ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện CHƯƠNG CÁC MẠCH BẢO VỆ TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN 7.1 Ý NGHĨA CỦA BẢO VỆ VÀ TÍN HIỆU HĨA: * Các phần tử bảo vệ tín hiệu hố có vai trị to lớn: Đảm bảo q trình làm việc an tồn cho người máy móc, thiết bị Q trình làm việc xảy cố chế độ làm việc xấu cho người máy móc, thiết bị, đồng thời báo hiệu cho người vận hành biết tình trạng làm việc hệ thống ĐKTĐ để xử lý * Chức thiết bị bảo vệ tín hiệu hố: Ngừng hệ thống (máy móc) cố nguy hiểm trực tiếp đến người, thiết bị, máy móc: U < Uquy định , U > Ucp , I > Icp , Khi tải cố chưa nguy hiểm đến thiết bị, máy móc thiết bị bảo vệ tín hiệu hố phải báo cho người vận hành biết để sử lý kịp thời Bảo đảm khởi động, hãm, đảo chiều , cách bình thường, nghĩa phải đảm bảo cho: I < Icp, to < tocp , 7.2 CÁC DẠNG BẢO VỆ: 7.2.1 Bảo vệ ngắn mạch: - Bảo vệ ngắn mạch bảo vệ cố gây nên hư hỏng cách điện, hư hỏng cấu thiết bị, máy móc (khi ngắn mạch gây nên nhiệt độ tăng nhanh gây cháy sức từ động tăng mạnh gây va đập, ) - Các thiết bị bảo vệ thường dùng: cầu chì, aptơmat, rơle dịng điện cực đại, khâu bảo vệ ngắn mạch bán dẫn, điện tử, - Dịng tác động cầu chì: 𝐼𝑑𝑐 = 𝐼𝑘đ 𝛼 (7-1) Trong đó: Idc dịng tác động dây chảy chọn Ikđ dòng khởi động động cơ, phụ tải bảo vệ hệ số xét đến quán tính nhiệt = 2,5 động khởi động bình thường = (1,6 2) động khởi động nặng Trang 173 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện + Cấm đặt cầu chì dây trung tính, mạch nối đất, đứt dây chì vỏ máy có điện áp cao nguy hiểm Dùng cầu chì bảo vệ ngắn mạch đơn giản, rẻ tiền, tác động khơng xác, dịng tác động phụ thuộc vào thời gian, thay lâu, không bảo vệ chế độ làm việc pha - Dòng chỉnh định aptơmat: 𝐼𝑐đ = (1,2 ÷ 1,3) 𝐼𝑘đ (7-2) + Aptơmat tác động đóng lại nhanh, cắt dòng lớn, bảo vệ chế độ làm việc dòng pha (khi bị pha) - Dùng rơle dòng điện cực đại (RM) bảo vệ ngắn mạch phải chỉnh định dòng tác động cho phù hợp với dòng ngắn mạch Thường đặt rơle dòng cực đại pha động không đồng pha, đặt cực động chiều Tiếp điểm RM loại khơng tự phục hồi + Ví dụ dùng cầu chì aptơmat bảo vệ ngắn mạch: ~ A 1CC K 2CC ĐKls ~ TT M D K K Hình 7-1: Sơ đồ dùng cầu chì, aptơmat bảo vệ ngắn mạch + Ví dụ dùng rơle dịng cực đại bảo vệ ngắn mạch: ~ A RM TT K CC ĐKls ~ D M K RM K Hình 7-2: Sơ đồ dùng rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch 7.2.2 Bảo vệ nhiệt: - Nhằm tránh tải lâu dài, khơng khí cụ, thiết bị, động phát nóng nhiệt độ cho phép - Thường dùng rơle nhiệt, aptơmát có bảo vệ nhiệt, phần tử bảo vệ tải bán dẫn, để bảo vệ tải cho phụ tải dài hạn Trang 174 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện - Các tiếp điểm rơle nhiệt (RN) loại không tự phục hồi, sau rơle nhiệt tác động phải ấn reset tay Phải chọn rơle nhiệt có đặc tính phát nóng gần với đặc tính phát nóng thiết bị, động cần bảo vệ (hình 7-3) ~ A K RN CC K M D ĐKls ~ TT RN K RN Hình 7-3: Sơ đồ dùng rơle nhiệt aptômat bảo vệ tải dài hạn + Dịng chỉnh định rơle nhiệt, aptơmat: 𝐼𝑐đ = (1,2 ÷ 1,3) 𝐼đ𝑚 (7-3) Trong đó: Iđm dịng định mức động cơ, phụ tải - Dùng rơle dòng cực đại (RI) để bảo vệ tải cho phụ tải ngắn hạn ngắn hạn lặp lại Khi phụ tải làm việc thời gian ngắn, phát nóng phụ tải khơng phù hợp với đặc tính rơle nhiệt, nên rơle nhiệt không tác động kịp, phải dùng rơle dòng cực đại tác động nhanh + Ví dụ dùng rơle dịng cực đại bảo vệ tải ngắn hạn: ~ A RI K TT CC RM ~ RI ĐKls D M K K Hình 7-4: Sơ đồ dùng rơle dòng cực đại bảo vệ tải ngắn hạn K RM RI RTh RTh - Dòng chỉnh định rơle dòng cực đại bảo vệ tải: 𝐼𝑐đ.