Chương III: CÁC MẠCH BẢO VỆ ppt

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên Chơng III Các mạch bảo vệ Nguyên lý chung Trong quá trình làm việc của thiết bị lọc bụi có thể xảy ra các sự cố: quá dòng trong thời gian dài, ngắn mạch giữa các pha. Ngắn mạch giữa các vòng dây máy biến áp. Các sự cố này có ảnh hởng rất lớn tới sự làm việc của thiết bị vì vậy không nên để lâu sẽ gây h hỏng cho các linh kiện thiết bị: Nên ta phải có các biện pháp loại trừ các sự cố này. Để loại trừ các sự cố trên và thuận tiện cho ngời vận hành ta sử dụng các mạch bảo vệ quá dòng hiển thị số và mạch bảo vệ cắt nhanh thể hiện trạng thái bằng tín hiệu đèn báo. Do đó ngời vận hành dễ dàng phát hiện và khắc phục sự cố. Đ 1 Mạch bảo vệ quá dòng hiển thị số 1. Sơ đồ khối mạch bảo vệ hiển thị số Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên Trong đó: - Khối 1: Khối lấy tín hiệu thực hiện chuyển đổi tín hiệu dòng điện thành tín hiệu điện áp tỷ lệ với dòng điện cần bảo vệ đem so sánh. - Khối 2: Khối so sánh: Thực hiện so sánh tín hiệu dòng cần bảo vệ và tín hiệu đặt. - Khối 3: Khối phát xung chủ đạo tạo ra dãy xung có tần số cao(f = 100Hz) - Khối 4: Khối chia tần thực hiện chia xung có tần số cao thành dãy xung có tần số nhỏ hơn theo yêu cầu f/100. Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang L ấ y t í n h i ệ u ( 1 ) 3 P h á t x u n g c h ủ đ ạ o 7 C h u y ể n m ạ c h C h i a t ầ n t ạ o x u n g x o á 2 S o s á n h 4 C h i a t ầ n f / 1 0 0 8 Đ ế m m o d u l 1 0 ( I ) 9 G i ả i m ã H T 7 t h a n h Đ ế m m o d u l 8 ( 1 4 ) 6 G i ả i m ã H T 7 t h a n h 1 0 S o s á n h c ù n g d ấ u 1 1 C ơ c ấ u c h ấ p h à n h Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên - Khối 5: Khối bộ đếm Modul 10 (II). - Khối 7: Bộ chuyển mạch không dung thực hiện chuyển đổi tín hiệu cơ (nút ấn ) thành tín hiệu xung điện áp đa vào mạch đếm. - Khối 8: Khối bộ đếm Modul 10 ( I ). - Khối 6 và 9: Khối mạch giải mã và 7 thanh. - Khối 10: Mạch so sánh cùng dấu ( So sánh tơng đơng ) thực hiện so sánh 2 dãy số nhị phân một dãy đợc tạo ra. Khi ta thực hiện đặt ( bộ đếm I ) và một dãy đợc tạo khi xảy ra quá tải có xung đa đến ( bộ đếm II ). - Khối 11: Cơ cấu chấp hành. - Khối 12: Khối chia tần: Thực hiện chia tần xung ở đầu ra mạch phát xung chỉ đạo ( f = 100Hz ) thành xung có tần số f = 1/3000Hz đa vào mạch tạo xung xoá bộ đếm Modul 8. - Khối 13: Khối bộ đếm Modul 8: Thực hiện đếm xung ở đầu ra mạch so sánh ( Tức là khi quá tải cha đạt tới thời gian đặt ). Từ sơ đồ khối trên ta thiết kế từng khối nh sau: 2. Khối lấy tín hiệu dòng điện - Sơ đồ nguyên lý : Ta thực hiện lấy tín hiệu dòng điện qua máy biến dòng BI với 1 tỷ số biến dòng cho trớc. Qua điện trở R thành điện áp mà qua cầu chỉnh lu ta có đợc dòng 1 chiều và điện áp nơi trên WR 1 tỉ lệ với dòng điện cần bảo vệ. Th- ờng thì với máy biến dòng, thì dòng điện phía thứ cấp là 5A nhng với các thiết bị bán dẫn thì ta không dùng đến dòng điện cao nh vậy mà chỉ dùng Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang B I R C 1 W R 1 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên dòng điện nhỏ. Do vậy ta phải thiết kế sao cho dòng qua R là I R = 0,1A và điện áp rơi trên R là 10V. Vậy giá trị điện trở dẫn dòng là R=10/0,1=100(). Ta