Při sestavování automatického přenosového okruhu můžete zvolit tři možnosti. Dva jednodušší a jeden obtížnější.
Zvažme každou z možností schématu podrobněji.
Nejjednodušší obvod ATS pro dva jednofázové vstupy je sestaven pouze na jednom magnetickém startéru. K tomu budete potřebovat stykač se dvěma páry kontaktů:
- normálně otevřené
- normálně zavřené
Pokud je váš stykač nemá, můžete použít speciální nástavec.
Jen mějte na paměti, že kontakty většiny z nich nejsou určeny pro vysoké proudy. A pokud se rozhodnete připojit zátěž celého domu přes ATS, určitě byste to neměli dělat pomocí blokových kontaktů umístěných po stranách standardních startérů.
Pro tyto účely je lepší zvolit zařízení, které má zpočátku ve své konstrukci výkonově uzavřené a otevřené kontakty. Vhodné značky jsou VS 463-33 nebo ESB-63-22, MK-103 od DeKraft, KM IEK.
Zde je nejjednodušší AVR diagram:
Magnetická startovací cívka je připojena k jednomu ze vstupů. V normálním režimu je do cívky přivedeno napětí, sepne kontakt KM1-1 a kontakt KM1-2 se rozepne.
SF1 a SF2 v obvodu jsou jednopólové jističe.
Napětí je dodáváno spotřebiteli přes stykač. Kromě toho lze k obvodu připojit signální žárovky. Vizuálně ukážou, který ze vstupů je aktuálně připojen. Mírně upravené schéma s žárovkami:
Pokud napětí na prvním vstupu zmizí, stykač se odstraní. Jeho kontakty KM1-1 se otevřou a KM2-1 zavřou. Ze vstupu č. 2 začne proudit napětí ke spotřebiteli.
Pokud potřebujete jen zkontrolovat funkčnost obvodu v normálním režimu, pak vypněte stroj SF1 a sledujte, jak sestava reaguje. Funguje vše správně?
Nejdůležitější je zde nejprve zkontrolovat, pro jaký proud jsou tyto normálně uzavřené a otevřené kontakty určeny.
Vezměte prosím na vědomí, že tento jednoduchý obvod lze sestavit dvěma způsoby:
- bez nulové přestávky
- s přerušením nulového vodiče
Bez přestávky se dá využít, pokud máte dvě nezávislé elektrické linky nebo kabelové vstupy, ze kterých vlastně připojíte celý dům. Ale když je záložní linka nějakým druhem autonomního zdroje energie – UPS nebo generátoru, pak budete muset přerušit fázi i neutrál.
Protože hlavní síť je v 90% případů vyrobena s pevně uzemněným neutrálem a od generátoru nebo UPS je dodávána s izolovaným. Zde není možné kombinovat nulový pracovní vodič ze sítě s nulou z generátoru.
Všechny stykače jsou samozřejmě připojeny za elektroměrem kWh. QF jsou modulární jističe v domácím panelu.
Pokud máte druhý zdroj energie, který nedodává napětí automaticky, například benzínový generátor bez startovacího zařízení. Který je nutné nejprve ručně spustit, zahřát a teprve poté přepnout, poté lze okruh mírně změnit přidáním jednoho jediného tlačítka.
Díky tomu nedojde k automatickému přepínání. Stisknutím v případě potřeby zvolíte správný okamžik. Toto tlačítko SB1 je namontováno paralelně k cívce stykače.
Když napětí na hlavním vstupu po dlouhou dobu nezmizí, ale periodicky mizí a objevuje se (důvody mohou být různé), v tomto případě není vhodné neustále přepínat stykače tam a zpět. Zde je vhodné použít speciální nástavec na stykač typu PVI-12 s časovým zpožděním.
Třífázový obvod je téměř podobný jednofázovému.
Jen si dejte obzvlášť pozor na správné sfázování ABC. Musí odpovídat vstupu-1 a vstupu-2. V opačném případě se 3-fázové motory po přepnutí roztočí v opačném směru.
