ĐỀ CƯƠNG TỰ ĐỘNG HOÁ VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN Chương 1 Tổng quan về hệ thống tự động điều khiển 1 Chức năng của các mạch tự động điều khiển Thông tin giao tiếp Xử lý tín hiệu Điều khiển năng lượng.
ĐỀ CƯƠNG TỰ ĐỘNG HOÁ VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN Chương 1: Tổng quan hệ thống tự động điều khiển Chức mạch tự động điều khiển: - Thơng tin-giao tiếp - Xử lý tín hiệu - Điều khiển lượng ( điều khiển công suất): Điều khiển dòng lượng từ nguồn đến tải Thực biến đổi tĩnh cách sử dụng bộ: CL, băm áp chiều, điều áp xc, biến tần Thực biến đổi điện điều khiển momen tốc độ động - Điều khiển thông số theo yêu cầu công nghệ - Ổn định thông số: Điều khiển để ổn định thông số hệ thống điện áp, dòng điện, tốc độ, nhiệt dộ… phạm vi cho phép, cách kết hợp với tín hiệu phản hồi để điều chỉnh giá trị đặt trước Sơ đồ cấu trúc tổng quát hệ thống tự động hoá: - Cảm biến: đặt phần tác động đầu vào, có tác dụng đưa thông tin vào phần điều khiển Cách thể sơ đồ nguyên lý: - Thể nét vẽ đậm (động lực), nhạt (điều khiển) - Ký hiệu vẽ: để phân biệt thiết bị khác gợi ý loại thiết bị - Bố trí linh kiện, thiết bị vẽ Đánh số đầu dây: Tại phải đánh số đầu dây: Thuận lợi cho việc đọc vẽ, thuận lợi lắp ráp, thi công, bảo dưỡng Cách thể sơ đồ lắp ráp: - Dây động lực: có dịng lớn, dây điều khiển có dịng bé - Tại phải tách riêng dây động lực dây điều khiển? nhằm tránh phát nhiệt từ dây động lực ảnh hưởng tới dây điều khiển nhiễu thông tin từ dây động lực sang dây điều khiển - Các nguyên tắc bố trí thiết bị: - Nguyên tắc khối lượng: thiết bị nặng đặt thấp, tb nhẹ bố trí cao - Nguyên tắc phát nhiệt: tb phát nhiệt bố trí thấp, tb phát nhiệt nhiều bố trí cao - Theo họ linh kiện: thiết bị họ đặt chỗ - Nguyên tắc chức phục vụ nhóm thiết bị: tb thực chức hoạt động đặt gần khu vực, để dễ tháo tác, sửa chữa, lắp đặt Các mạch bảo vệ: - Thể nút âns thường đóng, thường mở? Thường đóng: Ban đầu đóng, ấn tiếp điểm mở ra, thả tay lặp tức đóng lại Thường mở ngược lại - Mạch bảo vệ ( Tự trì): Có chức tự trì bảo vệ tránh tự hoạt động lại sau điện Chương 2: Điều khiển mạch có tiếp điểm không tiếp điểm Bốn nguyên tắc - Thời gian - Tốc độ - Dòng điện - Hành trình ATS: - Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS sử dụng để tự động chuyển tải từ nguồn sang nguồn dự phịng có cố điện nguồn chính, tự động chuyển ngược lại nguồn phục hồi - Cấu trúc chung: Bộ điều khiển: nhận tín hiệu từ khối so sánh tác động đến khối chuyển mạch Bộ so sánh: theo dõi, giám sát thông số nguồn Khố chuyển mạch: Thực đóng cất tải từ nguồn sang nguồn ( Contactor, aptomat, máy cắt, chuyển mạch kiểu bập bênh) - ATS lưới – máy phát: Tải sử dụng điện từ lưới Khi lưới bị cố, so sánh nhận tín hiệu ( I,U,f) so sánh với tín hiệu chuẩn Bộ so sánh phát tín hiệu lên điều khiển, đk phát tín hiệu đến khởi động động diezel để khởi động động cơ, máy nổ khởi động làm quay máy phát điện G, điện áp cực máy phát thành lập Nếu chất lượng điện máy phát đảm bảo so sánh cấp tín hiệu đến đk, đk tác động đến cấu chuyển mạch, phụ tải cấp điện từ máy phát G Khi thời điểm lưới điện phục hồi, sau khoảng time trễ , ss gửi tín hiệu lên đk, đk tác động lên chuyển mạch đển chuyển tải từ máy phát nguồn Từ thời điểm chuyển tải lưới, máy phát chạy không tải khoảng time để làm mát , sau tự tắt động diezel - Khoảng time trễ giản đồ time: T1: time phát tín hiệu lện kđ lưới cố T2: time chuyển tải dùng máy phát T3: time để xác định chắn lưới phục hồi để chuyển tải lưới