Nghiên cứu thiết kế bộ chuyển nguồn tự động

+Ta xét phương án dùng ắc quy khởi đông cấp điện cho nguồn nuôi mạch điều khiển: Khi máy phát được khởi đông, đông cơ khởi đông tiêu thụ dòng điện lớn từ ắc quy khởi[r]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

ISO 9001:2015

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ

BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP

Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

-o0o - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên : Hoàng Văn Quý – MSV : 1412102083 Lớp : ĐC1801- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Nghiên cứu thiết kế chuyển nguồn tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

ISO 9001:2008

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ

BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP

Sinh viên:Hồng Văn Q

Người hướng dẫn: Th.S Đinh Thế Nam

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc -o0o -

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Sinh viên : Hoàng Văn Quý – MSV : 1412102083

Lớp : ĐC1801 - Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI

1 Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ)

Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn

CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn :

Đinh Thế Nam Thạc sĩ

Trường Đại học dân lập Hải Phịng

Tồn đề tài Người hướng dẫn thứ hai:

Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn :

Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018

Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N

Sinh viên

Hoàng Văn Quý

Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N

Th.S Đinh Thế Nam

Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG

PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp

Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ )

Cho điểm cán hướng dẫn

( Điểm ghi số chữ)

Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

1 Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài

Cho điểm cán chấm phản biện

( Điểm ghi số chữ)

Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA A.T.S

VÀ CÁC PHƯƠNG ÁNĐẶT VẤN ĐỀ

I/Nguyên lý làm việc a.t.s

1,Nguồn cấp điên không gián đoạn U.P.S(Uninterruplible Power Supply)

2,A.T.S lưới-lưới

3,ATS cho nguổn: Một nguổn lưới - nguổn máy phát dự phịng 13

4,Nguyên lý hoạt động A.T.S 15

Chương II: Nguồn máy phát điện điêzen dự phòng 21

1- Máy phát Diezen: 21

2.Những yêu cầu thực hiên tự động hoá nguồn Điezen: 23

Chương III: Tính tốn chọn mạch điều khiển ,tín hiệu bảo vệ 25

I- Khái quát vể khôi mạch điểu khiển ATS 25

l.Sơ đổ khối mạch điều khiển A.T.S: 25

2,Nhiêm vụ khối: 25

II.Các phương pháp chọn thiết bị linh kiên đẻ phát hiên cố lưới 26

1.Bảo vê điên áp cao - thấp: 26

3.Phương án thu tín hiệu điện áp từ lưới máy phát 35

5.Mạch báo tín hiệu ngược thứ tự pha 40

III tạo thời gian 41

Chương IV Tính tốn mạch động lực 65

I,Đại cương mạch động lực ats 65

1

LỜI MỞ ĐẦU

Như biết, điện chuyển tải từ nhà máy phát điện đến phụ tải cần phải qua trạm biến áp Việc chuyển tải điện từ lưới đến hộ dùng điện xảy cố đường dây cung cấp như: Mất pha đứt dây bị ngược pha, điện áp dòng điện khác trị số danh định bị tải bị ngắn mạch Các cố phụ thuộc vào nhiều yếu tố hỏng đường dây cung cấp thời tiết mưa bão, đổ vào đường dây, xảy cố trạm biến áp Hiện tượng điện cố khơng thể xảy phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 như: Bệnh viện, văn phịng phủ, hội trường quốc hội, ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, khách sạn cao cấp Do vậy, cần phải có nguồn dự phòng để xảy cố nguồn sử dụng ta đưa nguồn dự phịng vào phụ tải cắt nguồn dự phòng khỏi lưới Nhưng để giảm thời gian điện phụ tải tránh hâu đáng tiếc xảy ra, nguồn điện dự phòng thiết phải kèm với thiết bị tự động đổi nguồn A.T.S( Automatic Transfer Switch) Với đồ án tốt nghiệp “NGHIÊN CỨU THIẾT

KẾ BỘ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG”