coi dòng qua WR 1 là dòng rất nhỏ so với R. 3. Khối 2: Bộ so sánh Sơ đồ nguyên lý nh sau: Bộ so sánh thực hiện so sánh tín hiệu vào và điện áp ngỡng. Tín hiệu điện áp vào lấy trên WR 1 tỉ lệ với dòng cần bảo vệ. Nhờ có WR 1 mà ta có thể đặt dòng cần bảo vệ có giá trị khác nhau. Nguyên lý hoạt động: Khi dòng điện cha đạt tới giá trị cần bảo vệ thì điện áp đầu vào U vào <U ng- ỡng đầu ra của bộ KĐTT có giá trị là U - ramax và qua R 4 và D 3 ta có mức Logic đặt vào phần tử AND là 0. Khi dòng điện lớn hơn giá trị cần bảo vệ thì U vào > U ngỡng và đầu ra của KĐTT là U + ramax qua R 4 , D 3 ta có mức Logic đặt vào AND là 1. Hai Điôt D 1 ,D 2 dùng để bảo vệ quá điện áp đầu vào cho KĐTT. Các phần tử D Z1 , C 2 , R 3 dùng để tạo thành bộ ổn áp thông số ổn định điện áp ng- ỡng để so sánh. Đầu ra của KĐTT qua R 4 , D 3 có nhiệm vụ ngắt xung âm đa vào cổng Logic. 4. Bộ phát xung chủ đạo Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang R 2 R 3 D 1 D 2 - + - V c c C 2 D z 1 + V c c R 4 D 3 A X u n g đ ồ n g b ộ t ầ n s ố c h u ẩ n Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên Ta muốn tạo ra đợc mạch đếm ( Rơle ) thời gian thì cần phải có mạch phát xung chủ đạo có tần số cao, sau đó ta thực hiện chia tần để lấy tần số đầu ra là 1Hz với bộ định thời gian có đơn vị tính bằng giây. Trong mạch ta sử dụng mạch phát xung chuẩn đợc sử dụng rộng rãi với tần số càng cao thì sai số của mạch càng nhỏ. Nhng nếu tần số cao quá thì ta không thể tạo ra đợc các linh kiện điện tử, mặt khác làm cho bộ chia tần phải lớn. Do vậy ở đây ta thiết kế mạch phát xung có tần số 100Hz sử dụng IC 555. Sơ đồ nguyên lý: Nguyên lý hoạt động xem mục 5 phần II. Ta đi tính R 1 , R 2 , C : Từ tần số f = 100Hz -> T = 0,01 s T = T 1 + T 2 chọn T 1 = T 2 = 0,005s T 1 = T 2 = 0,693 RC = 0,005s. Chọn C = 0,1 MF = 0,1*10 -6 F -> R 1 = R 2 = R = 7,2 K. 5. Thiết kế khối 5 và khối 8: Bộ đếm Modul 10 Bảng trạng thái và giản đồ xung nh sau: Xung đếm Trạng thái các hàm ra X 3 X 2 X 1 X 0 Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang 5 5 5 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 10 0 0 0 0 Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang X u n g l ặ p X u n g t h i ế t l ậ p X 0 X 1 X 3 O O O O O t t t t t Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên Để thực hiên bộ đếm Modul 10 ta dựa trên cơ sở bộ đếm 4 bít ( Modul 16). Sau khi đã loại bỏ 6 trạng thái d ta dùng Trigơr JK. Đồ hình trạng thái của bộ đếm nh sau: Từ bảng trạng thái của Trigơr JK là: J n K n Q n+1 0 0 Q n 0 1 0 1 0 1 1 1 n Q Ta suy ra bảng trạng thái: Q n Q n+1 J K Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 S 0 S 7 S 8 S 1 5 S 1 S 6 S 9 S 1 4 S 2 S 5 S 1 0 S 1 3 S 3 S 4 S 1 1 S 1 2 X 3 X 2 X 1 X 0 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên 0 0 0 X 0 1 1 X 1 0 X 1 1 1 X 0 ở đây dấu "X" thể hiện giá trị của J và K ta có thể chọn tuỳ ý (là 0 hoặc 1). đến đây ta lập đợc bảng trạng thái của J và K trong bộ đếm Modul 10 nh sau: Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên Xung đếm Q n Q n+1 Trạng thái của J và K Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 Q ' 3 Q ' 2 Q ' 1 Q ' 0 J 3 K 3 J 2 K 2 J 1 K 1 J 0 K 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 X 0 X 