CÁC LOẠI RƠLE BẢO VỆ TRONG CÔNG NGHIỆP
Rơ le điện áp
Rơ le điện áp là thiết bị bảo vệ quan trọng cho các thiết bị điện, giúp ngăn chặn tình trạng thiếu áp (under voltage) hoặc quá áp (over voltage) vượt quá mức quy định.
Hiện nay, thị trường có nhiều loại rơ le điện áp, chủ yếu được phân chia thành hai loại chính: rơ le điện áp loại digital và rơ le điện áp loại analog.
1.3 Các thông số kỹ thuật
Trên thị trường hiện nay, có nhiều hãng sản xuất rơ le điện áp và các module khác nhau, dẫn đến sự đa dạng về thông số kỹ thuật Tuy nhiên, nhìn chung, các rơ le điện áp đều có những thông số chung cơ bản Để tìm hiểu chi tiết, bạn có thể tham khảo thông số kỹ thuật của Rơ le bảo vệ điện áp Selec dòng VPRA2M.
Serie: Rơ le bảo vệ điện áp Selec dòng VPRA2M
Hình 1 1: Rơ le bảo vệ điện áp Selec dòng VPRA2M
- Led chỉ thị trạng thái
- Thiết kế phù hợp lắp trên thanh rail
Thiết bị hiển thị Analog đi kèm với 4 đèn LED chỉ thị trạng thái, bao gồm: nguồn ON, mất pha, điện áp thấp, điện áp cao, thứ tự pha và mất cân bằng pha Mạch đấu nối hỗ trợ cả 1 pha với 2 dây và 3 pha với 4 dây.
Nguồn cấp 230V AC, 48 ~ 63Hz (127 ~ 288V AC)
Thấp áp: 55 ~ 95% của nguồn cấp [127 ~ 219V AC (L-N)]
Quá áp: 105 ~ 125% của nguồn cấp [242 to 288V AC (L-N)]
Thứ tự pha: Có Mất pha: Có Mất cân bằng pha: >10% Đặt trễ 7V ±2V (của điện áp cài đặt) Đặt thời gian trễ
Power ON delay: 0 ~ 15 s (Nếu đặt bằng 0: từ 0.05 giây đến 2.5 giây Thiết bị này có thể sử dụng với ba biến dòng bảo vệ của các hãng khác nhau và kết hợp với Relay bảo vệ chạm đất MK232a để tạo ra bảo vệ quá dòng và chạm đất (OC/EF), trong trường hợp này chỉ sử dụng 4 PCT.
Rơ le bảo vệ mất pha, ngược pha
Rơ le bảo vệ mất pha được thiết kế để bảo vệ các sự cố mất pha trong lưới điện 3 pha, thường được sử dụng để bảo vệ cho các phụ tải 3 pha.
Thường rơ le bảo vệ mất pha có kết hợp vơi bảo vệ hiện tượng thiếu áp (under voltage) và hiện tượng quá áp (over voltage).
Hiện nay, thị trường có nhiều loại Rơ le điện áp, chủ yếu được phân chia thành hai loại chính: Rơ le điện áp loại digital và Rơ le điện áp loại analog.
3.3 Các thông số kỹ thuật
Rơ le bảo vệ mất pha hiện có nhiều hãng sản xuất và module khác nhau, dẫn đến sự đa dạng trong thông số kỹ thuật Tuy nhiên, hầu hết các rơ le này đều có các thông số chung nhất định Dưới đây là thông số kỹ thuật của rơ le bảo vệ mất pha để tham khảo.
Hình 1 4: Rơ le bảo vệ mất pha Samwha PMR-44
Một số rơ le bảo vệ mất pha, ngược pha
Relay bảo vệ mất pha, thiếu áp, quá áp MX200A
- Relay bảo vệ mất pha, thiếu áp, quá áp MX200A
Relay MX200A của Mikro (Malaysia) được thiết kế tương thích với đế cắm 11 chân giống như Mikro MX100 Relay này phù hợp cho cả hệ thống 3 pha 380V và 1 pha 220V Dưới đây là hình ảnh và sơ đồ đấu nối của relay này.
Relay bảo vệ mất pha, thiếu áp, quá áp MX200A hoạt động như sau: Khi không có nguồn điện, tiếp điểm 1-3 sẽ hở và tiếp điểm 1-4 sẽ đóng Khi được cấp nguồn 3 pha 4 dây hoặc 1 pha đúng theo sơ đồ, nếu hệ thống không gặp tình trạng mất pha, quá áp hay thiếu áp, tiếp điểm 1-3 sẽ đóng lại trong khi tiếp điểm 1-4 sẽ mở ra.
Đèn báo cuộn dây và đèn báo tiếp điểm cho biết trạng thái lưới điện có đủ pha và đúng điện áp, đây là trạng thái hoạt động bình thường của relay Khi xảy ra hiện tượng mất pha, thiếu áp hoặc quá áp, tiếp điểm 1-3 sẽ hở và tiếp điểm 1-4 sẽ đóng lại Bảo vệ thiếu áp có thể điều chỉnh trong khoảng từ 76% đến 98%, trong khi bảo vệ quá áp có thể điều chỉnh từ 100% đến 112%.
Relay bảo vệ mất pha, thiếu áp, quá áp MX200A của Mikro (Malaysia) là giải pháp hiệu quả trong hệ thống điện, tương tự như relay mất pha đảo pha MX100 Sản phẩm này giúp đảm bảo an toàn cho hệ thống điện bằng cách phát hiện và ngăn chặn các tình huống mất pha, thiếu áp và quá áp, từ đó bảo vệ thiết bị và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
Trong các hệ thống đòi hỏi bảo vệ mất pha, đảo pha, thiếu áp, quá áp thì ta kết hợp cả
Khi sử dụng hai relay MX100 và MX200A trong mạch điện, nếu kết nối với contactor, hai tiếp điểm (1-3) của cả hai relay sẽ được mắc nối tiếp Ngược lại, khi sử dụng trong mạch với MCCB hoặc ACB, hai tiếp điểm (1-4) của MX100 và MX200A sẽ được mắc song song.
Ứng dụng relay bảo vệ mất pha, đảo pha MX100
Bảo vệ mất pha và đảo pha trong hệ thống điện là rất quan trọng, đặc biệt đối với các tải 3 pha Khi một trong ba pha bị mất, nó có thể dẫn đến sự hoạt động sai, như động cơ ba pha có nguy cơ cháy hoặc hỏng hóc Do đó, việc áp dụng hệ thống bảo vệ mất pha giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất cho các thiết bị điện.
Trong hệ thống điện 3 pha, nếu mất một pha, điện áp DC ngõ ra có thể bị thay đổi, dẫn đến sự không ổn định trong hoạt động của động cơ Để bảo vệ động cơ 3 pha khỏi tình trạng đảo pha, cần sử dụng các biện pháp bảo vệ phù hợp, đặc biệt trong các hệ thống mà chiều quay của động cơ đã được xác định trước Việc đảo pha có thể gây hư hỏng nghiêm trọng nếu động cơ chạy ngược thay vì chạy thuận, thường xảy ra trong quá trình sửa chữa hoặc thay thế máy biến áp và đường dây.
- Relay bảo vệ mất pha, đảo pha Mikro MX100A
Relay Mikro MX100 được thiết kế sử dụng cho đế cắm 11 chân Hình ảnh relay và sơ đồ chân như sau :
Relay bảo vệ mất pha, đảo pha MX100 hoạt động như sau: Khi không có điện, tiếp điểm 1-3 sẽ ở trạng thái hở, trong khi tiếp điểm 1-4 sẽ đóng Khi được cấp nguồn 3 pha 3 dây hoặc 3 pha 4 dây đúng thứ tự pha, tiếp điểm 1-3 sẽ đóng lại và tiếp điểm 1-4 sẽ mở ra Đồng thời, đèn báo cuộn dây và đèn báo tiếp điểm sẽ sáng lên.
Trạng thái lưới điện đủ pha và đúng thứ tự pha là điều kiện cần thiết khi sử dụng relay Khi mất ít nhất một pha, các hiện tượng như đèn báo tiếp điểm và đèn báo cuộn dây sẽ tắt, đồng thời tiếp điểm 1-3 sẽ hở và tiếp điểm 1-4 sẽ đóng lại Nếu xảy ra hiện tượng đảo pha, đèn báo tiếp điểm cũng sẽ tắt, cho thấy sự bất thường trong hệ thống điện.
