TIỂU LUẬN MÔN HỌC TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ Đề tài: TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ TRONG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG TIỂU LUẬN MÔN HỌC TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ Đề tài: TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ TRONG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU GVHD : PGS.TS. TĂNG TẤN CHIẾN HVTH : NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG LỚP : KTĐT K25 Đà Nẵng, 11/2013 MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT 3 DANH MỤC HÌNH VẼ 3 LỜI MỞ ĐẦU 3 Chương 1: GIỚI THIỆU 3 1.1. Khái niệm tương thích điện từ 3 1.2. Tương thích điện từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều 3 1.2.1. Bộ điều khiển động cơ xoay chiều 3 1.2.1.1. Động cơ xoay chiều 3 1.2.1.2. Bộ điều khiển động cơ xoay chiều 3 1.2.2. Tương thích điện từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều 3 1.3 Kết luận 3 Chương 2: VẤN ĐỀ TRÁNH NHIỄU ĐIỆN TỪ 3 2.1 Các loại nhiễu điện từ 3 2.2 Đường truyễn dẫn của nhiễu điện từ 3 2.3 Kết luận 3 Chương 3: CÁC GIẢI PHÁP GIẢM NHIỄU ĐIỆN TỪ 3 3.1 Giải pháp nối đất 3 3.1.1 Nối đất bảo vệ và nối đất chức năng 3 3.1.2 Các vòng lặp nối đất 3 3.1.3 Các hệ thống nối đất 3 3.2 Giải pháp bọc chắn 3 3.2.1 Bọc chắn là gì? 3 3.2.2 Giảm nhiễu điện từ bằng bọc chắn 3 3.3 Giải pháp bộ lọc 3 3.3.1 Bộ lọc 3 3.3.2 Nhiễu sóng hài 3 3.4 Ứng dụng kết nối dây trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều dòng sản phẩm VFD-F của hãng Delta 3 3.4.1 Sơ đồ nối dây cơ bản 3 3.4.2 Nối dây mở rộng 3 3.4.3 Kết nối các mạch chính 3 3.5 Kết luận 3 KẾT LUẬN 3 TÀI LIỆU THAM KHẢO 3 DANH MỤC VIẾT TẮT AC Alternating Current DC Direct Current EMC Electromagnetic Compatibility EMI Electromagnetic interference IGBT Insulated-gate bipolar transistor PWM Pulse-width modulation PE Protective earth N Neutral THID Total Harmonic Current Distortion DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Mô hình cơ bản của TTĐT……………………………………………………….……5 Hình 1.2: Nguồn phát- Đường dẫn- Máy thu……………………………………………….….5 Hình 1.3 Cấu tạo của động cơ xoay chiều……………………………………………………...6 Hình 1.4 Các thành phần chính của bộ điều khiển động cơ xoay chiều………………..…7 Hình 2.1 Nhiễu ở chế độ sai lệch và chế độ chung 3 Hình 2.2 Dòng nhiễu trong các dây cáp điện không bọc được dẫn tới đất thông qua điện dung kí sinh với một điện áp chế độ chung 3 Hình 2.3 Nhiễu ở chế độ chung trong cáp nguồn được truyền qua điện dung kí sinh và được ghép với cáp tín hiệu lân cận 3 Hình 2.4 Nhiễu ở chế độ chung được ghép thông qua cáp nguồn đến các hệ thống nguồn khác, sau đó cáp của hệ thống nguồn được nối với hệ thống truyền tải 3 Hình 2.5 Nhiễu ở chế độ chung của một dây cáp nguồn không bọc chắn được truyền xuống đất thông qua điện dung kí sinh 3 LỜI MỞ ĐẦU Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển rất nhanh, luôn cần đạt đến những yêu cầu kỹ thuật mới. Các thiết bị trong hệ thống điện công nghiệp, các dây chuyền sản xuất trong nhà máy được điều khiển từ động cơ cảm ứng không đồng bộ (KĐB) với chi phí hợp lý và độ bền cấu trúc. Tuy nhiên, việc điều khiển động cơ KĐB là một vẫn đề khó khăn, phức tạp vì động cơ KĐB là một hệ phi tuyến, cần thuật toán điều khiển chặt chẽ. Hiệu quả kinh tế trong sản xuất phụ thuộc vào việc sử dụng hợp lý các thiết bị điện trong sản xuất, điều khiển đạt hiệu suất tối ưu nhất. Các hệ thống cần điều khiển tốc độ động cơ hoạt động theo yêu cầu chính xác, việc sử dụng bộ điều khiển động cơ xoay chiều có vai trò rất quan trọng trong điều khiển động cơ điện KĐB ba pha. Bên cạnh đó, môi trường công nghiệp bị ảnh hưởng bởi các loại nhiễu do các thiết bị điện, điện tử gây ra. Khi bộ điều khiển động cơ xoay chiều hoạt động trong môi trường nhiễu, nhiễu được bức xạ và truyền thông qua các dây cáp tín hiệu và dây cáp nguồn, có thể ảnh hưởng đến chức năng, gây lỗi hay thậm chí gây hư hại cho bộ điều khiển. Để ngăn chặn điều này, một số bộ điều khiển động cơ xoay chiều có chống nhiễu tăng cường nhưng kết quả còn hạn chế và không kinh tế. Do đó, phương pháp hiệu quả là tìm ra nguyên nhân gây nhiễu và sử dụng giải pháp phù hợp để đạt mục tiêu “không bức xạ, không truyền dẫn và không tiếp thu nhiễu”. Các giải pháp này cần được áp dụng. Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1. Khái niệm tương thích điện từ Tương thích điện từ (TTĐT)- một thuật ngữ chỉ rõ đặc tính mà những thiết bị điện tử, tin học có được khi chúng vận hành tốt trong một môi trường có sự hiện diện của các thiết bị khác hoặc có tín hiệu nhiễu từ môi trường xung quanh chúng tác động vào. Mô hình cơ bản của TTĐT được minh họa bởi hình 1.1

KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ

Đề tài:

TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ TRONG BỘ ĐIỀU KHIỂN

ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

Đà Nẵng, 11/2013

MỤC LỤC

DANH MỤC VIẾT TẮT 3

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

LỜI MỞ ĐẦU 3

Chương 1: GIỚI THIỆU 3

1.1 Khái niệm tương thích điện từ 3

1.2 Tương thích điện từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều 3

1.2.1 Bộ điều khiển động cơ xoay chiều 3

1.2.1.1 Động cơ xoay chiều 3

1.2.1.2 Bộ điều khiển động cơ xoay chiều 3

1.2.2 Tương thích điện từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều 3

1.3 Kết luận 3

Chương 2: VẤN ĐỀ TRÁNH NHIỄU ĐIỆN TỪ 3

2.1 Các loại nhiễu điện từ 3

2.2 Đường truyễn dẫn của nhiễu điện từ 3

2.3 Kết luận 3

Chương 3: CÁC GIẢI PHÁP GIẢM NHIỄU ĐIỆN TỪ 3

3.1 Giải pháp nối đất 3

3.1.1 Nối đất bảo vệ và nối đất chức năng 3

3.1.2 Các vòng lặp nối đất 3

3.1.3 Các hệ thống nối đất 3

3.2 Giải pháp bọc chắn 3

3.2.1 Bọc chắn là gì? 3

3.2.2 Giảm nhiễu điện từ bằng bọc chắn 3

3.3 Giải pháp bộ lọc 3

3.3.1 Bộ lọc 3

3.3.2 Nhiễu sóng hài 3

3.4 Ứng dụng kết nối dây trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều dòng sản phẩm VFD-F của hãng Delta 3

3.4.1 Sơ đồ nối dây cơ bản 3

3.4.2 Nối dây mở rộng 3

3.4.3 Kết nối các mạch chính 3

3.5 Kết luận 3

KẾT LUẬN 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO 3

DANH MỤC VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình cơ bản của TTĐT……….……5