Toàn phần thuyết minh thiế kế chia làm chương: Chương I : Nguyên lý làm việc A.T.S phương án Chương II: Nguồn máy phát dự phòng diezen

Chương III: Thiết kế mạch điều khiển bảo vệ Chương IV: Tính tốn mạch động lực

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.s Đinh Thế Nam nhiệt tình hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp

Sinh viên

CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA A.T.S

VÀCÁC PHƯƠNG ÁN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân nâng cao nhanh chóng Nhu cầu điên lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt tăng trưởng không ngừng

Công nghiệp khách hàng tiêu thụ điện lớn Trong tình hình kinh tế thị trường nay, xí nghiệp lớn nhỏ, tổ hợp sản xuất phải tự hạch toán kinh doanh cạnh tranh liệt chất lượng giá sản phẩm Điện thực đóng góp phần quan trọng vào lỗ lãi xí nghiệp Nếu tháng xảy điện 1-2 ngày xí nghiệp khơng có lãi, lâu xí nghiệp thua lỗ Chất lượng điện xấu (Chủ yếu điện áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động Chất lượng điện áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hố chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt khí điện tử xác Vì đảm bảo độ tin cung cấp điện nâng cao chất lượng điện mối quan tâm hàng đầu đề án thiết kế cấp điện cho xí nghiệp cơng nghiệp

Thương mại, dịch vụ chiếm tỷ lệ ngày quan trọng kinh tế quốc dân thực trở thành khách hàng quan trọng ngành điện lực Các khách sạn quốc doanh, liên doanh, tư nhân ngày nhiều, ngày cao tầng, kèm với thiết bị nội thất ngày cao cấp, sang trọng Mức sống tăng nhanh khách nước đến khách sạn tăng theo Đặc biệt với sách mở cửa khách sạn ngày thu hút nhiều khách quốc tế đến tham quan, du lịch, công tác Việt nam Khu vực khách hàng khơng thể để điện

Tóm lại mức điện dảm bảo liên tục cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất yêu cầu phụ tải Đối với cơng trình quan trọng cấp quốc gia Hội trường Quốc hội, Nhà khách phủ, Ngân hàng Nhà nước, Đại sứ quán, khu quân sự, sân bay, hải cảng, khách sạn cao cấp phải đảm bảo cấp điện mức độ cao nhất, nghĩa với tình khơng để điện Những đối tượng kinh tế nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất tốt đặt thêm máy phát dự phòng, điện lưới dùng máy điện cấp điện cho phụ tải quan trọng lị, phân xưởng sản xuất chính,

cịn gọi bơ đổi nguồn tự đơng (ATS: Automatic transfer switch) Bô đổi nguồn tự đông sử dụng phụ tải điên phòng xảy điên Bô đổi nguồn tự đông nối nguồn mạch lưới mạch điên dự phịng Khi xảy điên nguồn lưới chính, khác chuyển đổi chuyển phụ tải từ nguồn dự phòng nguồn thứ hai Chuyển đổi tự đơng khố kiểu tự đơng phải thao tác tay khố kiểu tay kiểu không tự đông Tải chuyển nguồn cấp cách tự đơng tay điên áp lưới phục hồi

Thiết bị tự đơng đóng dự trữ đem lại hiệu sau: Tăng đô tin cung cấp điên, làm giảm sơ đồ cung cấp điên, giảm máy biến áp đường dây phải làm viêc song song Và nhờ viêc giảm phần tử làm viêc song song nên hạn chế dòng điên ngắn mạch, làm cho mạch rơ le bảo vê đỡ phức tạp giảm bớt số nhân viên phải trực nhât, vân hành trạm.