3 sẽ mở ra, 1-4 sẽ đóng lại.
- Ứng dụng Mikro MX100 trong mạch sử dụng contactor.
Lấy ví dụ mạch khởi động động cơ Mạch không sử dụng relay bảo vệ mất pha, đảo pha có sơ đồ như sau :
Hình 1 7: Không sử dụngrơ le bảo vệ mất pha trong mạch sử dụng contactor
Sơ đồ có sử dụng relay bảo vệ mất pha, đảo pha Mikro MX100A như sau :
Hình 1 8: Sử dụngrơ le bảo vệ mất pha trong mạch sử dụng contactor
Khi so sánh hai sơ đồ, chúng ta dễ dàng nhận ra những bước cần thực hiện để lắp đặt thêm relay bảo vệ mất pha và đảo pha cho mạch điện chưa có hệ thống bảo vệ này Việc thực hiện các bước này sẽ giúp nâng cao độ an toàn và bảo vệ thiết bị khỏi những sự cố do mất pha hoặc đảo pha gây ra.
Ứng dụng Mikro MX100 trong mạch sử dụng MCCB cho phép tự động nhảy MCCB khi xảy ra hiện tượng mất pha Mặc dù MCCB chỉ tác động khi có ngắn mạch hoặc quá tải, chúng ta có thể sử dụng phụ kiện "Shunt Trip" để kích hoạt MCCB bằng cách cung cấp điện cho cuộn dây của Shunt trip Để cấp điện cho Shunt trip khi mất pha hoặc đảo pha, cần gắn tiếp điểm thường đóng 1-4 Tuy nhiên, cần lưu ý rằng tiếp điểm này vẫn đóng khi chưa được cấp nguồn, do đó, nếu sử dụng nguồn dưới MCCB để cấp cho Mikro MX100A, có thể gây ra tình trạng MCCB tự động tác động khi vừa đóng Để tránh vấn đề này, nên sử dụng nguồn trên MCCB để cấp cho Mikro MX100A.
MX 100 theo sơ đồ sau :
Hình 1 9: Ứng dụng rơ le bảo vệ mất pha trong mạch sử dụng MCCB
Sơ đồ trên có một nhược điểm đáng lưu ý: nếu tiếp điểm của MCCB bị hư hỏng, nguồn cấp cho tải sẽ mất pha mà Mikro MX100A lại không thể phát hiện được tình trạng này.
Một số loại khí cụ khác
4.1 Rơ le thời gian thực
Nếu bạn cần tự động hóa hệ thống chiếu sáng và bơm nước, relay 24 giờ (timer switch) là giải pháp lý tưởng Ví dụ, bạn có thể lập trình để hệ thống chiếu sáng tự động bật lúc 6 giờ tối và tắt vào 6 giờ sáng Bên cạnh đó, bạn cũng có thể cài đặt máy bơm tự động hoạt động lúc 2 giờ sáng để bơm nước lên bồn, và khi bồn đầy, máy bơm sẽ tự động tắt.
15 o Cứ 9 giờ sáng thì mở máy bơm hệ thống tưới nước cho vườn, tưới 15 phút thì dừng
Trong quá trình bơm, mỗi 45 phút sẽ lặp lại cho đến 15h, thời điểm mà việc bơm sẽ không được phép tiếp tục Hệ thống bao gồm 2 máy bơm hoạt động luân phiên, với mỗi máy bơm hoạt động trong 1 tiếng trước khi dừng lại, trong khi máy bơm còn lại sẽ hoạt động thay thế.
Trên thị trường Việt Nam, có nhiều hãng sản xuất relay 24 giờ như JYE/Camsco (Đài Loan) và Panasonic Bài viết này sẽ hướng dẫn cách sử dụng relay TB35N của JYE/Camsco, với lưu ý rằng các loại relay khác cũng có cách sử dụng tương tự.
Relay 24 giờ thường có 2 loại : o Loại không có pin dự trữ (sẽ chạy sai giờ khi cúp điện) o Loại có pin dự trữ (vẫn duy trì được hoạt động của đồng hồ khi cúp điện)
Hình ảnh relay TB35N như sau :
Thời gian hiện tại xem ở kim hoặc xem ở vòng số 24 giờ Lưu ý mốc giờ hiện tại trên vòng 24 giờ chính là vị trí tác động
Chế độ tác động bao gồm ba tùy chọn: OFF, tắt công tắc ngõ ra tải; ON, mở công tắc ngõ ra tải; và Auto, trong đó công tắc ngõ ra tải được điều khiển bởi các chốt chỉnh tác động Vị trí của các chốt sẽ quyết định trạng thái của contact.
Hình 1 10: Rơ le thời gian thực relay TB35N Một số ứng dụng relay 24 giờ
Ứng dụng để tắt mở đèn:
Hình 1 11: Mạch tắt mở đèn sử dụng rơ le 24 giờ
Bằng cách điều chỉnh các chốt tác động và cấp nguồn vào mạch, chúng ta có thể tạo ra mạch điều khiển cho việc tắt mở đèn theo ý muốn Đối với các tải có dòng lớn, cần sử dụng thêm relay hoặc contactor để đảm bảo an toàn và hiệu quả Các sơ đồ chi tiết sẽ được bổ sung trong phần sau.
Ứng dụng để tắt mở máy bơm nước lên bồn:
Sử dụng phao bơm kết hợp với relay 24 giờ cần đảm bảo relay được cấp nguồn liên tục Đối với máy bơm có công suất nhỏ hơn 1HP (dòng điện tối đa 4.5A), có thể sử dụng trực tiếp tiếp điểm của relay 24 giờ theo sơ đồ hướng dẫn.
Hình 1 12: Mạch tắt mở máy bơm sử dụng rơ le 24 giờ
Khi sử dụng máy bơm có công suất lớn hơn 1HP, cần sử dụng relay hoặc contactor để tăng cường khả năng tải dòng điện Sơ đồ kết nối sẽ được thiết kế phù hợp để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hình 1 13: Mạch tắt mở đèn sử dụng rơ le 24 giờ 4.2 Rơ le xung (Pulse Relay):
Relay xung là thiết bị điều khiển tắt mở bằng xung điện áp, với tiếp điểm hoạt động theo trạng thái của nguồn cấp Khi tiếp điểm ở vị trí mặc định, tiếp điểm thường hở (NO) mở và tiếp điểm thường đóng (NC) đóng Khi cung cấp một xung điện vào cuộn dây và sau đó ngắt nguồn bằng nút nhấn thường hở, tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái: tiếp điểm thường mở (NO) sẽ đóng lại và tiếp điểm thường đóng (NC) sẽ mở ra.
1 xung nguồn nữa vào cuộn dây thì tiếp điểm của realy trở về trạng thái mặc định ban đầu.
Giới thiệu relay xung G4Q của Omron:
Relay xung G4Q của Omron có hình dạng như sau :
Hình 1 14: relay xung G4Q của Omron
Các model dùng đế cắm 8 chân :
Như vậy, với điện áp 220V thường dùng trong chiếu sáng, ta chọn model G4Q-212S
Relay 220VAC là lựa chọn tối ưu, với khả năng chịu dòng điện tối đa 5A ở 220VAC Đối với những ứng dụng yêu cầu dòng điện lớn hơn, có thể sử dụng thêm relay trung gian hoặc contactor để đảm bảo hiệu suất Biểu đồ thời gian minh họa hoạt động của relay này.
Biểu đồ cho thấy rằng khi cung cấp xung có độ rộng lớn hơn 100ms, relay sẽ thay đổi trạng thái các tiếp điểm Relay được thiết kế với kích thước phù hợp và sử dụng sơ đồ bố trí chân 8 chân trên đế cắm.
19 Ứng dụng relay xung G4Q (Omron) lắp mạch đèn hành lang Để lắp mạch đèn hành lang theo yêu cầu trên ta sử dụng sơ đồ sau :
Khi sử dụng tiếp điểm, cần chú ý đến khả năng mang tải của nó Nếu dòng điện tải vượt quá giới hạn của tiếp điểm, giải pháp là mở rộng khả năng này bằng cách sử dụng relay trung gian hoặc contactor để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống.
