Báo cáo đồ án thiết kế tủ điện ATS sử dụng PLC LOGO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO MÔN HỌC:

ĐỒ ÁN 2

CHUYÊN ĐỀ:

THIẾT KẾ TỦ ĐIỆN ATS
SỬ DỤNG PLC LOGO

Họ và tên GVHD : ThS. Phan Thanh Hoàng Anh
Họ và tên SVTH : Nguyễn Anh Tuấn
Chuyên ngành

: Kỹ Thuật Điện

Lớp

: DH14DC

Vũng Tàu, Tháng 11 Năm 2017


Tiểu Luận Môn Học

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1. Thái độ tác phong và nhận thức trong quá trình thực hiện đồ án:
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
2. Hình thức, thể thức trình bày đồ án:
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
3. Kiến thức chuyên môn:
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
4. Đánh giá khác:
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
5. Đánh giá kết quả:
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Lời Cảm Ơn

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

LỜI CÁM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phan Thanh Hoàng Anh, trên cương vị
là người hướng dẫn đề tài, đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện báo cáo.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu đã cung
cấp cho tôi những kiến thức quý báu làm nền tảng cho những nghiên cứu của tôi trong
báo cáo.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến hệ thống thông tin, các nguồn thông tin, các
tài liệu, bài nghiên cứu, tiểu luận, bài viết, sách báo và mọi nguồn thông tin trong và
ngoài nước Việt Nam đã tạo điều kiện để tôi triển khai đề tài trong suốt thời gian qua.
Con xin gửi lời tri ân sâu sắc tới ba mẹ, những người đã sinh thành, chỉ dạy, nuôi
dưỡng và quan tâm chăm sóc để con có được ngày hôm nay.
Và sau cùng, xin cảm ơn tất cả bạn bè, đồng nghiệp đã luôn có những hỗ trợ, động
viên, giúp đỡ trong những năm tháng trên giảng đường đại học và trong quá trình hoàn
thành đề tài này./.

Vũng Tàu, ngày tháng 11 năm 2017
Thực hiện
Nguyễn Anh Tuấn

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn


Tiểu Luận Môn Học

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

MỤC LỤC

Trang
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ......................................................
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................
MỤC LỤC .................................................................................................................
LỜI MỞ ĐẦU ...........................................................................................................

1

0.1. Đặt Vấn Đề. .....................................................................................................

1

0.2. Phương Pháp Nghiên Cứu ................................................................................

1

0.3. Tính Cần Thiết Của Đề Tài. .............................................................................

1

0.4. Mục Tiêu, Nhiệm Vụ Và Giới Hạn Của Đề Tài .............................................

2

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÀ SỬ DỤNG LOGO ................................................

3

1.1. Cách Nhận Dạng LOGO .................................................................................

3

1.2. Tổng Quan Về Các Version Của Họ LOGO....................................................

4

1.3. Khả Năng Mở Rộng Của LOGO......................................................................

5

1.3.1. Đối với version LOGO! 12/24 RC/RCo và LOGO! 24/24o .....................

5

1.3.2. Đối với version LOGO! 24 RC/RCo và LOGO! 230 RC/Rco .................

5

1.3.4. Cách đấu dây cho các sản phẩm họ LOGO ..............................................

6

1.3.4.1. LOGO! 230 .......................................................................................

6

1.3.4.2. LOGO! AM 2 ....................................................................................

6

1.3.4.3. LOGO! AM 2 PT100 ........................................................................

7

1.3.4.4. Kết nối ngõ ra....................................................................................

8

1.3.4.5. Kết nối với modul analog output LOGO! AM 2 AQ .......................

9

1.4. Lập Trình Với LOGO ......................................................................................

10

1.4.1. Các hàm trong LOGO ...............................................................................

10

1.5. Phần Mềm Lập Trình PLC LOGO 24/12 RC ..................................................

13

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ TỰ ĐỘNG ĐỔI NGUỒN A.T.S ...........................

14

2.1. Nguyên lý làm việc của A.T.S .........................................................................

14

2.1.1. Nguồn cấp điện không gián đoạn U.P.S ...................................................

14

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn


Tiểu Luận Môn Học

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

2.1.2. A.T.S lưới - lưới ........................................................................................

17

2.1.3. ATS cho 2 nguồn: Một nguồn lưới chính - một nguồn máy phát dự phòng 22
2.1.4. Nguyên lý hoạt động của bộ A.T.S ...........................................................