T4: time máy phát chạy không tải để làm nguội Giải thích chi tiết hơn: Chương 3: Điều khiển số thiết bị điện Khởi động mềm - Là tất thiết bị cách thức sử dụng để giảm lượng cấp cho động nhằm giảm momen khởi động - Muốn giảm Momen cần giảm điện áp đặt vào dây quấn stator - Các dạng khởi động mềm + Dùng điện trở phụ mắc nối tiếp vào mạch stator (Ban đầu để điện trở phụ lớn sau giảm dần 0) Ưu điểm: Cấu trúc đơn giản, chi phí thấp, dễ vận hành – Nhược điểm: Hiệu suất thấp, tổn hao lượng lớn + Dùng MBA tự ngẫu (Sơ cấp nối với nguồn, thứ cấp nối với tải): MBA tự ngẫu: MBA có cuộn dây Ưu điểm: Hiệu suất cao, tiết kiệm điện hiệu suất cao MBA Nhược điểm: Kích thước cồng kềnh, Tốc độ thay đổi khơng mượt điện áp MBA thay đổi nhảy cấp, phận chuyển mạch để thay đổi tỷ số biến áp có cấu trúc phức tạp + Chia nhỏ cuộn dây: pp đc giật cục chuyển nấc Ưu điểm: Chi phí thấp hiệu suất cao, tiết kiệm điện năng; cấu gọn nhẹ, đơn giản - Nhược điểm: Động cần phải thiết kế, chế tạo đặc biệt + Đổi nối Sao-tamgiac: Đcơ giật nhẹ, nên đổi nối gần tới tốc độ lv đm đc + Dùng biến đổi ĐTCS: đc khởi động mềm mại, khó sửa chữa phải thay ms ?KHƠNG để động lv với điện trở #0 lâu dài sinh hao phí đc, lm nóng đc, hao phí điện trở phụ( sinh nhiệt) ? Tại nhà máy xí nghiệp thường sử dụng khởi động mềm cho động máy móc cơng suất lớn? Để tăng tuổi thọ cho động giảm tác động học không tốt đến động cơ, giảm sụt áp dòng khởi động lớn đồng thời giảm khả tác động phần tử bảo vệ ? Để thực khởi động mềm động chiều kích từ độc lập cách sử dụng điện trở phụ mắc nối tiếp phần ứng động cơ, cần: Giữ điện áp phần ứng, giảm dần giá trị điện trở phụ từ cực đại Ω ? Để thực khởi động mềm động không đồng ro-to lồng sóc cách sử dụng máy biến áp (MBA), cần: Giảm dần số vòng dây cuộn sơ cấp, giữ nguyên số vòng dây mạch thứ cấp MBA Khởi động trực tiếp: Làm biến dạng cách điện động cơ, biến dạng dây dẫn lực điện động lớn Gây sụt áp dòng khởi động lớn dẫn đến ảnh hưởng tiêu cực tới thiết bị điện khác Đổi nối sao-tamgiacs: Cần bn contactor: Rơle time để làm gì: Cài đặt thờigian để đổi nối ( thay role tốc độ) Sau đổi nối: Tốc độ tăng lên Nhược điểm: tốc độ thay đổi nhảy cấp không mượt Động bước: - KN: động chiều di chuyển bước riêng biệt Chúng có nhiều cuộn dây đc tổ chức theo nhóm gọi pha Bằng cách cung cấp lượng cho pha theo trình tự, động quay bước - Cần phải có điều khiển cấp nguồn cho động bước điều khiển cấp nguồn chiều cho cuộn dây stator theo trình tự đặt trc - Cấu tạo: + Stator(phần cảm): hệ thống cực từ mang cuộn dây pha, sinh từ trường tĩnh + Rotor(phần ứng): Sẽ trung tâm quay có lực tác dụng lên Tốc độ quay đcb tỷ lệ vs tốc độ chuyển mạch cấp nguồn cho cuộn dây pha Có loại đcb có đặc điểm rotor khác nhau: - Các phương pháp điều khiển động bước: + Điều khiển dạng sóng: lần bật pha + Điều khiển bước đủ ( Điều khiển pha đồng thời): Cấp nguồn chiều cho cuộn dây pha liên tiếp + Điều khiển nửa bước: Kết hợp pp trên, cuộn dây pha liên tiếp cấp nguồn chiều, có khoảng time mà pha đc cấp điện đồng thời Góc quay 45 độ + Điều khiển vi bước Điều khiển máy hàn: cần có dịng điện lớn - Máy biến áp hạ áp sử dụng hệ thống hàn có tác dụng gì? Là thiết bị biến đổi điện từ lưới thành nguồn điện có điện áp thấp dịng lớn, sinh nhiệt lượng lớn làm nóng chảy phần tử dẫn điện điểm hàn đảm bảo an toàn cho người vận hành Chương 4: Ổn định nguồn cấp Cấu trúc máy phát điện đồng bộ: Stator(phần ứng): Các cuộn dây pha nằm rãnh lõi thép từ Rotor(phần cảm): Cực từ dây kích từ Đưa dịng chiều vào dây