ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ NGUỒN CẤP ĐIỆN LIÊN TỤC UPS, PHẦN CHỈNH LƯU

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. Về mặt lý thuyết: Hệ thống phân phối năng lượng điện tạo ra một điện áp hình sin vơi biên độ và tần số thích hợp để cung cấp cho thiết bị điện (400V-50Hz chẳng hạn). Trong thực tê, những sóng hình sin điện áp và dòng điện cùng tần...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ NGUỒN CẤP ĐIỆN LIÊN TỤC UPS, PHẦN CHỈNH LƯU §å ¸n m«n häc: §iÖn tö c«ng suÊt §Ò bµi: ThiÕt kÕ bé nguån cÊp ®iÖn liªn tôc UPS, phÇn chØnh l­u víi c¸c tham sè sau: - §iÖn ¸p nguån: 220 VAC+10%,-10%, 50Hz. - C«ng suÊt: 15KVA. - §iÖn ¸p ra: 220 VAC+/-1%. - ¾c quy: axist lo¹i kÝn, thêi gian l­u ®iÖn 10 phót. Ch­¬ng 1: Tæng quan vÒ bé nguån liªn tôc UPS (uninterruptible power system) I. Giíi thiÖu chung vÒ UPS 1.1 Cung cÊp n¨ng l­îng ®iÖn cho nh÷ng t¶i nh¹y c¶m 1. Sù cè nguån n¨ng l­îng ®iÖn Sù cè trong c¸c nguån n¨ng l­îng ®iÖn cã thÓ xÈy ra trong qu¸ tr×nh l¾p ®Æt trang thiÕt bÞ hoÆc ë ®Çu vµo hÖ thèng (qu¸ t¶i, nhiÔu, mÊt c©n b»ng pha, sÊm sÐt, …). Nh÷ng sù cè nµy cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ kh¸c nhau. VÒ mÆt lý thuyÕt: HÖ thèng ph©n phèi n¨ng l­îng ®iÖn t¹o ra mét ®iÖn ¸p h×nh sin v¬i biªn ®é vµ tÇn sè thÝch hîp ®Ó cung cÊp cho thiÕt bÞ ®iÖn (400V-50Hz ch¼ng h¹n). Trong thùc tª, nh÷ng sãng h×nh sin ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cïng tÇn sè bÞ ¶nh h­ëng trong ph¹m vi kh¸c nhau bëi nh÷ng sù cè cã thÓ xuÊt hiÖn trong hÖ thèng. §èi víi hÖ thèng cung cÊp ®iÖn: Cã thÓ bÞ sù cè hoÆc gi¸n ®o¹n cung cÊp ®iÖn v×:  HiÖn t­îng nhiÔm ®iÖn ë bÇu khÝ quyÓn (th­êng kh«ng tr¸nh khái). §iÒu nµy cã thÓ ¶nh h­ëng ®Õn ®­êng d©y ngoµi trêi hoÆc c¸p ch«n, ch¼ng h¹n: - SÊm sÐt lµm ®iÖn ¸p t¨ng ®ét ngét trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn - S­¬ng gi¸ cã thÓ lµm cho ®­êng d©y bÞ ®øt  Nh÷ng hiÖn t­îng ngÉu nhiªn, ch¼ng h¹n: - Cµnh c©y r¬i g©y g¾n m¹ch hoÆc ®øt d©y - §øt c¸p do ®µo ®Êt - Sù h­ háng trong hÖ thèng cung cÊp Nh÷ng thiÕt bÞ dïng ®iÖn cã thÓ ¶nh h­ëng ®Õn hÖ thèng cung cÊp  L¨p ®Æt c«ng nghiÖp, ch¼ng h¹n: - §éng c¬ g©y ra ®iÖn ¸p r¬i vµ nhiÔm RF trong qu¸ tr×nh khëi ®éng. - Nh÷ng thiÕt bÞ g©y « nhiÔm: lß luyÖn kim, m¸y hµn, … g©y ra ®iÖn ¸p r¬i vµ nhiÔm RF  Nh÷ng hÖ thèng ®iÖn tö c«ng suÊt cao  Thang m¸y, ®Ìn huúnh quang Nh÷ng sù cè ¶nh h­ëng ®Õn viÖc cung cÊp n¨ng l­îng ®iÖn cho thiÕt bÞ cã thÓ ph©n thµnh c¸c lo¹i sau:  LÖch ®iÖn ¸p  Ngõng ho¹t ®éng  T¨ng ®ét ngét ®iÖn ¸p  Thay ®æi tÇn sè  XuÊt hiÖn sãng hµi  NhiÔu tÇn sè cao… Sù cè cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ nghiªm träng, ®Æc biÖt lµ lµm gi¸n ®o¹n viÖc cung cÊp ®iÖn, nhÊt lµ hÖ thèng d÷ liÖu cña m¸y tÝnh. 1.2 Gi¶i ph¸p dïng UPS §iÒu cÇn chó ý tr­íc hÕt cña nh÷ng sù cè vµ hËu qu¶ cña nã vÒ ph­¬ng diÖn:  An toµn cho con