24

2.2. Khái Niệm Về Bộ Chuyển Nguồn Tự Động ATS ...........................................

27

CHƯƠNG III: NGUỒN MÁY PHÁT ĐIỆN DIEZEN DỰ PHÒNG ...................

31

3.1. Máy Phát Diezen ..............................................................................................

31

3.2. Những Yêu Cầu Khi Thực Hiện Tự Động Hoá Nguồn Diezen .......................

34

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ TÍN HIỆU BẢO VỆ
.............................................................................................................................

36

4.1. Khái Quát Về Khối Mạch Điều Khiển ATS ....................................................

36

4.1.1. Sơ đồ khối của mạch điều khiển A.T.S ....................................................

36

4.1.2. Nhiệm vụ của từng khối ............................................................................

36

4.2. Phương Án Thu Tín Hiệu Điện Áp Từ Lưới Và Máy Phát .............................

38

4.3. Sơ Đồ Mạch Theo Dõi Áp ...............................................................................

39

4.3.1. Theo dõi lưới .............................................................................................

39

4.3.2. Mạch theo dõi điện áp máy phát ...............................................................

41

4.3.3. Mạch Báo Tín Hiệu Ngược Pha................................................................

41

4.4. Các Bộ Tạo Thời Gian .....................................................................................

43

4.4.1. Bộ tạo thời gian kiểu động cơ ...................................................................

43

4.4.2. Bộ tạo thời gian kiểu RC ..........................................................................

43

4.4.3. Bộ tạo thời gian số ....................................................................................

44

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN .......................................................................................

46

5.1. Vấn Đề Đạt Được .............................................................................................

46

5.2. Hạn Chế ............................................................................................................

46

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................

47

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn


Lời Mở Đầu

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

LỜI MỞ ĐẦU
0.1.

Đặt Vấn Đề:

Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân
được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp,
nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng.
Thương mại, dịch vụ chiếm tỷ lệ ngày càng quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân và đã thực sự trở thành khách hàng quan trọng của ngành điện lực. Các khách
sạn quốc doanh, liên doanh, tư nhân ngày càng nhiều, ngày càng cao tầng, kèm với
các thiết bị nội thất ngày càng cao cấp, sang trọng. Mức sống tăng nhanh khách
trong nước đến khách sạn tăng theo. Đặc biệt với chính sách mở cửa các khách sạn
ngày càng thu hút nhiều khách quốc tế đến tham quan, du lịch, công tác tại Việt
nam. Khu vực khách hàng này không thể để mất điện.
Tóm lại mức điện dảm bảo liên tục cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất và yêu cầu
của phụ tải. Đối với những công trình quan trọng cấp quốc gia như Hội trường Quốc
hội, Nhà khách chính phủ, Ngân hàng Nhà nước, Đại sứ quán, khu quân sự, sân bay,
hải cảng, khách sạn cao cấp. phải đảm bảo được cấp điện ở mức độ cao nhất, nghĩa
là với bất kỳ tình huống nào cũng không được để mất điện. Những đối tượng kinh tế
như nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất tốt nhất là đặt thêm máy phát dự phòng, khi
mất điện lưới sẽ dùng máy điện cấp điện cho những phụ tải quan trọng như lò, phân
xưởng sản xuất chính,.
0.2.

Phương Pháp Nghiên Cứu:

Qua việc tìm hiểu sách, báo, internet, tiếp xúc thực tế, bạn bè chia sẻ và kiến
thức đã được học tôi tìm hiểu vấn đề được giao và tổng hợp thành một bài báo cáo
nhằm phục vụ nhu cầu tìm hiểu về Thiết kế tủ điện ATS sử dụng PLC LOGO nhằm
góp phần phục vụ nhu cầu đi lên của cuộc sống.
0.3.

