9 Chương IV Các Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial

Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hồng Anh CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ TÍN HIỆU BẢO VỆ 4.1 Khái Quát Về Khối Mạch Điều Khiển ATS: 4.1.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển A.T.S: TI Đo lường Xử lý tín hiệu Làm trễ tín hiệu Khuyếch đại tín hiệu Cơ cấu chấp hành TU Hình 4.1.2 Nhiệm vụ khối: Bộ phận đo lường: Như nói trên, nhiệm vụ phận đo lường tạo tín hiệu làm việc tương ứng với tín hiệu thu thập từ đối tượng điều khiển Trong hệ thống điện, thơng tin phần sơ cấp Việc ghép nối phần sơ cấp công suất lớn với phần thứ cấp công suất nhỏ thực nhờ biến dòng điện, biến điện áp máy biến áp đo lường Chức phận liệt kê sau: + Ghép nối mặt thông tin hệ thống: Hệ thống công suất lớn phần sơ cấp hệ thống công suất nhỏ phần thứ cấp Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 36 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh + Cách ly điện cho hệ thống để cố chúng không lan truyền qua lại với + Chuẩn hố mặt thơng tin đầu để thuận tiện cho việc sử dụng phần tử tự động Thí dụ biến dịng điện thường chế tạo có dịng điện định mức đầu 1;5 10A; biến điện áp vào khoảng 100125V xoay chiều Bộ phận xử lý tín hiệu: Bộ phận nhận tín hiệu từ khâu đo lường tới, liên tục xử lý tín hiệu theo trình tự ưu tiên định, so sánh tín hiệu đầu vào với tín hiệu đặt trước đến điều khiển cấu chấp hành Trong kỹ thuật mạch tương tự, mạch tính tốn, điều khiển xây dựng chủ yếu khếch đại thuật tốn (OA) Bộ làm trễ tín hiệu: Bộ phận nằm sau phận xử lý tín hiệu với chức tạo khoảng thời gian trễ tín hiệu đầu vào đầu nhằm khẳng định chắn cố đưa lại từ nguồn cấp Trong kỹ thuật đại ngày mạch tạo trễ thiết kế nhiều dạng, theo kiểu phóng - nạp tụ, theo kiểu đếm xung, thực tạo trễ chu trình phần mềm máy Bộ phận khuếch đại tín hiệu: Bộ phận có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu đưa từ khâu làm trễ nhằm tạo đủ công suất điều khiển cấu chấp hành Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 37 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Các khâu khuếch đại sử dụng kỹ thuật điện tử thường IC, Tranzitor cơng suất Nếu tín hiệu đầu trễ đủ cơng suất điều khiển ta bỏ qua khâu 4.2 Phương Án Thu Tín Hiệu Điện Áp Từ Lưới Và Máy Phát: Nguồn tín hiệu để đưa vào cấu đo lường, xử lý tín hiệu thực theo hai phương án sau: + Sử dụng máy biến áp pha qua chỉnh lưu cầu diode tạo điện áp đặt đưa vào cấu kiểm tra + Nếu sử dụng nguồn cấp so sánh theo phương án thứ D1 D2 D3 R D6 D5 D4 Uđặt NA B C Hỡnh Thì phương án cho ta dễ dàng tạo điện áp đặt US đưa vào điều khiển Tuy nhiên sơ đồ có nhược điểm lớn dẫn tới xác, sử dụng điều khiển lưới vận hành không pha, chẳng hạn xảy cố điện áp sụt pha hai pha điện áp lại tăng lên có tượng cảm ứng điện từ máy biến áp pha mà giá trị điện áp US không suy giảm, dẫn đến mạch bảo vệ không tác động Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 38 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hồng Anh Nếu sử dụng nguồn cấp tín hiệu theo phương án thứ hai, phương án dùng máy biến áp pha(H 3.14, H 3.15) mạch có đôi chút cồng kềnh ưu điểm lớn phương án tạo tín hiệu cho mạch bảo vệ tác động xác sử dụng phương pháp so sánh cho pha riêng biệt Nguồn cấp tín hiệu điện áp lấy từ lưới: BA1 Ua BA2 Ub BA3 Uc NC B A Hình: 10 ➢ Linh kiện: ✓ Biến áp pha dây quấn 220V/12V/24V ✓ Diode chỉnh lưu IN4007 ✓ C1 = C2 = C3 = 470F,16V 4.3 Sơ Đồ Mạch Theo Dõi Áp: 4.3.1 Theo dõi lưới: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 39 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Vout VLa LAT Vout VLb LBT Vout VLc LCT 2,2K RULT 2,2K Vout VLa LAC Vout VLb LBC Vout VLc LCC 2,2K RULT 2,2K Hình: 11 Trong đó: LAT, LBT, LCT mạch có Vout = +Vsat  12V Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 40 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Khi điện áp tín hiệu ULa, ULb, ULc từ máy biến áp đo lường mắc lưới đưa sang, có trị số nhỏ 85% giá trị định mức(Sơ đồ mạch L1) Sơ đồ mạch chung LAT, LBT, LCT Hình 3.16 Các khối mạch: LAC, LBC, LCC có chung sơ đồ nguyên lý vẽ H 3.16 Điện áp khối mạch lật tới ngưỡng điện áp cao: Vout = +Vsat +12V, điện áp tín hiệu lấy từ thứ cấp máy biến áp đo lường mắc lưới: ULa, ULb, ULc có trị số lớn định mức 4.3.2 Mạch theo dõi điện áp máy phát: Các khối mạch: FAC, FBC, FCC có chung sơ đồ nguyên lý vẽ H 3.17 Điện