Hình 1.2: Nguồn phát- Đường dẫn- Máy thu……….….5

Hình 1.3 Cấu tạo của động cơ xoay chiều……… 6

Hình 1.4 Các thành phần chính của bộ điều khiển động cơ xoay chiều……… …7

Hình 2.1 Nhiễu ở chế độ sai lệch và chế độ chung 3

Hình 2.2 Dòng nhiễu trong các dây cáp điện không bọc được dẫn tới đất thông qua điện dung kí sinh với một điện áp chế độ chung 3

Hình 2.3 Nhiễu ở chế độ chung trong cáp nguồn được truyền qua điện dung kí sinh và được ghép với cáp tín hiệu lân cận 3

Hình 2.4 Nhiễu ở chế độ chung được ghép thông qua cáp nguồn đến các hệ thống nguồn khác, sau đó cáp của hệ thống nguồn được nối với hệ thống truyền tải 3

Hình 2.5 Nhiễu ở chế độ chung của một dây cáp nguồn không bọc chắn được truyền xuống đất thông qua điện dung kí sinh 3

LỜI MỞ ĐẦU

Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển rất nhanh, luôncần đạt đến những yêu cầu kỹ thuật mới Các thiết bị trong hệ thống điện công nghiệp,các dây chuyền sản xuất trong nhà máy được điều khiển từ động cơ cảm ứng không đồng

bộ (KĐB) với chi phí hợp lý và độ bền cấu trúc Tuy nhiên, việc điều khiển động cơKĐB là một vẫn đề khó khăn, phức tạp vì động cơ KĐB là một hệ phi tuyến, cần thuậttoán điều khiển chặt chẽ Hiệu quả kinh tế trong sản xuất phụ thuộc vào việc sử dụng hợp

lý các thiết bị điện trong sản xuất, điều khiển đạt hiệu suất tối ưu nhất

Các hệ thống cần điều khiển tốc độ động cơ hoạt động theo yêu cầu chính xác,việc sử dụng bộ điều khiển động cơ xoay chiều có vai trò rất quan trọng trong điềukhiển động cơ điện KĐB ba pha Bên cạnh đó, môi trường công nghiệp bị ảnh hưởngbởi các loại nhiễu do các thiết bị điện, điện tử gây ra Khi bộ điều khiển động cơ xoaychiều hoạt động trong môi trường nhiễu, nhiễu được bức xạ và truyền thông qua các dâycáp tín hiệu và dây cáp nguồn, có thể ảnh hưởng đến chức năng, gây lỗi hay thậm chígây hư hại cho bộ điều khiển

Để ngăn chặn điều này, một số bộ điều khiển động cơ xoay chiều có chống nhiễutăng cường nhưng kết quả còn hạn chế và không kinh tế Do đó, phương pháp hiệu quả

là tìm ra nguyên nhân gây nhiễu và sử dụng giải pháp phù hợp để đạt mục tiêu “khôngbức xạ, không truyền dẫn và không tiếp thu nhiễu” Các giải pháp này cần được ápdụng

Thiết bị A Thiết bị B

1.1 Khái niệm tương thích điện từ

Tương thích điện từ (TTĐT)- một thuật ngữ chỉ rõ đặc tính mà những thiết bị

điện tử, tin học có được khi chúng vận hành tốt trong một môi trường có sự hiện diện củacác thiết bị khác hoặc có tín hiệu nhiễu từ môi trường xung quanh chúng tác động vào

Mô hình cơ bản của TTĐT được minh họa bởi hình 1.1

Môi trường ngoài

Hình 1.1 Mô hình cơ bản của TTĐT

Nếu một hệ thống là EMC thì phải thỏa mãn ba tiêu chuẩn sau:

 Không gây ra nhiễu với các hệ thống khác

 Không nhạy với sự phát xạ từ các hệ thống khác

 Không gây ra nhiễu cho chính nó

Khái niệm chính trong TTĐT là mối quan hệ giữa “Nguồn phát- Đường dẫn- Máythu”

Hình 1.2: Nguồn phát- Đường dẫn- Máy thu

Có ba thành phần cơ bản: Nguồn phát, đường dẫn và máy thu

Máy thu có thể có hai loại khác nhau:

- Loại thụ động: Máy vi tính hoặc một số loại thiết bị điện tử khác.

