Các nguyên tắc điều khiển logic truyền động điện và các dạng bảo vệ và dạng tín hiệu hóa

CHƯƠNG CHƯƠNGCHƯƠNG CHƯƠNG 6 6 6 6 CáC CáCCáC CáC NGUYÊN NGUYÊNNGUYÊN NGUYÊN TắC TắCTắC TắC ĐIềU ĐIềUĐIềU ĐIềU KHIểN KHIểNKHIểN KHIểN LOGIC LOGICLOGIC LOGIC TRUYềN TRUYềNTRUYềN TRUYềN ĐộNG ĐộNGĐộNG ĐộNG ĐIệN ĐIệNĐIệN ĐIệN và các dạng bảo vệ và tín hiệu hóa và các dạng bảo vệ và tín hiệu hóa và các dạng bảo vệ và tín hiệu hóa và các dạng bảo vệ và tín hiệu hóa 6.1 CC NGUYấN TC IU KHIN LOGIC TRUYN NG IN 6.1.1 Khỏi nim chung Theo yờu c u cụng ngh ca mỏy, c cu sn xut, cỏc h thng truyn ủng ủin t ủng ủu ủc thit k tớnh toỏn ủ lm vic nhng trng thỏi (hay ch ủ) xỏc ủnh. Nhng trng thỏi s c hay h hng khỏc thụng thng ủó ủc d ủoỏn khi thit k tớnh toỏn chỳng ủ ỏp dng nhng thit b v bin phỏp bo v cn thit. Nh ng trng thỏi lm vic ca h thng truyn ủng ủin t ủng cú th ủc ủc trng bng cỏc thụng s nh: tc ủ lm vic ca cỏc ủng c truyn ủng hay ca c cu chp hnh mỏy s n xut, dũng ủin phn ng ca ủng c hay dũng kớch thớch ca ủng c ủin mt chiu, mụmen ph ti trờn trc ca ủng c truyn ủng Tu theo quỏ trỡnh cụng ngh yờu c u m cỏc thụng s trờn cú th ly cỏc giỏ tr khỏc nhau. Vic chuyn t giỏ tr ny ủn giỏ tr khỏc ủc thc hin t ủng nh h thng ủiu khin. K t qu hot ủng ca phn ủiu khin s ủa h thng ủng lc ca truyn ủng ủin ủn mt trng thỏi lm vic mi, trong ủú cú ớt nht mt thụng s ủc trng cho mch ủng l c ly giỏ tr mi. Nh vy v thc cht ủiu khin h thng l ủa vo hoc ủa ra khi h thng nhng ph n t, thit b no ủú (chng hn ủin tr, ủin khỏng, ủin dung, khõu hiu chnh ) ủ thay ủi mt hoc nhiu thụng s ủc trng hoc ủ gi mt thụng s no ủú (chng hn tc ủ quay) khụng thay ủi khi cú s thay ủi ngu nhiờn ca thụng s khỏc. t ủng ủiu khin hot ủng ca truyn ủng ủin, h thng ủiu khin phi cú nhng c cu, thit b nh n bit ủc giỏ tr cỏc thụng s ủc trng cho ch ủ cụng tỏc ca truyn ủng ủin (cú th l mụủun, cng cú th l c v du ca thụng s). Trong h thng ủiu khin giỏn ủon cỏc phn t nhn bit ny phi lm vic theo cỏc ngng chnh ủnh ủc. Ngha l khi thụng s ủc nhn bit ủn tr s ngng ủó ủt, phn t nhn bit theo thụng s ny s bt ủu lm vic phỏt ra mt tớn hiu ủa ủn phn t chp hnh. Kt qu l s ủa vo hoc ủa ra khi mch ủng lc nhng phn t cn thit. N u h thng ủiu khin cú tớn hiu phỏt ra t phn t nhn bit ủc dũng ủin, ta núi rng h ủiu khin theo nguyờn tc dũng ủin. Nu phn t nhn bit ủc tc ủ, ta núi rng h ủiu khin theo nguyờn tc tc ủ, nu cú phn t nhn bit ủc thi gian ca quỏ trỡnh (t mt mc thi gian no ủú) ta núi rng h ủiu khin theo nguyờn tc thi gian. Tng t cú h ủiu khin theo nguyờn tc nhit ủ, theo mụmen, theo chiu cụng sut 6.1.2 iu khin t ủng theo nguyờn tc thi gian. a) N i dung nguyờn tc ủiu khin theo thi gian: iu khin theo nguyờn tc thi gian da trờn c s l thụng s lm vic ca mch ủng l c bin ủi theo thi gian. Nhng tớn hiu ủiu khin phỏt ra theo mt quy lut thi gian cn thit ủ lm thay ủi trng thỏi ca h thng. GV: Trng Duy Vit - Khoa in in t 100 Những phần tử nhận biết ñược thời gian ñể phát tín hiệu cần ñược chỉnh ñịnh dựa theo ngưỡng chuyển ñổi của ñối tượng. Ví dụ như tốc ñộ, dòng ñiện, mômen của mỗi ñộng cơ ñược tính toán chọn ngưỡng cho thích hợp với từng hệ thống truyền ñộng ñiện cụ thể. Những phần tử nhận biết ñược thời gian có thể gọi chung là rơle thời gian. Nó tạo nên ñược một thời gian trễ (duy trì) kể từ lúc có tín