Tính Cần Thiết Của Đề Tài:

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 1


Lời Mở Đầu

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện năng lớn nhất. Trong tình hình
kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải tự
hạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt và chất lượng và giá cả sản
phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp.
Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 1-2 ngày xí nghiệp sẽ có thể không có lãi, nếu mất lâu
hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ. Chất lượng điện xấu (chủ yếu là điện áp thấp) ảnh hưởng
lớn đến chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động.
Chất lượng điện áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí
nghiệp chế tạo lắp đặt cơ khí điện tử chính xác. Vì thế đảm bảo độ tin cậy cung cấp
điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế
cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp.
0.4.

Mục Tiêu, Nhiệm Vụ Và Giới Hạn Của Đề Tài:

Mục Tiêu, nhiệm vụ:
Tăng độ tin cậy cung cấp điện, làm giảm sơ đồ cung cấp điện, giảm được các
máy biến áp hoặc đường dây phải làm việc song song. Và cũng nhờ việc giảm các
phần tử làm việc song song nên hạn chế được dòng điện ngắn mạch, làm cho mạch
rơ le bảo vệ đỡ phức tạp và giảm bớt số nhân viên phải trực nhật, vận hành ở các

trạm.
Giới hạn:
Đề tài này tìm hiểu Thiết kế tủ điện ATS sử dụng PLC LOGO. Không bao
hàm tất cả các đề tài khác và không chuyên sâu như một người thực việc lâu năm
hay kiến thức uyên thâm. Những vấn đề tìm hiểu còn có giới hạn kiến thức.

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 2


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VÀ SỬ DỤNG LOGO

1.1.

Cách Nhận Dạng LOGO!:

Trước khi sử dụng một LOGO, ta phải biết một số thông tin cơ bản về sản
phẩm như cấp điện áp sử dụng, ngõ ra là relay hay transistor…. Các thông tin cơ bản
đó có thể tìm thấy ngay ở góc dưới bên trái của sản phẩm.
Ví dụ: LOGO! 230RC

Sản phẩm có tích hợp các hàm thời gian thực
Tên sản phẩm
Ngõ ra là relay
Điện áp cấp: 115…240 VAC/DC

Một số kí hiệu dùng để nhận biết các đặc tính của sản phẩm:
• 12: nguồn cung cấp là 12 VDC
• 24: nguồn cung cấp là 24 VDC
• 230: nguồn cung cấp trong khoảng 115…240 VAC/DC
• R: ngõ ra là relay. Nếu dòng thông tin không chứa kí tự này nghĩa là ngõ ra
của sản phẩm là transistor.
• C: sản phẩm có tích hợp các hàm thời gian thực.
• O: sản phẩm không có màn hình hiển thị.
• DM: Modul digital.
• AM: modul analog.
• CM: modul truyền thông.

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 3


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

1.2. Tổng Quan Về Các Version Của Họ LOGO:

Version có màn hình hiển thị, 8 ngõ vào va 4 ngõ ra Version.

Có màn hình hiển thị, 8 ngõ vào và 4 ngõ ra.

Modul số, 4 ngõ vào và 4 ngõ ra.

Modul số, 8 ngõ vào và 8 ngõ ra.

Modul analog, 2 ngõ vào analog và 2 ngõ ra analog.

Modul truyền thông.

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 4


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

1.3. Khả Năng Mở Rộng Của LOGO:
1.3.1. Đối với version LOGO! 12/24 RC/RCo và LOGO! 24/24o:
Khả năng mở rộng: 4 modul digital và 3 modul analog:

1.3.2. Đối với version LOGO! 24 RC/RCo và LOGO! 230 RC/Rco:
Khả năng mở rộng: 4 modul digital và 4 modul analog:

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 5


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

1.3.4. Cách đấu dây cho các sản phẩm họ LOGO:
1.3.4.1. LOGO! 230:

Việc đi dây cho các đầu vào được chia thành hai nhóm, mỗi nhóm 4 ngõ
vào. Các đầu vào trong cùng một nhóm chỉ có thể cấp cùng một pha điện áp.
Các đầu vào trong hai nhóm có thể cấp cùng pha hoặc khác pha điện áp.
1.3.4.2. LOGO! AM 2:

Dòng đo lường 0…20mA
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Áp đo lường 0…10V.
Page 6


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

1: Nối đất bảo vệ.
2: Vỏ bọc giáp của dây cáp tín hiệu.
3: Thanh ray.
Kết nối cảm biến 2 dây với modul LOGO! AM 2:
Ta làm theo các bước sau:
• Kết nối ngõ ra của sensor vào cổng U (0…10V) hoặc ngõ I (0…20mA) của
modul AM2.
• Kết nối đầu dương của sensor vào 24 V (L+)
• Kết nối dây ground của sensor (M) vào đầu M1 hoặc M2 của modul AM2.
1.3.4.3. LOGO! AM 2 PT100:

Khi đấu nối nhiệt điện trở PT100 vào modul AM 2 PT 100, ta co thể sử
dụng kĩ thuật 2 dây hoặc 3 dây.
Đối với kỹ thuật đấu 2 dây, ta nối tắt 2 đầu M1+ và IC1 ( hoặc M2+ và
IC2). Khi dùng ky thuật này thì ta se tiết kiệm được 1 dây nối nhưng sai so do

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 7


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

điện trơ của dây gây ra sẽ không được bù trừ. Trung bình điện trở 1 dây dẫn sẽ
tương ứng với sai số 2.50C.
Với kỹ thuật đấu 3 dây, ta cần thêm 1 dây nối từ cảm biến PT100 về ngõ
IC1 của modul AM 2 PT 100. với cách đấu nối này thì sai số do điện trở dây
dẫn gây ra sẽ bị triệt tiêu.
Chú ý:
Để tránh tình trạng giá trị đọc về bị dao động, ta nên thực hiện theo các
qui tắc sau:
•

Chỉ sử dụng dây dẫn có bọc giáp.

•

Chiều dài dây không vượt quá 10m.

•

Kẹp giữ dây trên một mặt phẳng.

•

Nối vỏ bọc giáp của dây dẫn vào ngõ PE của modul.

•

Trong trường hợp modul không được nối đất bảo vệ, ta có thể nối
vỏ bọc giáp vào đầu âm của nguồn cung cấp.

1.3.4.4. Kết nối ngõ ra:
Đối với ngõ ra dạng relay:
Ta có thể kết nối nhiều dạng tải khac nhau vào ngõ ra. Ví dụ:
đèn, motor, contactor, relay,…
Tải thuần trở: tối đa 10A.
Tải cảm: tối đa 3A.
Sơ đồ kết nối như sau:

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 8


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

* Đối với ngõ ra dạng transistor:
Tải kết nối của LOGO phải thoả điều kiện sau: dòng điện không vượt quá 0.3
A.
Sơ đồ kết nối như sau:

1.3.4.5. Kết nối với modul analog output LOGO! AM 2 AQ:

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 9


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

1.4. Lập Trình Với LOGO:
1.4.1. Các hàm trong LOGO:
Các hàm lập trình trong LOGO được chia thành 4 danh sách sau đây:
Co: danh sách các điểm liên kết (bit M, các ngõ input, output…), các
hằng số.
GF: danh sách các hàm cơ bản như AND, OR…
SF: danh sách các hàm cơ bản.
BN: danh sách các block đã được sử dụng trong sơ đồ mạch.
Danh sách Co:
*

Ngõ vào số:

Ngõ vào số được xác định bởi kí tự bắt đầu là I. Số thứ tự của các

ngõ vào ( I1, I2, …) tương ứng với ngõ vào kết nối trên LOGO.
*

Ngõ vào analog:

Đối với các version LOGO! 24, LOGO! 24o, LOGO! 12/24RC và
LOGO! 12/24Rco, các ngõ vào I7, I8 có thể được lập trình để sử dụng
như hai kênh vào analog AI1, AI2.
*

Ngõ ra số:

Ngõ ra số được xác định bởi kí tự bắt đầu là Q (Q1, Q2, … Q16).
*

Ngõ ra analog:

Ngõ ra analog được bắt đầu bởi ký tự AQ, LOGO chỉ cho phép tối
đa 2 ngõ vào analog là AQ1 và AQ2.

