Thiết kế mạch sử dụng rơ le bảo vệ thấp điện áp

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN [Môn Điện tử tương t] Đề tài: Thiết kế mạch sử dụng rơ le bảo vệ thấp điện áp Lời mở đầu Mục lục I Giới thiệu đề tài II Những vấn đề chung .3 1.Cấu tạo rơ le 2.Nguyên lý hoạt động rơ le .3 3.Tại phải sử dụng le……………………………………………………………………4 rơ 4.Các yêu cầu le………………………………………………………….4 rơ 5.Phân loại rơ le…………………………………………………………………………………… .5 III.Ý tưởng thiết kế mạch IV Thiết kế mô mạch phần mềm Proteus Chọn nguồn cài đặt MBA 2.Lựa chọn linh kiện cài đặt thông số 3.Cách thức hoạt động mạch……………………………………………………………… 4.Mô phỏng……………………………………………………………………………………… Kết luận .13 Tài liệu tham khảo .13 Lời mở đầu Điện nguồn lượng quan trọng sống người Nó sử dụng hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ Chính thiết kế hay vận hành hệ thống điện cần phải quan tâm đến khả phát sinh hư hỏng tình trạng làm việc bình thường chúng Hệ thống điện mạng lưới phức tạp gồm nhiều phần tử vận hành nên tượng cố xảy khó biết trước Vì vậy, để đảm bảo cho lưới điện vận hành an toàn, ổn định khơng thể thiếu thiết bị bảo vệ Hệ thống bảo vệ rơle có nhiệm vụ ngăn ngừa cố hạn chế tối đa thiệt hại cố gây nên trì khả làm việc liên tục hệ thống Nhưng rơ le có nhiều loại như: rơ le nhiệt, rơ le từ, rơ le kỹ thuật số,… chúng kế cho nhiệm vụ: Giám sát thấp áp( Tụt áp), áp, ngắn mạch, cân pha, pha, I.Giới thiệu đề tài: Thiết kế mạch sử dụng Rơ le bảo vệ thấp áp ( Tụt áp ) II.Những vấn đề chung: 1.Cấu tạo rơ le: Cấu trúc Rơle Dạng phổ biến rơle điện gồm cuộn dây điện lõi sắt từ Bộ phận có phần tĩnh gọi Ách từ (Yoke)và phần động gọi Phần ứng (Armature).Phần ứng liên kết học với tiếp điểm động Khi cuộn dây cấp điện, từ trường tạo xung quanh cuộn lõi tập trung lại Nam châm điện hút phần ứng động để mở đóng trực tiếp tiếp điểm điện Khi rơle bị ngắt điện (TẮT) từ trường biến phần ứng, lò xo phản hồi hỗ trợ, đưa tiếp điểm trở lại vị trí “bình thường” Ngun lý rơ le: Các Rơ le bảo vệ điện hoạt động hai nguyên lý dùng lực từ để hút, cảm ứng từ Không giống rơle điện loại chuyển mạch với ngưỡng điện áp hoạt động thời gian hoạt động cố định thường không rõ ràng, rơ le bảo vệ thường có tuổi thọ dài, điều chỉnh lựa chọn thông số thời gian/dòng điện (hoặc tham số hoạt động khác) Rơ le bảo vệ sử dụng mảng đĩa cảm ứng, nam châm có cực từ bị xẻ rãnh, cuộn dây hãm tác động, tác nhân loại cuộn dây điện từ, công tắc rơ le điện thoại, mạng dịch chuyển pha Khi vận hành, có bước xảy rơle điện cấp điện bị ngắt điện: Điện cung cấp cho cuộn dây tạo từ trường Từ trường chuyển thành lực học cách hút phần ứng Phần ứng động đóng/mở nhiều tiếp điểm điện Các tiếp điểm cho phép chuyển mạch điện sang tải động cơ, bóng đèn, v.v Sau điện áp cuộn bị loại bỏ, từ trường biến mất, tiếp điểm tách trở vị trí “bình thường” chúng Tại cần phải sử dụng bảo vệ Rơle: Trong q trình vận hành hệ thống điện xuất tình trạng cố chế độ làm việc bất thường phần tử Các cố thường kèm theo tượng dòng điện tăng cao điện áp giảm thấp Các thiết bị có dịng điện tăng cao chạy qua bị đốt nóng mức cho phép bị