hiệu ñưa vào (mốc 0) ñầu vào của nó ñến khi nó phát ñược tín hiệu ra ñưa vào phần tử chấp hành. C ơ cấu duy trì thời gian có thể là: cơ cấu con lắc, cơ cấu ñiện từ, khí nén, cơ cấu ñiện tử, tương ứng là rơle thời gian kiểu con lắc, rơle thời gian ñiện từ, rơle thời gian khí nén và r ơle thời gian ñiện tử b) Mạch ñiều khiển truyền ñộng ñiện ñiển hình theo nguyên tắc thời gian: Xét m ạch ñiều khiển khởi ñộng ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập có hai cấp ñiện trở phụ trong mạch phần ứng ñể hạn chế dòng ñiện khởi ñộng ở trên theo nguyên tắc thời gian. S ơ ñồ mạch ñiều khiển như hình 6.1. + _ 2§g 2G 1G + _ ¦ CK r 2 r 1 2RTh 1 3 5 7 9 11 13 D M §g §g §g 1RTh 1G 2G 1RTh 2RTh §g + _ Tr ạng thái ban ñầu sau khi cấp nguồn ñộng lực và ñiều khiển thì rơle thời gian 1RTh ñược cấp ñiện mở ngay tiếp ñiểm thường kín ñóng chậm RTh(9-11). ðể khởi ñộng ta phải ấn nút mở máy M(3-5), côngtắctơ ðg hút sẽ ñóng các tiếp ñiểm ở mạch ñộng lực, phần ứng ñộng c ơ ñiện ñược ñấu vào lưới ñiện qua các ñiện trở phụ khởi ñộng r 1 , r 2 . Dòng ñiện qua các ñiện trở có trị số lớn gây ra sụt áp trên ñiện trở r 1 . ðiện áp ñó vượt quá ngưỡng ñiện áp hút của rơle th ời gian 2RTh làm cho nó hoạt ñộng sẽ mở ngay tiếp ñiểm thường kín ñóng chậm 2RTh(11- 13), trên mạch 2G cùng với sự hoạt ñộng của rơle 1RTh chúng ñảm bảo không cho các côngt ắctơ 1G và 2G có ñiện trong giai ñoạn ñầu của quá trình khởi ñộng. Tiếp ñiểm phụ ðg(3-5) ñóng ñể tự duy trì dòng ñiện cho cuộn dây côngtắctơ ðg khi ta thôi không ấn nút M nữa. Tiếp ñiểm ðg(1-7) mở ra cắt ñiện rơle thời gian 1RTh ñưa rơle thời gian này vào hoạt ñộng ñể chuẩn bị phát tín hiệu chuyển trạng thái của truyền ñộng ñiện. Mốc không c ủa thời gian t có thể ñược xem là thời ñiểm ðg(1-7) mở cắt ñiện 1RTh. Hình 6.1 - ðiều khiển khởi ñộng ñộng cơ ðM ñl theo nguyên tắc thời gian. GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 101 M ω ω 0 ω 1 ω 2 MMM C 2 1 A 0 ω I 1 I 2 2 1 ω ω t t 1 t 2 I C 0 Thời gian chỉnh ñịnh ở mỗi cấp ñiện trở ñược tính theo công thức: t i = T ci .ln C C MM MM − − 2 1 trong ñó T ci - hằng số thời gian ñiện cơ của ñộng cơ ở ñặc tính có ñiện trở phụ ở cấp thứ i. T ci = 21 MM J i − ∆ ω V ới ∆ω i là khoảng biến thiên tốc ñộ trên ñường ñặc tính cơ có cấp ñiện trở thứ i ở nh ững mômen chuyển ñổi M 1 , M 2 tương ứng. J là mômen quán tính c ơ của hệ thống truyền ñộng và ñộng cơ, tính quy ñổi về trục ñộng cơ. Sau khi r ơle thời gian 1RTh nhả, cơ cấu duy trì thời gian sẽ tính thời gian từ gốc không cho ñến ñạt trị số chỉnh ñịnh thì ñóng tiếp ñiểm thường kín ñóng chậm RTh(9-11). Lúc này cu ộn dây côngtắctơ gia tốc 1G ñược cấp ñiện và hoạt ñộng ñóng tiếp ñiểm chính của nó ở mạch ñộng lực và cấp ñiện trở phụ thứ nhất r 1 bị nối ngắn mạch. ðộng cơ sẽ chuyển sang kh ởi ñộng trên ñường ñặc tính cơ thứ 2. Việc ngắn mạch ñiện trở r 1 làm cho rơle thời gian 2RTh mất ñiện và cơ cấu duy trì thời gian của nó cũng sẽ tính thời gian tương tự như ñối với r ơle 1RTh, khi ñạt ñến trị số chỉnh ñịnh nó sẽ ñóng tiếp ñiểm thường ñóng ñóng chậm 2RTh(11-13). Côngtắctơ gia tốc 2G có ñiện hút tiếp ñiểm chính 2G, ngắn mạch cấp ñiện trở th ứ hai r 2 , ñộng cơ sẽ chuyển sang tiếp tục khởi ñộng trên ñường ñặc tính cơ tự nhiên cho ñến ñiểm làm việc ổn ñịnh A. c) Nh ận xét