Đang tải... (xem toàn văn)
Sự cố trong các nguồn năng lượng điện có thể xẩy ra trong quá trình lắp đặt trang thiết bị hoặc ở đầu vào hệ thống (quá tải, nhiễu, mất cân bằng pha, sấm sét, …). Những sự cố này có thể gây ra những hậu quả khác nhau.
§å ¸n §TCS ThiÕt kÕ bé CL cña nguån UPS ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề bài: Thiết kế phần điện áp 1 chiều cho bộ UPS: - Điện áp nguồn: 220 VAC+10%,-10%. - Công suất: 4 KVA. - Điện áp ra: 110 V - Tần số vào: 60Hz SVTH: Lª Ph¬ng Líp T2 – K41 1 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS CHNG 1 CễNG NGH V YấU CU K THUT I.GII THIấU UPS hỡnh I.1 1.1.Cung cp in cho nhng ti nhy cm S c trong cỏc ngun nng lng in cú th xy ra trong quỏ trỡnh lp t trang thit b hoc u vo h thng (quỏ ti, nhiu, mt cõn bng pha, sm sột, ). Nhng s c ny cú th gõy ra nhng hu qu khỏc nhau. V mt lý thuyt: H thng phõn phi nng lng in to ra mt in ỏp hỡnh sin vi biờn v tn s thớch hp cung cp cho thit b in (400V-50Hz chng hn). Trong thc t, nhng súng hỡnh sin in ỏp v dũng in cựng tn s b nh hng trong phm vi khỏc nhau bi nhng s c cú th xut hin trong h thng. i vi h thng cung cp in: Cú th b s c hoc giỏn on cung cp in vỡ: Hin tng nhim in bu khớ quyn (thng khụng trỏnh khi). iu ny cú th nh hng n ng dõy ngoi tri hoc cỏp chụn, chng hn: - Sm sột lm in ỏp tng t ngt trong h thng cung cp in SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K41 2 §å ¸n §TCS ThiÕt kÕ bé CL cña nguån UPS - Sương giá có thể làm cho đường dây bị đứt Những hiện tượng ngẫu nhiên, chẳng hạn: - Cành cây rơi gây gắn mạch hoặc đứt dây - Đứt cáp do đào đất - Sự hư hỏng trong hệ thống cung cấp Những thiết bị dùng điện có thể ảnh hưởng đến hệ thống cung cấp Lăp đặt công nghiệp, chẳng hạn: - Động cơ gây ra điện áp rơi và nhiễm RF trong quá trình khởi động. - Những thiết bị gây ô nhiễm: lò luyện kim, máy hàn, … gây ra điện áp rơi và nhiễm RF Những hệ thống điện tử công suất cao Thang máy, đèn huỳnh quang Những sự cố ảnh hưởng đến việc cung cấp năng lượng điện cho thiết bị có thể phân thành các loại sau: Lệch điện áp Ngừng hoạt động Tăng đột ngột điện áp Thay đổi tần số Xuất hiện sóng hài Nhiễu tần số cao… SVTH: Lª Ph¬ng Líp T2 – K41 3 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS S c cú th gõy ra nhng hu qu nghiờm trng, c bit l lm giỏn on vic cung cp in, nht l h thng d liu ca mỏy tớnh. 1.2.Gii phỏp dựng UPS iu cn chỳ ý trc ht ca nhng s c v hu qu ca nú v phng din: An ton cho con ngi An ton cho thit b, nh xng Mc tiờu vn hnh kinh t T ú phi tỡm cỏch loi chỳng ra. Cú nhiu gii phỏp k thut khỏc nhau cho vn ny, nhng gii phỏp ny c so sỏnh trờn c s ca hai tiờu chun sau ỏnh giỏ: Liờn tc cung cp in Cht lng cung cp in Hot ng nh mt giao din gia h thng cung cp in v nhng ti nhy cm. UPS cung cp cho ti mt nng lng in liờn tc, cht lng cao, khụng ph thuc mi tỡnh trng ca h thng cung cp. UPS to ra mt in ỏp cung cp tin cy Khụng b nh hng ca nhng s c ca h thng cung cp, c bit khi h thng