1 Nêu một số loại rơ le bảo vệ thường được dụng trong công nghiệp
2 Trình bày cách lựa chọn, lắp đặt rơ le bảo vệ điện áp trong mạng điện hạ áp.
LẮP ĐẶT TỦ ĐỘNG LỰC
Chức năng của tủ động lực
Tủ động lực là một nhánh của tủ phân phối có nhiệm vụ cấp nguồn và bảo vệ các máy công tác thường là các động cơ điện.
Quy định, tiêu chuẩn về tủ động lực
Tủ điện cần được lắp đặt theo đúng quy định thiết kế và hướng dẫn của nhà chế tạo Cửa tủ phải mở ra hướng hành lang vận hành để đảm bảo khoảng cách an toàn.
Tất cả các chi tiết kim loại không cách điện với tủ, cũng như những bộ phận dùng để cố định thiết bị và thanh cái trong tủ, cần phải được nối với vỏ tủ và tiếp đất.
- Nếu lắp ngoài trời cần phải được bố trí trên nền phẳng ở độ cao ít nhất là 0.5m so với mặt nền.
Để đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị, rơ le và thiết bị đo lường, các tủ điện cần được bố trí sấy tại chỗ.
Phân tích sơ đồ nguyên lý tủ động lực
Tủ động lực có chia thành 2 dạng:
- Tủ động lực sử dụng dây dẫn điện hoặc cáp điện: Thường dùng cho công suất tải nhỏ
- Tủ động lực sử dụng thanh cái: Thường dùng cho công suất tải lớn.
- Sơ đồ nguyên lý trong tủđộng lực sử dụng dây dẫn điện:
- Sơ đồ nguyên lý trong tủ động lực sử dụng thanh cái
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của tủ động lực sự dụng dây dẫn điện
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý tủ động lực sự dụng thanh cái
Tính chọn các vật tư, thiết bị
- Thiết bị của tủ động lực thường gồm các loại sau:
+ CB: Gồm CB tổng và các CB nhánh.
- Vật tư gồm các loại sau:
+ Thanh cái hoặc dây dẫn, cáp điện.
+ Ghen co nhiệt, dây nhựa xoắn, miếng dán mặt tủ, các bu lông đai ốc
Số lượng vật tư và thiết bị được xác định dựa trên sơ đồ bản vẽ tủ, trong khi chủng loại sẽ được mua theo yêu cầu của nhà đầu tư nếu bản vẽ không có ghi chú sẵn.
Lắp đặt tủ động lực
Để lắp đặt tủ điện, cần sử dụng dây dẫn điện hoặc dây cáp điện Đối với các tủ sử dụng thanh cái, quy trình sẽ được trình bày chi tiết trong bài viết về lắp đặt tủ phân phối hạ áp.
Tủ điện động lực là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, bao gồm các sơ đồ nguyên lý và sơ đồ bố trí thiết bị Bước đầu tiên trong việc thiết kế tủ điện là phân tích các sơ đồ liên quan để đảm bảo sự hoạt động hiệu quả và an toàn của tủ.
Bước 2:Cố định thiết bị
Để đảm bảo việc bố trí các thiết bị trong tủ và trên mặt tủ hợp lý, cần đo kích thước của từng thiết bị Việc ướm thử thiết bị lên tủ cũng là một cách hiệu quả để xác định vị trí phù hợp Các thiết bị phải được sắp xếp theo quy định về bố trí thiết bị để tối ưu hóa không gian và hiệu suất sử dụng.
- Lấy dấu, khoan lỗ, cố định thiết bị:
+ Đặt thiết bị lên giá đỡ trong tủ và mặt tủ để lấy dấu.
+ Sửdụng khoan săt để khoan lỗ cố định thiết bị.
+ Cố định thiết bị trong tủ và mặt tủ: Cố đinh thiết bị phải chắc chắn, ngay ngắn
Bước 3: Đấu nối thiết bị
- Đấu nối trong tủ: Các đầu dây dẫn hoặc cáp khi đấu vào các thiết bị phải bấm cos chắc chắn, không ba via, đúng quy định.
+ Đấu các dây dẫn ở mặt tủ rồi sự dụng ống nhựa xoắn với kích thước phù hợp bó các dây dẫn lại sao cho thẩm mỹ
+ Cố định ống nhựa xoắn bằng cách dán miếng dán mặt tủ theo đường dây đi rồi sử dụng dây rút cố định ống nhựa xoắn lại.
Bước 4: Kiểm tra, cấp nguồn vận hành thử
- Kiểm tra: Sử dụng VOM và MΩ để kiểm tra thông mạch và cách điện tủ.
- Cấp nguồn: sau khi kiểm tra nếu thấy tốt thì cấp nguồn.
- Vận hành thử: Đóng CB tổng rồi tới các CB nhánh, kiểm tra điện áp ở cácngỏ ra Quan sát và vận hành mặt tủ điện nếu có.
Lắp đặt tủ động lực có sơ đồ nguyên lý như hình dưới:
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý tủ động lực
1 Tính chọn vật tư thiết bị liên quan
2 Vẽ sơ đồ bố trí thiết bị cho tủ
LẮP ĐẶT TỦ BÙ CÔNG SUẤT
Khái quát
Tụ bù là thiết bị điện gồm các vật dẫn được đặt gần nhau, cách biệt bởi lớp điện môi, có chức năng tích tụ và phóng điện trong mạch Thiết bị này còn được gọi bằng nhiều tên khác nhau như tụ bù điện, tụ bù công suất, tụ bù công suất phản kháng, và tụ bù cos phi.
Tụ bù có khả năng tích điện tại một hiệu điện thế nhất định, được gọi là điện dung Trong các thiết bị điện, tụ bù được sử dụng để bù công suất phản kháng, từ đó tăng hệ số công suất cosφ, đảm bảo hiệu quả hoạt động của lưới điện và tránh bị phạt tiền công suất phản kháng Việc lắp đặt tụ bù là rất cần thiết, giúp tiết kiệm và giảm chi phí điện năng cho cơ quan điện lực.
Tụ bù được cấu tạo từ tụ giấy tẩm dầu đặc biệt, bao gồm các lá nhôm dài được cách điện bởi các lớp giấy Tất cả các thành phần này được cố định trong một bình hàn kín, với hai đầu cực được đưa ra bên ngoài.
Hình 3.1 Cấu tạo tụ bù
Tụ bù phân loại theo cấu tạo: Gồm có tụ bù khô và tụ bù dầu.
Tụ bù khô là thiết bị có hình dạng bình tròn thon dài, với thiết kế nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, giúp dễ dàng lắp đặt và thay thế Sản phẩm này tiết kiệm diện tích và có giá thành hợp lý.
Tụ bù dầu là thiết bị hình chữ nhật có độ bền vượt trội so với tụ bù khô, thường được sử dụng cho các hệ thống bù công suất cao và trong điều kiện chất lượng điện không tốt.
Tụ bù phân loại theo điện áp: Gồm tụ bù hạ thế 1 pha và tụ bù hạ thế 3 pha.
Tụ bù hạ thế 1 pha: là các loại điện áp 230V, 250V.
Tụ bù hạ thế 3 pha thường có các điện áp như 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720 và 1100V Trong số đó, tụ bù 415V và 440V được sử dụng phổ biến nhất Tụ bù 415V thường được áp dụng trong các hệ thống điện áp ổn định với mức điện áp khoảng 380V, trong khi tụ bù 440V được sử dụng cho các hệ thống điện áp cao hơn.
Các phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bao gồm bù tĩnh (bù nền), trong đó bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ để tạo ra lượng bù không đổi Việc điều khiển bù này có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau.
- Bằng tay: dùng CB hoặc LBS (load - break switch)
- Bán tự động: dùng contactor
Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải.
+ Ưu điểm : đơn giản và giá thành không cao.
+ Nhược điểm : khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa.Việc này khá nguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát.
Phương pháp bù động, sử dụng bộ tụ bù tự động, thích hợp cho các tải ít thay đổi, cho phép điều chỉnh dung lượng tụ bù nhằm đạt được hệ số công suất mong muốn Ưu điểm của phương pháp này là không gây ra hiện tượng bù thừa và đảm bảo hệ số công suất đạt giá trị tối ưu.
