nguyên tắc điều khiển bù cos và hoạt động của sơ đồ mạch điều khiển

Câu 3.trình bày nguyên tắc điều khiển bù cos hoạt động sơ đồ mạch điều khiển Hoạt động sơ đổ hình 3.26 giải thích sau: a.Đóng tụ vảo lưới Điểu khiển đóng cắt tụ theo nguyên tắc thòi gian, rơle thời gian cần có để xác định cơs xác lập, độ, nàơ biến đổi tải xác lập mói tiến hành đóng hay cắt tụ Khi C0S ngưõng thấp, cảm biến costhấp mạch đóng làm cho rơle RĐ hút, rơle Rth, tính thời gian đóng tiếp điểm để lênh đóng TĐ 1, R1, K1, nhóm tụ C1 đóng vào lưới Nếu C0S chưa đủ, rơle Rth2 tiếp tục tính thời gian để đóng nhóm tụ thứ bai (C 2) Nếu cos chưa đủ, tiếp tục đóng nhóm tụ cuối cùng, Trưòng hợp đóng tới nhóm tụ mà C0S đạt trị số ngưỡng thấp cảm biến cos thấp mở ra, tiếp điểm RĐ mạch tính thời gian mở ra,‘dừng trình đóng tụ tiêp theo Những tụ đóng, đươc tư giữ tiếp điểm tự giữ mạch cuộn hút role TĐ1,TĐ2, TĐ3 b) cắt tụ khỏi lưới Khi cos lớn ngưỡng cao, tiếp điểm cos cao đóng, rơle RC đóng làm mỏ TĐ1kéo theo cắt tụ C1 C0Stiếp tục cao tiến hành cắt tụ Trưòng hợp, cắt tới tụ có cosọ trị số ngưỡng thấp, đóng lại tụ từ nhỏ đến lớn, đủ cos Ngoài việc đóng tụ theo cảm biến costp nêu trên, người ta đóng tụ theo công suất phản kháng (Q), loại cảm biến khó chế tạo nên dùng thực tế Một số mạch thiết kế lựa chọn cách đóng tụ theo điện áp, cos thấp, tổn hao đường dây tàng lên làm giảm điện áp hộ tiêu thụ Tuy nhiên, cách bù cosọ có độ xác không cao Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động loại ATS So sánh ưu nhược điểm chúng a) Sơ đồ cấu trúc hai loại ATS Sơ đổ khối ATS; a) ATS lưới - lưới; b) ATS - lưới - máy phát 1 MBA : máy biến áp nguồn AP1, AP2 : aptomat nguồn SS1, SS2 ; Các so sánh ĐK : khối điều khiển CM : khối chuyển mạch KĐ ; khối khởi động máy diezen ĐZ : động diezen G : máy phát diện * Chức khối; + ss : Khối so sánh thực chức theo dõi, giám sát thông số nguồn cung cấp so sánh thông số với giá trị ngưỡng đặt trước đưa tín hiệu cho khối điểu khiển + ĐK : Khối điều khiển nhận tín hiệu từ đầu so sánh tác động đến khối chuyển mạch + KĐ : Khối khởi dộng máy phát diezen, nhận tín hiệu điều khiển + AP1, AP2 : Hai aptomat bảo vệ nguồn có cố tải hay ngắn mạch + CM : Khối chuyển mạch thực việc đóng ngắt tải từ nguồn sang nguồn khác theo tác dộng hộ điều khiển Nguyên lý hoạt động: * ATS lưới - lưới: Cấu trúc loại ATS vẽ trẽn hỉnh 3.13a ATS lưỡi - lưới hoại động đơn giản Khi chất lượng nguồn điện không đạt, lúc so sánh cấp tín hiệu cho khôi điều khiển tác động đến khối chuyển mạch chuyển tải từ lưới sang lưới dự phòng Lưới phục hôi Khi lưới điện phục hồi trở lại, ATS tiến hành Mất Itiởi / kiểm tra chất lượng nguồn điện đủ tiêu Chuyển tải chuẩn cấp tín hiệu chuyển tải trở lại nguồn Đưa tài trở lưới ohlnh Chuyển đổi nguồn cấp ATS L-L thiết kế theo giản đồ hình 3.14 Ban đầu tải cấp điện nguồn t, tí Hỉnh 3.14 Giản dồ thời gian chuyển dổi nguồn cùa ATS L-L thông qua MBAl Khi lưới bị sư cố (như nguồn, pha.,,) lúc dó khối điều khiển ATS nhận tín hiệu cô" xử lý nó, đồng thồi ATS kiểm tra chất lượng diện nguồn dự phòng Nếu chất lượng nguồn dự phòng tốt ATS tạo khoảng thời gian trễ t để khẳng định lưới gặp cố thực không (hay cố thoáng qua) Sau đưa tín hiệu cho cấu chấp hành tác động chuyển tải sang nguồn dự phòng Khi tải làm việc vỡi