час технічного обслуговування, щоб запобігти автоматичному випадковому навантаженню під час відключення електроенергії.
Технічне обслуговування батареї : Регулярно перевіряйте стан батареї 12 В, оскільки це основне джерело живлення для логіки автоматичного запуску.
Розробка комплексної трифазної системи ATS залежить від точного часового логічного керування та чіткого електричного блокування. Правильно налаштувавши реле обриву фази, реле часу та проміжні реле, ми не лише досягаємо автоматичного перемикання живлення, але й максимізуємо безпеку генераторної установки та наступного навантажувального обладнання.
Я Ерік , інженер-електрик у команді AISIKAI. Я поділюся технічними статтями про вимикачі, , автоматичні вимикачі та інші електричні пристрої. Маючи 10-річний досвід роботи з електричними проектами, я зобов’язуюсь надавати професійні електричні рішення.