+ Nhược điểm: chi phí lớn hơn so với bù tĩnh.
⇒ Vì vậy, phương pháp này áp dụng tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng.
Các phương pháp bù công suất phản kháng bằng tụ bù
Hình 3.3: Sơ đồ vị trí lắp tụ bù trong mạng điện a Bù riêng (Qc3, Qc7, Qc9):
Bù riêng nên được xét đến khi công suất động cơ đáng kể so với công suất mạng điện;
Bộ tụ bù mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm;
Công suất của bộ tụ bù phải được giới hạn phù hợp với công suất (kW) của động cơ.
- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.
- Giảm dòng phản kháng tới động cơ.
- Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.
- Tụ bù chỉ hoạt động khi động cơ làm việc
- Gây hiện tượng tự kích từ đối với động cơ. b Bù theo nhóm (Qc6, Qc8):
- Giảm tiền điện do giảm tiêu thụ công suất phản kháng.
- Giảm dòng điện tới tủ động lực, tủ phân phối.
- Giảm tiết diện cáp đến các tủ phân phối.
- Giảm tổn hao công suất trên dây dẫn.
Nhược điểm của bù điện là khi có sự thay đổi lớn về tải, có thể dẫn đến hiện tượng bù dư và quá điện áp Bù tập trung (Qc1, Qc2, Qc4, Qc5) được áp dụng trong trường hợp tải ổn định và liên tục.
Bộ tụ bù đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và được đóng trong thời gian tải hoạt động.
- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng
- Đơn giản trong vận hành và lắp đặt.
- Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết.
- Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế.
- Kích cỡ của dây dẫn, công suất tổn hao trên dây của mạng điện sau vị trí lắp tụ bù không được cải thiện.
1.2 Chức năng của tủ bù công suất cos
Tủ điện bù công suất phản kháng là thiết bị quan trọng trong các hệ thống điện, thường được lắp đặt tại những nơi có tải phụ có tính cảm kháng cao như phòng kỹ thuật điện hoặc khu vực trạm biến áp Thiết bị này rất cần thiết cho các công trình lớn như nhà máy, xí nghiệp, khu văn phòng, chung cư đông đúc và bệnh viện, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.
- Nâng cao hệsố công suấtđemlạinhữngưuđiểmvềkỹthuật và kinh tế,nhất là giảmtiềnđiện.
- Trong quá trình sửdụngđiện, nếulượngđiệnnăngphản kháng tiêu thụvượt quá 40% lượngđiệnnăng tác dụng(tgφ > 0,4: đây là giá trị quy địnhcủa nhà nước) thì ngườisửdụngđiệnnăngphản kháng phảitrảtiền theo giá hiện hành
- Do đó,Lượngđiện năngphản kháng sửdụng trong tháng được tính theo công thức sau:
Tối ưu hoá kinh tế - kỹ thuật
- Cảithiệnhệsố công suất cho phép ngườisửdụng máy biến áp, thiếtbịđóngcắt và cáp nhỏhơnV.V đồngthờigiảmtổnthấtđiệnnăng và sụt áp trong mạngđiện
- Hệsố công suất cao cho phép tốiưu hoá các phầntử cung cấpđiện Khi ấy các thiếtbịđiện không cầnđịnhmứcdưthừa Tuy nhiên đểđạtđượckếtquảtốtnhất,cần đặttụcạnhcạnhtừngphầntửcủathiếtbị tiêu thụ công suấtphản kháng
Để nâng cao hệ số công suất của mạng điện, việc sử dụng bộ tụ điện để bù công suất phản kháng là cần thiết Tải có tính cảm sẽ nhận dòng điện phản kháng từ máy phát qua hệ thống truyền tải, dẫn đến tình trạng tổn thất công suất và hiện tượng sụt áp.
Khi mắc tụ song song với tải, dòng điện có tính dung của tụ sẽ di chuyển theo cùng đường với thành phần cảm kháng của dòng tải, dẫn đến hiện tượng triệt tiêu lẫn nhau giữa hai dòng điện, tức là IC = IL Do đó, không còn tồn tại dòng phản kháng qua phần lưới phía trước vị trí đặt tụ.
Để tối ưu hóa hiệu suất động cơ, cần tránh việc chọn động cơ có công suất quá lớn và hạn chế chế độ chạy không tải Khi động cơ hoạt động ở chế độ không tải, hệ số công suất sẽ rất thấp (0,17) do lượng công suất tiêu thụ trong trạng thái này rất nhỏ.
1.3 Quy định,tiêu chuẩn về bù công suất cos
- Tất cả các thiết bị dùng điện có hệ số công suất nhỏ hơn 0.98 thì cần được bù.
Tập đoàn Điện lực Việt Nam đã triển khai chính sách bù công suất phản kháng cho lưới điện trung và hạ áp nhằm duy trì hệ số công suất cosφ = 0,95 tại các lộ tổng trung áp của trạm biến áp 110kV Đến tháng 9/2009, Tập đoàn đã yêu cầu nâng cao hệ số công suất này lên 0,98 để cải thiện hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.
- Theo khoản 3 và khoản 4 Điều 15 Nghị định số 137/2013/NĐ-CP ngày 21 tháng
10 năm 2013 của Chính phủ quy định:
Bên mua điện, dù có hoặc không có trạm biến áp riêng, nhưng nếu có công suất sử dụng cực đại từ 40 kW trở lên và hệ số công suất cosφ nhỏ hơn 0,9, thì bắt buộc phải mua công suất phản kháng.
+ Tiền mua công suất phản kháng được tính như sau:
Tq: Tiềnmua công suất phản kháng (chưa có thuế giá trị gia tăng);
Tp: Tiền mua điện năng tác dụng (chưa có thuế giá trị gia tăng);
k : Hệ số bù đắp chi phí do bên mua điện sử dụng quá lượng công suất phản kháng quy định (%) Hệ số k được xác định theo bảng sau:
Bảng 3.1: Bảng xác định hệ số k
Cosφ k (%) Hệ số công suất
Phân tích sơ đồ nguyên lý tủ bù công suất
Sơ đồ nguyên lýtủ bù công suất
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý tủ điện bù công suất phản kháng
Tín hiệu dòng điện được đo thông qua biến dòng CT và tín hiệu điện áp được chuyển về bộ điều khiển PFR.
Sau đó, vi điều khiển trong bộ điều khiển PFR sẽ tính toán sự sai lệch giữa dòng điện và điện áp
–> tính ra được hệ số công suất Do sử dụng phương pháp số nên sẽ đo được chính xác hệ số công suất ngay cả khi có sóng hài.
Bộ điều khiển được tối ưu hóa nhằm cải thiện việc điều chỉnh công suất phản kháng Công suất bù được xác định thông qua việc đo liên tục công suất phản kháng trong hệ thống, sau đó thực hiện bù bằng cách điều khiển các bộ tụ.
Nguyên lý hoạt động của tủ điện tụ bù
Hình 3.3 Mô tả mối quan hệ giữa các loại công suất điện, bù công suất phản kháng.
Công suất phản kháng là loại công suất không tạo ra công hữu ích trong quá trình chuyển đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác, hoặc giữa các dạng năng lượng điện Đơn vị đo lường công suất phản kháng là VAR (volt-ampe phản kháng) hoặc KVAR (kilo-volt-ampe phản kháng).
Để thiết bị điện hoạt động hiệu quả, công suất tác dụng và công suất phản kháng cần phải được đáp ứng đầy đủ Tổng hợp của hai loại công suất này được gọi là công suất biểu kiến, được đo bằng đơn vị VA hoặc KVA Ba loại công suất - công suất tác dụng, công suất phản kháng và công suất biểu kiến - có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, được thể hiện qua công thức S² = P² + Q².
(S là công suất biểu kiến, P là công suất tác dụng, Q là công suất phản kháng)
Hệ số cos ϕ cao giúp tải tạo ra nhiều công hơn Khi sử dụng tụ bù, nguồn chỉ cung cấp một phần công suất phản kháng, phần còn lại được bổ sung từ tụ bù, làm tăng công suất tác dụng Để truyền tải điện năng hiệu quả, dòng điện sẽ làm nóng dây và gây sụt áp trên đường dây tải điện Sử dụng tụ bù để bù đắp công suất phản kháng không chỉ giúp làm mát mà còn tăng hệ số công suất (cosϕ).