nguồn dự phòng mà lưới phục hồi trở lại, ATS xử lý tín hiệu đồng thời tạo khoảng thời gian trễ t2 (5 - 10 giây), để dảm bảo nguồn ổn định đưa vào vận hành Sau dó ATS phát tín hiệu tác động đến cấu chuyển mạch, đưa tải trở lại lưới Trong trình làm việc, ATS thường xuyên theo dõi hoạt động nguồn điện * ATS lưới — máy phát: Cấu trúc loại cho hình 3.13b, Hỉnh 3.15 Giản dổ thời gian chuyển dểi ATS L-MF Đối với ATS lưới - máy phát, việc hoạt động phức tạp ATS lưới - lưối, có thêm phận khởi động động điezen Khi tín hiệu từ (SSl) báo nguồn có chất lượng không đạt yêu cầu, điều khiển (ĐK) truyền tín hiệu cho khởi động máy phát Sau khỏi động xong, điện áp máy phát thành lập Nếu chất lượng điện áp máy phát đảm bảo, SS2 cấp tín hiệu cho điều khiển (ĐK)'và chuyển mạch (CM) tác động chuyển tải từ lưới sang máy phát Khi lưới phục hồi, sau khoảng thời gian trễ, điểu khiển tác độug lên chuyển mạcb, tải lại chuyển nguồn Từ thòi điểm chuyển tải, máy phát chạy không tải thời gian để lâm mát máy tự tắt Quá trình hoạt động đưọc cho giản đồ thời gian hình 3.15 So sánh ưu nhược điểm: Một nhược điểm lớn ATS lưới - lưới xảy cố hệ thống, gián đoạn cấp điện mạng diện quốc gia, hư hỏng trạm biến áp trung gian, lúc nguồn dự phòng không tác dụng Do vậy, để bảo dảm việc chủ động cấp diện cho phụ tải quan trọng cấp quốc gia (nbư hội trường quốc bội, ngân hàng nhà nước, trung tâm điện toán, khu quân điện nguy hiểm đến kinh tế an ninh quốc gia) người ta thường xây dựng nguồn đự phòng máy phát điezen Đối với ATS lưới - máy phát, việc hoạt động phức tạp ATS lưới - lưối, có thêm phận khởi động động điezen trình bày trình biến thiên dòng điện dây quấn stato động bước rút kết luận - trình biến thiên dòng điện dây quấn stato động bước Muốn cho roto động dịch bước phải cắt dòng điện cuộn thứ i, cho dòng điện Hinh 5.49 Mạch cấp điện pha cho động bước vào cuộn thứ i+1 (mở khoá Ki, đóng khoá K1+1) Tại thòi điểm cát cuộn dây i có tích luỹ lượng Li2/2 đặc trưng sức điện động : eL = -L cuộn dây i+1 dòng điện độ đặc trứng phương trình: UN= E + L UN:Điện áp nguồn lưối cho cuộn dây; i :Dòng điện cuộn dây; = R+Rf; E - Sức điện động cảm ứng cuộn dây stato roto (nam châm vĩnh cửu) quay Khi roto đứng yên giá trị Giải phương trình trên, có nghiệm: 1= U»-E' Ry -e Trong : T = L/ RE - số thòi gian điện từ mạch stato Hình 5,50 Biến thiên dòng điện stator động bước đíéu khiển bước Như vậy, dòng điện không xác lập mà tăng lên từ từ Quá trình tăng dòng điện stato qua ba giai đoạn : bắt đầu khởi động E = dòng điện tăng với hệ sô' góc UN/L, sau điểm khỏi động có sức điện động E dòng điện tăng vổi hệ sô' góc : (U N - E)/L roto dừng ỏ vị trí mới, lúc dòng điện đạt giá trị I0, sau dòng điện tiếp tục tăng đến IXL = Kết luận - UN Nếu động quay bừỏc dừng, dòng điện xác lập thiết kế IXL = — không vượt dòng điện cực đại động - Nếu sau khoảng t1 động quay xong góc bước cho chuyển mạch sang bước kế UN tiếp dòng điện không đạt giá trị xác lập IXL = — Do đó, động quay với tốc độ cao dòng điện động nhỏ - Nếu tàng IX1, thời gian để động dịch bưổc nhanh hơn, dòng điện đạt I0 nhanh hơn, Điều giải thích muôn động quay nhanh phải cấp điện áp lớn - Nếu dòng điện chưa đạt đến giá trị I0 t < t1, chưa động quay bưỏc Đô'i với đa số động bước, t1 vào khoảng 60s 6.các chế