Một số đề xuất để giải quyết vấn đề TTĐT trong mô hình này

- Khử năng lượng tại nguồn phát (ta có thể giảm tổng năng lượng được phát xạ)

- Xác định đường truyền dẫn cho bản thân thiết bị, đường dẫn này phải được kiểmsoát thông qua các dây dẫn hoặc bức xạ ra không gian

- Xác định đặc tính của máy thu và làm cho nó có thể tăng khả năng chống nhiễu hơn.Tóm lại, các vấn đề của EMC liên quan đến sự phát sinh, sự truyền và sự thunhận năng lượng điện từ Hình 1.2 minh họa ba yếu tố của một vấn đề EMC: nguồn tạo

ra sự phát xạ, và đường dẫn mang năng lượng phát xạ chuyển từ nguồn đến máy thu, và

vì vậy năng lượng điện từ không mong muốn được chuyển đổi thành một số tác độngkhông mong đợi

1.2 Tương thích điện từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều

1.2.1 Bộ điều khiển động cơ xoay chiều

1.2.1.1 Động cơ xoay chiều

 Cấu tạo: gồm hai bộ phận chính

- Cuộn dây cố định (còn gọi là Stator)

- Bộ phận xoay (còn gọi là Rotor)

Hình 1.3 Cấu tạo của động cơ xoay chiều

Stator gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vànhtròn để tạo ra từ trường quay Rotor hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõithép

Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do Stator gây ra làmcho Rotor quay trên trục Chuyển động quay của Rotor được trục máy truyền ra ngoài vàđược sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác Trụcnày quay với tốc độ do biến tần xác định

Bộ điều khiển động cơ xoay chiều là thiết bị dùng để điều khiển tốc độ của động

cơ điện, động cơ cảm ứng, hay động cơ đồng bộ Động cơ điện xoay chiều đầu tiênđược thiết kế vào năm 1899 Động cơ điện chuyển đổi điện năng thành cơ năng nhờ vàohiện tượng cảm ứng điện từ Các động cơ này được đặc trưng bởi:

- Tốc độ cố định, xác định bởi tần số của nguồn điện cấp

- Moment xoắn cố định

Tuy nhiên, với tốc độ cố định thì không phù hợp cho tất cả trường hợp; do đó,cần phải điều chỉnh tốc độ theo yêu cầu thực tế

Bộ điều khiển động cơ xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Ví

dụ, các dòng chảy của nước và hóa chất trong tiến trình công nghiệp thường được điềukhiển bằng cách điều chỉnh tốc độ của các máy bơm; hay bộ điều khiển động cơ gắn vớicác quạt để điều chỉnh luồng không khí trong hệ thống điều hòa không khí và nhiệt lớn…

 Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển động cơ xoay chiều:

- Nguồn điện xoay chiều 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng

phẳng, sử dụng bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện Điện áp và tần số đầu vào cố định

- Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều

3 pha đối xứng Mới đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện.Điện áp một chiều này ở mức rất cao Tiếp theo, thông qua trình tự kích hoạt thích hợp

bộ biến đổi IGBT (Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống như mộtcông tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của Biến tần) sẽ tạo ra một điện ápXoay chiều ba pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM)

Các thành phần chính của bộ điều khiển động cơ xoay chiều:

Hình 1.4 Các thành phần chính của bộ điều khiển động cơ xoay chiều

Chuyển đổi điện xoay chiều 3 pha thành điện một chiều, nhờ sử dụng cầu diode

Lưu trữ nguồn điện từ bộ chỉnh lưu cho bộ biến tần sử dụng Trong hầu hết cáctrường hợp, nguồn điện được lưu trữ trong các tụ điện có dung lượng cao.