Tủ điện tụ bù thường bao gồm nhiều bước tụ, mỗi bước được điều khiển tắt bật bằng Contactor Bộ điều khiển sẽ kiểm soát hệ số công suất của mạng điện, thực hiện việc đóng mở các Contactor, từ đó điều chỉnh hệ số công suất của toàn bộ mạng điện.
4 Tính chọn các vật tư, thiết bị
Để lựa chọn tụ bù cho một tải, cần xác định công suất (P) và hệ số công suất (Cosφ) của tải đó.
Giả sử ta có công suất của tải là P
Hệ số công suất của tải là Cosφ1 → φ1 → tgφ1 ( trước khi bù, cosφ1 nhỏ còn tgφ1 lớn)
Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → φ2 → tgφ2 ( sau khi bù, cosφ2 lớn còn tgφ2 nhỏ)
Công suất phản kháng cần bù là Qb = P (tgφ1 –tgφ2 ).
Từ công suất cần bù ta chọn tụ bù cho phù hợp trong bảng catalog của nhà cung cấp tụ bù.
Ví dụ: Giả sử ta có công suất tải là P = 100 (KW).
Hệ số công suất trước khi bù là cosφ1 = 0.75 → tgφ1 = 0.88
Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33
Vậy công suất phản kháng cần bù là Qbù = P ( tgφ1 –tgφ2 )
Dựa vào số liệu, chúng ta lựa chọn tụ bù từ bảng catalogue của nhà sản xuất, cụ thể là tụ 10 KVAr Để đáp ứng đủ công suất cho tải, cần lắp đặt 6 tụ 10 KVAr, tổng công suất phản kháng sẽ là 6×10 KVAr.
Tụ điện là thiết bị điện tĩnh hoạt động với dòng điện vượt trước điện áp, có khả năng sinh ra công suất phản kháng Q cho mạng Với ưu điểm tổn thất công suất tác dụng thấp và dễ dàng trong lắp ráp và bảo quản, tụ điện được chế tạo thành nhiều đơn vị nhỏ, cho phép linh hoạt ghép thêm tụ điện vào mạng tùy theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất.
Tụ điện là thiết bị phổ biến trong các xí nghiệp và nhà máy vừa và nhỏ, thường được sử dụng khi yêu cầu dung lượng bù không lớn Đối với dung lượng bù nhỏ hơn 5000 KVAR, việc sử dụng tụ điện là hợp lý, trong khi dung lượng lớn hơn có thể sử dụng máy bù đồng bộ.
Máy bù đồng bộ là một loại động cơ hoạt động chủ yếu ở chế độ không tải Khi ở chế độ quá kích thích, máy bù sản xuất công suất phản kháng để cung cấp cho mạng điện Ngược lại, trong chế độ thiếu kích thích, máy bù tiêu thụ công suất phản kháng từ mạng.
Máy bù không chỉ có chức năng bù công suất phản kháng mà còn là thiết bị hiệu quả trong việc điều chỉnh điện áp mạng Thường được lắp đặt tại những vị trí cần thiết trong hệ thống điện, máy bù giúp duy trì ổn định điện áp, nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.
ChọnContactor trong tủ tụ bù
Dòng điện định mức của Contactor trong tủ điện hạ áp thông dụng có các cấp như 9A, 12A, 18A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 130A, 150A, 250A, 300A và 600A Khi lắp đặt trong tủ điện, dòng điện định mức cần phải cao hơn 10% để bù đắp cho việc làm mát kém Ngoài ra, dòng điện cho phép qua Contactor cũng cần được điều chỉnh cao hơn trong chế độ làm việc dài hạn.
Có thể tính dòng định mức cho contactor theo công thức:
Ví dụ: Nếu Q%kVA%000VAr, UA5V, tính ra I5A, chọn contactor dòng IePA
Nếu QP000VAr, UA5V, IiA, chọn loại 75A, hoặc 95A.
Chú ý là contactor cho tụ khác với contacto thường cho motor vì cần dòng khởi động cao hơn nhiều.
Lắp đặt tủ bù công suất
Khi sử dụng bộ điều khiển tụ bù Mikro, hãy chú ý đến kích thước dập lỗ để đảm bảo tính tương thích Bạn có thể tham khảo thông số này trong bảng hướng dẫn đi kèm sản phẩm hoặc phần liệt kê trên model để có thông tin chính xác.
Khi lựa chọn mức điện áp cho tủ, cần chú ý đến điện áp thông dụng tại Việt Nam là 220V/380V Bạn có thể chọn điện áp 220V hoặc 415V, nhưng nếu chọn 220V thì nguồn điện cấp vào cũng phải tương ứng với 220V, vì sử dụng 380V có thể gây ra hiện tượng chập cháy Đối với điện áp 415V, cần đảm bảo rằng điện áp cấp vào phù hợp với điện áp dây Nếu sử dụng hệ thống điện 3 pha, nguồn nuôi bắt buộc phải là 220VAC.
Bước 3: Lựa chọn sơ đồ để đấu dây theo hướng dẫn đi kèm và phụ thuộc vào các trường hợp khác nhau.
Sơ đồ đấu dây bộ điều khiển tụ bù Mikro
Sơ đồ đấu dây bộ điều khiển tụ bù Mikro sử dụng điện áp 3 pha 220V/380V Trong đó, cuộn dây contactor 220V và điện áp nuôi là 220V.
34 Hướng dẫn cài đặt bộ điều khiển tụ bù Mikro PFR60
Các phím chức năng của điều khiển tụ bù Mikro PFR60
Bảng điều khiển bao gồm 35 đèn LED 7 đoạn để hiển thị các giá trị, cùng với 2 đèn chỉ thị trạng thái cos chậm (IND) hoặc cos nhanh (CAP) Các đèn LED còn lại cho biết trạng thái hoặc thông số của từng cấp Các nút điều khiển bao gồm nút Up để chuyển đổi menu và tăng giá trị, nút Mod/Scroll để đổi menu, và nút Down để giảm giá trị hoặc đổi menu Nút Program được sử dụng để cài đặt các thông số, trong khi đèn báo cho biết chế độ bù bằng tay (Manual) hoặc tự động (Auto) Cuối cùng, các đèn báo cũng hiển thị các thông số đang được theo dõi hoặc cài đặt.
Các bước cài đặt bộ điều khiển tụ bù Mikro
Để cài đặt hệ số cos(phi), đầu tiên bạn cần cấp điện nguồn và nhấn nút MODE/SCROLL cho đến khi đèn Set Cos(phi) sáng Tiếp theo, nhấn nút PROGRAMS để điều chỉnh hệ số Cos(phi) Sử dụng nút UP/DOWN để chọn giá trị Cos(phi) mong muốn, thường nằm trong khoảng từ 0.90 đến 0.98 Cuối cùng, cài đặt Cos(phi) ở mức 0.95.
Bước 2 : Cài đặt hệ số C/K
Hệ số C/K có thể cài tự động nhưng nên thiết lập bằng tay để bộ điều khiển có thể hoạt động chính xác hơn.
Để xác định số C/K cần nhập, trước tiên bạn cần hiểu rõ về hệ số này Hệ số C/K được tính toán dựa trên công thức có trong tài liệu sản phẩm hoặc có thể tra cứu trong bảng hướng dẫn đi kèm.
Bảng 3.2: Bảng tra hệ số C/K
Ví dụ: Sử dụng bộ điều khiển 6 cấp để điều khiển bù 4 cấp tụ, mỗi cấp tụ là
20KVar, 415V, biến dòng sử dụng là loại 250/5A => Hệ số C/K là 0.56
Tiến hành chỉnh : Nhấn MODE/SCROLL cho đến khi đèn C/K sáng =>
PROGRAMS để thay đổi giá trị C/K =>UP hoặc DOWN lên tới hệ số C/K là 0.56 => PROGRAMS để xác nhận thay đổi giá trị C/K.
Bước 3 : Cài đặt các bước tụ
Ví dụ ta dùng 4 cấp có cùng dung lượng 20Kvar thì cần làm như sau:
Để thay đổi giá trị các bước tụ, nhấn nút MODE/SCROLL cho đến khi đèn RATED STEPS sáng Sau đó, nhấn nút PROGRAMS để điều chỉnh giá trị, khi đèn số 1 sáng Tiếp tục nhấn PROGRAMS và sử dụng nút UP hoặc DOWN cho đến khi đạt giá trị 001, sau đó nhấn PROGRAMS để xác nhận thay đổi.
Nhấn nút UP để bật đèn số 2, sau đó tiến hành thay đổi các bước tụ số 2 thành 001 Tiếp theo, nhập 001 cho các bước tụ 3 và 4 Cuối cùng, nhập giá trị 000 cho các bước tụ 5 và 6 để hoàn tất cài đặt bước tụ.
Bước 4: Cài đặt chương trình điều khiển Mikro PFR60 Đầu tiên, cài đặt chương trình điều khiển bù bằng tay để kiểm tra các contactor Nhấn nút MODE/SCROLL cho đến khi đèn SWITCH PRO sáng, sau đó nhấn nút PROGRAMS để thay đổi chương trình điều khiển Sử dụng nút UP hoặc DOWN để chọn chương trình điều khiển bằng tay (n-A) và nhấn nút PROGRAMS để xác nhận Để kiểm tra lại, nhấn nút MODE/SCROLL cho đến khi đèn MANUAL sáng Nhấn nút UP từng lượt và quan sát; nếu mỗi lần nhấn có một contactor tác động, phần mạch điều khiển và chương trình bù bằng tay hoạt động tốt Cuối cùng, nhấn nút DOWN để cắt các cấptụ bù ra.
Sau khi đã kiểm tra điều khiển bù bằng tay, ta tiến hành chuyển sang chương trình điều khiển bù tự động như sau:
Nhấn nút MODE/SCROLL cho đến khi đèn SWITCH PRO sáng Nhấn nút
PROGRAMS để thay đổi chương trình điều khiển Nhấn nút UP hoặc DOWN chọn chương trình điều khiển tự động (Aut) Nhấn nút PROGRAMS để xác nhận thay đổi.
Các thông số cần lưu ý khi cài đặt bộ điều khiển tụ bù Mikro
Hệ thống công suất cần được cài đặt phù hợp với yêu cầu của từng địa điểm Để tránh bị phạt VC, hệ số công suất phải lớn hơn 0,9 Bộ điều khiển sẽ tự động đóng các cấp tụ theo thứ tự cho đến khi đạt được hệ số công suất mong muốn.
Hệ số C/K thể hiện thời gian trễ khi đóng cắt, được tính toán dựa trên cấp tụ nhỏ nhất Độ nhạy cho phép cài đặt tốc độ đóng ngắt của tụ điện, với giá trị độ nhạy càng lớn thì tốc độ đóng ngắt càng chậm.
Thời gian đóng lặp lại là khoảng thời gian trễ trước khi tụ bù được đóng lại, và thời gian này cần phải lớn hơn thời gian xả/nạp điện của tụ bù để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Chương trình đóng cắt của bộ điều khiển tụ bù bao gồm:
Chương trình đóng ngắt Manua
Manuna giúp bật các cấp tụ thực hiện bằng tay bằng các nút bấm như UP – lên va Dow xuống.
Chương trình đóng ngắt Rotational
Chúng có nguyên lý hoạt động tương tự nhue trên, theo thứ tự đóng trước sẽ được ngắt trước và điều khiển bằng tay.
Chương trình đóng cắt Automatic
Sử dụng ly đóng cắt tự động thông minh với trình tự linh hoạt dựa trên đặc tính sử dụng trước đó giúp tối ưu hóa thời gian đóng cắt và giảm cấp số Chương trình này không chỉ đảm bảo hiệu suất hoạt động mà còn kéo dài tuổi thọ của contactor và tụ bù.
Chương trình đóng cắt Four – Qua
Tương tự chương trình Auto nhưng hoạt động 2 chiều, thu phát công suất tốt Để hoạt động được nó phải chắc chắc rằng cực tính CT kết nối đúng.
Dưới đây là tín hiệu đèn để nhận biết các tính năng trong chương trình: Đèn Manual sáng lên => đóng cắt bằng tay
Chương trình “ROT”, “AUT”, “FQE” thì đèn Auto sáng Đèn cấp tụ ở trạngthái On đóng và ngược lại
1 Trình bày chức năng tủ bù công suất.
2 Trình bày phương pháp tính toán du lượng bù công suất phản kháng.
HỆ THỐNG ĐIỆN NHÀ THÔNG MINH
Giới thiệu chung
Với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ, nhu cầu về ngôi nhà thông minh, tiết kiệm năng lượng và tiện nghi ngày càng gia tăng Nhận thức được xu hướng này, Hager - công ty tiên phong trong lĩnh vực nhà ở thông minh - đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển sản phẩm đầu tiên của hệ thống Nhà thông minh từ năm 1988 Hiện nay, hệ thống Nhà thông minh của Hager đã được lắp đặt cho hơn 10,000 tòa nhà trên toàn cầu Sản phẩm của Hager rất đa dạng, phù hợp với nhiều kết cấu khác nhau, linh hoạt trong việc thay đổi, mở rộng và nâng cấp, đáp ứng tốt nhu cầu đa dạng của người dùng.
Bảy lý do để lắp đặt hệ thống Nhà thông minh:
Với hệ thống Nhà thông minh, bạn có khả năng điều khiển toàn bộ môi trường sống trong căn nhà của mình, bao gồm ánh sáng và điều kiện khí hậu, theo cách mà bạn mong muốn.
Chỉ với một nút nhấn, bạn có thể dễ dàng tắt hoặc mở nhiều thiết bị cùng lúc theo chế độ đã được thiết lập trước Việc lập trình cho ngôi nhà của bạn trở nên đơn giản và thân thiện, không cần kết nối với máy tính.
- Uyển chuyển: mọi chức năng của tất cả công tắc trong nhà bạn có thể được thay đổi và bổ xung vào bất cứ lúc nào bạn muốn
- Tiện lợi : mọi thiết bị trong nhà bạn có thể được điều khiển từ xa hay tại chổ
Nhà thông minh cung cấp nhiều lựa chọn đa dạng về sản phẩm, đặc biệt là công tắc và nút nhấn với nhiều chủng loại và màu sắc khác nhau, giúp bạn dễ dàng tìm kiếm thiết bị phù hợp cho ngôi nhà của mình.
Hệ thống Nhà thông minh mang lại nhiều lợi ích kinh tế vượt trội so với hệ thống điện truyền thống, bao gồm giảm chi phí lắp đặt, bảo trì và vận hành Bên cạnh đó, Nhà thông minh cũng tiết kiệm thời gian cho việc thay đổi và bổ sung chức năng Đặc biệt, giải pháp này giúp tiết kiệm năng lượng cho ngôi nhà của bạn.
Sử dụng nguồn điều khiển 29 VDC giúp đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống công tắc và nút nhấn trong ngôi nhà của bạn, giảm thiểu nguy cơ cháy nổ và điện giật một cách hiệu quả.
Hình 4.1: Giới thiệu hệ thống điện nhà thông minh
Cấu trúc của hệ thống điện nhà thông minh
Tổng quát hệ thống Nhà thông minh có thể chia ra làm 3 nhóm sản phẩm chính như sau :
Thiết bị ngõ vào đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý tín hiệu từ các thiết bị như cảm biến, công tắc và nút nhấn, sau đó truyền tải thông tin đến thiết bị xử lý trung tâm Các thiết bị này được phân chia thành ba nhóm chính, mỗi nhóm có chức năng và ứng dụng riêng biệt, góp phần vào việc tối ưu hóa hệ thống điều khiển.
+ Các mô đun vào (bộ nút nhấn 2 fold, 4 fold, 6 fold…)
+ Các bộ điều khiển phòng (Room controller)
+ Các thiết bị tự động (sensor ánh sáng, bộ phát hiện chuyển động,…)
+ Các dạng mànhình cảm ứng, Ipad, Iphone
+ Các dạng cảm biến an ninh (báo trạng thái cửa, báo vượt tường, báokiếng vỡ…) + Hệ thống giao tiếp điện thoại, internet
Thiết bị ngõ ra có chức năng chính là xử lý lệnh từ bộ điều khiển trung tâm và truyền tải đến các cơ cấu chấp hành Các thiết bị này được phân thành ba nhóm sản phẩm, đáp ứng nhu cầu điều khiển cho một ngôi nhà.