Một số

hình ảnh tủ ats thực tế

I/Nguyên lý làm việc A.T.S

Thiết bị tự động chuyển nguồn, gọi A.T.S(Automatic Transfer

Switch) dùng để tự động chuyển tải nguồn sang nguồn dự phịng nguồn có cố

Khái niệm nguồn bị cố bao gồm: Mất nguồn, pha,ngược thứ tự pha, điên áp cao thấp trị số cần thiết

Tuỳ thc vào nguồn cấp dự phịng người ta phân A.T.S làm loại sau: -A.T.S cho nguồn: nguồn lưới -1 nguồn Acquy(ngun lý bơ U.P.S)

-A.T.S cho nguồn: nguồn lưới -mơt nguồn lưới dự phòng

- A.T.S cho nguồn: nguồn lưới - nguồn máy phát dự phịng Và loại nguồn cấp khác A.T.S lại có chế vân hành khác

1,Nguồn cấp điên không gián đoạn U.P.S(Uninterruplible Power

Supply)

Nguyên lý nguồn U.P.S mơt thiết bị có nguồn đầu vào nối với lưới điên, đầu nối với thiết bị, bên U.P.S có mơt bơ Accquy khơ Khi điên bất thường U.P.S lấy điên từ Accquy cung cấp cho thiết bị, đảm bảo cho thiết bị tiêu thụ điên cung cấp mơt cách liên tục

Về tính công dụng, hiên nhà kỹ thuật phân chia U.P.S thành hai loại:

+ Standby U.P.S + Online U.P.S

Standby U.P.S: nguồn làm viêc chế chờ, có nghĩa là: Khi có điên áp lưới cung cấp cho tải U.P.S làm nhiên vụ tích trữ lượng Khi điên lưới lượng tích luỹ trước thơng qua mạch chuyển cung cấp cho tải

Online U.P.S: nguồn làm viêc thường xuyên, nghĩa điên áp lưới đưa qua môt bô xử lý trung gian đưa tải Trong trường hợp bước xử lý trung gian hoạt đông để cung cấp lượng cho tải

Đối với nguồn Online U.P.S thi tốc đô chuyển mạch nhanh, đô tin cao, chất lương điên áp ổn định Đối với nguồn Standby U.P.S thi đô chuyển mạch châm ảnh hưởng đến điên áp

- Chức khối:

.Biến áp vào: Hạ áp từ điên áp lưới 220v xuống điên áp 24 — 48v dùng để nạp cho ắc quy Cách ly giaa thống lưới chống ngắn mạch nguồn

.Chỉnh lưu: Tạo điên áp môt chiều dùng cho viêc nạp ắc quy đưa tới bô nghịch lưu

.Lọc chỉnh lưu: San phẳng điên áp từ bô chỉnh lưu để đưa đến bô nghịch lưu nhằm nâng cao chất lượng điên áp đầu nghịch lưu

.Nghịch lưu: Biến áp điên áp môt chiều lấy từ đầu nghịch lưu thành điên áp xoay chiều tần số f =50hz cấp cho tải

.Biến áp ra: Tăng điên áp từ 24- 48v lên 220v phù hợp theo yêu cầu tải

.Mạch nạp ắc quy: Dùng để điều khiển viêc nạp ắc quy Khi có điên ắc quy nơi tích trữ lượng Khi điều khiển mạch điều khiển nạp thi ắc quy nạp Khi điên áp ắc quy tăng đến môt mức thi mạch điều khiển cắt viêc nạp ắc quy

.Accquy: nơi tích trữ lượng có điẹn áp nguồn 220v nơi cung cấp lượng cho phụ tải lưới điên bị Thời gian trì điên U.P.S phụ thuộc nhiều vào dung lượng ắc quy

.Điều khiển chỉnh lưu: Điều khiển góc mở thyristor mạch chỉnh lưu cho điên áp sau lưu ổn định theo yêu cầu

.Điều khiển nghịch lưu: Điều khiển thời gian dẫn van hợp lý cho điên áp cung cấp cho tải không đổi thay đổi nhỏ Mạch điều khiển đóng vai trị quan trọng ổn áp hoạt động song song với nghịch lưu

2,A.T.S lưới-lưới

Sơ đồ cấu trúc A.T.S lưới - lưới

Trong đó:

I, II : nguồn cung cấp

MBA- máy biến áp

AP1, AP2- áp tô mát bảo vê mạch lực SS1, SS2- khối so sánh

CM : chuyển mạch

Trong trường hợp phụ tải cấp điên từ lưới nguồn dự phòng lấy từ lưới qua máy biến áp vân hành song song hình số nguyên lý làm việc bô tự đông chuyển nguồn sau:

Hoạt đông ATS so với nguồn cấp trì chế ATS đưa nguồn lưới vào làm việc cắt nguồn dự phòng ngược lại, tức làm việc theo nguyên tắc “cần bập bênh” khơng có tượng đóng nguồn cấp tới tải môt lúc cắt nguồn cấp tới tải

Hình 1.1

Giải thích hoạt đơng sơ đồ: Giả sử ban đầu tải cấp điện nguồn lưới qua máy biến áp hình số 1.1

+ Đến thời điểm A, xẩy cố lưới cấp nguồn (như điện áp, pha) ATS nhận tín hiệu “sự cố “ gửi sang từ bên nguồn cấp Đồng thời thời điểm ATS nhận xử lý tín hiệu “ Có điện” bên nguồn cấp 2, nguồn dự phòng

+ Nếu điện áp bến ngồi cấp dự phịng hồn tồn đảm bảo chất lượng điện theo yêu cầu (đủ U,f) ATS tạo tín hiệu trễ tAB = (ỏ - 5)s để khẳng định

chắcchắn nguồn chính, tạo tín hiêu đến cấu chấp hành, tác đông chuyến tải làm viêc nguồn cấp dự phòng

+ Khi tải làm viêc nguồn dự phịng mà nguồn lưới phục hồi lại thi bơ phân xử lý tín hiêu “có điên” ATS nhân tín hiêu đưa tín hiêu trê thời gian tCD = (3 - 30) phút để khẳng định chắn nguồn cấp ổn

định đưa vào vân hành

+ Khi khẳng định chắn nguồn cấp ổn định, bơ phân điều khiển ATS, gửi tín hiêu tới cấu chấp hành, cắt nguồn dự phịng ra, đóng tải vào nguồn lưới

+ Lúc bơ phân nhân tín hiêu ATS tiếp tục làm viêc nguồn cấp, giám sát môt cách liên tục điên áp thứ tự pha nguồn cấp để sẵn sàng phục vụ cho lần chuyển tải tiếp sau, có xảy cố

A.T.S Ỉưới-lưới thực máy cắt phân đoạn

- Sau ta xét mơt ví dụ cụ thể viêc sử dụng đóng cắt MC phân đoạn cơng viêc đưa nguồn dự phịng vào làm viêc

Hinh vẽ thể hiên sơ đồ đóng cắt sau:

Hoạt động sơ đồ đóng cắt dự trữ phân loại góp sau:

Trong điều kiên vân hành binh thường, ATS gửi tín hiêu đến cắt SMC đưa tải đến làm viêc nguồn cấp chính, nguồn cấp qua 1MBA

Khi xảy cố nguồn cấp chính, 1MBA, thi máy cắt điên máy biến áp cố 1MC MC cắt 1MBA khỏi lưới sau thiết bị tự động đóng nguồn điên dự phịng ATS nhân xử lý tín hiêu điên đưa từ 1MBA đóng SMC để tải lại liên tục cấp điên qua 2MBA, cấp điên qua nguồn dự phòng

Nếu sau cố khắc phục, nguồn lưới 1MBA đưa vào vân hành thi thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ ATS nhân tín hiêu đưa đến từ 1MBA xử lý tín hiêu đó, làm châm xử lý thời gian đủ để xác định xác điên áp xuất hiên đưa tín hiêu đến SMC 2MBA sau đóng 1MBA vào hoạt động cấp điên cho tải

Tóm lại, phụ tải cấp điên liên tục nhờ có thiết bị tự động chuyển nguồn ATS

* Sơ đồ mạch điên tự động đóng cắt SMC trinh bày hinh 1.2 1.3 sau:

+

Sự làm viêc sơ đồ sau:

Vi lý máy cắt MBA bị cố bị cắt ra, tiếp điểm phụ thường kín máy cắt đóng lại, đưa nguồn điên qua tiếp điểm rơle trung gian RGT đến

5SMC Hinh 1.2 1CC

cn đóng CĐ máy cắt 5MC, đóng máy cắt 5MC

Trong sơ đồ tiếp điểm phụ MC mắc nối tiếp qua MC phía hạ áp Mục đích để cắt MC phía hạ áp nhánh chóng dẫn đến đảm bảo đóng nguồn dự trữ thuân lợi

Tiếp điểm rơle RGT có thời gian mở châm, đảm bảo cho viêc đóng cắt 5MC chắn

Mục đích dùng rơle trung gian có thời gian mở châm RGT cho tín hiêu đóng cắt 5MC mơt lần, vi sau đóng máy cắt 5MC, ngắn mạch hạ áp chưa loại trừ, bảo vê đạt máy cắt 5MC lại mở máy cắt ra, trường hợp lại cho tín hiêu đóng 5MC mơt lần làm hư hỏngthêm máy cắt phải làm viêc vi lần dòng điên lớn, dẫn đến phải sửa chữa

Từ sơ đồ đóng cắt máy cắt phân đoạn trên, thực tế ứng dụng đóng lượng dự phịng phong phú, cung cấp điên an toàn cho họp lớn, mít ting lớn, sử dụng loại cơng tắc tơ có hai tiếp điểm, cơng tắc tơ đóng, tiếp điểm làm viêc; điên cơng tắc tơ mở, đóng tiếp điểm thứ 2, tiêu thụ cấp điên liên tục từ nguồn đến

3,ATS cho nguổn: Một nguổn lưới - nguổn máy phát dự phòng

Một nhược điểm lớn phương pháp tự động nguồn dự phòng theo sơ đồ đóng máy cắt phân đoạn xảy cố thống hỏng trạm máy biến áp không gian, điên áp nguồn thi dẫn đến làm cho tiêu thụ bị điên; hay nói cách khác thi tính chủ động viêc cung cấp điên cho phụ tải kiểu sơ đồ không cao Để khắc phục nhược điểm này, xí nghiêp thường trang bị thêm nguồn điên Điêzen dự phịng

Đơi điều hô tiêu thu ưu tiên

hiểm cho an ninh quốc phòng, cho kinh tế đất nước cho tính mạng người Một số xí nghiêp u cầu điên khơng lâu quá, ví dụ xí nghiêp bánh kẹo điên thời gian quy định dây truyền nướng bánh bị cháy toàn mẻ bánh lò, gây thiệt hại kinh tế, số trường hợp CO2 sinh gây nổ lị làm hư hại nghiêm trọng Xí nghiệp gạch dùng lò

tuynen điện lâu, máy rung ngừng làm việc, trình lên men ảnh hưởng đến chất lượng sản lượng rượu

Còn khách sạn sang trọng yêu cầu hưởng thụ khách hàng đến để nghỉ ngơi du lịch nên hô tiêu thụ loại để điện lâu

Do tất địi hỏi mà việc tự đơng hố đóng nguồn điện dự phịng Diezen u cầu cần thiết

Sơ đồ nguyên lý bô tư đơng hố nguồn dư điezen hình 1.4

Quy trình làm việc thiết bị tự động đóng nguồn dự phịng điezen theo thời gian thể hình 1.5

hình1.4

§ề- án tốt nựhJjèp-<A.T.S-

4,Nguyên lý hoạt động A.T.S

* Mất lưới, pha, sụt áp 0,85Uđm thi A.T.S phải phát tín hiêu khởi

động máy phát sau 5s(để tránh lưới giả) Còn hiên tượng khác như: điên áp З pha đối xứng mức cho phép, điên áp З pha lớn 1,1Uđm, không