Druhé schéma je trochu složitější. Už používá dva magnetické startéry.
Řekněme, že máte dva třífázové vstupy a jeden spotřebič. Obvod používá magnetické spouštěče se 4 kontakty:
- 3 normálně otevřená
- 1 normálně uzavřený KM1
Cívka spouštěče KM1 je připojena přes fázi L3 z prvního vstupu a přes normálně sepnutý kontakt KM2. Takže když přivedete napájení na vstup #1, cívka prvního startéru se uzavře a celá zátěž je připojena ke zdroji napětí #1.
Druhý stykač je vypnutý, protože normálně zavřený konektor KM1 bude v tomto okamžiku otevřen a do cívky druhého spouštěče nebude přiváděno napájení. Když napětí na prvním vstupu zmizí, stykač-1 zmizí a stykač-2 se zapne. Spotřebitel zůstává se světlem.
Hlavní výhodou těchto schémat je jejich jednoduchost. Nevýhodou je, že takové sestavy lze nazvat automatizačními schématy s velmi velkým rozsahem.
Jakmile napětí zmizí ve fázi, která napájí spínací cívku, můžete snadno dojít ke zkratu čítače.
Celý systém můžete samozřejmě vylepšit volbou cívky stykače ne na 220V, ale na 380V. V tomto případě bude kontrola provedena ve dvou fázích.
Ale stejně se neochráníte na 100%. A pokud vezmete v úvahu okamžik možného přilepení kontaktů, pak ještě více.
Navíc nebudete nijak chráněni před příliš nízkým napětím. Startér č. 1 se může vypnout pouze pokud je U na vstupu pod 110V. Ve všech ostatních případech bude vaše zařízení nadále dostávat nekvalitní elektřinu, ačkoli by se zdálo, že poblíž je druhý provozuschopný vstup.
Chcete-li zvýšit spolehlivost, budete muset obvod zkomplikovat a zahrnout do něj další prvky:
- napěťové relé
- relé řízení fáze atd.
Proto se v poslední době k sestavování obvodů ATS stále více začínají používat speciální relé nebo ovladače – „mozky“ celého zařízení. Mohou být od různých výrobců a plnit funkci nejen zapnutí záložního napájení z jednoho zdroje.
Najednou stojíte před těžším úkolem. Například je nutné, aby obvod ovládal dva vstupy najednou a navíc generátor. Kromě toho by se generátor měl spustit automaticky.
Pracovní algoritmus je zde následující:
1.Pokud je vstup č. 1 vadný, dojde k automatickému přepnutí na vstup č. 2.
2. Pokud na obou vstupech není napětí, generátor se spustí a přepne se na něj celá zátěž.
Jak a na jakém základě lze takový rezervní vstup implementovat? Zde můžete použít obvod AVR na bázi AVR-02 od firmy FiF Euroavtomatika.
Dnes jsou náklady na taková zařízení srovnatelné s cenou dobré skříňové skříně od ABB. Tam ale dostanete prázdnou železnou krabici a tady jsou chytré mozky, které budou spravovat a chránit celou vaši domácí elektrickou síť.
V zásadě má smysl utratit peníze jednou a chránit sebe a své vybavení jednou provždy.
Toto zařízení je multifunkční a lze z něj postavit 8 různých obvodů ATS. Nejčastěji se používají tři z nich:
Před pár lety jsem si udělal ATS (automatický převod rezervy) pro práci v zemi z generátoru. Nyní mnoho IT specialistů přechází na vzdálenou práci a pracuje z letních chat, kde může kvalita napájení zanechat nejlepší. Proto jsem se rozhodl napsat o své zkušenosti s podomácku vyrobeným ATS na mikrokontroléru ATmega8A. Pokud je téma zajímavé, vítejte u kočky, bude tam spousta písmen a kódů.
O uzemnění
Než začnete s elektřinou něco dělat, musíte se ujistit, že máte doma dobrou půdu. Prostě není možné doma vzít a připojit běžný domácí benzínový / naftový / plynový generátor k síti. Musíte přijmout opatření. První z nich je, že váš generátor musí být dobře uzemněn. Pak máte velkou šanci, že vás nezabije elektrický proud, když statická elektřina z vašeho oblíbeného svetru prorazí izolaci vinutí generátoru. Obecně platí, že na běžící generátor by se nemělo zbytečně sahat.
Je třeba si uvědomit, že síť není vždy 220V. Zapnutí vedení, výboje blesku v dálce, statické výboje dávají takové snímače, že krátké pulzy několika kilovoltů nejsou v síti neobvyklé. Bojují s tím instalací svodičů a SPD na vstupu do domu, ale to je v Ruské federaci velmi vzácná praxe. Nechte jiskru jít k zemi, a ne skrze vás – udělejte dobré uzemnění v celém domě. Bez toho se prostě nedá nic dělat!
O generátorech
Mimochodem, u mnoha domácích benzínových generátorů nejsou vinutí žádným způsobem spojena se zemí. A to je zcela normální, když napájíte jedno elektrické nářadí z generátoru. Ale když potřebujete připojit generátor k domu, musíte vytvořit neutrální vodič (N) a fázový vodič (L). K tomu je jedna ze svorek generátoru uzemněna a z tohoto uzemňovacího bodu je již nutné nezávisle vést dva vodiče do domu – jeden bude neutrální N a druhý bude ochranná zem (PE). Při výběru generátoru je třeba věnovat pozornost tomu, zda je možné uzemnit jeho výstup, někdy je to v návodu ke generátoru zakázáno, pak vám takový generátor nebude vyhovovat.
Často na webu můžete vidět schémata zapojení generátoru bez uzemnění a oddělení vedení N a PE. Nedělejte to, budete žít déle. Taková schémata fungují dobře až do prvních nešťastných okolností. V typických napájecích zdrojích moderních elektronických zařízení jsou kondenzátory z vedení L, N k zemi. Pokud N není uzemněn na generátoru, pak kvůli těmto kondenzátorům na lince N bude, pokud budete mít štěstí, 110 voltů vzhledem k zemi. Mimochodem, mnoho plynových kotlů v tomto režimu obecně přestává fungovat. O vlivu statiky bez přítomnosti uzemnění jsem již psal výše.
O schématech ATS
Existuje několik různých schémat pro implementaci ATS. Dále budu psát o nejbezpečnějším, z mého pohledu, jednofázovém obvodu ATS. Nedoporučuji ekonomicky dělat ATS na jednom stykači nebo se spínáním pouze jednoho fázového vodiče. Pouze s neutrálem.
Ve výše uvedeném schématu je napájení ze sítě az generátoru přiváděno přes vstupy 1 a 2. Jsou chráněny dvěma jističi. Prostřednictvím přídavných strojů jsou napájeny spínací a indikační obvody. Je vidět, že cívky relé jsou elektricky blokovány. Za zahrnutí jednoho nebo druhého vstupu je pro jednoduchost zodpovědný mikrokontrolér neznázorněný ve schématu, který uzavírá obvody ve spínacím bodě TK1 nebo TK2.
Základním bodem je přítomnost 2 blokovacích schémat v ATS – vzájemné mechanické blokování spínacích vstupů stykačů a vzájemné elektrické blokování stykačů. Z důvodu hospodárnosti kutilové někdy tyto zámky ve svých návrzích zanedbávají, ale marně. Obvod bez blokování může nějakou dobu fungovat, ale v určitém okamžiku se spálí kontakty, vratné pružiny zeslábnou a dojde ke zkratu mezi vstupy. Jednak hrozí velkým třeskem, pokud jsou obě linky pod napětím, ale to není ten největší problém. Mnohem důležitější je, aby váš generátor, nečekaně pro elektrikáře opravující elektroinstalaci, mohl vydávat napětí do obecné sítě – za nepříznivých okolností mohou elektrikáři opravující vedení zemřít. Pro vás je to již kriminální článek.