+ Điều khiển nhiệt độ, điều hòa không khí.
+ Điều khiển hệ thống âm thanh
Thiết bị hệ thống có vai trò quan trọng trong việc nhận tín hiệu từ các thiết bị ngõ vào, xử lý theo các chương trình đã được lập trình sẵn, và tạo ra các lệnh phù hợp để truyền đến các thiết bị ngõ ra.
Dưới đây là mô hình tổng quát cho một hê thống Nhà thông minh.
Hệ thống nhà thông minh được chia thành hai phần: phần điều khiển sử dụng nguồn 29VDC và phần động lực sử dụng nguồn 230VAC Tất cả các thiết bị trong hệ thống đều được kết nối qua một đường Bus chung, đảm bảo sự đồng bộ và hiệu quả trong việc điều khiển.
Hệ thống có thể sử dụng 40 địa chỉ riêng biệt do người sử dụng cấp phát hoặc kết nối các thiết bị thông qua sóng Radio Việc lập trình hệ thống được thực hiện trực tiếp trên thiết bị cấu hình mà không cần phải kết nối với máy tính.
Hình 4.2: Cấu trúc hệ thống điện nhà thông minh KNX
Các thiết bị trong hệ thống
Cài đặt hệ thống KNX bao gồm một bộ thiết bị kết nối với mạng hoặc xe buýt, với các mô hình thiết bị đa dạng tùy thuộc vào vai trò nút, khả năng và tính năng quản lý Tất cả các thiết bị này đều được cấu hình trong một hệ thống nhất quán Ngoài ra, còn có các thiết bị đa năng như các đơn vị khớp nối xe buýt (BCU) và mô-đun giao diện xe buýt (BIM) phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau.
Các thiết bị có thể được xác định và truy cập trên toàn mạng thông qua địa chỉ riêng hoặc số sê-ri duy nhất, tùy thuộc vào chế độ cấu hình Số sê-ri này được cấp bởi Phòng Chứng nhận Hiệp hội KNX Khi cần, các thiết bị cũng có thể cung cấp thông tin tham khảo từ nhà sản xuất cũng như thông tin chức năng độc lập.
Công tắc và ổ cắm cho hệ thống nhà thông minh được thiết kế đa dạng về mẫu mã và màu sắc, phù hợp cho các ứng dụng cao cấp Chúng có khả năng kết nối trực tiếp với bus điều khiển, mang lại trải nghiệm điều khiển thông minh tiện lợi.
Hình 4.3: Công tắc, ổ cắm cho hệ thống nhà thông minh
Input module dạng lắp âm tường được thiết kế để lắp đặt ngay sau các công tắc và nút nhấn thông thường Khi người dùng tương tác với các công tắc này, tín hiệu sẽ được xử lý và chuyển đổi thành tín hiệu tương thích với giao thức EIB, sau đó truyền đến bộ điều khiển trung tâm.
Hình 4.4: Input module dạng lắp âm tường
- Room controller: Bộ điều khiển phòng là một thiết bị đa năng, kết hợp một nhóm
Bài viết đề cập đến việc sử dụng 4 phím chức năng và một màn hình LCD, giúp người dùng dễ dàng truy cập thông tin cần thiết và lập trình các thiết bị trong phòng, cũng như thiết lập các mức báo động Một số tính năng cụ thể của hệ thống này bao gồm khả năng tùy chỉnh và điều khiển linh hoạt, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả cho người sử dụng.
+ Hiển thị các thông số trạng thái
Công tắc hẹn giờ là thiết bị quan trọng trong cả lĩnh vực dân dụng và thương mại, cho phép lập trình và điều khiển hoạt động của các thiết bị như hệ thống chiếu sáng và điều hòa nhiệt độ Việc sử dụng công tắc hẹn giờ không chỉ mang lại sự tiện nghi cho người dùng mà còn giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả.
Cảm biến chuyển động là thiết bị lý tưởng để tự động điều khiển ánh sáng tại các khu vực như cầu thang, hành lang và bãi đậu xe Thiết bị này cho phép người dùng điều chỉnh độ nhạy sáng và thời gian hoạt động, mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm năng lượng Với nhiều loại khác nhau, cảm biến chuyển động phù hợp với từng ứng dụng cụ thể.
Công tắc nhạy sáng là thiết bị được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển tự động hệ thống chiếu sáng cả trong nhà và ngoài trời, cũng như để điều khiển màn cửa Thiết bị này hoạt động dựa trên tín hiệu độ sáng nhận được từ các cảm biến đo độ sáng.
- Photo resistive cells: Cảm biến độ sáng truyền về bộ light sensitive switch Có hai dạng : dạng lắp nổi và dạng lắp âm tường.
- Ouput module: Các thiết bị này đóng vai trò là giao diện ngỏ ra giữa hệ thống
Nhà thông minh và các thiết bị chấp hành Đảm bảo việc điều khiển các thiết bị điện khi nhận được yêu cầu từ bộ điều khiển trung tâm
- Shutter output module: Thiết bị ngỏ ra chuyên biệt sử dụng cho việc điều khiển màn cửa với nhiều tính năng chuyên biệt như:
+ Chế độ điều khiển bằng tay Up/Down/Stop
+ Hiển thị trạng thái bằng đèn Led
+ Điều khiển theo quang cảnh
+ Hiển thị trạng thái khi có sự cố xảy ra
- Dimmer output module: Thiết bị ngỏ ra chuyên biệt sử dụng cho việc điều khiển đèn (dimming) Có nhiều dạng khác nhau : 1 channel, 3 channel; công suất từ 300W cho đến 10000W.
- Màn hình cảmứng: Có nhiều dạng màn hình cảm ứng:
+ Dạng gắn tường và dạng để bàn (sử dụng sóng wiless để truyền thông)
+ Dạng máy tính bảng (Ipad) kết nổi dễ dàng và khả năngđiều khiển đa dạng
Hình 4.13: Màn hình cảm ứng
TX 100 configurator sử dụng sóng radio để lập trình toàn bộ hệ thống Nhà thông minh Khi hệ thống được kết nối bằng dây bus, cần sử dụng thêm Media coupler để kết nối TX100 với hệ thống Ngoài ra, TX100 còn có chức năng kiểm tra kết nối, thử lệnh truyền xuống thiết bị, kiểm tra mức độ phủ sóng radio và lưu các chế độ cài đặt vào Smart card.
- Media coupler: Có chức năng làm giao diện giữa các thiết bị kết nối trên bus EIB với các thiết bị ngỏ vào dạng sóng radio.
- Supply module: Cung cấp nguồn 29 VDC cho phần điều khiển của hệ thống Nhà thông minh Có hai dạng :
+ Điều khiển từ xa qua điện thoại
+ Hiển thị trạng thái cho mỗi ngỏ ra
+ Báo động qua điện thoại qua 3 số điện thoại đã cài đặt trước.
+ Điều khiển từ xa qua internet
+ Hiển thị trạng thái qua internet
+ Gửi các thông báo lỗi qua internet
+ Chế độ bảo mật có password.
Giải pháp cho hệ thống điện n hà thông minh
4.1 Tổng quát Đặc điểm thiết kế hệ thống điều khiển thông minh cho các căn hộ cao cấp đòi hỏi phải đáp ứng được các yêu cầu về sự tiện nghi, thoải mái, giám sát toàn bộ ngôi nhà, đảm bảo được độ tin cậy và an toàn cao, tiết kiêm năng lượng với mức chi phí đầu tư ban đầu hợp lý.
Căn hộ cao cấp thường được trang bị nhiều phòng chức năng và các thiết bị điều khiển hiện đại như hệ thống bơm nước, chiếu sáng tự động, tưới cây tự động, báo cháy, camera chống trộm, cùng khả năng điều khiển từ xa qua điện thoại và internet Tất cả các thông số, cảnh báo và chế độ hoạt động của các thiết bị này được kiểm soát từ bộ điều khiển trung tâm, có khả năng kết nối với mạng điện thoại và internet Người sử dụng có thể tùy ý điều chỉnh, bổ sung hoặc bớt các thiết bị để phù hợp với nhu cầu của mình.
