BOÄ GIAÙO DUÏC ÑAØO TAÏO COÄNG HOAØ XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM BOÄ GIAÙO DUÏC ÑAØO TAÏO COÄNG HOAØ XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM TRÖÔØNG ÑH QUY NHÔN Ñoäc laäp – Töï do – Haïnh phuùc ************ ==[.]
BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH QUY NHƠN Độc lập – Tự – Hạnh phúc ************ =====000===== NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: ĐỖ CÔNG KHANH Khoa : Kỹ thuật & Công nghệ Ngành học : Điện kỹ thuật Khoá : 27 Đầu đề thiết kế tốt nghiệp: Thiết kế Rơle điện từ trung gian xoay chiều Các số liệu ban đầu : Uñm = 220V; Iñm = 5A; Uñk = 220V; f = 50Hz Tuổi thọ N = 106; Số lượng tiếp điểm ;4 Làm việc liên tục; cách điện cấp A, kiểu kín Nội dung thuyết minh tính toán: Phân tích chọn phương án thiết kế Tính mạch vòng dẫn điện Tính dựng đặc tính Tính toán nam châm điện Thiết kế kết cấu Các vẽ: - Bản vẽ nguyên lý Rơle trung gian - Bản vẽ đường đặc tính - Bản vẽ kết cấu nam châm điện - Bản vẽ đường đặc tính lực hút điện từ lúc hút lúc nhả - Bản vẽ tông lắp ráp Rơle LỜI NÓI ĐẦU Điện nguồn lượng quan trọng sử dụng rộng rải tất lónh vực kinh tế quốc dân Nhu cầu sử dụng điện không ngừng gia tăng Ngày cần có nhiều thiết bị điện hơn, tinh vi dễ sử dụng Khí cụ điện thiết bị điện chuyên dùng để đóng ngắt, điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ lưới điện thiết bị sử dụng điện khác Do đó, khí cụ điện loại thiết bị thiếu được, sử dụng điện công nghiệp, đời sống Khi công nghiệp ngày phát triển, nhu cầu sống ngày đòi hỏi cao hơn, cần thiết phải có khí cụ điện nhiều số lượng, tốt chất lượng hoàn hảo Đặc biệt khí cụ điện đại đòi hỏi phải có khả tự động hoá cao Chính vai trò cần thiết khí cụ điện nên việc tính toán thiết kế khí cụ điện nhiệm vụ quan trọng PHẦN MỞ ĐẦU I- KHÁI NIỆM CHUNG VỀ RƠLE Khí cụ điện thiết bị, cấu điện dùng để điều khiển trình sản xuất, biến đổi, truyền tải, phân phối lượng điện dạng lượng khác Trong hệ thống điện Rơle có vị trí quan trọng, dùng để bảo vệ thiết bị điện hay điều khiển trình sản xuất Rơle loại khí cụ điện tự động mà đặc tính “ vào - ” có tính chất sau: tín hiệu đầu thay đổi nhảy cấp (đột ngột) tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định Cùng với phát triển tiến khoa học kỹ thuật, công nghệ vật liệu công nghệ chế tạo Rơle nghiên cứu chế tạo gồm nhiều chủng loại, hoạt động theo nguyên lý khác nhau, có thông số đặc tính kỹ thuật bật lónh vực sử rộng rải 1) Các phận Rơle Gồm phận chính: - Bộ phận thu: có tác dụng tiếp nhận tín hiệu vào biến đổi thành đại lượng vật lý để rơle hoạt động - Bộ phận trung gian: có nhiệm vụ so sánh tín hiệu vào biến đổi với tín hiệu mẫu cho tín hiệu so sánh hiệu hai tín hiệu - Bộ phận chấp hành: Tuỳ theo tín hiệu so sánh mà phận chấp hành thực chức đóng mở tiếp điểm rơle 2) Phân loại Rơle a) Theo nguyên lý: - Rơle điện từ: dựa tác dụng lực từ trường dòng điện chạy cuộn dây sinh lên phần ứng (nắp) vật liệu sắt từ làm nắp dịch chuyển - Rơle phân cực: rơle điện từ có thêm từ trường phân cực nam châm vónh cửu tạo Vị trí nắp phụ thuộc vào cực tính tín hiệu đưa vào rơle (còn gọi rơle cực tính) - Rơle từ điện: làm việc dựa tác dụng lực từ trường nam châm vónh cửu tạo lên dòng điện chạy cuộn dây làm cuộn dây dịch chuyển - Rơle điện động: dựa tác dụng tương hỗ từ trường dòng điện chạy cuộn dây sinh với dòng điện chạy cuộn dây khác làm cuộn dây dịch chuyển - Rơle cảm ứng: dựa sở tác dụng tương hỗ từ trường cuộn dây đứng yên với dòng điện cảm ứng phần động, làm phần động dịch chuyển - Rơle nhiệt: dựa co giãn kích thước, thể tích, áp suất vật liệu nhiệt độ chúng thay đổi - Rơle điện tử bán dẫn – gọi Rơle không tiếp điểm b) Theo cấu chấp hành: - Rơle có tiếp điểm: rơle - Rơle tiếp điểm: rơle bán dẫn, điện tử c) Theo chức năng: - Rơle bảo vệ - Rơle điều khiển d) Theo nguyên lý xử lý tín hiệu: - Rơle tương tự - Rơle số 3) Đặc tính thông số rơle a) Đặc tính: Đường biểu diển quan hệ đại lượng vào x đầu y rơle gọi đặc tính “vào - ” coi đặc tính rơle Nên đặc tính gọi đặc tính rơle y ymax ymin xnh xtđ xlv x Hình Đặc tính làm việc Rơle tiếp điểm - Khi < x xtñ : y =ymax : rơle đóng - Khi x > xnh : y =ymax : rơle đóng - Khi x = xnh : y = ymin : rơle nhả - Khi < x < xnh: y = ymin : rơle không tác động b) Thông số rơle + Hệ số nhả K nh = x nh x tđ Knh phụ thuộc vào loại rơle: - Với loại rơle cực đại Knh < - Với loại rơle cực tiểu Knh > + Hệ số dự trữ K dt = x lv x tđ Trong đó: xlv - giá trị làm việc dài hạn đại lượng đầu vào xtđ - giá trị tác động đại lượng vào + Hệ số điều khiển: K đk = Pđk Ptđ Trong đó: Pđk - công suất cực đại tải mạch làm việc Ptđ - công suất đầu vào cần thiết cho rơle tác động + Thời gian tác động: ttđ Khoảng thời gian từ thời điểm đặt tín hiệu vào x đến thời điểm đại lượng đầu y đạt giá trị cực đại ttđ < 10-3s: rơle không quán tính ttđ < 10-2s: rơle tác động nhanh ttđ > 1s : rơle thời gian ttđ = (5÷15).10-2s: rơle tác động bình thường ttđ = (0,15÷1)s : rơle tác động chậm + Thời gian nhả: tnh Khoảng thời gian thời điểm ngắt tín hiệu vào x đến đại lượng y đạt giá trị cực tiểu + Tần số thao tác: f= t tñ + t lv + t nh + t ng Trong đó: ttđ - thời gian tác động t lv - thời gian làm việc (khoảng thời gian từ đại lượng đạt giá trị cực đại đến đạt cực tiểu 0) tnh - thời gian nhả tng - thời gian nghỉ (khoảng thời gian từ đại lượng đạt giá trị đến đạt giá trị cực đại lần sau) 4) So sánh thông số kinh tế - kỹ thuật loại rơle khác a) Phân loại rơle tónh: Nếu phân loại theo nguyên tắc làm việc, rơle tónh dùng linh kiện bán dẫn phân loại thành: - Rơle tương tự sử dụng linh kiện bán dẫn tương tự điốt, tranzito, khuếch đại thuật toán - Rơle tương tự kết hợp kỹ thuật số có sử dụng thêm phần tử số VÀ, HOẶC, v.v - Rơle kỹ thuật số vi xử lý - Rơle kỹ thuật số có vi xử lý Nếu phân loại theo số lượng tín hiệu đầu vào, rơle loại phân loại thành: - Rơle đo lường đại lượng điện, thí dụ rơle áp, rơle dòng - Rơle đo lường hai đại lượng điện, thí dụ rơle định hướng công suất, rơle khoảng cách - Rơle đo lường nhiều đại lượng điện, thí dụ rơle dòng ba pha, rơle thiểu áp ba pha, v.v Nếu phân loại theo chức năng, rơle tónh chia thành rơle bảo vệ rơle phụ giống rơle điện Tuy nhiên, rơle phụ thường dùng rơle trung gian rơle thời gian Rơle tín hiệu kiểu tónh phần tử riêng biệt thường không chế tạo Cách phân loại sử dụng khái niệm rơle tónh theo nghóa rộng Trong trường hợp chung, khái niệm rơle tónh theo nghóa hẹp thường dùng để loại rơle bán dẫn tương tự có sử dụng kết hợp số loại linh kiện kỹ thuật số đơn giản Rơle kỹ thuật số không sử dụng vi xử