Thiết Kế Bộ Chuyển Nguồn Tự Động ATS Cho Xưởng Thực Hành Trường Đại Học Hải Phòng

• Tác giả: Nguyễn Đình Tích
• Trường học: Đại học Hải Phòng
• Chuyên ngành: Điện cơ
• Đề tài: Thiết kế bộ chuyển nguồn tự động ATS cho xưởng thực hành Đại học Hải Phòng
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2018 - 2019
• Địa điểm: Hải Phòng

• MỤC LỤC
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XƯỞNG THỰC HÀNH TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG
• 1.1. Lịch sử hình thành và chức năng, nhiệm vụ
• 1.1.1. Lịch sử hình thành
• 1.1.2. Chức năng, nhiệm vụ của xưởng thực hành Điện cơ
• 1.2. Khảo sát phụ tải xưởng thực hành trường ĐHHP
• 1.2.1. Phụ tải khu thực hành hàn
• 1.2.2. Phụ tải khu thực hành cắt gọt kim loại
• 1.2.3. Phụ tải chiếu sáng
• 1.2.4. Tính dòng điện thiết kế cho bộ ATS
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ATS
• 2.1. Khái quát chung
• 2.2. Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS
• 2.3. Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS
• 2.3.1. Cấu tạo chung của ATS
• 2.3.1.1. Khối chuyển mạch
• 2.3.1.2. Phần mạch điều khiển
• 2.3.2. BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH PLC S7-1200
• 2.3.2.1. Tổng quan về PLC S7-1200
• 2.3.2.1.1. Sự lựa chọn cho hệ thống nhỏ và vừa
• 2.3.2.1.2. Chế độ bảo mật của PLC S7-1200
• 2.3.2.1.3. Một số dòng CPU S7-1200 thông dụng
• 2.3.2.1.4. Khối hàm, bộ định thì, bộ đếm PLC S7-1200
• 2.3.2.2. MODULE phần cứng của PLC S7-1200
• 2.3.2.2.1. Module xử lý trung tâm CPU
• 2.3.2.2.2. Module tín hiệu SM
• 2.3.2.2.3. Module xử lý truyền thông
• 2.3.2.2.4. Module nguồn cung cấp Power module
• 2.3.2.2.5. Các module đặc biệt và Board tín hiệu
• 2.3.2.3. Vùng nhớ, địa chỉ và kiểu dữ liệu trong PLC S7-1200
• 2.3.2.3.1. Vùng nhớ chương trình PLC S7-1200
• 2.3.2.3.2. Thẻ nhớ MMC
• 2.3.2.3.3. Kiểu dữ liệu của S7-1200
• 2.3.2.3.4. Vùng nhớ địa chỉ
• 2.3.2.4. Phần mềm và ngôn ngữ lập trình PLC S7-1200
• 2.3.2.4.1. Phần mềm lập trình PLC S7-1200
• 2.3.2.4.2. Ngôn ngữ lập trình PLC S7-1200
• 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG II
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS
• 3.1. Tính Toán Lựa Chọn Thiết Bị Điện Hệ Thống Điện
• 3.1.1. Lựa chọn APTOMAT
• 3.1.2. Lựa chọn contactor
• 3.1.3. Lựa chọn máy biến dòng điện (CT)
• 3.1.4. Lựa chọn dây dẫn
• 3.1.5. Lựa chọn rơ le
• 3.1.6. Lựa chọn nút ấn
• 3.1.7. Hệ thống đèn báo
• 3.1.8. Lựa chọn đồng hồ
• 3.1.9. Lựa chọn PLC
• 3.1.10. Lựa chọn công tắc chuyển mạch
• 3.1.11. Lựa chọn rơ le bảo vệ điện áp
• 3.1.12. Lựa chọn rơ le bảo vệ điện áp tần số
• 3.2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của hệ thống ATS
• 3.3. Nguyên lý hoạt động
• 3.4. Chương trình điều khiển PLC S7-1200
• 3.4.1. Đầu vào đầu ra của PLC
• 3.4.2. Xây dựng mô hình điều khiển PLC S7-1200
• 3.5. Chương trình lập trình chi tiết được trình bày trong phần phụ lục
• 3.6. Xây dựng mô hình hệ thống ATS
• 3.7. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu chung về xưởng thực hành Đại học Hải Phòng