độ hoạt động động bước nguyên tắc điều khiển điện áp mức? Các chế độ: Điều khiển hước Điều khiển nửa bước Điều khiển vi bước Nguyên tắc điều khiển điện áp mức Khi chê độ giữ, cấp cho cuộn dây stato điện áp thấp điện áp định mức Khi chê độ dịch bước, cấp cho cuộn dây stato điện áp cao định mức, dòng điện đạt tới giá trị dịch bước chuyển tử điện áp cao điện áp thấp Sơ đồ giản đồ xung xung điện áp stato Tại thời điểm t0 thực lệnh bưổc, câp xung Xđk Xc mức cho hai tranzitor T2, T3, điện áp cao Uc cấp cho động cơ, Điốt D3 khoá không cho nguồn U dm đưa vào động không cho nguồn điện áp cao Uc đưa tồi nguồn định mức Dòng điện stato tăng dần iRE = ImaxRE = UE , so sánh SS xuất xung Xx xoá tín hiệu Xc, T1 khoá, ngắt điện áp cao đưa vào stato Do T1 khoá nên D3 dẫn để đưa điện áp định mức vào stato động - Điều khiển điện áp hai mức có ưu điểm: + Mạch điều khiển đơn giản, hoạt động xác, dễ hiệu chỉnh + Tổn hao điều khiển nhỏ, + nhiễu thông tin cho thiết bị khác + Tuy nhiên không áp dụng cho điều khiển vi bước Câu 8.trình bày phản ứng phần ứng nguyên tắc ổn định điện áp tần số máy phát điện xoay chiều? Đặc tính máy điện phản ứng phần ứng : Khi tải mang tính điện cảm (ví dụ động điện xoay chiều, máy biến áp), phản ứng phần ứng có tính khử từ (thành phần Epư mang dấu -EpƯ biểu thức (6.2)), tăng dòng điện tải tăng Điều coi tương đương từ thông máy điện bị giảm Do đó, sụt áp bên cuộn dây stato, điện áp máy phát bị giảm từ thông máy phát bị giảm Do đó, đặc tính máy điện dốc Khi tải mang tính điện dung, phản ứng phần ứng có thành phần trợ từ, thành phần làm tăng từ thông sức điện động máy (dấu + đặt trước Epự biểu thức (6.2)) Phản ứng làm cho đặc tính máy điện có chiều tăng lên dòng điện tăng nguyên tắc ổn định điện áp Hỉnh 6,7 Sơ d6 khối ổn áp máy phát điện xoay chiéu tự động ổn định diện áp máy điện thực cách tự dộng thay đổi dòng diện (hay điện áp) kích từ Dòng điện kích từ tự động thay đổi có thay đổi tải Để làm việc này, cần có tín hiệu vể thay dổi điện áp hay dòng diện máy phát Sơ đồ khốì mạch ổn áp máy phát điện xoay chiếu dược vẽ hình 6.7 mạch điều khiển đòng điện kích từ biên đối : chỉnh lưu băm xung, Đặc điểm chung cùa hai mạch điện áp kích từ hàm điện áp điều khiển, gần coi quan hệ tuyến tính Hai mạch phản hồi dương dòng điện âm điện áp vẽ độc lập Khi dòng điện tải tăng, điện áp máy phát tăng hay giảm tùy theo tính chất tải Các tín hiệu phản hồi làm cho Udk1, Udk tự động thay đổi theo tín hiệu điện áp dòng điện máy điện Sự thay đổi giá trị tự động ổn định điện áp máy điện nguyên tắc ổn định tần số 10.mạch ổn áp chiều Nhằm mục đích ổn định điện áp đầu thay đổi nấc điện áp ra, người ta đưa thêm mạch Ổn áp hình 6.33 Mạch ổn áp tạo xung vuông xoay chiểu gấp hai lần cực đại ĐC, Tần sô' 100kHz vã chu kỳ làm việc xung vuông xấp xỉ 45% Khi đầu cố thay đổi điện áp, qua biến đổi A/D vi xử lý tự động tbay đổi độ rộng xung điều khiển Mosfet {hình 6.33) để tự động điều cbỉnh điện áp (sau chỉnh lưu Đ9 Đ10) kéo trị sô' đặt Đầu mạch ổn áp chiều cung cấp cho biến áp, tạo điện áp đầu dựa biên độ nguồn lưới cbo tải Một rơle chọn đầu thứ cấp hiến áp, díểu khiển để có8mức điện áp 12ov hay 240VAC đầu Đầu cbỉnh lưu qua Đ 9, Đ10 trả diện áp vê dạng chiều Điện áp môt chiểu ổn định Một mạch lọc L - c - R thiết kế đầu nhằm