đúng thứ tự pha(xuất hiên từ trường thứ tự nghịch điên З pha) xuất hiên thi A.T.S phát tín hiêu khởi động vi lưới cịn chất lượng tồi: không thứ tự pha tạo từ trường thứ tự ngược động З pha làm máy quay ngược làm cho quạt thổi khí độc(trong nhà máy hố chất) quay ngược làm khí độc tràn gây chết người, máy điều hoà trung tâm(trong khách sạn, Đại sứ quán) không hoạt động đúng, máy làm kem, đá khơng đóng băng Cịn hiên tượng pha hay sụt áp mức cho phép làm cho máy điên không đồng З pha không khởi động được, thống chiếu sáng không đủ sáng bị điên Hiên tượng áp lâu dài gây cháy hỏng thiết bị mắc mạng Hiên tượng đối xứng З pha mức cho phép gây sụt áp pha áp pha khác làm hỏng thiết bị điên pha mắc vào pha có điên áp cao, thiết bị điên pha mắc vào pha bị sụt áp thi không đủ công suất: quạt quay châm, đèn huỳnh quang không khởi động

* Khởi động máy phát điêzen:

+ Máy điêzen khởi động từ tới lần cho lần lưới gặp cố, khởi động lần mà không thành cơng(n<nđm) thi chờ 1S" cho tín hiêu khởi

động lại lần tiếp theo, sau lần khởi động thứ khơng thành cơng (n<nđm) thi phải

khố khởi động phát tín hiêu cố điêzen

+ Máy điên điêzen khởi động sau thời gian định(0^10" tuỳ máy) mà điên áp máy phát không đạt mức tối thiểu(lấy 0,8SUđm) có nghĩa

§ề- án tốt nựhìỀp-A.T.S-

mạch khởi động(chờ giải trừ cố) phát tín hiêu cố máy phát Mạch khởi động cho phép khởi động lại cố máy phát nhân viên vân hành phát hiên giải trừ cố

* Máy phát khởi động thành công(UG > 0,8SUđm) thi phải chờ 0^30" cho

điên áp máy phát thực ổn định A.T.S phát tín hiêu chuyển tải sang máy phát tải làm viêc với máy phát kể từ thời điểm

Khi có lưới trở lại mà khơng có sụt áp, khơng q áp, không sai thứ tự pha, không đối xứng pha mức cho phép thi trê 30’ cho lưới thưc ổn định cắt tải khỏi máy phát đóng tải vào lưới Kể từ thời điểm động điêzen cấp nhiên liêu chạy chế độ không tải, làm mát khoảng S^10’ thi dừng hẳn điêzen Nhưng thời gian chạy không tải mà lưới có cố thi lâp tức tải bị cắt khỏi lưới đóng trở lại máy phát, máy phát lạilàm viêc với tải định mức

III Khái niêm chuyển nguồn tự động ATS

Do ATS dùng để chuyển tải tới nguồn dự phòng nguồn cấp xảy cố có, điên nên cấu tạo gồm bô phân sau:

X

§L §K CH

Y

Hình 1.6

ĐL: Cơ cấu đo lường: Tiếp nhân tín hiệu đầu vào biến đổi thành đại lượng cần thiết cho ATS tác đông

ĐK: Cơ cấu điều khiển (Gồm mạch điều khiển): So sánh tín hiệu đầu vào biến đổi với tín hiệu mẫu truyền đến cấu chấp hành

CH: Cơ cấu chấp hành: Nhân tín hiệu điều khiển thực cơng việc đóng, cắt tải đến nguồn cấp khác

- Tất cấu kết nối với môt cách phù hợp với nhu cầu mạch điều khiển Mỗi cấu thực môt cách riêng biệt theo nguyên lý sau:

+ Bô phân đo lường cảm biến điện áp thời gian nối tới nguồn điện cung cấp tín hiệu điều khiển cần thiết cho bô phân điều khiển ATS