hư hỏng Khi điện áp giảm thấp, phụ tải tiêu thụ hoạt động bình thường, tính ổn định máy phát làm việc song song toàn hệ thống bị giảm Các chế độ làm việc khơng bình thường làm cho điện áp, dòng điện tần số lệch khỏi giới hạn cho phép Nếu để tình trạng kéo dài, xuất cố nghiêm trọng Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ thực tốt yêu cầu trên, thiết bị gọi bảo vệ rơle Bảo vệ rơle theo dõi liên tục tình trạng chế độ làm việc tất phần từ hệ thống điện Khi xuất cố bảo vệ rơle phát tác động cắt bỏ phần tử hư hỏng nhờ máy cắt điện Khi xuất chế độ làm việc khơng bình thường, bảo vệ rơle phát tín hiệu tùy thuộc yêu cầu, tác động khơi phục chế độ làm việc bình thường báo tín hiệu cho nhân viên trực Các yêu cầu bảo vệ rơle: 4.1 Tính chọn lọc: Là khả bảo vệ phát loại trừ phần tử bị cố khỏi hệ thống điện Hệ thống điện phức tạp việc đảm bảo tính chọn lọc khó khăn Theo nguyên lý làm việc, bảo vệ phân ra: - Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: bảo vệ làm việc cố xảy phạm vi hoàn tồn xác định, khơng làm nhiệm vụ bảo vệ dự phòng cho bảo vệ đặt phần tử lân cận - Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối: ngồi nhiệm vụ bảo vệ cho đối tượng bảo vệcịn thực chức dự phịng cho bảo vệ đặt phần tử lân cận 4.2 Độ tin cậy: Là tính đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắn Tác động nhanh: Bảo vệ phát cách ly phần tử bị cố nhanh tốt Tuy nhiên kết hợp với yêu cầu chọn lọc để thỏa mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng loại bảo vệ phức tạp đắt tiền Độ nhạy: Đặc trưng cho khả cảm nhận cố rơle hệ thống bảo vệ, biểu diễn hệ số độ nhạy, tức tỷ số trị số đại luwongj vật lý đặt vào rơle có cố với ngưỡng tác động Tính kinh tế: Đối với lưới trung hạ áp, số lượng phần tử bảo vệ lớn, yêu cầu bảo vệ không cao lưới truyền tải cao áp nên cần cân nhắc kinh tế cho thiết bị bảo vệ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật với chi phí nhỏ 5.Phân loại rơ le Trên thực tế tùy theo cách thức mà ta phân loại rơ le Có số cách phân loại phổ biến sau: Ngun lí làm việc theo nhóm:  Rơ le điện cơ, rơ le điện từ, rơ le điện từ phân cực, rơ le cảm ứng,…  Rơ le nhiệt  Rơ le từ  Rơ le điện từ bán dẫn, vi mạch  Rơ le số Theo nguyên lí tác động:   Rơ le có tiếp điểm: Tác động lên mạch cách đóng mở tiếp điểm Rơ le không tiếp điểm, rơ le tĩnh: Tác động qua việc thay đổi đột ngột tham số cấu chấp hành mắc mạch điều khiển điện trở, điện cảm, điện dung,… Theo cách mắc cấu:  Rơ le sơ cấp: Mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ  Rơ le thứ cấp: Mắc vào mạch qua biến áp đo lường hay biến dịng điện Theo đặc tính tham số: rơ le dịng điện, rơ le công suất, rơ le tổng trở,… Theo giá trị, chiều đại lượng vào rơ le: rơ le cực đại, cực tiểu, rơ le cực đại – cực tiểu, rơ le so lệch, rơ le định hướng,… III.