O stykačích
Tím pádem už pro nás není použití klasických relé, vhodné jsou pouze specializované stykače. Pro vyšší kapacity existuje také možnost s motorizovanými pohony, ale to je drahé a pro běžné domácí použití nadbytečné.
Chcete-li provést mechanické blokování, musíte vybrat stykače, které mohou pracovat ve dvojicích. Blokování je obvykle dosaženo instalací stejných stykačů vedle sebe a instalací další možnosti – mechanického blokování. Prodává se samostatně od stykačů a stojí cent.
Vzájemné elektrické blokování je možné, pokud má stykač další signální kontakty, které se otevírají. Někdy jsou okamžitě zabudovány do stykače, někdy je lze zakoupit a nainstalovat jako volitelnou možnost.
Přední výrobci stykačů mají taková zařízení ve svých produktových řadách. Najít a koupit stavebnici tedy není těžké. Pravda, ceny za značkové stykače jsou řádově vyšší než naše / čínské. Vzhledem k tomu, že se nepředpokládá velký počet spínacích cyklů, je volba čínských stykačů oprávněná. Nevýhody lze přičíst pouze skutečnosti, že cívky stykače během provozu docela bzučí.
Více o přepínání napájení. Kontakty stykače musí vydržet maximální výkon, který smíte v domě spotřebovat. Mám těchto 10 kW, tak jsem zvolil stykače na dovolený proud přes jeden kontakt cca 50 ampér. Stojí za zmínku, že z nějakého důvodu je spínaný výkon pro typický třífázový stykač uveden v pasu jako součet pro všechny tři fáze, takže se musíte pečlivě podívat na to, jaký je přípustný proud přes jeden kontakt.
O schématu ovládání
Když jsem vytvářel ATS, měl jsem na jeho práci několik speciálních požadavků:
- Nemám tak často výpadky proudu, takže jsem se rozhodl, že nepotřebuji spouštět generátor automaticky, ale rozhodl jsem se neodmítnout automatické zastavení generátoru: když je síť obnovena, generátor se sám uklidní a je okamžitě jasné, že nyní je vše s napájením v pořádku a benzín je ušetřen
- Po spuštění generátoru je třeba dát čas na zahřátí a teprve po zahřátí jej zatížit. Tito. Potřeboval jsem časovač pro zapnutí ATS po přivedení napětí z generátoru
- Po obnovení síťového napětí docházelo často k opakovaným odstávkám po krátké době, takže jsem potřeboval časovač, který by chvíli počkal s přepnutím z generátoru do sítě a nevypínal hned generátor
- Generátor, říkají, je užitečné pracovat trochu bez zátěže, než se vypne. A k tomu jsem potřeboval i časovač
Bylo by fajn, kdyby ovladač fungoval dlouho a spolehlivě. Navíc jsem nepřišel na nic jiného udělat kompletní galvanické oddělení a opatřit ovladač hlídacím časovačem. Dobře, udělejte schéma a program co nejjednodušší. Protože jsem vše udělal pro sebe, rozhodl jsem se nechat všechna nastavení a kalibrace v kódu – celé uživatelské rozhraní bylo zredukováno na jednu LED)
Hlavním úkolem regulátoru je hlídat napětí na vstupech a v případě potřeby vstupy přepínat. V tomto případě je prioritou vstup z vesnické sítě.
Zde stojí za zmínku, že kvalita sítě je taková, že kolísání od 150 V do 250 V je zcela běžné. Proto je představa, že ze sítě existuje dobrá energie, velmi rozmazaná. Po nějaké době jsem tento problém vyřešil, když jsem nainstaloval jeden výkonný 11 kW tyristorový regulátor napětí pro celý dům. Ale co je důležité, stabilizátor lze instalovat pouze před ATS a ne po něm! Důrazně se nedoporučuje zapínat stabilizátor pro generátor. Existuje nebezpečí, že při určité kombinaci zatížení, zejména jakýchkoli výkonných čerpadel, se systém generátoru a stabilizátoru stane nestabilním a vstoupí do samokmitání.
Po chvíli přemýšlení jsem nakreslil takové schéma v Eagle.