lọc xung điện áp nguồn tải Mạch ổn áp xoay chiều: Điện áp biến áp có trị số: U2=u1 Nguyên tắc ổn áp : điên áp U2 khÔug đổi, muốn vây phải thay dổi tỷ số tỷ số thường thay đổi cách giũ số vòng dây thứ cấp W không dổi mà thay đổi sô vòng dây W1 Khi điện áp vào Ư1 thay đổi, cuộn dây sơ cấp W1phải thay đổi theo tỷ lệ với thay dổi điệu áp vào Côug tắc s ỏ vị trí tương ứng với nguồn vào 220V, vị trí tương ứng với nguồn vào 110V Nguồn vào 220V cho phép dao động điện áp khoảng 160 4- 260V Nguồn vào mửc 110V cho phép dao dộng khoảng 50 -ỉ- 170V Động chiều kêo trượt biến áp tự ngẫu, tự động thay đổi sô" vòng sơ cấp biến áp Điều khiển dộng điện chiều mạch kiểm soát điện áp đầu Đưới giới thiệu số mạch điều khiển ổn áp loại 17 trình bày cấu tạo? nguyên lý hoạt động?sơ đồ kết nối phạm vi ứng dụng cảm biến tiệm cận loại điện cảm? cấu tạo Cấu tạo loại cảm biến bao gồm cuộn dày xốc định dộ cảm ứng dao động LC nguyên lý hoạt động Điện từ trường dao dộng lan rộng vùng xung quang Khi vật kim loại đến gần, lượng dao động bị tiêu hao để tạo nên dòng xoáy, cảm ứng bên vật dẫn điện Do dó, hệ số tiêu hao cuộn dây tăng lên, đến trị số dao động không dao động Phạm vi ứng dụng thiệu cảm biến điện cảm để đo khoảng cách ngắn 20 Khái niệm công dụng rơ le nhiệt :Rơle nhiệt loại thiết bị điện dùng để bảo vệ động mạch điện khỏi bị tải, thường dùng kèm với khởi động từ, công tắc tơ Dùng điện áp xoay chiều đến 500 V, tần số 50Hz, loại Iđm đến 150A điện áp chiều tới 440V Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị dòng điện có quán tính nhiệt lớn phải cần thời gian để phát nóng Thời gian làm việc từ khoảng vài giây [s] đến vài phút, nên không dùng để bảo vệ ngắn mạch Muốn bảo vệ ngắn mạch thường dùng kèm cầu chảy Nguyên lý hoạt động rơ le nhiệt Dựa tác dụng nhiệt dòng điện, ngày sử dụng phổ biến rơle nhiệt có phiến kim loại kép, nguyên lí làm việc dựa khác giãn nở dài hai kim loại bị đốt nóng Phần tử rơle nhiệt phiến kim loại kép (bimetal) cấu tạo từ hai kim loại, hệ số giãn nở bé (thường dùng invar có 36% Ni, 64% Fe) hệ số giãn nở lớn (thường đồng thau hay thép crôm - niken, đồng thau giãn nở gấp 20 lần invar) Hai phiến ghép lại với thành phương pháp cán nóng hàn Khi đốt nóng dòng I phiến kim 10 qua 10 loại kép uốn phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ hơn, dùng trực tiếp cho dòng điện dây điện trở bao quanh Để độ uốn cong lớn yêu cầu phiến kim loại phải có chiều dài lớn mỏng Nếu cần lực đẩy mạnh chế tạo phiến rộng, dày ngắn Cấu tạo rơ le nhiệt Cấu tạo rơ le nhiệt Chú thích: 1.Đòn Tiếp Tiếp điểm thường mở Vít chỉnh dòng điện tác động Thanh lưỡng kim Dây đốt nóng Cần gạt Nút phục hồi 11 điểm bẩy đóng thường 11 ... thường xuyên theo dõi hoạt động nguồn điện * ATS lưới — máy phát: Cấu trúc loại cho hình 3. 13b, Hỉnh 3. 15 Giản dổ thời gian chuyển dểi ATS L-MF Đối với ATS lưới - máy phát, việc hoạt động phức... tài trở lưới ohlnh Chuyển đổi nguồn cấp ATS L-L thiết kế theo giản đồ hình 3. 14 Ban đầu tải cấp điện nguồn t, tí Hỉnh 3. 14 Giản dồ thời gian chuyển dổi nguồn cùa ATS L-L thông qua MBAl Khi lưới... tác dộng hộ điều khiển Nguyên lý hoạt động: * ATS lưới - lưới: Cấu trúc loại ATS vẽ trẽn hỉnh 3. 13a ATS lưỡi - lưới hoại động đơn giản Khi chất lượng nguồn điện không đạt, lúc so sánh cấp tín