+ Bơ phân điều khiển rơ le điện cơ, bảng mạch điện tử bán dẫn xử lý tín hiệu đưa tới từ khâu đo lường tạo trễ, khuyếch đại đưa đến phần tử chấp hành

+ Bô phân chấp hành chuyển tải tới nguồn cấp thông qua công tắc đóng cắt tiếp điểm mạch lực Bơ phân chế tạo điều kiện làm việc dài hạn, đầy tải, dung lượng cắt lớn, tác đơng đóng, cắt nhanh kết hợp với buồng dâp hồ quang có hiệu Việc đóng cắt tiếp điểm mạch lực thực tay tự đông đông theo kiểu Dao cách ly, Aptơmát hay đóng cắt tự đông nhờ hệ thống điện từ theo kiểu Côngtắctơ

Việc đóng cắt tiếp điểm mạch lực thực tay đóng cắt điện như:

+Đóng cắt đơng xoay chiều mơt pha điện dung, thực đóng cắt hai aptomat thuận nghịch hãng Westinghouse Anh, Merlin Gerin Pháp

+Đóng cắt cơng tắc tơ hai ngả thuân nghịch thiết bị A.T.S môt số hãng Nhât Pháp

Dưới ta xét sơ lược kết cấu khí kiểu đóng cắt

I II I II

Tới tải Tới tải

a kiểu công tắc tơ b kiểu áp tô mát

I II

c kiểu bập bênh

Tới tải

Kiu đóng cắt cơng tắc tơ hai ngả thuận nghịch

Đóng cắt cơng tắc tơ CTTi phải cắt CTT2 ngược lại Việc cài liên đông

về điên để tạo hai trạng thái đóng cắt trái ngược CTTi CTT2

thực mạch điều khiển hai cuôn dây CTTi CTT2

-Kiểu đóng cắt có nhược điểm khơng thao tác trực tiếp tay

-Ưu điểm: Thời gian tác đơng nhanh, tần số đóng cắt lớn 1.Kiểu đóng cắt áp tơ mát Kiểu truyền động:

thành chuyển đông tịnh tiến cần gạt, cần gạt chuyển đơng tiến hay lùi phụ thuộc vào chiều quay đông cơ, cần gạt thực việc đóng aptomat APi thời ngắt aptomat AP2 hay ngược lại

-Ưu điểm: Có khố liên đơng khí, thao tác đóng cắt trực tiếp tay

-Nhược điểm: Thời gian tác đơng chậm, tần số đóng cắt nhỏ

2.Kiểuđóng cắt bập bênh - Kiểu truyền động đóng cắt nam châm điện thông qua cấu khí phức tạp: đón khớp quay, chốt

Đặc điểm đặc trưng kiểu đóng cắt "bập bênh" chia làm loại thiết bị là: thiết bị nam châm đóng cắt thiết bị mơt nam châm đóng cắt: -Kiểu nam châm đóng cắt: Mơt nam châm thực hành trình quay ngược, nam châm cịn lại thực hành trình quay thuận Hai nam châm đóng cắt khố liên đơng điện lẫn để lần đóng cắt có mơt nam châm làm việc, nam châm bị khố

Ngồi thiết bị cịn có cấu chốt phối hợp nhịp nhàng với bô phận truyền đơng

-Cơ cấu đóng cắt mơt nam châm nam châm này, lúc thực hành trình quay ngược lúc thực hành trình quay thuận, cấu truyền đơng phải có bơ phận chốt nhả chốt nhịp nhàng để cấu "phân biệt" trạng thái tác đông với tác đông trước đó, cấu phức tạp

CHƯƠNG II

NGUỒN MÁY PHÁT ĐIỆN ĐIÊZEN DỰ PHÒNG

1- Máy phát Diezen:

Nguồn cấp dự phòng dùng phổ biến hiên máy phát diezen máy phát điên đồng bô pha mà rôto kéo đơng chạy dầu diezen