lý gọi tónh, song thường gán thêm chữ “số” Khái niệm tónh theo nghóa hẹp không dùng cho rơle sử dụng vi xử lý b) So sánh thông số kinh tế - kỹ thuật loại rơle khác nhau: Các rơle bảo vệ sử dụng ngành điện lực chia thành ba nhóm lớn sau: Nhóm thứ loại rơle điện nơi có chuyển đổi lượng điện thành trình xử lý thông tin Nhóm gồm loại rơle điện từ, rơle điện động, rơle cảm ứng rơle nhiệt Nhóm thứ hai loại rơle tónh, thực việc so sánh đại lượng túy điện dạng tương tự Nó bao gồm loại rơle khuếch đại từ, rơle điện tử, rơle dùng điốt tranzito, rơle dùng vi mạch tương tự Rơle số thuộc nhóm thứ ba Ở tín hiệu trước xử lý chuyển đổi thành mã số Nhóm bao gồm rơle dùng vi mạch số vi xử lý rơle có vi xử lý Như nói, rơle số thuộc nhóm loại rơle tónh song để phân biệt rõ người ta tách chúng thành hai nhóm khác Bảng trình bày so sánh rơle thuộc nhóm khác số thông số kinh tế - kỹ thuật, xét quan điểm khai thác, sử dụng Ở chữ số thứ tự theo chiều hướng từ (1) đến tốt (8) Các số có giá trị định tính giá trị định lượng Đây đánh giá có tính chất tương giá trị trung bình theo chủng loại Vì xảy trường hợp rơle thuộc chủng loại tốt rơle thuộc chủng loại khác theo thông số đó, số trung bình chủng loại thấp chủng loại Mặc dù việc đánh giá có tính chất tương đối, song kết tổng cộng số tương đối phù hợp với thực tế Trong nhóm rơle điện cơ, rơle cảm ứng có chất lượng tốt Điều giải thích rơle loại sử dụng rộng rãi hệ thống điện Việt Nam Rơle sử dụng bóng điện tử, đời sau loại rơle điện song tính ưu việt hẳn Vì vậy, thực tế rơle điện tử chưa đưa vào sản xuất qui mô công nghiệp Thông số kinh tế kỹ thuật Rơle điện Điện Cảm Nhiệt Rơle tónh Khuếch Bóng Tranzito Rơle số Vi Vi từ đại từ mạch ứng điện tử xử lý - Giá thành - Độ xác - Tốc độ thao taùc - Độ trôi tham số - Độ nhạy - Công suất tiêu thụ - Độ phức tạp - Độ linh hoaït - Độ tin cậy - Chi phí vận hành - Kích thước - Kinh nghiệm sử dụng Tổng cộng 48 50 36 47 46 58 69 76 Bảng So sánh thông số kinh tế - kỹ thuật loại rơle Nế u cá c rơle có nguồ n gố c từ Liê n Xô (cũ ) phầ n lớ n cá c rơle điệ n việ c thay n g đượ c thự c hiệ n mớ i bằ ng cá c rơle tónh sử dụ n g tranzito vi mạ c h Vớ i sá c h mở cử a, n g ta có điề u kiệ n tiếp nhậ n sử dụ ng mộ t số loạ i rơle số củ a cá c nướ c phương Tâ y Mặ c dù có giá n h cao loạ i rơle nà y có chấ t lượ n g hẳ n cá c loạ i rơle trướ c , n g đượ c đưa o sử dụ ng tạ i hầ u hế t cá c cô n g trình trọ n g điể m củ a ngà n h điệ n lự c Nhu cầ u sử dụ n g rơle loạ i nà y cà n g trở nê n cấ p bá c h ta tă n g cô n g suấ t truyề n tả i lướ i điệ n hợ p nhấ t dẫ n đế n yê u cầ u khắ c khe đố i vớ i vấ n đề ổ n định độ n g củ a hệ thố n g II- RƠLE TRUNG GIAN ... điện từ Rơle trung gian loại thiết bị điện có kết cấu đơn giản, dòng điện làm việc định mức rơle nhỏ nên không phát sinh hồ quang phận mang điện Như rơle gồm phận sau: Nam châm điện xoay chiều. .. RƠLE TRUNG GIAN Rơle trung gian dùng nhiều sơ đồ bảo vệ hệ thống điện sơ đồ điều khiển tự động Do có số lượng tiếp điểm lớn từ đến tiếp điểm vừa thường đóng vừa thường mở, nên rơle trung gian. .. sau, đồng thời cách ly điện áp khác phần tử điều khiển (thường điện áp chiều 9V, 12V, 24V) với phần chấp hành (thường điện xoay chiều 220V, 380V ) 1) Cấu tạo Rơle: Hình Các phận rơle trung gian điện