cung cp ngng hot ng. Phm vi sai s cho phộp tu theo yờu cu ca nhng thit b in t nhy cm (chng hn: GALAXY-sai s cho phộp ca biờn 5,0 %, tn s 1 %) UPS cú th cung cp in ỏp tin cy, c lp v liờn tc thụng qua cỏc khõu trung gian: Acquy v chuyn mch tnh. SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K41 4 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS 1.3 ng dng ca UPS trong thc t Hin nay nhu cu ng dng UPS trong cỏc lnh vc tin hc, vin thụng, ngõn hng,y t,hng khụng l rt ln. S lng UPS c s dng gn bng 1/3 s lng mỏy tớnh ang c s dng. Cú th ly mt vi vớ d v cỏc thit b s dng UPS, ú l nhng mỏy tớnh, vic truyn d liu v ton b thit b mt trng thỏi no ú l rt quan trng v khụng cho phộp c mt in. UPS c s dng trong ngnh hng khụng m bo s thp sỏng liờn tc ca ng bng sõn bay. ng dng chớnh Thit b c bo v 1.H thng mỏy tớnh núi chung -Mỏy tớnh,mng mỏy tớnh -Mỏy in,h thng v th,bn phớmv cỏc thit b u cui. 2.H thng mỏy tớnh cụng nghip -B iu khin lp trỡnh,h thng iu khin s,iu khin giỏm sỏt,mỏy t ng. 3.Vin thụng -Tng i in thoi ,h thng truyn d liu,h thng raa. 4.Yt,cụng nghip Dng c y t,thang mỏy,thit b iu khin chớnh xỏc,thit b o nhit ,bm plastic . 5.Chiu sỏng -ng hm ,ng bng sõn bay, nh cụng cng . 6.Cỏc ng dng khỏc -Mỏy quột hỡnh,cung cp nng lng cho mỏy bay . Núi túm li UPS l mt ngun in d phũng nú cú mt mi ch mi ni, nhng ni ũi hi cao v yờu cu cp in liờn tc. 1.4 Phõn loi UPS 1.4.1 Phõn loi UPS da theo b chuyn i SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K41 5 §å ¸n §TCS ThiÕt kÕ bé CL cña nguån UPS Hình I.2 a.UPS tĩnh:Sử dụng bộ chuyển đổi tĩnh thực hiện cung cấp năng lượng. -Giới hạn dòng trong vận hành cho phép I cp =2.33I đm -Cách li về điện. -Bảo dưỡng và vận hành đơn giản,làm việc tin cậy cậy chắc chắn. -Khả năng phản ứng tức thời trước những dao động biên độ của hệ thống cung cấp,sử dụng thiết bị điều khiển vi xử lí dựa trên kĩ thật số. -Biên độ điện áp điều chỉnh trong phạm vi sai số ± 0.5% ÷ ± 1%,thời gian điều chỉnh nhanh,kích thước và trọng lượng của hệ nhỏ b.UPS quay Hình I.3 Sử dụng máy điện quay để thực hiện biến đổi năng lựợng, -I nm =I đm -Hệ thống phụ tải cánh li với nguồn. -Trở kháng ra của hệ thấp. SVTH: Lª Ph¬ng Líp T2 – K41 6 §å ¸n §TCS ThiÕt kÕ bé CL cña nguån UPS 1.4.2.Phân biệt theo chế độ làm việc a.UPS gián tiếp(offline UPS) HìnhI.4 -Nghịch lưu nối song song với hệ thống cung cấp là nguồn dự trữ phòng tình trạng khẩn cấp. -Trong quá trình vận hành,nguồn lưới được cung cấp trực tiếp đến tải qua bộ lọc F mà không qua nghịch lưu. -Nếu sự cố hệ thống cung cấp điện hoặc U hệ thống cung cấp điện không nằm trong sai số cho phép thì tải chuyển từ hệ thống cung cấp điện qua nghịch lưu trong thời gian ngắn <10 ms.Khi điện áp hệ thống cung cấp được phục hồi,tải sẽ tự động chuyển về hệ thống cung cấp -Dùng với tải P <2 KVA. -Thời gian chuyển mạch phù hợp với tải nhạy cảm. -Tuy nhiên offline UPS không đáp ứng với phụ tải như máy tính ,tổng đài điện thoại,không điều chỉnh