về ñiều khiển truyền ñộng ñiện theo nguyên tắc thời gian: Ưu ñiểm của nguyên tắc ñiều khiển theo thời gian là có thể chỉnh ñược thời gian theo tính toán và ñộc lập với thông số của hệ thống ñộng lực. Trong thực tế ảnh hưởng của mômen cản M C của ñiện áp lưới và của ñiện trở cuộn dây hầu như không ñáng kể ñến sưk làm việc c ủa hệ thống và ñến quá trình gia tốc của truyền ñộng ñiện, vì các trị số thực tế sai khác với trị s ố thiết kế không nhiều. Thi ết bị của sơ ñồ ñơn giản, làm việc tin cậy cao ngay cả khi phụ tải thay ñổi, rơle thời gian dùng ñồng loạt cho bất kỳ công suất và ñộng cơ nào, có tính kinh tế cao. Hình 6.2 - ðặc tính khởi ñộng ñộng cơ ðM ñl theo nguyên tắc thời gian. GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 102 Nguyên tắc thời gian ñược dùng rất rộng rãi trong truyền ñộng ñiện một chiều cũng như xoay chiều. 6.1.3 ðiều khiển tự ñộng theo nguyên tắc tốc ñộ. a) N ội dung nguyên tắc: T ốc ñộ quay trên trục ñộng cơ hay của cơ cấu chấp hành là một thông số ñặc trưng quan trọng xác ñịnh trạng thái của hệ thống truyền ñộng ñiện. Do vậy, người ta dựa vào thông số này ñể ñiều khiển sự làm việc của hệ thống. Lúc này mạch ñiều khiển phải có phần tử nhận biết ñược chính xác tốc ñộ làm việc của ñộng cơ - gọi là rơle tốc ñộ. Khi tốc ñộ ñạt ñược ñến nh ững trị số ngưỡng ñã ñặt thì rơle tốc ñộ sẽ phát tín hiệu ñến phần tử chấp hành ñể chuyển trạng thái làm việc của hệ thống truyền ñộng ñiện ñến trạng thái mới yêu cầu. R ơle tốc ñộ có thể cấu tạo theo nguyên tắc ly tâm, nguyên tắc cảm ứng, cũng có thể dùng máy phát tốc ñộ. ðối với ñộng cơ ñiện một chiều có thể gián tiếp kiểm tra tốc ñộ thông qua s ức ñiện ñộng của ñộng cơ. ðối với ñộng cơ ñiện xoay chiều có thể thông qua sức ñiện ñộng và tần số của mạch rôto ñể xác ñịnh tốc ñộ. Hình 6.3 trình bày s ơ lược cấu tạo của rơle tốc ñộ kiểu cảm ứng. Rôto (1) của nó là một nam châm vĩnh cửu ñược nối trục với ñộng cơ hay cơ cấu chấp hành. Còn stato (2) cấu tạo nh ư một lồng sóc và có thể quay ñược trên bộ ñỡ của nó. Trên cần (3) gắn vào stato bố trí má ñộng (11) của 2 tiếp ñiểm có các má tĩnh là (7) và (15). ω 1 2 3 4 15 11 7 5 Khi rôto không quay các tiếp ñiểm (7),(11) và (15),(11) mở, vì các lò xo giữ cần (3) ở chính gi ữa. Khi rôto quay tạo nên từ trường quay quét stato, trong lồng sóc có dòng cảm ứng chạy qua. Tác dụng tương hỗ giữa dòng này và từ trường quay tạo nên mômen quay làm cho stato quay ñi một góc nào ñó. Lúc ñó các lò xo cân bằng (4) bị nén hay kéo tạo ra một mômen chống lại, cân bằng với mômen quay ñiện từ. Tu ỳ theo chiều quay của rôto mà má ñộng (11) có thể ñến tiếp xúc với má tĩnh (7) hay (15). Tr ị số ngưỡng của tốc ñộ ñược ñiều chỉnh bởi bộ phận (5) thay ñổi trị số kéo nén của lò xo cân b ằng. Hình 6.3 - Cấu tạo rơle t ốc ñộ kiểu cảm ứng. GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 103 Khi tốc ñộ quay của rôto bé hơn trị số ngưỡng ñã ñặt, mômen ñiện từ còn bé không thắng ñược mômen cản của các lò xo cân bằng nên tiếp ñiểm không ñóng ñược. Từ lúc tốc ñộ quay c ủa rôto ñạt giá trị lớn hơn hoặc bằng ngưỡng ñã ñặt thì mômen ñiện từ mới thắng ñược mômen cản của các lò xo làm cho phần tĩnh quay, ñóng tiếp ñiểm tương ứng theo chiều quay c ủa rôto. b) Mạch ñiều khiển truyền ñộng ñiện ñiển hình theo