áp khối mạch lật tới ngưỡng điện áp cao: Vout = +Vsat  12V, điện áp tín hiệu lấy từ thứ cấp máy biến áp đo lường mắc lưới: UFa, UFb, UFc có trị số lớn 110% định mức Vout VFa FAT Vout VFb FBT Vout VFc FCT 2,2K RULT Hình: 12 2,2K 4.3.3 Mạch Báo Tín Hiệu Ngược Pha: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 41 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Khi xuất hiện tượng ngước thứ tự pha(hai pha tráo nhau) gây từ trường thứ tự nghịch động không đồng đồng pha làm động quay ngược dẫn tới máy công cụ quay ngược phá hoại quy trình sản xuất, dẫn tới tai nạn lao động: Ở nhà máy hoá chất tượng ngược pha làm quạt thổi khí độc pha quay ngược làm khí độc tràn khu vực công nhân làm việc gây ngạt thở dẫn đến chết người Ở Đại sứ qn, văn phịng phủ, khách sạn sang trọng tượng ngược thứ tự pha làm máy điều hồ nhiệt trung tâm quay ngược khơng thực nhiệm vụ điều hồ khơng khí Ở nhà máy đông lạnh, làm kem, đá xuất hiện tượng ngược thứ tự pha làm động pha quay ngược làm cho chu trình tải nhiệt ngược lại Kết kem, đá khơng đóng băng được, q trình bảo quản lạnh thực phẩm khơng thực hịn gây thiệt hại lớn cho người sản xuất Từ thiệt hại tượng ngược thứ tự pha gây điều khiển ATS thiết phải có mạch báo tín hiệu ngược thứ tự pha, mạch điều khiển nhận tín hiệu ngược thứ tự pha phải cắt nguồn cung cấp có xuất ngược thứ tự pha dịng điện sang nguồn thứ hai(nếu chất lượng điện nguồn đảm bảo) khởi động máy phát điện(trường hợp nguồn điện có ngược thứ tự pha lưới) đưa máy phát điện vào làm việc với tải Sơ đồ mạch báo ngược thứ tự pha đa dạng xét mạch điện tương đối đơn giản, linh kiện rẻ tiền dễ tìm kiếm sau: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 42 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial R GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh S, ' UNC2 UR1C1 T' T' S R' ' Hình: 13 UR1C1 4.4 Các Bộ Tạo Thời Gian: 4.4.1 Bộ tạo thời gian kiểu động cơ: Bộ tạo thời gian kiểu động thời gian sử dụng động đồng đặc biệt phần tử thời gian Ở thời gian nguồn điện 50Hz 60Hz cung cấp cho động đồng bộ, từ thời gian nhận thông qua cấu bánh giảm tốc cuộn dây khớp ly hợp, làm cho đóng cắt tiếp điểm sau khoảng thời gian định Tốc độ quay động xác định biểu thức sau: n 120 f (vịng/phút) p Trong đó: n - tốc độ động p - Số cực f - tần số nguồn (Hz) 4.4.2 Bộ tạo thời gian kiểu RC: Bộ thời gian kiểu RC sử dụng thời gian phóng thời gian nạp mạch RC Như hình 3.21a, có điện áp nhảy cấp E đặt vào mạch gồm có tụ C điện trở R điện áp VC tăng lên theo hàm mũ theo phương Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 43 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hồng Anh trình hình 3.21a Ở mức điện áp đặt trước, thời gian để điện áp tụ C đạt tới điện áp tỷ lệ thuận với giá trị tụ C điện trở R điện áp E không đổi R KHUẾCH ĐẠI RA MẠCH RA SO SÁNH C Hình 14 – Sơ đồ khối thời gian kiểu RC 4.4.3 Bộ tạo thời gian số: Bộ dao động Bộ giải mã Mạch quét Bộ truyền số Mạch đếm Tín hiệu thời gian gốc Bộ thị số Mạch tạo sóng Mạch xử lý tín hiệu trùng Mạch lọc xung Mạch đầu Rơ le đầu Bộ lọc xung Thumbwheel Switch Hình 15: Sơ đồ chức thời gian số Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 44 Chương IV:Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Nguyên lý hoạt động: Khi chưa có tín hiệu điều khiển cực gốc Transistor T1 mạch tạo thời gian RC bị ngắt khỏi nguồn Khi có tín hiệu điều khiển tới cực gốc T1 mạch tạo thời gian RC bắt đầu cấp điện, thời điểm ban đầu UA = 0, IC khuếch đại thuật tốn có điện áp V0 mức thấp 0V tương ứng với mức logíc "0" Điện áp tụ UA tăng theo hàm mũ thời gian đạt giá trị đặt UB sau khoảng thời gian ta mong muốn(khoảng thời gian tính từ lúc bắt đầu có tín hiệu điều khiển cực gốc T1) lúc IC lật trạng thái, điện áp V0 IC đạt tới mức cao 10V tương ứng với mức logic "1" Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 45 ... hành Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 37 Chương IV: Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Các khâu khuếch đại sử dụng kỹ thuật điện tử thư? ??ng IC, Tranzitor cơng suất Nếu tín.. .Chương IV: Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh + Cách ly điện cho hệ thống để cố chúng không lan truyền qua... Sơ Đồ Mạch Theo Dõi Áp: 4.3.1 Theo dõi lưới: Thực hiện: Nguyễn Anh Tuấn Page 39 Chương IV: Thư Viện Phần Tử Trong Ecodial GVHD: ThS Phan Thanh Hoàng Anh Vout VLa LAT Vout VLb LBT Vout VLc LCT