được tần số. b,OnlineUPS HìnhI.5 SVTH: Lª Ph¬ng Líp T2 – K41 7 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS -c chốn vo gia h thng cung cp v ti.Ton b in nng cung cp cho ti u phi qua nghch lu do vy vic cung cp in c liờn tc trong phm vi sai s cho phộp ca f,U. -Khụng ph thuc vo trng thỏi cua h thng cung cp in. -p dng cho ti cú cụng sut trung bỡnh P 40 KVA. 1.5.S nguyờn lớ chung ca UPS CL: Cung cp ngun mt chiu cho nghch lu v np thng trc cho cquy AQ: To nng lng d tr cung cp cho nghch lu nu sy ra: -Ngng hot ng h thng cung cp. -H thng cung cp cú s c hoc cht lng h thng cung cp khụng trong gii hn cho phộp. NL:Chuyn i DC AC vi sai s cho phộp cht ch ,chc chn hn h thng chớnh. K: Bao gm c h thng phn hi ,iu khin hot ng ca CL ,NLv quỏ trỡnh phúng np AQ ,n nh cung cp in theo yờu cu. Trong phm vi ỏn ny chỳng ta nghiờn cu phn CL cung cp ngun DC choNL, AQ ng thi vi h thng iu khin quỏ trỡnh phúng np AQ. II)ACQUI SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K41 8 110220 K Aq CL NL + _ Hỡnh I.2 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS 2.1.Khỏi nim acqui c qui l mt ngun in c tr nng lng in di dng hoỏ. c qui l mt ngun in mt chiu cung cp in cho cỏc thit b in trong cụng nghip cng nh trong i sng hng ngy: nh ng c in, búng ốn in, l ngun nuụi ca cỏc linh kin in t . c qui l ngun cung cp in cho cỏc ng c khi ng. Trong thc t cú nhiu loi c qui nhng ph bin nht l hai loi c qui chỡ v c qui axit. 2.2. Cu tao v c im ca cỏc loi c qui: Cu trỳc ca mt c qui n gin gm cú phõn khi bn cc dng, phõn khi bn cc õm, cỏc tm ngn. Phõn khi bn cc do cỏc bn cc cựng tờn ghộp li vi nhau. Cu to ca mt bn cc trong c qui gm cú phn khung xng v cht tỏc dng trỏt lờn nú. Khung xng ca bn cc õm v bn cc dng cú cu to ging nhau, chỳng c ỳc t chỡ v chỳng c ỳc t chỡ v cú pha thờm 5 ữ 8 % ngtimoan ( Sb ) v to hỡnh mt li. Ph gia Sb thờm vo chỡ s lm tng dn in v ci thin tớnh ỳc. Trong thnh phn cht tỏc dng cũn cú thờm khong 3 % cht n ( cỏc mui hu c ) tng xp, bn ca lp cht tỏc dng. Nh tng xp m ci thin c thm sõu ca cht dung dch in phõn vo trong lũng bn cc, ng thi din tớch thc t tham gia phn ng hoỏ hc ca cỏc bn cc cng c tng thờm . Phn u ca mi bn cc cú vu, cỏc bn cc dng ca mi c qui n c hn vi nhau to thnh khi bn cc dng, cỏc bn cc õm c hn vi nhau thnh khi bn cc õm. S lng cỏc bn SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K41 9 2 3 1. Vấu bản cực 2. Chất tác dụng 3. Cốt bản cực Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS cc trong mi c qui thng t 5 n 8, b dy tm bn cc dng ca c qui thng t 1,3 n 1,5 mm , bn cc õm thng mng hn 0,2 n 0,3 mm . S bn cc õm trong c qui thng nhiu hn s bn cc õm mt bn nhm tn dng trit din tớch tham gia phn ng ca cỏc bn cc. Tm ngn c b trớ gia cỏc bn cc õm v dng cú tỏc dng ngn cỏch v trỏnh va p gia cỏc bn cc. Tm ngn c lm bng vt liu poly-vinyl-clo b dy 0,8 n 1,2 mm v cú dng ln súng , trờn b mt tm ngn cú cỏc l cho phộo dung dch in phõn thụng qua. 2.3. Quỏ trỡnh bin i nng lng