quấn kích từ, quay rotor động sơ cấp, rotor trở thành nam châm điện quét qua dây stator từ sinh từ trường quay stator ( dây stator đc nối với tải) tượng cảm ứng điện từ Tốc độ quay rotor tốc độ từ trường quay nên gọi đồng - Lõi thép có tác dụng dẫn từ trường dòng dây quấn phần ứng sinh - Tác dụng cuộn kích từ: Cung cấp dịng kích từ cho máy phát - Tại khơng dùng Nam Châm VC? Vì NCVC tạo từ trường khơng đổi không tạo biến đổi từ thông - Đặc tính ngồi: Thể mối quan hệ điện áp đầu cực mp với dòng điện phần ứng + Tải dung: Khi tăng tải, điện áp tăng nhẹ + Tải thuẩn trở: Khi tăng tải, điện áp giảm nhẹ + Tải cảm: Khi tải tăng, điện áp giảm mạnh Khi MF làm việc có tải, để giữ điện áp đầu cực MF ổn định tải thay đổi cần thay đổi sdđ Ef để bù lại phản ứng phần ứng sụt áp dây quấn phần ứng, tức cần thay đổi dịng điện kích từ - Đặc tính điều chỉnh: cho biết chiều hướng điều chỉnh dịng kích từ để giữ điện áp đầu cực MF không đổi tải thay đổi Ổn định tần số: để ổn định tần số cần điều chỉnh tốc độ động Nguyên tắc điều chỉnh tần số: thay đổi lượng hơi, nước vào tuabin Ổn định điện áp: cần điều chỉnh dòng kích từ Các hệ thống kích từ Hệ thống động: Dùng máy phát chiều (kích từ tự kích) Hệ thống tĩnh: Dùng biến đổi ĐTCS Hệ thống không chổi than: dùng máy phát xoay chiều ngược, Không phát sinh tia lửa điện làm việc ; chỉnh lưu diode chỉnh lưu không điều khiển Hệ thống khơng chổi than sử dụng để kích từ máy phát lớn (công suất 600 MVA) mơi trường dễ cháy nổ Kích từ độc lập: sử dụng nguồn riêng Kích từ tự kích: Lấy nguồn từ máy phát UPS: - Thiết bị cấp nguồn liên tục - CN: Cung cấp điện khẩn cấp cho tải nguồn điện bị cố - Cấu tạo: Bộ chỉnh lưu, nghịch lưu, acquy, lọc, cơng tắc tĩnh - UPS online: có sử dụng diode, nhờ có diode đầu vào nghịch lưu mà có đường cấp cho tải + Nguyên lý: Khi hoạt động bình thường: Nguồn từ lưới qua chỉnh lưu, qua nghịch lưu -> Cung cấp cho tải, phần qua chỉnh lưu sạc cho acquy Khi nguồn lưới bị cố, điện chiều từ acquy qua nghịch lưu biến đổi thành điện xc cung cấp cho tải Trong trường hợp cần sửa chữa CL, NL nguồn lưới đc dẫn qua công tắc tĩnh đến tải Acquy đc nạp xả liên tục Công suất CL,NL phải lớn CS tải - UPS offline: + Nguyên lý: Khi làm vc bthg, nguồn lưới qua ctac tĩnh đến tải, phần qua CL đến nạp cho acquy Khi nguồn lưới bị sc, lấy nguồn từ acquy qua NL đến tải Thời gian chuyển mạch lâu chút so với trực tuyến CS CL không thiết phải > CS tải NL phải >CS tải Khi chọn acquy cần chọn có CS lớn CS tải có dung lượng lớn giúp cho tải dùng đc lâu Chương 5: Giao diện người máy - HMI Là thiết bị giao tiếp người điều hành với máy móc thiết bị - Cấu trúc: - Chức năng: - Phân biệt SCADA HMI: + HMI tập trung vào vc truyền tải thông tin trực quan để giúp người dùng giám sát quy trình cơng nghiệp HMI khơng thu thập ghi lại thông tin kết nối với sở liệu + SCADA đc sử dụng để theo dõi kiếm soát khu vực rộng lớn, thu thập liệu rộng HMI ... Chương 3: Điều khiển số thiết bị điện Khởi động mềm - Là tất thiết bị cách thức sử dụng để giảm lượng cấp cho động nhằm giảm momen khởi động - Muốn giảm Momen cần giảm điện áp đặt vào dây quấn... Các phương pháp điều khiển động bước: + Điều khiển dạng sóng: lần bật pha + Điều khiển bước đủ ( Điều khiển pha đồng thời): Cấp nguồn chiều cho cuộn dây pha liên tiếp + Điều khiển nửa bước: Kết... - Thiết bị tự động chuyển nguồn ATS sử dụng để tự động chuyển tải từ nguồn sang nguồn dự phịng có cố điện nguồn chính, tự động chuyển ngược lại nguồn phục hồi - Cấu trúc chung: Bộ điều khiển: