Tóm tắt: Bài viết này phân tích chi tiết cách thiết kế hệ thống chuyển mạch tự động (ATS) ba pha đáng tin cậy. Bằng cách sử dụng công tắc tơ từ tính, rơle lỗi pha, rơle thời gian và logic điều khiển DC, hệ thống có thể tự động khởi động máy phát khi mất điện lưới, truyền tải và tự động tắt an toàn khi khôi phục nguồn điện lưới.
Khi thiết kế hệ thống dự phòng nguồn điện công nghiệp hoặc thương mại, Bộ chuyển nguồn tự động (ATS) là thành phần cốt lõi.
Sơ đồ thiết kế này tương thích với nguồn điện lưới ba pha 400V và máy phát điện ba pha, sử dụng cả mạch điều khiển AC 230V và mạch điều khiển DC (pin) 12V để vận hành cộng tác.
Để xây dựng hệ thống này, cần có các thành phần điện chính sau:
Công tắc tơ từ tính x2 : Được sử dụng để điều khiển nguồn điện chính—một cho nguồn điện lưới và một cho máy phát điện.
Rơle lỗi pha (PFR) : Được sử dụng để giám sát điện áp ba pha, trình tự pha và lỗi mất pha của nguồn điện chính đến.
Rơle thời gian :
Phía nguồn điện: Được sử dụng để trì hoãn ổn định và bảo vệ khoảng thời gian chuyển mạch.
Phía máy phát điện (AC): Được sử dụng để khởi động/trễ tải.
Phía máy phát điện (DC 12V): Được sử dụng để trì hoãn khởi động, phát hiện lỗi khởi động và trì hoãn thời gian nguội khi tắt máy.
Rơle trung gian : Bao gồm rơle DPDT (Double Pole Double Throw) và rơle SPDT 5 chân, dùng để chuyển đổi tín hiệu và khóa liên động logic.
Bảo vệ mạch : Bộ ngắt mạch hai cực (để bảo vệ mạch điều khiển).
Nhiệm vụ chính của hệ thống là theo dõi trạng thái của lưới điện.
Giám sát và truy cập nguồn : Nguồn điện chính ba pha được kết nối với Rơle lỗi pha (PFR). Tiếp điểm Thường mở (NO) của PFR sẽ chỉ đóng nếu trình tự pha đúng và điện áp bình thường (không có điện áp thấp/quá điện áp).
Độ trễ ổn định (Bộ định thời 1) : Sau khi PFR đóng, Bộ định thời 1 được cấp điện. Ở đây, độ trễ 3-5 phút được đặt để đảm bảo nguồn điện chính hoàn toàn ổn định, ngăn chặn việc chuyển đổi thường xuyên khi lưới điện biến động.
Chuyển mạch tải (Bộ hẹn giờ 2) : Sau khi hết bộ hẹn giờ 1, rơle DPDT được kích hoạt. Điều này sau đó sẽ kích hoạt Bộ hẹn giờ 2 (được đặt thành 2-3 giây ), duy trì khoảng thời gian 'thời gian chết' sau khi ngắt nguồn máy phát điện và trước khi kết nối nguồn điện chính, ngăn ngừa đoản mạch nguồn.
Đấu nối công tắc tơ : Cuối cùng, cuộn dây công tắc tơ chính (A1/A2) được cấp điện và tải được kết nối với nguồn điện lưới.
Khóa liên động an toàn chính : Mạch điều khiển cho công tắc tơ nguồn phải được mắc nối tiếp với tiếp điểm phụ thường đóng (NC) của công tắc tơ máy phát điện để đảm bảo chúng không thể ăn khớp đồng thời.
Hình 1: Sơ đồ nối dây cho mạch điều khiển và giám sát nguồn điện. Chi tiết logic nối dây khóa liên động cho PFR, rơle thời gian và cuộn dây công tắc tơ.
Khi nguồn điện chính bị gián đoạn, hệ thống sẽ sử dụng pin 12V của máy phát điện để điều khiển logic.
Phát hiện lỗi : Công tắc tơ chính mở ra và tiếp điểm thường đóng (NC) phụ của nó đóng lại, định tuyến nguồn điện DC 12V.