trong c qui c qui l ngun nng lng cú tớnh cht thun nghch : nú tớch tr nng lng di dng hoỏ nng v gii phúng nng lng di dng in nng. Quỏ trỡnh c qui cp in cho mch ngoi c gi l quỏ trỡnh phúng in, quỏ trỡnh c qui d tr nng lng c gi l quỏ trỡnh np in. 3.1. Quỏ trỡnh bin i nng lng trong c qui axit: Trong c qui axit cú cỏc bn cc dng l ụixit chỡ ( PbO 2 ), cỏc bn õm l chỡ ( Pb ), dung dich in phõn l axit sunfuaric ( H 2 SO 4 ) nng d = 1,1 ữ 1,3 % (- ) Pb H 2 SO 4 d = 1,1 ữ 1,3 PbO 2 ( + ) Phng trỡnh hoỏ hc biu din quỏ trỡnh phúng np ca c qui axit : phúng PbO 2 + 2H 2 SO 4 + Pb 2PbSO 4 + 2H 2 O np Th in ng e = 2,1 V. 3.2. Quỏ trỡnh bin i nng lng trong c qui kim: Trong c qui kim cú bn cc dng l Ni(OH) 3 , bn cc õm l Fe, dung dch in phõn l: KOH nng d = 20 % ( - ) Fe KOH d = 20% Ni(OH) 3 ( + ) Phng trỡnh hoỏ hc biu din quỏ trỡnh phúng np ca c qui kim : phúng Fe + 2Ni(OH) 3 Fe(OH) 3 + 2Ni(OH) 2 np Th in ng e = 1,4 V. Nhn xột: T nhng iu ó trỡnh by trờn ta nhn thy trong cỏc quỏ trỡnh phúng np nng dung dch in phõn l thay i. Khi c qui phúng in nng dung dch in phõn gim dn. Khi c qui np in nng dung dch in phõn tng SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K41 10 [...]... thit np cho cquy l: 56 ,13 ( A ) SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K 41 18 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS CHNG 2 L CHN V TNH TON MCH CHNH LU Do yờu cu ca bi l in ỏp mt pha nờn ta s chn la mch lc da trờn mt s mch chnh lu mt pha c bn : 1 Chnh lu mt na chu k T U1 U2 R SVTH: Lê Phơng L Lớp T2 K 41 19 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS Hỡnh 1 S chnh lu mt na chu k s chnh lu mt na chu k hỡnh 8 .1 súng... Phơng Lớp T2 K 41 23 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS - Gúc dn ca it l : D = + - Gúc dn ca Tiristor l : T = Giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp ti Ud = 1 2U 2 sin d = 2U 2 (1 + cos ) Nu ly trc tip in ỏp t li vi U =220V, ch dũng khụng i ta c: 1 + cos = *U d 3 ,14 * 62,53 = =1, 26 1, 41 * 11 0 2 *U 2 => =75 o Dũng trung bỡnh qua Tiristor : IT = = 1 Id d = Id 2 2 56 ,13 * 18 0 75 =16 ,37(A) 360... xung W1 = 5.400 .10 6 44 0,45 .1. 10 4 vũng S vũng cun th cp BAX l: w2 = SVTH: Lê Phơng w1 44 = = 22 vũng N 2 Lớp T2 K 41 35 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS mt dũng in J = 2 A/mm2 tit din dõy qun s cp S1 = I1 0,025 = = 0, 012 5mm 2 J 2 ng kớnh ca dõy qun s cp d1 = 4 S1 = 4.0, 012 5 = 0 .12 6mm 2 tit din dõy qun th cp S2 = I 2 0,05 = = 0,025mm 2 J 2 tit din dõy qun th cp d2 = 4S 2 = 4.0,025 = 0 .17 mm... Id), dũng in cỏc van bỏn dn I1, I2 v in ỏp ca van T1 mụ t trờn hỡnh 8.3a khi ti thun tr v trờn hỡnh 8.3b khi ti in cm ln 4 SVTH: Lê Phơng 5 2 3 1 0 4 5 3 2 1 0 Lớp T2 K 41 20 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS Ud 0 Id Ud t t1 p1 t2 I1 p2 t3 p3 0 Id t t1 I1 t2 t3 t t I2 I2 t t t t UT1 UT1 b c Hỡnh 3 Cỏc ng cong in ỏp, dũng in ti, dũng in cỏc van v in ỏp ca Tiristo T1 in ỏp trung bỡnh trờn ti, khi... qua it : ID = 1 + + Id d = Id 2 2 = 56 ,13 .