Ý tưởng thiết kế mạch: Đầu tiên nguồn xoay chiều hạ áp xuống đến điện áp cần thiết sau chỉnh lưu ổn định điện áp Ta dùng hai tranristor dùng để kết nối với đèn led để cảnh báo nối với rơ le để điều khiển hoạt động rơ le Có IC làm so sánh điện áp đầu vào, so sánh điện áp điện áp tham chiếu diode zener ZD1 điện áp đầu vào từ chân IC, điện áp chia cho điện trở biến trở Trong mạch ta dùng biến trở VR1 nhằm mục đích điều chỉnh điện áp mạch theo ý muốn Khi điện áp mạch thấp mức cài đặt mạch ngắt mạch hở động ngừng hoạt động IV- Thiết kế: 1.Nguồn: Nguồn đầu vào 220VAC, 50Hz qua máy biến áp hạ xuống cịn 12 VAC Cài đặt thơng số máy biến áp: - Cơng thức tính điện áp đầu MBA: Primary Inductance = (áp vào/áp ra)^2 - Ví dụ: Muốn cài điện áp đầu 12 V ta nhập vào ô thông số 336.11H Primary Inductance = (220/12)^2=336.11H Sau ta chỉnh lưu dịng điện Sờ đồ nguyên lý sau: Lựa chọn linh kiện cài đặt thông số: Điện trở : - R1, R3, R8 _1K - R2 1.2K - R4 _10K - R5 _47K - R6, R7 _ 4.7K - Biến trở VR 4.7K Tụ - C1 _470uF - C2 _10uF -C3 _100uF - C4 _ 150pF Diot - D1-D5 _ 1N4001 1A 50V Diode - Zener _ 3.6V / 0,5 W TRanristor Q1, Q2 _ BC548 _ 0.4A 40V NPN transistor IC1 -OAMP CA3130 _ Relay 12V 1C MBA Trans 2P2S Tải Đèn led Cách thức hoạt động mạch bảo vệ rơ le Có op-amp-IC1 làm so sánh điện áp đầu vào, so sánh điện áp điện áp tham chiếu diode zener ZD1- 3.6 volt điện áp đầu vào từ chân IC1, điện áp chia cho điện trở R4 VR1 Đặt điện áp thấp chút so với điện áp tham chiếu Vì vậy, điều áp dụng rơle kéo vào kết nối dòng điện AC với động tải AC Chân kết nối với tụ điện C3 để giảm điện áp dao động xuống mức trơn tru Nó gây IC1, rơle-RY1 hoạt động với lỗi Điều không tốt cho mạch Nối điện trở R5 qua chân chân IC1, để đặt mạch dạng kích hoạt schmitt Đây tính đặc biệt, cắt tải lập tức, nguồn điện xoay chiều điện áp thành giá trị cài đặt Chọn điện áp nguồn cung cấp 15.8 V lý IC khơng thể chịu điện áp cao 16 volt sau chảy qua mạch phân chia R1 R2 có nguồn cung cấp IC1 8,7 volt Transitor Q2 điều khiển LED để cảnh báo điện áp thiết bị điện hoạt động 10 Nhưng Q1 bình thường BẬT khiến điện áp Q2 thấp nên hầu hết dòng điện chảy xuống đất Do đó, khơng có điện áp để làm sai lệch Q2 Do đèn LED bị tắt Mạch mô phỏng: 11 V- Kết luận: Như mạch tự động ngắt điện áp bị tụt nhóm sinh viên thiết kế, mơ phần mềm Proteus có khả chạy yêu cầu ban đầu đặt Tuy nhiên với thiết kế đơn giản với tầm hiểu biết hạn hẹp, mạch hạn chế sai sót Nhóm sinh viên mong giảng viên hướng dẫn góp ý thêm để thực đề tài sau cách hoàn thiện 12 VI- Tài liệu tham khảo: - https://www.eleccircuit.com/over-voltage-and-low-voltageprotection-circuit/ https://vi.wikipedia.org/wiki/R%C6%A1_le http://www.idecvietnam.com/2013/11/cau-tao-ro-le.html https://sites.google.com/site/dungconanvn/mo-phongproteus - 13 ... cơ, rơ le điện từ, rơ le điện từ phân cực, rơ le cảm ứng,…  Rơ le nhiệt  Rơ le từ  Rơ le điện từ bán dẫn, vi mạch  Rơ le số Theo nguyên lí tác động:   Rơ le có tiếp điểm: Tác động lên mạch. .. rơ le có nhiều loại như: rơ le nhiệt, rơ le từ, rơ le kỹ thuật số,… chúng kế cho nhiệm vụ: Giám sát thấp áp( Tụt áp) , áp, ngắn mạch, cân pha, pha, I.Giới thiệu đề tài: Thiết kế mạch sử dụng Rơ. .. lượng vào rơ le: rơ le cực đại, cực tiểu, rơ le cực đại – cực tiểu, rơ le so lệch, rơ le định hướng,… III.Ý tưởng thiết kế mạch: Đầu tiên nguồn xoay chiều hạ áp xuống đến điện áp cần thiết sau