V obvodu jsou dva stejné transformátorové zdroje, pokud je na některém ze vstupů napětí, je obvod napájen. Mezi vstupy je možné napětí 600V, takže izolace transformátorů musí být dobrá. Napájení je odebíráno po sáčcích QF3 a QF4.
Každý zdroj má odporový dělič napětí, chráněný před přepětím zenerovou diodou – z něj se jednoduchými výpočty měří síťové napětí pomocí ADC mikrokontroléru.
Pro spínání cívek stykačů se pro ovládání sedmistorů používá standardní obvod z datasheetu. 2 kusy ). Cívky jsou indukční zátěží, takže jsou vyžadovány odlehčovací obvody na výstupu rezistoru a kondenzátoru.
Měl jsem reléový modul s ali, který se používá k zastavení generátoru. Ve schématu je to jen obdélník se třemi kolíky.
Z funkcí se TL431 používá také jako generátor referenčního napětí. Jinak je vše standardně součástí Atmega 8. Jsou zde LED pro indikaci přítomnosti napájecího napětí na vstupech a jedna LED stavová zařízení. Obvod je taktován pomocí externího quartz na 16 MHz.
Eagle mi dal takový plošný spoj. Žádné SMD, triaky a stabilizátor s lehkými chladiči.
Přímo na desce jsou namontovány dva toroidní transformátory. Deska byla vyrobena tradičním radioamatérským způsobem pomocí fotorezistu. Po instalaci pokryto třemi vrstvami akrylového laku. Doufám, že neprorazí vysoké napětí.
O programu řízení
Kód programu je poměrně dlouhý, omlouvám se.
Program byl vyvinut pomocí bezplatného AVR Studia a využívá standardní knihovny AVR.
V hlavní smyčce program zkontroluje napětí na vstupních vstupech, vyhodnotí stav zapnutých stykačů, zohlední činnost softwarových časovačů, provede potřebné úpravy zapnutím nebo vypnutím relé a stykačů, poté přejde do hibernace. Pro ladění byl proveden tiskový výstup ladění na sériový port mikrokontroléru.
K ovládání zamrznutí slouží hlídací časovač.
Všechny cykly měření jsou prováděny s přerušeními a pomocí hardwarových časovačů. Počítadlo sekund se provádí na časovači 1. Přerušením časovače 1 se aktualizují softwarové časovače, které jsou zodpovědné za zpoždění při zapínání a vypínání stykačů a relé generátoru.
Druhý časovač se používá k vytvoření efektu blikání stavové LED. K dispozici jsou tři vzory blikání. Hodnoty z blikajícího vzoru se odebírají v přerušení časovače 2. Blikáním můžete posoudit stav ovladače.
Dva ADC také pracují na časovačích a průměrují přes 2500 vzorků měření napětí. Kalibrační konstanty slouží k převodu měření na skutečné volty. Jejich hodnoty musí být opraveny během nastavení ATS.
Kromě toho existuje řada dalších konstant, které je třeba určit při uvádění do provozu.
Zastavovací relé generátoru zůstává během provozu generátoru pod napětím a blokuje přívod napětí do obvodu zastavení generátoru. Po uplynutí časovače nečinnosti generátoru je relé deaktivováno a obvod zastavení generátoru je napájen přes relé. Na samotném generátoru je speciální jednotka, která po výskytu napětí s určitým zpožděním uzavře zapalovací obvod k zemi, což vede k vypnutí generátoru. Stejná jednotka obsahuje obvod pro dobíjení baterie generátoru. Pokud by někoho zajímaly podrobnosti, napište do komentářů, o tomto bloku udělám samostatný příspěvek. Není v něm žádný kód, vše je hardwarové.
Pokud se někdo rozhodne opakovat ABP, pak se vyplatí nastavení opravit. Hotový firmware nezveřejňuji, protože program je stále potřeba upravit během nastavení ABP.
Musím říct, že moje AVR funguje 4 roky bez problémů, takže obvod lze považovat za osvědčený jako kód.