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 10


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

*

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

Cờ Start up:

Trong LOGO, bit M8 tự động được set lên 1 trong chu kỳ quét đầu
tiên. Vì vậy, ta có thể sử dụng bit này như 1 cờ Start up. Sau chu kỳ quét
đầu tiên, bit M8 sẽ được reset về 0. Ngoài ra, bit M8 cũng có thể được sử
dụng như một bit nhớ thông thường trong chương trình.
*

Thanh ghi dịch bit:

LOGO! cung cấp 8 thanh ghi dịch bit từ S1 đến S8. Đây là các
thanh ghi chỉ đọc. Nội dung của thanh ghi dịch bit chỉ có thể được định
nghĩa lại bằng hàm đặc biệt (SF) “shift register”.
*

Mức hằng số:

Mức tín hiệu được thiết kế ở 2 mức: hi và lo với: Hi = 1: mức cao
Lo = 0: mức thấp.
*

Hở kết nối:

Các kết nối không sử dụng có thể được định nghĩa bởi x
1.5. Phần Mềm Lập Trình PLC LOGO 24/12 RC:

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 11

Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

Phần lập trình trên PLC LOGO 24/24 RC:

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 12


Chương I: Giới Thiệu Và Sử Dụng LOGO

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

Page 13


Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ
BỘ TỰ ĐỘNG ĐỔI NGUỒN A.T.S
Nguyên Lý Làm Việc Của A.T.S Và Các Phương Án:
2.1. Nguyên lý làm việc của A.T.S:

Thiết bị tự động chuyển nguồn, còn gọi là A.T.S(Automatic Transfer Switch)
dùng để tự động chuyển tải nguồn chính sang nguồn dự phòng khi nguồn chính có
sự cố.
Khái niệm nguồn bị sự cố bao gồm: Mất nguồn, mất pha,ngược thứ tự pha,
điện áp cao hoặc thấp hơn trị số cần thiết.
Tuỳ thuộc vào nguồn cấp dự phòng người ta phân A.T.S ra làm 3 loại sau:
- A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính – 1 nguồn Acquy(nguyên lý bộ
U.P.S).
- A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính – một nguồn lưới dự phòng.
- A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính - 1 nguồn là máy phát dự phòng.
Và đối với loại nguồn cấp khác nhau thì A.T.S lại có từng chế độ vận hành
khác nhau.
2.1.1. Nguồn cấp điện không gián đoạn U.P.S(Uninterruplible Power
Supply):
Nguyên lý cơ bản của nguồn U.P.S là một thiết bị có nguồn đầu vào
nối với lưới điện, đầu ra nối với các thiết bị, bên trong U.P.S có một bộ
Accquy khô. Khi mất điện bất thường U.P.S lấy điện từ Accquy cung cấp cho
thiết bị, đảm bảo cho thiết bị tiêu thụ điên được cung cấp một cách liên tục.
Về tính năng và công dụng, hiên nay các nhà kỹ thuật phân chia U.P.S
thành hai loại:
+ Standby U.P.S.
+ Online U.P.S.
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 14


Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

Standby U.P.S: là nguồn làm việc ở chế độ chờ, có nghĩa là: Khi có điên
áp lưới cung cấp cho tải thì U.P.S làm nhiện vụ tích trữ năng lượng. Khi mất
điện lưới thì năng lượng tích luỹ trước đó được thông qua mạch chuyển cung
cấp cho tải.
Online U.P.S: là nguồn làm việc thường xuyên, nghĩa điên áp của lưới
được đưa qua một bộ xử lý trung gian rồi mới được đưa ra tải. Trong trường
hợp bước xử lý trung gian này luôn hoạt động để cung cấp năng lượng cho tải.
Đối với nguồn Online U.P.S thì tốc độ chuyển mạch nhanh, độ tin cậy
cao, chất lương điên áp ra ổn định. Đối với nguồn Standby U.P.S thì độ chuyển
mạch chậm ảnh hưởng đến điện áp ra.
Có thể biểu diễn một sơ đồ cấu trúc một U.P.S như sau:

Lưới

Biến áp
vào

Chỉnh

Lọc

Lưu

Nghịch
Lưu

Biến áp

Tải

ra

B. Nạp
A.quy

Đ/K

Đ/K

Nghịch

Chỉnh lưu

Lưu
Nguồn

- Chức năng của các khối:
❖ Biến áp vào: Hạ áp từ điện áp lưới 220v xuống điện áp 24 –
48v dùng để nạp cho ắc quy. Cách ly giaa hệ thống lưới và
chống ngắn mạch nguồn.