0 X 1 X 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 X 0 X 1 X 1 X 2 0 0 1 0 0 0 1 1 0 X 0 X X 0 1 X 3 0 0 1 1 0 1 0 0 0 X 1 X X 1 X 1 4 0 1 0 0 0 1 0 1 0 X X 0 0 X 1 X 5 0 1 0 1 0 1 1 0 0 X X 0 1 X X 1 6 0 1 1 0 0 1 1 1 0 X X 0 X 0 1 0 7 0 1 1 1 1 0 0 0 1 X X 1 X 1 X 1 8 1 0 0 0 1 0 0 1 X 0 0 X 0 X 1 X 9 1 0 0 1 0 0 0 0 X 1 0 X 0 X X 1 Ta xem các trạng thái ra của các Trigơr là biến, các đầu vào điều khiển J, K là hàm. Ta đi tìm quan hệ giữa các hàm ra và các biến vào. Để làm điều này ta sử dụng phơng pháp bìa Các nô có tận dụng 6 trạng thái d của bộ đếm, tuỳ từng trờng hợp cụ thể mà các trạng thái d lấy giá trị "0" hoặc "1" và đợc đánh dấu là "X". Từ đó ta có: J 0 = K 0 = 1 J 1 K 1 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 00 01 11 10 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 00 01 11 10 00 0 1 X X 00 X X 1 0 01 0 1 X X 01 X X 1 0 11 X X X X 11 X X X X 10 0 0 X X 10 X X X X Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHKTCN - Thái Nguyên J 1 = 03 QQ K 1 = Q 0 J 2 K 2 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 00 01 11 10 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 00 01 11 10 00 0 0 1 0 00 X X X X 01 X X X X 01 0 0 1 0 11 X X X X 11 X X X X 10 0 0 X X 10 X X X X J 2 = Q 1 Q 0 K 2 = Q 1 Q 0 J 3 K 3 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 00 01 11 10 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 00 01 11 10 00 0 0 0 0 00 X X X X 01 0 0 1 0 01 X X X X 11 X X X X 11 X X X X 10 0 0 X X 10 0 1 X X J 3 = Q 2 Q 1 Q 0 K 3 = Q 0 Tóm lại ta có: J 0 = K 0 = 1 J 1 = 03 QQ J 2 = K 2 = Q 1 Q 0 J 3 = Q 2 Q 1 Q 0 K 1 = K 3 = Q 0 Từ đó ta có sơ đồ khối của bộ đếm nh sau: Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang 1 1 X u n g n h ị p X u n g x o á X 0 X 1 X 2 X 3 [...]... Nguyên lý chung Nh ta đã biết trong mạch bảo vệ quá tải ta đã thiết kế từ lúc mạch quá tải tới lúc mạch bảo vệ tác động có thời gian trễ ( ta đặt ) Nh vậy muốn mạch bảo vệ tác động thì thời gian tác động phải có giá trị bằng giá trị thời gian đặt Nếu nh trong một khoảng thời gian có rất nhiều lần mạch quá tải nhng lại cha đạt đến thời gian đặt ( tức là mạch bảo vệ cha tác động ) sẽ ảnh hởng rất nhiều... thiết bị Do đó ta cần phải thiết kế một mạch sao cho trong một khoảng thời gian đặt có nhiều lần quá tải nhng cha đạt đến tời gian tác động của mạch bảo vệ quá tải thì mạch này phải gửi một xung tới mạch bảo vệ cắt ngay sự làm việc của hệ thống và báo cho ngời vận hành kiểm tra lại hệ thống Với nguyên lý chung nh trên ta giả sử thời gian trễ ta đặt để mạch bảo vệ quá tải làm việc là 10 giây nhng trong... 380 V D KD K K 1 K 2 K 3 K 4 K D 1 K1 D 2 K2 D 3 K3 D 4 K4 Trong đó: - K: Cuộn dây của công tắc tơ - K1: Tiếp điểm RL1 bảo vệ quá tải phía sơ cấp - K2: Tiếp điểm RL2 bảo vệ ngắn mạch phía sơ cấp - K3: Tiếp điểm RL3 bảo vệ quá tải phía thứ cấp ( toàn tải ) - K4: Tiếp điểm RL4 bảo vệ ngắn mạch phía thứ cấp Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang ... O 1 xấp xỉ bằng nhau nên trạng thái của mạch đợc duy trì Các Điot D5, D6 dùng bảo vệ quá điện áp đầu vào cho O 1 Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Nguyên Trờng ĐHKTCN - Thái LED dùng báo trạng thái D4 dùng bảo vệ cho Tranzito T1 ( dập sức điện