Bộ biến tần lấy nguồn từ mạch DC và cung cấp cho động cơ Bộ biến tần sử dụng

kỹ thuật điều chế độ rộng xung tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha đầu ra cho động

cơ Tần số có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu

 Cho phép người dùng kiểm soát tốc độ của động cơ đem lại nhiều thuận lợitrong quá trình kiểm soát Điều chỉnh tốc độ là phương tiện để kiểm soát tiến trình:

- Hoạt động mượt mà hơn

- Kiểm soát tăng tốc

- Tốc độ làm việc khác nhau cho mỗi tiến trình

- Bù đắp cho sự thay đổi các biến của tiến trình

- Điều chỉnh tốc độ sản xuất

- Kiểm soát moment

- Khống chế dòng khởi động động cơ, giúp quá trình khởi động êm ái, nângcao độ bền kết cấu cơ khí

- Tiết kiệm năng lượng…

- Tạo ra lượng nhiệt lớn và các sóng hài

1.2.2 Tương thích điện từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều

Khi bộ điều khiên động cơ xoay chiều hoạt động, tín hiệu điều hòa sẽ xuất hiện ởđầu vào và đầu ra của bộ điều khiển động cơ xoay chiều Nó tạo ra một mức nhiễu điện

từ nhất định cho các thiết bị điện xung quanh và mạng điện lưới Động cơ xoay chiềuthường được ứng dụng trong môi trường công nghiệp với nhiễu điện từ mạnh Trong điềukiện như vậy, một động cơ xoay chiều có thể gây nhiễu hoặc bị gây nhiễu

Cài đặt các bộ điều khiển động cơ xoay chiều chính xác sẽ giảm ảnh hưởng nhiễu điện từ và đảm bảo tính ổn định lâu dài của hệ thống điện

1.3 Kết luận

Chương trình bày khái niệm về tương thích điện từ, cấu tạo và nguyên lý hoạtđộng và các ưu nhược điểm của bộ điều khiển động cơ xoay chiều, trình bày tính tươngthích điệm từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều

Chương 2: VẤN ĐỀ TRÁNH NHIỄU ĐIỆN TỪ

2.1 Các loại nhiễu điện từ

Nhiễu điện từ của bộ điều khiển động cơ xoay chiều có thể được phân biệt thànhnhiễu ở chế độ sai lệch và nhiễu ở chế độ chung

Nhiễu ở chế độ sai lệch bị gây ra bởi điện dung kí sinh giữa các dây dẫn và nhiễu ở chế

độ chung bị gây ra bởi đường dẫn ghép của chế độ chung được tạo ra bởi điện dung kísinh giữa các dây dẫn và đất

Hình 2.1 Nhiễu ở chế độ sai lệch và chế độ chung

Về cơ bản, nhiễu ở chế độ sai lệch có tác động lớn hơn đối với bộ điều khiển động

cơ AC và nhiễu ở chế độ chung có tác động lớn hơn đối với các thiết bị điện tử có độnhạy cao Một lượng quá nhiều nhiễu ở chế độ sai lệch có thể kích hoạt hệ thống bảo vệmạch của bộ điều khiển động cơ AC Nhiễu ở chế độ chung ảnh hưởng đến các thiết bịđiện tử ngoại vi thông qua kết nối đất chung

Noise Unshielded cable

Load Cstray

Ground

Các vấn đề TTĐT có thể quan trọng hơn khi theo các điều kiện sau đây:

- Khi một bộ điều khiển động cơ AC công suất lớn được kết nối với mộtđộng cơ công suất lớn

- Điện áp làm việc của bộ điều khiển động cơ AC tăng lên

- Các IGBT chuyển mạch nhanh

- Khi một dây cáp dài được sử dụng để nối động cơ với bộ điều khiển động

cơ AC

2.2 Đường truyễn dẫn của nhiễu điện từ

Nhiễu làm ảnh hưởng đến các thiết bị/ hệ thống điện ngoại vi có độ nhạy cao thôngqua đường dẫn và bức xạ, các đường truyền của chúng được trình bày sau đây:

 Dòng nhiễu trong các dây cáp điện không bọc được dẫn tới đất thông quađiện dung kí sinh với một điện áp chế độ chung thể hiện trong hình 2.2

Hình 2.2 Dòng nhiễu trong các dây cáp điện không bọc được dẫn tới đất thông qua

điện dung kí sinh với một điện áp chế độ chung

Unshielded cable Noise

Cstray Send Receive

Load

 Nhiễu ở chế độ chung trong cáp nguồn được truyền qua điện dung kí sinh

và được ghép với cáp tín hiệu lân cận, thể hiện trong hình 2.3 Một số phươngpháp có thể được áp dụng để giảm ảnh hưởng của nhiễu ở chế độ chung này, ví dụnhư bọc các dây cáp tín hiệu hoặc các dây cáp nguồn, tách riêng các loại cápnguồn và tín hiệu, lấy cáp tín hiệu đầu vào và bên đầu ra xoắn chúng với nhau đểcân bằng điện dung kí sinh, để các cáp nguồn và cáp tín hiệu chéo nhau góc 90°…

Hình 2.3 Nhiễu ở chế độ chung trong cáp nguồn được truyền qua điện dung kí sinh và

được ghép với cáp tín hiệu lân cận

 Nhiễu ở chế độ chung được ghép thông qua cáp nguồn đến các hệ thốngnguồn khác, sau đó cáp của hệ thống nguồn được nối với hệ thống truyền tải, nhưthể hiện trong hình 2.4

Ground

Hình 2.4 Nhiễu ở chế độ chung được ghép thông qua cáp nguồn đến các hệ thống nguồn khác, sau đó cáp của hệ thống nguồn được nối với hệ thống truyền tải

Noise Unshielded cable

Cstray

Load Cstray

Ground

 Nhiễu ở chế độ chung của một dây cáp nguồn không bọc chắn được truyềnxuống đất thông qua điện dung kí sinh Vì cả hai dây bọc chắn và không bọc chắndây được nối đến một đất chung, các hệ thống khác có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễutruyền từ mặt đất trở lại vào hệ thống thông qua dây bọc chắn Xem hình 2.5

Hình 2.5 Nhiễu ở chế độ chung của một dây cáp nguồn không bọc chắn được truyền

xuống đất thông qua điện dung kí sinh

 Khi có quá nhiều dòng điều chế xung đi qua một dây cáp của bộ điều khiểnđộng cơ AC không nối đất, nó hoạt động như một ăng-ten và tạo ra nhiễu bức xạ

2.3 Kết luận

Việc xác định chính xác đường đi của nhiễu trong hệ thống giúp cho việc triệt nhiễu đạthiệu quả cao hơn Chương 2 trình bày các loại nhiễu mode chung và mode sai lệch vàđường đi của nhiễu trong mạch bộ điều khiển động cơ xoay chiều

Chương 3: CÁC GIẢI PHÁP GIẢM NHIỄU ĐIỆN TỪ

Dòng rò của một thiết bị điện tử được dẫn xuống đất thông qua dây nối đất và điệncực nối đất Theo định luật Ohm, hiệu điện thế có thể phát sinh khi điện trở đất của điệncực và điện trở đất của đất là khác nhau

Theo định luật Ohm, điện trở đất cho điện cực và đất là khác nhau, trong trườnghợp này hiệu điện thế có thể phát sinh

3.1 Giải pháp nối đất

3.1.1 Nối đất bảo vệ và nối đất chức năng

Nối đất bảo vệ được ứng dụng bên ngoài các tủ và phải có điện trở thấp Mặt khác,nối đất chức năng có thể được ứng dụng bên trong các tủ và phải có trở kháng thấp

Mục tiêu của TTĐT là để tránh bất kỳ tác động nhiễu Nôi đất cho TTĐT có thểđược phân biệt bởi tần số Đối với tần số thấp hơn 10kHz, nên sử dụng hệ thống đất đơnđiểm và đối với các tần số cao hơn 10 kHz , nên sử dụng hệ thống đất đa điểm

 Nối đất đơn điểm: tất cả các đất tín hiệu của tất cả các thiết bị truyền dẫncông nghiệp được nối tiếp để tạo thành một điểm tham chiếu duy nhất Điểm này

có thể được nối trực tiếp đến đất; đến điểm nối đất được chỉ định hoặc đến điểm

an toàn đã được nối đất

 Nối đất đa điểm: tất cả các tín hiệu của tất cả các thiết bị truyền dẫn côngnghiệp được nối đất độc lập

 Nối đất Hybrid: loại nối đất này hoạt động khác biệt đối với các tần số thấp

và cao Khi hai phần của thiết bị A và B được kết nối thông qua một dây cáp đượcbọc chắn, một đầu được nối trực tiếp với đất trong khi đầu kia được nối với đấtthông qua một tụ điện Hệ thống nối đất này đáp ứng các tiêu chuẩn cho nối đấttần số cao và thấp

 Nối đất floating: các tín hiệu của tất cả các thiết bị truyền dẫn công nghiệp

được cách ly với nhau và không được nối đất

Dòng DC chảy đều khắp dây dẫn, nhưng dòng điện AC chảy về phía bề mặt củadây dẫn khi tần số tăng, điều này được gọi là "hiệu ứng bề mặt" Nó làm cho diện tíchmặt cắt hiệu dụng bị giảm khi tăng tần số Do đó để tăng diện tích mặt cắt hiệu dụng đối

HF

1

LF-HF 2

1 Braided 3

với các tần số cao bằng cách thay thế mấu dây nối đất bằng các dây dẫn bện hoặc dây dẫndải Tham khảo hình sau đây

Đây là lý do tại sao phải sử dụng dây nối đất ngắn và dày để nối với đường dẫnđất chung hoặc thanh góp nối đất Đặc biệt là khi một bộ điều khiển (ví dụ như PLC)được nối với một bộ điều khiển động cơ AC, nó phải được nối đất bởi một dây dẫn ngắn

và dày và được đề xuất sử dụng dây dẫn bện bằng phẳng (ví dụ: lưới kim loại) với mộttrở kháng thấp hơn ở tần số cao

Nếu dây nối đất quá dài, điện cảm của nó có thể ảnh hưởng đến cấu trúc tủ điềukhiển và tạo ra điện cảm tương hỗ và điện dung kí sinh Được thể hiện trong hình dướiđây, một dây nối đất dài có thể trở thành một ăng-ten thẳng đứng và biến thành mộtnguồn nhiễu

Very good Cable Earth plane

3.1.2 Các vòng lặp nối đất

Một vòng lặp nối đất xảy ra khi các phần của thiết bị được kết nối với nhiềuhơn một đường dẫn nối đất Trong trường hợp này, dòng nối đất có thể quay trở lạiđiện cực nối đất thông qua nhiều hơn một đường dẫn Có ba phương pháp để tránh cácvòng lặp nối đất:

- Sử dụng một mạch nguồn chung

- Nối đất đơn điểm

- Cách ly các tín hiệu (ví dụ bằng photocouplers)

Để tránh nhiễu ở chế độ chung thì thì sử dụng các dây song song hoặc dây cáp xoắn đôi Theo quy tắc này và tránh dây dẫn dài, nên đặt 2 dây gần nhau nếu có thể.

 Kí hiệu thứ 2 thể hiện kết nối giữa đất và thiết bị cung cấp nguồn

- T: Được nối trực tiếp tới đất (Điểm nối đất này tách biệt với các điểm nối đấtkhác trong hệ thống cung cấp nguồn)

- N : Nối với đất thông qua dây dẫn được cung cấp bởi hệ thống cung cấpnguồn

 Kí hiệu thứ ba và thứ tư ra thể hiện vị trí của dây đất

- S: Các dây trung tính và dây đất riêng biệt

- C: Dây trung tính và đất được kết hợp thành một dây dẫn đơn

 Hệ thống TN:

TN: Điểm trung tính của máy biến áp hay máy phát điện áp thấp được nối đất,

thường là điểm nối sao trong hệ thống điện 3 pha Thân của thiết bị điện được nối đấtthông qua nối đất này tại máy biến áp

Protective earth (PE): Dây dẫn nối phần kim loại tiếp xúc với người dùng.

Neutral (N): Dây dẫn nối với điểm nối sao trong hệ thống điện 3 pha hoặc mang dòng rò

trong một hệ thống điện 1 pha

 Hệ thống TN-S

TN-S: PE và N là hai dây dẫn riêng biệt chỉ được kết hợp với nhau gần nguồn điện(máy biến áp hoặc máy phát điện) Nó cũng giống như hệ thống 3 pha 5 dây