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 15


Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

❖ Chỉnh lưu: Tạo điện áp một chiều dùng cho việc nạp ắc quy
và đưa tới bộ nghịch lưu.
❖ Lọc chỉnh lưu: San phẳng điện áp ra từ bộ chỉnh lưu để đưa
đến bộ nghịch lưu nhằm nâng cao chất lượng điện áp ra ở đầu
ra nghịch lưu.
❖ Nghịch lưu: Biến áp điện áp một chiều lấy từ đầu ra của
nghịch lưu thành điện áp xoay chiều tần số f =50hz cấp cho
tải.
❖ Biến áp ra: Tăng điện áp từ 24- 48v lên 220v phù hợp theo
yêu cầu của tải.
❖ Mạch nạp ắc quy: Dùng để điều khiển việc nạp ắc quy. Khi có
điện ắc quy là nơi tích trữ năng lượng. Khi đó dưới sự điều
khiển của mạch điều khiển nạp thì ắc quy được nạp. Khi điện
áp trên ắc quy tăng đến một mức nào đó thì mạch điều khiển
sẽ cắt việc nạp ắc quy.
❖ Accquy: là nơi tích trữ năng lượng khi có điẹn áp nguồn 220v
và là nơi cung cấp năng lượng cho các phụ tải khi lưới điện bị
mất. Thời gian duy trì điện của U.P.S phụ thuộc rất nhiều vào
dung lượng của ắc quy.
❖ Điều khiển chỉnh lưu: Điều khiển góc mở của các thyristor
trong mạch chỉnh lưu sao cho điện áp ra sau chỉn lưu ổn định
theo yêu cầu.
❖ Điều khiển nghịch lưu: Điều khiển thời gian dẫn của các van
hợp lý sao cho điện áp cung cấp cho tải là không đổi hoặc
thay đổi rất nhỏ. Mạch điều khiển này đóng vai trò quan trọng
như một bộ ổn áp hoạt động song song với bộ nghịch lưu.
❖ Nguồn: Dùng để cung cấp các mức điện áp khác nhau cho hai
bộ điều khiển chỉnh lưu và nghịch lưu.
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 16


Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

2.1.2. A.T.S lưới - lưới:
Sơ đồ cấu trúc của A.T.S lưới – lưới
I

II

MBA

MBA
ĐK

AP1

SS1

SS2

AP2

CM

Tới tải

Trong đó:
I, II – nguồn cung cấp
MBA- máy bién áp
AP1, AP2- áp tô mát bảo vệ mạch lực
SS1, SS2- khối so sánh
CM – bộ chuyển mạch
Trong trường hợp phụ tải được cấp điện từ lưới và nguồn dự phòng
cũng được lấy từ lưới qua 1 máy biến áp vận hành song song như hình số 1
thì nguyên lý làm việc của bộ tự động chuyển nguồn sẽ như sau:

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 17


Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

Hoạt động của ATS so với 2 nguồn cấp được duy trì ở 2 chế độ đó là
nếu ATS đưa nguồn lưới chính vào làm việc thì nó sẽ cắt nguồn dự phòng ra
và ngược lại, tức là nó làm việc theo nguyên tắc “cần bập bênh” không bao
giờ có hiện tượng đóng cả 2 nguồn cấp tới tải cùng một lúc hoặc là cắt cả 2
nguồn cấp tới tải.

Nguồn 1

Nguồn 2

MBA1

U

MBA2
ATS

Mất
A N1
N1 B

N2

Phục hồi
N1
N1 D

C

N1

N2

Chuyển tải

Quay
về
t

0
Tải

(05)s

(160s30)phút

Hình 1

Giải thích hoạt động của sơ đồ: Giả sử ban đầu tải được cấp điện bởi
nguồn lưới 1 qua máy biến áp như hình số 1.
+ Đến thời điểm A, do xẩy ra sự cố trên lưới cấp ở nguồn 1 (như mất
điện áp, mất pha) thì ngay lập tức ATS sẽ nhận được tín hiệu “sự cố “ gửi
sang từ bên nguồn cấp. Đồng thời ở thời điểm này ATS cũng đang nhận và
xử lý tín hiệu “ Có điện” ở bên nguồn cấp 2, nguồn dự phòng.
+ Nếu điện áp bến ngoài cấp dự phòng hoàn toàn đảm bảo chất lượng
điện năng theo yêu cầu (đủ U,f) thì ATS sẽ tạo tín hiệu trễ tAB = (0 - 5)s để
khẳng định chắc chắn mất nguồn chính, rồi mới được tạo ra tín hiệu đến cơ
cấu chấp hành, tác động chuyến tải làm việc ở nguồn cấp dự phòng.
+ Khi tải đang làm việc trên nguồn dự phòng mà nguồn lưới chính được
phục hồi lại thì bộ phận xử lý tín hiệu “có điện” của ATS sẽ nhận tín hiệu và