động tự cảm đợc sinh ra trong cuộn dây RL khi đóng ngắt) Đ2 Mạch bảo vệ trạng thái quá dòng liên tục cha đạt... bảo vệ Uvào > Ung thì Ur = U+ramax lúc này LED sáng gửi tín hiệu tới mạch Logic cắt xung điều khiển Tiritor Đồng thời D1 khoá -> Tranzito T2 thông, lúc đó Rơle điện áp một chiều RL 2 tác động, các tiếp điểm thờng kín thì mở ra, các tiếp điểm thờng mở thì đóng lại gửi tín hiệu tới Rơle trung gian cắt thiết bị ra khỏi lới điện Các Điot D3, D4 đợc dùng để bảo vệ quá điện áp đầu vào cho IC Điot D2 dùng bảo. .. lần lại cha đạt tới 10 giây thì ta phải gửi tín hiệu đến mạch bảo vệ Để làm đợc việc này ta cho xung ở mạch so sánh qua 1 bộ đếm Modul 8 và cứ trong thời gian 30 giây ta lại xoá bộ đếm đi một lần Nếu trong 30 giây mà mạch quá tải tới 7 lần cha đạt tới thời gian tác động thì bộ đếm sẽ đầy và ta lấy đầu ra của bộ đếm ( Q 0, Q1, Q2 ) qua mạch AND tới mạch tác động ngắt toàn bộ sự làm việc của hệ thống 2... nghiệp Nguyên Trờng ĐHKTCN - Thái Có nhiệm vụ nhận các tín hiệu bảo vệ đến và ngắt sự làm việc của hệ thống khi có sự cố tự duy trì đến khi ngời sửa chữa kiểm tra khắc phục sự cố xong cho hệ thống làm việc Sơ dồ nguyên lý nh sau: Nguyên lý làm việc của sơ đồ nh sau: Trên sơ đồ R1, R2, R3, R4 tạo thành mạch có điện áp ngỡng Khi cha có tín hiệu bảo vệ đa tới thì đầu ra của O1 có điện áp âm Khi này LED... bảo vệ quá điện áp đầu vào cho IC Điot D2 dùng bảo vệ cho Tranzito T ( dập sức điện động tự cảm đợc sinh ra trong cuộn dây RL2 khi đóng cắt ) Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang 2 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Nguyên Trờng ĐHKTCN - Thái Giới hạn dòng điện cần bảo vệ đợc điều chỉnh bởi WR1 ta có mạch đèn thể hiện trạng thái cần bảo vệ có sơ đồ nguyên lý nh sau: 380 V D KD K K 1 K 2... Mạch bảo vệ ngắn mạch đợc thiết kế sao cho khi sảy ra ngắn mạch thì lập tức cơ cấu chấp hành tác động ngay cắt điện cung cấp cho thiết bị và cắt xung điều khiển Tiritor 1 Sơ đồ nguyên lý nh sau: LED R 2 R B T 1 R 1 R l2 4 D 4 0 0 7 D R R C o 1 D z 2 3 1 C W R D 2 D 1 T D 1 R K 1 5 2 Nguyên lý hoạt động Qua máy biến dòng BI ( cuộn thứ cấp đợc nối với điện trở R ) qua cầu chỉnh lu tín hiệu dòng cần bảo vệ. .. qua mạch AND ta sẽ đợc xung ra có độ rộng bằng xung chủ đạo Ta dùng 3IC 7490 và 1IC7473 + 5V X ung vào 1 100H z + 5V 5 11 9 11 1 2 7490 2 3 6 7 10 11 + 5V 5 11 9 11 12 1 7490 2 3 6 7 10 11 5 11 9 11 1 2 1 14 8 9 13 5 7 7490 7473 11 2 3 6 7 10 Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc 11 6 2 3 4 10 5 V 1 /3 0 H z Lớp: CĐ97ĐT Trang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Nguyên Đ3 Trờng ĐHKTCN - Thái Bảo vệ ngắn mạch Mạch . Nguyên Chơng III Các mạch bảo vệ Nguyên lý chung Trong quá trình làm việc của thiết bị lọc bụi có thể xảy ra các sự cố: quá dòng trong thời gian dài, ngắn mạch giữa các pha. Ngắn mạch giữa các vòng. biện pháp loại trừ các sự cố này. Để loại trừ các sự cố trên và thuận tiện cho ngời vận hành ta sử dụng các mạch bảo vệ quá dòng hiển thị số và mạch bảo vệ cắt nhanh thể hiện trạng thái bằng tín. báo. Do đó ngời vận hành dễ dàng phát hiện và khắc phục sự cố. Đ 1 Mạch bảo vệ quá dòng hiển thị số 1. Sơ đồ khối mạch bảo vệ hiển thị số Sinh viên thiết kế: Bùi Quang Ngọc Lớp: CĐ97ĐT Trang Thuyết