( I2 = 18 0 + 75 ) 360 =39,7 (A) 1 2 I d d = I d 1 = 42,87 (A) Mt khỏc ta cú khi in ỏp ngun cú s dao ng trong khong 220-25%-:220 +10 % tc l trong khong 16 5 V-:-242 V thỡ tớnh toỏn tng t nh trờn ta thy cú s thay i trong khong 48 0 -:- 81, 5o SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K 41 24 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS Nhn xột : S chnh lu iu khin 1 pha khụng i... Phơng Lớp T2 K 41 34 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS U2 = Ug = 2,5 V in ỏp cun s cp bin ỏp xung U1 = U2.N = 2,5 2 = 5(V) Dũng in th cp ca bin ỏp xung I2 = Ig = 50 mA Dũng in cun s cp ca bin ỏp xung I1 = I2/N = 50/2 = 25 m A t thm : à = 6000 A/m Lừi st dựng vt liu ferit , din tớch lừi S = 1 cm2 t hoỏ : BS = 0,45 tesla ta bit U1 = w1 / t = w1 /tx = w1 Bs.S/tX suy ra : U 1 t x w1= B S s tx:... s dng SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K 41 16 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS mt ngun ỏp trung bỡnh Ed=60(V)DC cung cp cho cquy v nghch lu Sau khi qua b nghch lu s s dng mt mỏy bin ỏp nõng in ỏp lờn 11 0V xoay chiu phự hp vi ti cquy c chn l loi c quy 12 V Nh vy ta cn mc 60 /12 =5 c quy mc ni tip nhau *Tớnh toỏn dung lng ca c quy Vi yờu cu v cụng sut ca UPS l 4 KVA, U r = 11 0(V ) ta cn s dng mỏy bin ỏp Nu... hot ng: S cu 1 pha khụng i xng gm 2 Tiristior u Catt chung v 2 it u Ant chung Ta cú : O1l im gc tớnh cho T1 O2l im gc tớnh cho T2 D2 m cựng T D1 m cựng T2 na chu kỡ dng in ỏp bt u t O 1 in ỏp t lờn T1> 0 nờn ti O1+ phỏt xung vo T1 thỡ T1 m cựng D2 to thnh mch vũng kớn (+) ngun T1 ti D2 (-) ngun.Lỳc ny in ỏp t lờn T2< 0 nờn T2 khoỏ na chu kỡ õm in ỏp bt u t O 2 in ỏp t lờn ti D1 (-) ngun... ,tranzito quang cỏch li vi mch ng lc III TNH TON MCH IU KHIN 1 Khõu khuch i xung v bin ỏp xung +15 V MBAX d7 R12 D6 d9 T1 d8 d10 T2 a.Tớnh bin ỏp xung : *Trong s trờn : - in tr R 11 hn ch dũng qua transitor - D6 chng quỏ ỏp trờn transitor - D9,D7 ngn xung õm vo cc iu khin SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K 41 33 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS - D10,D8 gim quỏ ỏp trờn trờn tip giỏp G-K khi thyristor phõn... Ud=60(VDC) SVTH: Lê Phơng Lớp T2 K 41 17 Đồ án ĐTCS Thiết kế bộ CL của nguồn UPS Ut: in ỏp tn hao do ni tr ca c quy Vi loi cquy 12 V ta tra c ni tr trong ca cquy l r=0,0 015 Vy ni tr trong ca b cquy l R=0,0 015 *6*5=0,045( )(Mi acqui cú 6 ngn) in ỏp u ra ca b chnh lu l: Ucl=60 + 56 ,13 *0,045 = 62,53(VDC) Kt lun: -Vỡ c qui l ti cú tớnh cht dung khỏng kốm theo sc phn in ng cho nờn khi c qui úi m ta np theo . 2,5V) cho mi ngn n. Phng ph p np vi in p khụng i cú thi gian np ngn, dũng np t ng gim theo thi gian.Tuy nhi n dựng phng ph p ny c qui khụng c np no. Vỡ. trỡnh ph ng np nng dung dch in ph n l thay i. Khi c qui ph ng in nng dung dch in ph n gim dn. Khi c qui np in nng dung dch in ph n tng SVTH: Lê Ph ng