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 18


Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

đưa ra tín hiệu trễ thời gian TCD = (3 - 30) phút để khẳng định chắc chắn

nguồn cấp chính đã ổn định có thể đưa vào vận hành.
+ Khi đã khẳng định chắc chắn rằng nguồn cấp chính đã ổn định, bộ
phận điều khiển của ATS, sẽ gửi ngay tín hiệu tới cơ cấu chấp hành, cắt
nguồn dự phòng ra, đóng tải vào nguồn lưới chính.
+ Lúc này bộ phận nhận tín hiệu của ATS vẫn tiếp tục làm việc ở cả 2
nguồn cấp, giám sát một cách liên tục điện áp và thứ tự pha của cả 2 nguồn
cấp để sẵn sàng phục vụ cho lần chuyển tải tiếp sau, nếu có xảy ra sự cố.
A.T.S lưới-lưới thực hiện bằng máy cắt phân đoạn:
- Sau đây ta sẽ xét một ví dụ cụ thể về việc sử dụng đóng cắt MC phân
đoạn trong công việc đưa nguồn dự phòng vào làm việc.
Thông thường ở trong mỗi nhà máy sản xuất thường có 2 máy biến áp
vận hành song song, phía thanh cái hạ áp thường để hở, MC phân đoạn
dùng để nối hai thanh cái phía hạ áp đó, mục đích là để giảm nhẹ việc chọn các
thiết bị hạ áp dẫn đến giảm giá thành xây dựng.
Hình vẽ thể hiện sơ đồ đóng cắt như sau:
BATG

1MC

1BA

3MC

2BA

ATS

2MC

4MC

5MC
Tải

Hình 2

Hoạt động của sơ đồ đóng cắt dự trữ phân loại thanh góp như sau:

Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 19


Chương II: Bộ Tự Động Đổi Nguồn A.T.S

GVHD: ThS. Phan Thanh Hoàng Anh

Trong điều kiện vận hành bình thường, ATS sẽ gửi tín hiệu đến cắt 5MC
và đưa tải đến làm việc ở nguồn cấp chính, đó là nguồn cấp qua 1MBA.
Khi xảy ra sự cố nguồn cấp chính, ở 1MBA, thì các máy cắt điện của máy
biến áp sự cố 1MC và 2 MC sẽ cắt 1MBA ra khỏi lưới và sau đó thiết bị tự
động đóng nguồn điện dự phòng ATS sẽ nhận và xử lý tín hiệu mất điện đưa
về từ 1MBA sẽ đóng 5MC để tải lại được liên tục cấp điện qua 2MBA, hay là
được cấp điện qua nguồn dự phòng.
Nếu sau khi sự cố được khắc phục, nguồn lưới chính 1MBA đã có thể
đưa vào vận hành thì thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ ATS sẽ nhận tín hiệu
đưa đến từ 1MBA và sẽ xử lý tín hiệu đó, làm chậm sự xử lý đó đi một thời
gian đủ để xác định chính xác điện áp xuất hiện sẽ đưa tín hiệu đến các 5MC
và 2MBA sau đó là đóng 1MBA vào hoạt động cấp điện cho tải.
Tóm lại, phụ tải được cấp điện liên tục nhờ có thiết bị tự động chuyển
nguồn ATS.

Sơ đồ mạch điện tự động đóng cắt 5MC được trình bày ở hình 3 và
4 sau:
BATG
+

+
1

1MC

1
1 RGT

3MC

2 RGT

1MBA

2MBA

CC 1 2 3
2MC

_
2 1 CC

3

1

_

Tải

_

4MC

CĐ
+

_

+

_

5MC

Hình 3
Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn

Page 20