𝑅𝐼 = (1,4 ÷ 1,5) 𝐼đ𝑚 (7-4) - Thường dùng rơle dòng cực đại bảo vệ ngắn mạch (RM) rơle dòng cực đại bảo vệ tải (RI) Tiếp điểm rơle dòng cực đại bảo vệ tải loại tự phục hồi (hình 7-4) Trang 175 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 7.2.3 Bảo vệ điểm không cực tiểu: - Nhằm tránh làm việc với điện áp nguồn thấp áp nguồn, tránh tự khởi động lại điện áp nguồn phục hồi - Thường dùng rơle điện áp (RA), công tắc tơ (CTT), khởi động từ (KĐT), để bảo vệ đểm không cực tiểu - Chỉnh định điện áp hút, nhả rơle điện áp, công tắc tơ: 𝑈ℎ.𝑅𝐴 > 𝑈𝑛𝑔.𝑠ụ𝑡.𝑐𝑝 (7-5) 𝑈𝑛ℎ.𝑅𝐴 = 𝑈𝑛𝑔.𝑠ụ𝑡.𝑐𝑝 (7-6) Trong đó: Uh.RA điện áp hút rơle điện áp, hay công tắc tơ, khởi động từ Unh.RA điện áp nhả RA, CTT, KĐT Ung.sụt.cp = 85%Ung.đm điện áp nguồn sụt cho phép + Ví dụ dùng rơle điện áp (RA) bảo vệ đểm không cực tiểu: ~ Ung TT CD 2CC 1CC RA KC K (T) KC1 (P) RA RN RN RN KC2 ĐKls K 101 Hình 7-5: Sơ đồ có bảo vệ điểm khơng cực tiểu Nguyên lý làm việc bảo vệ sơ đồ hình 8-5: Đặt cơng tắc xoay KC vị trí tiếp đểm KC1 kín, KC2 hở; Đóng cầu dao CD, điện áp làm việc đạt giá trị cho phép (Ung > 85%Ung.đm) RA tác động, tự trì thơng qua tiếp điểm RA(1-3) Quay cơng tắc KC đến vị trí trái (T) K có điện, làm cho động quay Khi điện áp Ung 85%Ung.đm RA nhả làm K điện động loại khỏi lưới Trang 176 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện điện, tránh cho động khỏi bị đốt nóng q nhiệt độ cho phép (vì điện áp thấp dẫn đến dòng tăng dòng cho phép động cơ) Khi động làm việc, điện nguồn có điện lại, động khơng tự khởi động lại được, KC vị trí trái KC1 hở, RA điện điện áp nguồn, có điện lại K khơng có điện 7.2.4 Bảo vệ thiếu từ trường: - Nhằm bảo vệ thiếu kích từ động Khi điện áp hay dịng kích từ động bị giảm, gây tốc độ động cao tốc độ cho phép, dòng điện động lớn dòng cho phép, dẫn đến hư hỏng phần động học máy, làm xấu điều kiện chuyển mạch, - Dùng rơle dòng điện, rơle điện áp, để bảo vệ thiếu từ trường + Ví dụ dùng rơle dịng điện, rơle điện áp để bảo vệ thiếu từ trường (như hình 7-6) Nguyên lý bảo vệ: đủ điện áp rơle thiếu từ trường RTT đóng kín tiếp điểm nó, KC đặt vị trí nên tiếp điểm KC1 kín, RA tác động Quay KC sang vị trí (T) cho động làm việc bình thường Khi điện áp nguồn sụt giá trị cho phép, dịng kích từ giảm thấp đến giá trị: Ikt.Đ = Inh.RTT , Inh.RTT Ikt.min.cp , nên RTT nhả làm K điện, loại động khỏi lưới điện để bảo vệ động +Ung 1CC K RN - CKĐ RTT 2CC K ĐM RA RA RN RTT KC1 K KC2 (T) 1 (P) KC Hình 7-6: Sơ đồ bảo vệ thiếu, kích từ động Trang 177 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 7.2.5 Bảo vệ liên động: - Nhằm bảo đảm làm việc an toàn cho mạch (bảo đảm nghiêm ngặt trình tự làm việc hợp lý thiết bị, tránh thao tác nhầm) - Các thiết bị bảo vệ liên động khí như: nút ấn kép, cơng tắc hành trình kép, Và phần tử bảo vệ liên động điện như: Các tiếp điểm khố chéo cơng tắc tơ, rơle, làm việc chế độ khác - Ví dụ: ~ ~ TT CC A D MT N T T N T MN T N N ĐKls Hình 7-7: Sơ đồ có bảo vệ liên động điện Khi khởi động thuận, ấn nút MT T có điện, đóng điện cho động quay, cịn tiếp điểm thường kín MT mở khơng cho N có điện, đảm bảo khơng bị ngắn mạch mạch stato Khi T có điện tiếp điểm thường kín T mở ra, đảm bảo cho N khơng thể có điện khơng may có người tác động vào nút MN Khi Đ quay thuận, muốn đảo chiều, ấn nút MN T điện N có điện, q trình đảo chiều diễn bình thường Nếu khơng may q trình quay thuận, tiếp điểm T mạch stato bị dính tiếp điểm T mạch cuộn dây N khơng kín lại được, nên ấn MN N khơng thể có điện được, tránh ngắn mạch bên phía stato T N tác động Như liên động điện sơ đồ bảo đảm cho sơ đồ hoạt