Xưởng thực hành của Đại học Hải Phòng là một phần quan trọng trong hệ thống đào tạo kỹ thuật, được thành lập năm 2009. Xưởng có chức năng chính là giảng dạy thực hành cho sinh viên các ngành kỹ thuật, giúp họ áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn. Xưởng được chia thành các khu vực như thực hành hàn, cắt gọt kim loại, và gia công CNC. Việc đảm bảo nguồn điện liên tục là yêu cầu cấp thiết để duy trì hoạt động giảng dạy và thực hành.

1.1. Lịch sử hình thành và chức năng

Xưởng thực hành được thành lập năm 2009, trực thuộc Trung tâm Thực hành Kỹ thuật. Xưởng có nhiệm vụ giảng dạy thực hành, bồi dưỡng kỹ năng nghề nghiệp, và thực hiện các dự án sửa chữa, thiết kế thiết bị. Xưởng được trang bị các thiết bị hiện đại, phục vụ cho các ngành cơ khí, điện, và xây dựng.

1.2. Khảo sát phụ tải điện

Phụ tải điện của xưởng được khảo sát chi tiết, bao gồm các khu vực như thực hành hàn, cắt gọt kim loại, và chiếu sáng. Kết quả khảo sát cho thấy tổng công suất tiêu thụ của xưởng là 52.4 kW, với hệ số công suất trung bình là 0.7. Dòng điện thiết kế cho bộ chuyển nguồn ATS được tính toán dựa trên phụ tải này.

II. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống ATS

Hệ thống ATS (Automatic Transfer Switch) là thiết bị tự động chuyển đổi nguồn điện từ nguồn chính sang nguồn dự phòng khi xảy ra sự cố như mất điện, mất pha, hoặc điện áp không ổn định. Hệ thống này đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng, đặc biệt trong các cơ sở giáo dục, bệnh viện, và công nghiệp.

2.1. Khái quát về ATS

ATS được sử dụng để chuyển đổi nguồn điện giữa lưới điện chính và máy phát điện dự phòng. Hệ thống này bao gồm các khối chuyển mạch, mạch điều khiển, và bộ điều khiển logic PLC. ATS có thể hoạt động ở chế độ lưới-lưới hoặc lưới-máy phát, tùy thuộc vào nguồn dự phòng.

2.2. Thiết bị cấp nguồn liên tục UPS

UPS là thiết bị cấp nguồn liên tục cho các phụ tải quan trọng khi lưới điện chính gặp sự cố. UPS có hai loại chính: loại có chuyển mạch và loại không có chuyển mạch. UPS thường được sử dụng trong các hệ thống máy tính, thiết bị y tế, và các trung tâm dữ liệu.

III. Thiết kế mô hình bộ chuyển nguồn tự động ATS

Mô hình bộ chuyển nguồn tự động ATS được thiết kế dựa trên nhu cầu đảm bảo nguồn điện liên tục cho xưởng thực hành. Hệ thống sử dụng PLC S7-1200 để điều khiển quá trình chuyển đổi nguồn. Các thiết bị như aptomat, contactor, và rơ le được lựa chọn phù hợp với phụ tải điện của xưởng.

3.1. Lựa chọn thiết bị điện

Các thiết bị điện như aptomat, contactor, và rơ le được lựa chọn dựa trên công suất và dòng điện thiết kế. PLC S7-1200 được sử dụng để điều khiển hệ thống, đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả cao. Các module phần cứng của PLC bao gồm CPU, module tín hiệu, và module truyền thông.

3.2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống ATS được thiết kế chi tiết, bao gồm mạch động lực và mạch điều khiển. Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa trên việc giám sát điện áp và tần số của nguồn chính. Khi xảy ra sự cố, PLC sẽ tự động chuyển đổi sang nguồn dự phòng.