nguyên tắc tốc ñộ : Ta c ũng lấy trường hợp ñiều khiển mở máy ñộng cơ ñể xét những ví dụ cụ thể. Như ñã thấy ở ví dụ trước, việc ngắn mạch các ñiện trở khởi ñộng trong mạch phần ứng ñộng cơ có thể thực hiện ñược ở tốc ñộ ω 1 , ω 2 và ω 3 . ðể làm các phần tử kiểm tra tốc ñộ, ở ñây ta dùng các côngtăctơ gia tốc 1G, 2G và 3G có cuộn dây mắc trực tiếp vào 2 ñầu phần ứng ñộng cơ, nó tiếp thụ ñược ñiện áp tỷ lệ với tốc ñộ ñộng cơ với sai lệch nhỏ. + + CK _ ¦ _ 3G 2G 1G 3G 2G 1G §g §g + D 3 M 5 §g _ 0 M ω ω 1 2 ω ω 0 M 2 M 1 ω 3 (I ) 2 (I ) 1 1 2 3 4 0 t 1 t 2 u U t t 3 U U 1G U 2G U 3G e Trên hình 6.4 các ti ếp ñiểm chuyển ñổi trạng thái cần xảy ra ở tốc ñộ (ω 1 ,I 2 ), (ω 2 ,I 2 ) và (ω 3 ,I 2 ). Ở các ñiểm này, ñiện áp trên 2 ñầu phần ứng sẽ là: U 1 = Kφω 1 + I 2 .r − U 2 = Kφω 2 + I 2 .r − U 3 = Kφω 3 + I 2 .r − Giả sử ta cắt ñiện trở theo thứ tự r 1 , r 2 , r 3 thì phải chọn côngtăctơ có ñiện áp hút lần lượt là: U hút1G = U 1 U hút2G = U 2 U hút3G = U 3 Hình 6.4 - ðiều khiển khởi ñộng ñộng cơ ðM ñl theo nguyên t ắc tốc ñộ. GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 104 Hoạt ñộng của sơ ñồ: Sau khi ấn nút mở máy M, côngtăctơ ðg có ñiện ñóng mạch phần ứng ñộng cơ vào nguồn qua 3 ñiện trở phụ r 1 , r 2 và r 3 . ðộng cơ gia tốc trên ñường ñặc tính cơ (1). Khi t ốc ñộ ñộng cơ ñạt ñến trị số ω 1 ñiện áp trên 2 ñầu côngtăctơ 1G ñạt trị số hút U 1 , do ñó 1G hút, loại trừ ñiện trở r 1 , ñộng cơ sẽ chuyển sang gia tốc trên ñường ñặc tính cơ (2). Khi t ốc ñộ ñộng cơ ñạt ñến trị số ω 2 (ω 2 > ω 1 ) ñiện áp trên 2 ñầu côngtăctơ 2G ñạt trị số hút U 2 , do ñó 2G hút, loại trừ tiếp ñiện trở r 2 , ñộng cơ sẽ chuyển sang gia tốc trên ñường ñặc tính cơ (3). Khi t ốc ñộ ñộng cơ ñạt ñến trị số ω 3 (ω 3 > ω 2 ) ñiện áp trên 2 ñầu côngtăctơ 3G ñạt trị số hút U 3 , do ñó 3G hút, ñiện trở r 3 bị ngắn mạch, ñộng cơ sẽ chuyển sang gia tốc trên ñường ñặc tính cơ tự nhiên, cho ñến ñiểm làm việc ổn ñịnh. c) Nh ận xét về ñiều khiển truyền ñộng ñiện theo nguyên tắc tốc ñộ: Ưu ñiểm là ñơn giản và rẻ tiền, thiết bị có thể là côngtăctơ mắc trực tiếp vào phần ứng ñộng cơ không cần thông qua rơle. Nhược ñiểm là thời gian mở máy và hãm máy phụ thuộc nhiều vào mômen cản M C , quán tính J, ñiện áp lưới U và ñiện trở cuộn dây côngtăctơ. Các côngt ăctơ gia tốc có thể không làm việc vì ñiện áp lưới giảm thấp, vì quá tải hoặc vì cuộn dây quá phát nóng, sẽ dẫn ñến quá phát nóng ñiện trở khởi ñộng, có thể làm cháy các ñiện trở ñó. Khi ñiện áp lưới tăng cao có khả năng tác ñộng ñồng thời các côngtăctơ gia tốc làm tăng dòng ñiện quá trị số cho phép. Trong th ực tế ít dùng nguyên tắc này ñể khởi ñộng các ñộng cơ, thường chỉ dùng nguyên tắc này ñể ñiều khiển quá trình hãm ñộng cơ. 6.1.4 ðiều khiển tự ñộng theo nguyên tắc dòng ñiện. a) N ội dung nguyên tắc: Dòng ñiện trong mạch phần ứng ñộng cơ cũng là một thông số làm việc rất quan trọng xác ñịnh trạng thái của hệ truyền ñộng ñiện. Nó phản ánh trạng thái mang tải bình thường của h ệ thống, trạng thái mang tải, trạng thái quá tải cũng như phản ánh trạng thái ñang khởi ñộng hay ñang hãm của ñộng cơ truyền ñộng. Trong quá trình khởi ñộng, hãm, dòng ñiện cần phải ñảm bảo nhỏ hơn một trị số giới hạn cho phép. Trong quá trình làm việc cũng vậy, dòng ñiện có thể phải giữ không ñổi ở một trị số nào ñó theo yêu cầu của quá trình công nghệ. Ta có th ể dùng các côngtăctơ có cuộn dây dòng ñiện hoặc rơle dòng ñiện kiểu ñiện từ ho ặc các khóa ñiện tử hoạt ñộng theo tín hiệu vào là trị số dòng ñiện ñể ñiều khiển hệ thống theo các yêu cầu trên. Dòng ñiện mạch phần ứng ñộng cơ dùng làm tín hiệu vào trực tiếp hoặc gián tiếp cho các phần tử nhận biết dòng ñiện nói trên. Khi trị số tín hiệu vào ñạt ñến giá trị ngưỡng xác ñịnh có thể ñiều chỉnh ñược của nó thì nó sẽ phát tín hiệu ñiều khiển hệ thống chuyển ñến những trạng thái làm việc yêu cầu. b) M ạch ñiều khiển truyền ñộng ñiện ñiển hình theo nguyên tắc dòng ñiện: Xét mạch ñiều khiển hãm ngược ñộng cơ xoay chiều 3 pha rôto dây quấn khi ñảo chiều. Vì nh ững lí do tương tự như ñã phân tích trong chương 2, khi ñảo chiều quay ñộng cơ xoay chi ều 3 pha rôto dây quấn cần phải ñưa thêm vào mạch rôto một ñiện trở phụ lớn hơn trị s ố ñiện trở phụ cần thiết ñưa vào khi khởi ñộng. GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 105 Ta có thể dùng mạch ñiều khiển theo nguyên tắc dòng ñiện sau ñây ñể ñiều khiển việc ñưa vào và loại ra phần ñiện trở phụ ñó mỗi lần ñảo chiều quay ñộng cơ. N T 2G 1G H RH r p2 r p1 r h ~ AT RH ~ H 1G 2G H 1G 21 ~ N T T N KC1 KC2 KC3 KC4 KC5 0 1'2' 1 2 (N) (T) 3 5 9 7 11 13 15 17 2119 ω Ι Ι 2 0 Α Ι h® 3 1 2 ΤΝ ΤΝ' Yêu c ầu ñối với rơle hãm RH thụ cảm dòng ñiện rôto: khi dòng ñiện rôto lớn hơn trị số khởi ñộng thì nó phải tác ñộng, khi dòng ñiện rôto ñã giảm nhỏ về gần trị số khởi ñộng (I 1 ) thì nó ph ải nhả ñể chuẩn bị cho quá trình khởi ñộng tiếp theo. Vậy phải chỉnh ñịnh trị số I nhả của RH lớn hơn I 1 một ít, tất nhiên trị số I hút của nó sẽ lớn h ơn I 1 và xác ñịnh theo hệ số trở về của nó. Giả sử ñộng cơ ñang làm việc theo chiều quay thuận, nghĩa là bộ khống chế chỉ huy ñang ở vị trí 2 phía phải. Muốn ñảo chiều quay ñộng cơ, ta quay bộ khống chế KC về phía ngược. Khi bộ khống chế lướt qua vị trí 0, các côngtăctơ H, 1G, 2G mất ñiện nên các tiếp ñiểm của chúng nhả ra ñưa cả 3 ñiện trở vào mạch rôto. Khi ñến vị trí 2 phía trái, dòng ñiện rôto xuất hiện lúc này lớn hơn trị số chỉnh ñịnh hút của rơle RH, nên RH tác ñộng mở tiếp ñiểm RH(1-3), bảo ñảm cho cả 3 ñiện trở tham gia vào việc hạn chế dòng ñiện, quá trình hãm ng ược ñộng cơ ñược tiến hành. Hình 6.5 - ðiều khiển hãm ngược ñộng cơ xoay chiều 3 pha rôto dây qu ấn khi ñảo chiều theo nguyên tắc dòng ñiện. GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 106 Khi tốc ñộ ñộng cơ giảm gần ñến 0 thì dòng ñiện rôto cũng giảm ñến trị số nhả của rơle RH, rơle RH nhả ñóng tiếp ñiểm RH(1-3), công tăctơ H có ñiện, ñiện trở hãm ngược r h ñược lo ại ra ngoài, ñộng cơ bắt ñầu quá trình khởi ñộng theo chiều ngược với hai cấp ñiện trở hạn chế r p1 và r p2 . c) Nh ận xét về ñiều khiển truyền ñộng ñiện theo nguyên tắc dòng ñiện: - Ưu ñiểm: Thiết bị ñơn giản, sự làm việc của sơ ñồ không chịu ảnh hưởng của nhiệt ñộ cu ộn dây côngtăctơ, rơle. - Nhược ñiểm: ðộ tin cậy thấp, có khả năng ñình chỉ gia tốc ở cấp trung gian nếu ñộng c ơ khởi ñộng bị quá tải, dòng ñiện không giảm xuống ñến trị số nhả của rơle dòng ñiện. Nguyên tắc dòng ñiện ñược ứng dụng chủ yếu ñể tự ñộng ñiều khiển quá trình khởi ñộng ñộng cơ một chiều kích thích nối tiếp và ñộng cơ xoay chiều rôto dây quấn. 6.1.5 Các nguyên t ắc ñiều khiển khác Ngoài 3 nguyên t ắc ñiều khiển ñược áp dụng rộng rãi nhất mà ta ñã xét ở trên, cũng có th ể tiến hành ñiều khiển các quá trình hay máy móc sản xuất theo những thông số ño lường khác như: ðiều khiển theo công suất và chiều công suất mômen, sức căng, nhiệt ñộ, ánh sáng M ột trong những nguyên tắc rất hay dùng là nguyên tắc ñiều khiển theo ñường ñi (hay nguyên t ắc hành trình). Khi quá trình thay ñổi trạng thái làm việc của hệ có quan hệ chặt chẽ với vị trí của các b ộ phận ñộng của máy (ñầu máy, bàn máy, mâm cặp ) thì ta có thể dùng các thiết bị ñặc biệt - gọi là công tắc hành trình, ñặt tại những vị trí thích hợp trên ñường ñi của các bộ phận ñó. Khi b ộ phận ñộng di chuyển ñến những vị trí này sẽ tác ñộng lên các công tắc hành trình, công tắc hành trình sẽ phát những tín hiệu ñiều khiển hệ thống ñến các trạng thái làm việc m ới. Ví dụ như ñặt các công tắc cuối cùng ñể hạn chế hành trình bàn máy bào, máy doa, cầu trục hoặc là ñặt các công tắc hành trình ñể ñảo chiều, giảm tốc ñộ cho máy bào giường. KH A B N T 6.2 CÁC D ẠNG BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU HÓA 6.2.1 Ý ngh ĩa của bảo vệ và tín hiệu hóa Trong quá trình v ận hành, hệ thống ðKTð Tðð có thể có những tác ñộng ngẫu nhiên hoặc chủ quan của nhân viên vận hành dẫn ñến những sự cố hoặc chế ñộ làm việc xấu cho hệ th ống. Nếu các chế ñộ xấu hoặc sự cố không ñược loại trừ kịp thời thì sẽ dẫn ñến hư hỏng máy móc, thi ết bị, rối loạn quá trình sản xuất hoặc thậm chí có thể gây những tai nạn nguy hiểm cho người. Hình 6.6 - ðiều khiển theo nguyên t ắc hành trình. GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 107 Vì vậy bảo vệ và tín hiệu hóa trong hệ thống là không thể thiếu ñược. Nó có nhiệm vụ loại trừ và ñề phòng các sự cố và chế ñộ làm việc xấu, ñảm bảo vận hành an toàn cho máy móc và thi ết bị cũng như con người. Tác ñộng của bảo vệ và tín hiệu hóa: - Ng ắt ñiện ñộng cơ và hệ thống khi có sự cố nguy hiểm trực tiếp ñến ñộng cơ và thiết bị. Ví dụ khi ngắn mạch, khi ñiện áp giảm thấp quá mức hoặc khi mất bôi trơn, làm mát. - Khi quá t ải hoặc khi xảy ra chế ñộ làm việc xấu chưa có nguy hiểm trực tiếp ñến máy móc thiết bị thì tín hiệu hóa cho nhân viên vận hành biết ñể xử lý. - B ảo ñảm khởi ñộng, hãm, ñảo chiều … một cách bình thường, nghĩa là ñảm bảo sao cho I < I cp , t o < t o cp , … - Ngoài ra có nhi ều trường hợp ñể bảo ñảm cho các thiết bị quan trọng hoạt ñộng bình thường trong mọi trường hợp, bảo vệ sẽ tác ñộng cắt một số thiết bị ñiện không quan trọng l ắm khi có sự cố mất ñiện hay ñiện áp giảm thấp tạm thời. Các thiết bị bảo vệ phổ biến: - C ầu chì: cắt mạch ñiện khi dây chì nóng chảy. - Rơle dòng ñiện: Tác ñộng ở dòng ñiện ñã ñặt. - R ơle ñiện áp: Tác ñộng ở ñiện áp ñã ñặt. - Rơle công suất: Phản ứng với sự thay ñổi trị số và chiều công suất. - R ơle nhiệt: Tác ñộng ở nhiệt ñộ phát nóng nhất ñịnh. - Áptômat các loại 6.2.2 Các dạng bảo vệ cơ bản 1. Bảo vệ ngắn mạch Tác h ại của ngắn mạch: Có thể gây nên hỏng cách ñiện của ñộng cơ và hỏng cách ñiện các thiết bị khác của truyền ñộng ñiện. Khi ngắn mạch sẽ gây nên nhiệt ñộ tăng nhanh gây cháy ho ặc sức từ ñộng tăng mạnh gây tác ñộng không tốt về mặt cơ học. Trong hệ thống TððK-Tðð bất kỳ, ngắn mạch một pha hoặc 3 pha ñều nguy hiểm và b ảo vệ phải tác ñộng cắt nhanh hệ thống ra khỏi nguồn ñiện. Bảo vệ ngắn mạch có thể thực hiện bằng: Cầu chì, áptômat hoặc rơle dòng ñiện cực ñại, các khâu b ảo vệ ngắn mạch bằng bán dẫn ñiện tử. * Ví dụ dùng cầu chì và áptômát bảo vệ ngắn mạch: K ~ 1CC AT K D M K 2CC ~ GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 108 - Dòng tác ñộng của cầu chì: I dc = I kñ .