ng­êi  An toµn cho thiÕt bÞ, nhµ x­ëng  Môc tiªu vËn hµnh kinh tÕ Tõ ®ã ph¶i t×m c¸ch lo¹i chóng ra. Cã nhiÒu gi¶i ph¸p kü thuËt kh¸c nhau cho vÊn ®Ò nµy, nh÷ng gi¶i ph¸p nµy ®­îc so s¸nh trªn c¬ së cña hai tiªu chuÈn sau ®Ó ®¸nh gi¸:  Liªn tôc cung cÊp ®iÖn  ChÊt l­îng cung cÊp ®iÖn 1.3 Nh÷ng chøc n¨ng cña UPS Ho¹t ®éng nh­ mét giao diÖn gi÷a hÖ thèng cung cÊp ®iÖn vµ nh÷ng t¶i nh¹y c¶m. UPS cung cÊp cho t¶i mét n¨ng l­îng ®iÖn liªn tôc, chÊt l­îng cao, kh«ng phô thuéc mäi t×nh tr¹ng cña hÖ thèng cung cÊp. UPS t¹o ra mét ®iÖn ¸p cung cÊp tin cËy  Kh«ng bÞ ¶nh h­ëng cña nh÷ng sù cè cña hÖ thèng cung cÊp, ®Æc biÖt khi hÖ thèng cung cÊp ngõng ho¹t ®éng.  Ph¹m vi sai sè cho phÐp tuú theo yªu cÇu cña nh÷ng thiÕt bÞ ®iÖn tõ nh¹y c¶m (ch¼ng h¹n: GALAXY-sai sè cho phÐp cña biªn ®é  0,5 %, tÇn sè  1 %) UPS cã thÓ cung cÊp ®iÖn ¸p tin cËy, ®éc lËp vµ liªn tôc th«ng qua c¸c kh©u trung gian: Acquy vµ chuyÓn m¹ch tÜnh. II. øng dông cña UPS trong thùc tÕ HiÖn nay nhu cÇu øng dông UPS trong c¸c lÜnh vùc tin häc, viÔn th«ng, ng©n hµng lµ rÊt lín. Sè l­îng UPS ®­îc sö dông gÇn b»ng 1/3 sè l­îng m¸y tÝnh ®ang ®­îc sö dông. Cã thÓ lÊy mét vµi vÝ dô vÒ c¸c thiÕt bÞ sö dông UPS, ®ã lµ nh÷ng m¸y tÝnh, viÖc truyÒn d÷ liÖu vµ toµn bé thiÕt bÞ ë mét tr¹ng th¸i nµo ®ã lµ rÊt quan träng vµ kh«ng cho phÐp ®­îc mÊt ®iÖn. UPS ®­îc sö dông trong ngµnh hµng kh«ng ®Ó ®¶m b¶o sù th¾p s¸ng liªu tôc cña ®­êng b¨ng s©n bay Nãi tãm l¹i UPS lµ mét nguån ®iÖn dù phßng nã cã mÆt ë mäi chç mäi n¬i, nh÷ng n¬i ®ßi hái cao vÒ yªu cÇu cÊp ®iÖn liªn tôc. Ch­¬ng II: tÝnh to¸n vµ lùa chän bé ¾c quy cho nguån UPS I. Giíi thiÒu chung vÒ ¾c quy. II. TÝnh to¸n vµ lùa chän cho ¾c quy. C¨n cø vµo ®Çu ra cña bé chØnh l­u ®éc lËp nguån dßng ®iÖn, ta cã thÓ chän ®­îc ®iÖn ¸p ®Çu vµo ®Æt lªn ¾cquy. D¹ng ®iÖn ¸p ra cña bé nghÞch l­u ®éc lËp nguån dßng ®iÖn cã d¹ng: Ta cã: 1 4 / 3 Ed 2 2 2 / 3 Ed 2 U= E= ( ) d =0,47Ed ( ) d  2  2  3 2 3 3 0 0 / Víi U=220V=> Ed=220/0,47=468V. NÕu sö dông mét nguån lín 468V cã mét ­u ®iÓm lµ dßng tiªu thô sÏ nhá nh­ng kÝch th­íc cña bé chØnh l­u sÏ lµ rÊt lín, cång kÒnh. §Ó kh¾c phôc ®iÒu nµy ta chØ sö dông mét nguån ¸p trung b×nh Ed=120VDC ®Ó cung cÊp cho ¨cquy vµ chØnh l­u. Sau khi qua bé chØnh l­u sÏ sö dông mét m¸y biÕn ¸p ®Ó n©ng ®iÖn ¸p lªn 220V xoay chiÒu phï hîp víi t¶i. ¾cquy ®­îc chän lµ lo¹i ¨cquy 12. Nh­ vËy ta cÇn m¾c 120/12=10 ¾c quy m¾c nèi tiÕp nhau.  T×nh to¸n dung l­¬ng cña ¾c quy. Víi yªu cÇu vÒ c«ng suÊt cña UPS lµ 15KVA, U=220V ta cÇn sö dông m¸y biÕn ¸p. NÕu coi hiÖu suÊt cña m¸y biÕn ¸p lµ 95% th× hiÖu suÊt phÝa s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p nghÞch l­u lµ: 15  15.8 (KVA) SnghÞch l­u= 0.95 Do tæn hao cña c¸c van c«ng suÊt cña bé biÕn ®æi lµ kh«ng ®¸ng kÓ do ®ã ta cã thÓ coi c«ng suÊt ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña bé nghÞch l­u lµ nh­ nhau. ...