động bình thường, trình tự làm việc đặt ra, tránh thao tác nhầm Trang 178 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện 7.3 MẠCH TÍN HIỆU HĨA - Khi xuất chế độ làm việc xấu chưa cần phải dừng máy thiết bị bảo vệ hoạt động làm cho thiết bị tín hiệu báo cho người vận hành biết để xử lý kịp thời - Khi tín hiệu báo mà khơng xử lý kịp thời thiết bị bảo vệ tác động đình làm việc hệ thống truyền động điện - Thiết bị tín hiệu hố: Âm thanh: chng, cịi, ; Ánh sáng: đèn, mầu, ; Cờ báo: rơle tín hiệu, Ví dụ: ~ Ung A CC RM CC RA KC1 RM RN RA K KC2 RN RN (T) 1 (P) KC K ĐĐ Chg ĐKls RN 11 13 RM Hình 7-8: Sơ đồ có bảo vệ tín hiệu hố Sơ đồ hình 7-8 hoạt động bình thường Nếu tải rơle nhiệt tác động, làm RA đến K điện, loại động khỏi tình trạng nguy hiểm, đồng thời đóng tiếp điểm làm đèn đỏ ĐĐ sáng lên, báo cho người vận hành biết để xử lý, sau xử lý xong, người vận hành ấn reset RN vận hành lại Còn bị ngắn mạch động rơle bảo vệ dịng cực đại RM tác động, loại động khỏi tình trạng nguy hiểm, đồng thời đóng tiếp điểm làm cho chuông Chg kêu lên, báo cho người vận hành biết để xử lý kịp thời, sau xử lý xong, người vận hành ấn reset RM vận hành lại Trang 179 ThS Khương Cơng Minh Cơ sở truyền động điện CÂU HỎI ƠN TẬP (Chương 7) Tại xảy cố hệ thống truyền động điện tự động ? cách khắc phục cố ? Phân tích bảo vệ ngắn mạch ? Giải thích ngun lý bảo vệ mạch điển hình tương ứng với bảo vệ ? Phân tích bảo vệ bảo vệ tải ? Giải thích nguyên lý bảo vệ mạch điển hình tương ứng với bảo vệ ? Phân tích bảo vệ bảo bệ điểm khơng cực tiểu ? Giải thích ngun lý bảo vệ mạch điển hình tương ứng với bảo vệ ? Phân tích bảo vệ bảo vệ thiếu từ trường ? Giải thích nguyên lý bảo vệ mạch điển hình tương ứng với bảo vệ ? Phân tích bảo vệ bảo vệ liên động ? Giải thích nguyên lý bảo vệ mạch điển hình tương ứng với bảo vệ ? Tín hiệu hóa ? Các mạch tính hiệu hóa có tác dụng hệ thống truyền động điện ? Trang 180 ThS Khương Công Minh Cơ sở truyền động điện TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện tử cơng suất, Nguyễn Bính, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000 Điện tử công suất điều khiển động điện, Cyril W Lander (sách dịch), NXB Khoa học Kỹ thuật, 1993 Giáo trình truyền động điện, Bùi Đình Tiếu, Nhà xuất giáo dục, 2004 Cơ sở truyền động điện tự động, Tsilikin M G , NXB KH KT, 1977 Truyền động điện, Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền, NXB KH KT, 2001 Giáo trình truyền động điện tự động Khương Cơng Minh, giáo trình nội Đại học Đà nẵng Điều khiển tự động truyền động điện, Trịnh Đình Đề, Võ Trí An, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1983 Điều chỉnh tự động truyền động điện, Bùi Quốc Khánh, Phạm Quốc Hải, Nguyễn Văn Liễn, Dương Văn Nghi, NXB Khoa học ký thuật, 1998 Trang bị điện- điện tử máy gia công kim loại, Nguyễn Mạnh Tiến, Vũ Quang Hồi, NXB Giáo Dục 10 Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung, Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh, NXB Giáo Dục 11 Lý thuyết điều khiển tự động, Dương Văn Nghi 12 Điều khiển logic, Nguyễn Trọng Thuần, NXB KHKT 13 Phân tích tổng hợp hệ thống điều khiển tự động, Trịnh Đình Đề, NXB Khoa học kỹ thuật 14 Cơ sở điều khiển tự động truyền động điện, Trần Thọ - Võ Quang Lạp (biên khảo), NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 15 Giáo trình điện tử cơng suất, Nguyễn Văn Nhờ, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2002 16 Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, Nguyễn Phùng Quang, NXB Giáo dục, 1996 17 Power Electronies, Cycril W Lander, 1993 Trang 181