α Trong ñó: I dc là dòng tác ñộng của dây chảy ñược chọn. I kñ là dòng ñiện khởi ñộng của ñộng cơ, phụ tải ñược bảo vệ. α là h ệ số xét ñến quán tính nhiệt. α = 2,5 ñối với ñộng cơ khởi ñộng bình thường. α = (1,6 ÷ 2) ñối với ñộng cơ khởi ñộng nặng. C ấm ñặt cầu chì trên dây trung tính, mạch nối ñất, vì nếu ñứt dây cầu chì thì vỏ máy sẽ có ñiện áp cao nguy hiểm. Dùng cầu chì bảo vệ ngắn mạch thì ñơn giản, rẻ tiền nhưng tác ñộng không chính xác, dòng tác ñộng phụ thuộc vào thời gian, thay thế lâu, không bảo vệ ñược chế ñộ làm việc 2 pha. - Dòng chỉnh ñịnh của Áptômat: I cñ = (1,2 ÷ 1,3).I kñ Áptômat tác ñộng rồi thì có thể ñóng lại nhanh, cắt ñược dòng lớn, bảo vệ ñược chế ñộ làm việc dòng 2 pha (khi bị mất 1 trong 3 pha). * Dùng r ơle dòng ñiện cực ñại (RM) bảo vệ ngắn mạch phải chỉnh ñịnh dòng tác ñộng cho phù hợp với dòng ngắn mạch. Thường ñặt rơle dòng ñiện cực ñại trên 3 pha của ñộng cơ không ñồng bộ 3 pha, hoặc ñặt trên một cực ñối với ñộng cơ một chiều. Tiếp ñiểm của RM là loại không tự phục hồi. K ~ AT RM 2CC D M K K RM ~ 2. B ảo vệ quá tải dài hạn (bảo vệ nhiệt) Quá t ải lâu dài vượt trị số cho phép sẽ gây nên phát nóng làm nhiệt ñộ dây quấn máy ñiện vượt quá trị số cho phép ñối với cách ñiện của nó, sẽ dẫn ñến cháy máy ñiện. ðể bảo vệ máy ñiện có thể dùng loại áptômat chỉnh ñịnh có cơ cấu nhả hỗn hợp hoặc dùng rơle nhiệt. Phần tử ñốt nóng của Rơle nhiệt thường mắc trên hai pha của hệ thống ba pha và trên m ột hoặc hai cực của ñộng cơ ñiện một chiều, ở phía sau tiếp ñiểm của côngtăctơ ñường dây K. Tiếp ñiểm của nó sẽ cắt mạch cuộn dây côngtăctơ ñường dây khi nó tác ñộng. Các ti ếp ñiểm của rơle nhiệt (RN) là loại không tự phục hồi, sau khi rơle nhiệt ñã tác ñộng thì phải ấn reset bằng tay. Phải chọn rơle nhiệt có ñặc tính phát nóng gần với ñặc tính phát nóng c ủa thiết bị, ñộng cơ cần ñược bảo vệ. - Dòng ñiện chỉnh ñịnh của rơle nhiệt, áptômat: GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 109 [...]... 6 Các khâu liên ñ ng làm ch c năng b o v Trong các h th ng ðKTð-Tðð s d ng các khâu liên ñ ng v cơ khí, v ñi n ñ : - ð m b o s làm vi c an toàn cho các thi t b - B o ñ m m t trình t tác ñ ng nghiêm ng t gi a các thi t b trong h th ng tránh thao tác nh m Các thi t b b o v liên ñ ng b ng cơ khí như: Các nút n kép, các công t c hành trình kép, … Và các ph n t b o v liên ñ ng ñi n như: Các ti p ñi m khóa... d ng tín hi u: 1 Tín hi u ch th có ñi n hay không có ñi n các ngu n cung c p ñ ng l c, ñi u khi n 2 Tín hi u v tr ng thái làm vi c hay ngh (ñóng hay m ) c a các thi t b ñi n quan tr ng trong h th ng 3 Tín hi u d báo chu n b làm vi c c a nh ng thi t b nào ñó 4 Tín hi u d báo và c p báo tình tr ng làm vi c x u ho c s c Hình th c báo tín hi u có th là ánh sáng ñèn các màu, ho c chuông, còi Khi các thi... khóa chéo c a các côngtăctơ, rơle, làm