Khởi động lại (Bộ hẹn giờ khởi động) : Dòng điện chạy vào bộ hẹn giờ khởi động, được đặt ở độ trễ 2-3 giây để ngăn máy phát khởi động không cần thiết trong thời gian mất điện tạm thời.
Thực hiện khởi động : Sau thời gian trễ, rơle khởi động hoạt động, kết nối động cơ khởi động của máy phát điện (Quay trục). Đồng thời, van điện từ nhiên liệu được mở.
Ngắt kết nối tay quay : Sau khi máy phát thiết lập điện áp (khoảng 3-4 giây), rơle SPDT phía máy phát sẽ hoạt động, làm gián đoạn mạch động cơ khởi động để bảo vệ bộ khởi động.
Nếu máy phát không khởi động được trong vòng 5-6 giây , rơle phát hiện lỗi khởi động (Bộ đếm thời gian lỗi khởi động) sẽ hoạt động, ngắt mạch khởi động. Điều này giúp động cơ khởi động không bị cháy do hoạt động kéo dài và báo hiệu sự cần thiết phải kiểm tra thủ công.
Sau khi máy phát khởi động thành công, nó không được nhận toàn bộ tải ngay lập tức; cần có thời gian khởi động.
Độ trễ khởi động : Điện áp đầu ra của máy phát kích hoạt rơle thời gian AC. đ�nh . Thời gian khởi động không tải là 10-15 giây được đặt để cho phép động cơ ổn
Truyền công suất : Sau thời gian trễ, cuộn dây công tắc tơ của máy phát được cấp điện và hoạt động.
Bảo vệ khóa liên động : Tương tự, đường dây điều khiển phải đi qua tiếp điểm phụ thường đóng (NC) của công tắc tơ nguồn điện để đảm bảo khóa liên động an toàn về điện.
Khi nguồn điện lưới được khôi phục, ATS sẽ thực hiện quy trình đặt lại sau:
Ngắt tải máy phát điện :
PFR phát hiện nguồn điện lưới là bình th3eb807=MCCB thông minh Philippines 03.jpg
Kết nối nguồn điện : Sau khoảng thời gian an toàn 2-3 giây, công tắc tơ nguồn sẽ hoạt động.
Độ trễ làm mát (Hẹn giờ làm mát) : Máy phát điện hiện không tải nhưng vẫn chạy. Tiếp điểm phụ thường mở (NO) của công tắc tơ nguồn sẽ đóng lại, kích hoạt bộ hẹn giờ tắt máy. Thời gian làm nguội được khuyến nghị là 3-5 phút để cho phép máy phát tản nhiệt trong điều kiện không tải.
Thực hiện dừng : Sau thời gian trì hoãn làm mát, rơle dừng hoạt động, cắt nguồn điện tới cuộn điện từ nhiên liệu và máy phát điện tắt.
Hình 4: Sơ đồ logic điều khiển dừng và làm mát máy phát điện. Phân tích cách sử dụng các tiếp điểm phụ của công tắc tơ nguồn để đạt được thời gian tắt máy trễ.
Chế độ thủ công : Hệ thống giữ lại một mạch để khởi động hoặc dừng máy phát điện bằng tay thông qua phím hoặc nút, cho phép bảo trì.
Bảo vệ cầu dao : Đảm bảo tắt cầu dao điều khiển máy phát điện theo cách thủ công trong quá trình bảo trì để tránh tình trạng tải tự động khi mất điện.
Bảo trì Ắc quy : Thường xuyên kiểm tra trạng thái của ắc quy 12V, vì đây là nguồn năng lượng cốt lõi cho logic khởi động tự động.
Thiết kế hệ thống ATS ba pha toàn diện xoay quanh việc kiểm soát logic thời gian chính xác và khóa liên động điện nghiêm ngặt. Bằng cách cấu hình đúng cách rơle lỗi pha, rơle thời gian và rơle trung gian, chúng tôi không chỉ đạt được việc chuyển nguồn tự động mà còn tối đa hóa sự an toàn của tổ máy phát điện và thiết bị tải hạ lưu.
Tôi là Eric , Kỹ sư điện của Nhóm AISIKAI. Mình sẽ chia sẻ các bài viết kỹ thuật về Cầu công tắc , dao và các thiết bị điện khác. Với 10 năm kinh nghiệm thi công dự án điện, tôi cam kết cung cấp các giải pháp điện chuyên nghiệp.