Nhà thông minh cung cấp 46 ứng dụng sản phẩm với nhiều hệ thống điều khiển đa dạng, cho phép tùy chỉnh theo mức độ yêu cầu của khách hàng để lựa chọn hệ thống phù hợp nhất.
- Hệ thống chiếu sáng thông minh
Hệ thống phát hiện chuyển động được lắp đặt tại các khu vực công cộng như cửa ra vào, đèn cầu thang, nhà vệ sinh và nhà để xe, tự động bật đèn khi có người bước vào và tắt đèn khi không còn ai, với độ sáng và thời gian hoạt động được thiết lập trước.
Hệ thống dimming cho phép điều chỉnh độ sáng của đèn gắn tường, đèn dây tóc và đèn fluorescent, kết hợp với cảm biến đo độ sáng và hệ thống điều khiển màn cửa Hệ thống này được lập trình để đáp ứng các yêu cầu về độ sáng tại các vị trí khác nhau trong căn hộ, mang lại sự tiện lợi và hiệu quả năng lượng cho người sử dụng.
Hệ thống điều khiển ánh sáng thông minh cho phép lập trình các chế độ như Chào buổi sáng, Ban ngày, Ban đêm, Ngày nghỉ và Vắng nhà, giúp tự động điều chỉnh ánh sáng và thiết bị trong nhà để tiết kiệm năng lượng và tăng cường an ninh Người dùng có thể tùy chỉnh các chế độ này theo nhu cầu cá nhân Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng trang trí cho sân vườn, hồ bơi và mái hiên cũng tự động bật đèn khi trời tối hoặc theo lịch trình đã định sẵn.
+ Tích hợp với hệ thống an ninh, tự động bật toàn bộ đèn trong nhà khi có báo động (báo cháy, báo trộm…).
- Hệ thống điều khiển nhiệt độ thông minh
Kết hợp với các bộ cảm biến nhiệt độ, việc đo và giám sát nhiệt độ trong phòng sẽ tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường, giúp tiết kiệm năng lượng và mang lại sự thoải mái tối ưu.
+ Hệ thống điều khiển nhiệt độ theo các chế độ lập trình trước.
- Hệ thống giám sát và điều khiển tại chổ và từ xa
Giám sát toàn bộ trạng thái của các thiết bị chính trong ngôi nhà từ màn hình điều khiển trung tâm, đặt tại phòng ngủ chính hoặc vị trí riêng tư chỉ dành cho chủ nhà Hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo cho người sử dụng khi phát hiện sự cố như bơm nước hoạt động, cháy nổ, hoặc có người đột nhập.
Lập trình các chế độ hoạt động cho thiết bị trong nhà theo từng khoảng thời gian khác nhau, bao gồm định thời trong ngày, theo ngày trong năm, và các ngày đặc biệt Ngoài ra, có thể giả lập sự có mặt của người trong nhà khi đi vắng bằng cách thiết lập các chế độ khác nhau cho thiết bị.
Điều khiển trực tiếp các thiết bị trong từng phòng riêng biệt có thể thực hiện thông qua các công tắc EIB với các tùy chọn 1 fold, 2 fold, 4 fold hoặc bằng các công tắc thông thường kết hợp với các mô đun ngỏ vào.
Hệ thống kết nối với điện thoại và internet ADSL, cho phép điều khiển và giám sát từ xa qua SMS hoặc internet Khi có sự cố như đột nhập hay cháy nổ xảy ra, hệ thống sẽ tự động gọi cho 3 số điện thoại đã được cài đặt trước Người dùng có thể dễ dàng kết nối và quản lý hệ thống ngay cả khi đang công tác xa nhà.
Với hệ thống giám sát qua internet, người dùng có thể theo dõi mọi hoạt động trong ngôi nhà của mình từ bất kỳ đâu Hệ thống cho phép kích hoạt các chế độ đã được thiết lập sẵn và điều khiển các thiết bị trong nhà một cách linh hoạt thông qua điện thoại hoặc internet khi cần thiết.
Hệ thống báo cháy và báo khói kết hợp với các thiết bị cảnh báo như chuông và còi sẽ thông báo kịp thời cho người sử dụng, đồng thời thực hiện các biện pháp an toàn bằng cách khóa đường dẫn khí gas và cắt điện trong khu vực xảy ra cháy.
Hệ thống an ninh thông minh tự động kích hoạt đèn toàn bộ ngôi nhà khi phát hiện có người xâm nhập, đồng thời mở camera chống trộm để ghi lại hình ảnh Nó có khả năng gửi tín hiệu báo động về phòng điều khiển trung tâm hoặc tự động gọi điện cho chủ nhân và cảnh sát, với tùy chọn thay đổi thứ tự ưu tiên và tối đa 3 số điện thoại trong vòng 3 giây Ngoài ra, hệ thống cũng có thể gửi thông báo qua internet để đảm bảo an toàn tối đa cho ngôi nhà.
- Hệ thống quản lý thời tiết
Các bộ trạm thời tiết giúp theo dõi các thông số như sức gió, lượng mưa, sức nắng và nhiệt độ Nhờ vào những thông tin này, hệ thống có thể tự động kích hoạt các chức năng khác, chẳng hạn như tưới cây tự động khi lượng mưa thấp và nắng nhiều.
+ Sử dụng hệ thống cảm biến đo tốc độ gió, tự động đóng mở cửa khi cógió lớn.
- Hệ thống màn hình cảm ứng
Quy trì nh thực hiện hệ thống điện nhà thông minh
Sau khi ký hợp đồng với Nhà tích hợp hệ thống của Hager, đại diện Hager sẽ cử nhân viên giám sát công trình, làm việc chặt chẽ với đơn vị xây dựng và thi công điện để thống nhất phương án triển khai cho dự án biệt thự Tiêu chuẩn.
+ Tiến độ xây dựng hoàn thiện công trình.
+ Tiến độ thi công hệ thống điện.
+ Cách thức lắp đặt thiết bị điện thông minh.
+ Cách thức cài đặt và vận hành hệ thống theo yêu cầu cụ thể của Gia chủ.
5.2 Tiến độ thực hiện hệ thống điện thông minh Nhà thông minh – Hager
Tiến độ lắp đặt hệ thống điện thông minh Nhà thông minh –Hager được liệt kê theo trình tự sau:
Khi hoàn thiện phần xây dựng thô của công trình, đơn vị thi công hệ thống điện sẽ tiến hành lắp đặt ống luồng cáp điện và hộp đế âm tường theo thiết kế đã được thống nhất Việc lắp đặt này bao gồm các vị trí cho hệ thống điều khiển thông minh, cảm biến gắn tường, và dây chờ để thuận tiện cho việc mở rộng hệ thống trong tương lai Nhân viên của Nhà tích hợp hệ thống Hager sẽ hướng dẫn và giám sát quá trình thi công này.
Khi công trình hoàn thiện phần trang trí nội thất (sau 8 – 10 tuần hoàn thành xây dựng thô), việc lắp đặt các phím điều khiển thông minh mới được triển khai Điều này giúp tránh tình trạng bề mặt các phím bị dính bẩn do quá trình sơn tường.
Lập trình và vận hành hệ thống điện thông minh cho nhà thông minh Hager được thực hiện dựa trên yêu cầu cụ thể của chủ đầu tư Đại diện của Hager sẽ cài đặt hệ thống theo các tiêu chí và nhu cầu thực tế, đảm bảo tính linh hoạt và hiệu quả trong việc quản lý điện năng.
• Chức năng của từng phím điều khiển thế nào ?
• Những chế độ chủ nhà mong muốn?
• Hệ thống chiếu sáng tự động, hệ thống Security…
• Hệ thống bơm nước theo thời gian?
• Chức năng hệ thống khi chủ nhà vắng nhà…
+ Chuyển giao công nghệ và hướng dẫn sử dụng: sau khi phần lập trình hệ thống đã
Sau khi hoàn tất, đại diện Hager sẽ cung cấp văn bản bàn giao cùng với tài liệu liên quan đến hệ thống điện thông minh cho Nhà thông minh - Hager, bao gồm cả hướng dẫn sử dụng chi tiết.
1 Trình bày cấu trúc của hệ thống điện nhà thông minh
2.Trình bày chức năng các thiết bị trong hệ thống điện nhà thông minh
3 Trình bày các giảỉ pháp cho hệ thống điện nhà thông minh