vi c các ch ñ khác nhau GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 111 ~ AT ~ N T 2CC MT T MN N MT D T T MN ® N N 6.2.3 Tín hi u hóa trong h th ng ðKTð - Tðð ð ñ m b o an toàn cho s làm vi c c a h th ng, thu n ti n ki m tra xem xét cho nhân viên v n hành và x lý k p th i nh ng ch ñ làm vi c x u ho c nh ng s c x y ra trong h th ng , v n ñ tín hi u hóa r t c n thi... r i rác và ñư c ñi u khi n t p trung t xa thì ph i ñ c bi t chú ý ñ n s ñ y ñ c a các tín hi u v : - Báo chu n b làm vi c - Tín hi u v tr ng thái làm vi c hay ngh , các tín hi u ki m tra ño lư ng ñ ñánh giá ch t lư ng ho t ñ ng c a máy móc, thi t b - Tín hi u v s c , s a ch a nh m m c ñích ñ m b o an toàn thi t b và ngư i, ñ phòng nh ng sơ su t không ăn kh p gi a ngư i ñi u khi n trung tâm và nh ng... GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 110 4 B o v c c ti u, b o v ñi m không Khi ñi n áp lư i b m t ho c gi m th p dư i tr s cho phép thì ph i c t m i liên h gi a ngu n ñi n và ñ ng cơ ð tránh ñ ng cơ t kh i ñ ng khi ñi n áp lư i ph c h i ngư i ta dùng b o v c c ti u và b o v ñi m không B o v này ñư c th c hi n b ng rơle ñi n áp th p ki u ñi n t Cu n dây c a rơle ñư c m c vào ñi n áp lư i, còn ti... m c, d n ñ n làm hư h ng ñ ng cơ và thi t b cơ ñi n khác ð tránh các s c khi gi m ho c m t t trư ng c n ph i có b o v c t m ch ph n ng kh i ngu n cung c p Thư ng s d ng rơle dòng ñi n, rơle ñi n áp ñ b o v thi u và m t t trư ng M ch ví d dùng rơle dòng ñi n, rơle ñi n áp ñ b o v thi u và m t t trư ng: + 1CC K RN K ® RTT 2CC RA - CK® RA RN RTT KC1 KC2 1 (T) K 2 (P) Nguyên lý b o v : Khi ñ ñi n áp thì... ăn kh p gi a ngư i ñi u khi n trung tâm và nh ng nhân viên v n hành, s a ch a, b o dư ng khác C n ph i phân bi t gi a tín hi u báo chu n b làm vi c v i tín hi u s c Thông thư ng tín hi u chuông ñi n reo h i dài là ñ dành riêng cho c p báo s c x y ra GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 112 ... dùng m t rơle dòng c c ñ i b o v ng n m ch (RM) và 2 rơle dòng c c ñ i b o quá t i (RI) Ti p ñi m c a rơle dòng c c ñ i b o v quá t i là lo i t ph c h i ~ AT RM RI ~ RI K 2CC D K M RM K RI RTh K RTh Ngay khi c p ngu n, RTh có ñi n ñóng ti p ñi m c a nó l i n nút kh i ñ ng M, cu n dây côngtăctơ K có ñi n, ñóng ngu n cho ñ ng cơ và c t ñi n cu n dây RTh, tính th i gian m ch m cho ti p ñi m RTh Ban ñ u... quá t i t m th i, nhưng dòng ñi n xung kích l n có th gây nên l c ñi n ñ ng n làm hư h ng các b ph n c a máy ñi n như cháy c góp ho c b i dây, làm h ng các cơ u cơ khí có liên quan khác Vì v y c n ph i c t ñ ng cơ ra kh i lư i Khi ph t i làm vi c trong th i gian ng n, s phát nóng c a ph t i không phù h p v i c tính c a rơle nhi t, nên rơle nhi t không tác ñ ng k p Do v y, ñ b o v c t trong trư ng p . CHƯƠNG CHƯƠNGCHƯƠNG CHƯƠNG 6 6 6 6 CáC CáCCáC CáC NGUYÊN NGUYÊNNGUYÊN NGUYÊN TắC TắCTắC TắC ĐIềU ĐIềUĐIềU ĐIềU. gian t có thể ñược xem là thời ñiểm ðg( 1-7 ) mở cắt ñiện 1RTh. Hình 6. 1 - ðiều khiển khởi ñộng ñộng cơ ðM ñl theo nguyên tắc thời gian. GV: Trương Duy Việt - Khoa điện – điện tử 101 M ω ω 0 ω 1 ω 2 MMM C. chọn côngtăctơ có ñiện áp hút lần lượt là: U hút1G = U 1 U hút2G = U 2 U hút3G = U 3 Hình 6. 4 - ðiều khiển khởi ñộng ñộng cơ ðM ñl theo nguyên t ắc tốc ñộ. GV: Trương Duy Việt - Khoa