Trong đồng diezen hỗn hợp dầu diezen khơng khí trộn theo tỷ lê định nén áp suất cao nhờ bơm cao áp sau đưa vào buồng đốt dạng “hạt sương” Hỗn hợp lại tiếp tục bị nén lên áp suất cao chuyển động tịnh tiến Pitton chạy xi lanh phát nổ tạo lượng đẩy pitton chạy làm quay bánh đà ăn khớp với trục quay máy phát đồng

Phần ứng máy phát đồng nơi đặt cuộn dây kích từ, cuộn dây cung cấp dòng chiều thống kích từ nó, thống kích từ phải có khả điều chỉnh tay hay tự động dòng điên kích từ để đảm bảo chế độ làm việc ổn định, kinh tế với chất lượng điên cao tình Khi quay từ trường phần ứng, tạo dòng điên chạy cuộn dây kích từ, quét lên cuộn dây phần cảm đặt bên phần tĩnh máy phát, cảm ứng nên sức điên động bên ngồi có nối với tải có dịng điên chạy Phụ tải cấp điên

Khi làm viêc thống điên máy phát điên khơng thể tách rời thiết bị phụ ( thống làm mát, thống bơi trơn, thống kích từ ), thống thiết bị phụ định khả làm viêc máy phát điên địi hỏi độ tin cao

Làm mát máy phát điên vân hành có ảnh hưởng định đến giới hạn cơng suất làm viêc Thât vây, cơng suất định mức máy phát điên xác định nhiêt độ phát nóng cho phép lâu dài cách điên Nhiêt độ máy làm viêc lại phụ thuộc vào tổn thất công suất phân máy phát ( dây dẫn, lõi thép) khả tản nhiêt từ máy mơi trường ngồi, mà thống làm mát giữ vai trị định Có loại thống làm mát: thống làm mát gián tiếp thống làm mát trực tiếp

Trong thống làm mát gián tiếp chất làm lạnh khí ( khơng khí khí hyđro) máy phát làm mát cách thổi khơng khí làm mát qua khe hở máy (khe hở tự nhiên rôto stato, khe hở kết cấu cho mục đích làm mát) Hiêu phương pháp làm mát gián tiếp khơng cao toả nhiêt dây dẫn lõi thép truyền đến môi chất làm mát phải thông qua lớp cách điên, phần lõi thép, đoạn đường truyền nhiêt tồn l chênh nhiêt định, nhiêt dây dẫn cách điên cao nhiều so với nhiêt đô môi chất làm mát

phát điên diezen có cơng suất vừa nhỏ

Tóm lại viêc đảm bảo nhiêt lưu lượng cho môi chất làm mát để làm mát máy phát làm viêc l yêu cầu tất yếu quan trọng công tác vân hàng máy phát điên diezen

Do máy phát kéo tải đông điezen, mà làm viêc đông lại phụ thuôc nhiều vào chế đô bôi trơn, thống bôi trơn máy phát diezen đóng vai trị quan trọng hiêu suất làm viêc tổ máy phát Tất đông đốt hiên bôi trơn dầu nhớt, làm tăng hiêu suất hoạt đơng đơng bịt kín khe hở, chống ăn mịn, làm mát máy, tẩy bơi trơn bô phân truyền đông đông Viêc tăng hiêu suất làm viêc đông diezen làm tăng công suất phát máy phát điên, mà viêc đảm bảo áp lực dầu bôi trơn máy phát diezen môt yêu cầu quan trọng cần thiết vân hành máy phát

Để điều chỉnh điên áp phát máy phát người ta thường điều chỉnh dịng kích từ nhờ l bơ điều chỉnh tay tự đơng thống kích từ Trong chế làm viêc bình thường điều chỉnh dịng kích từ điều chỉnh điên áp đầu cực máy phát thay đổi lượng công suất phản kháng phát vào lưới Thiết bị tự đơng điều chỉnh kích từ làm viêc nhằm giữ điên áp khơng thay đổi (với xác đó) phụ tải biến đơng Ngồi thiết bị tự đơng điều chỉnh kích từ cịn nhằm mục đích nâng cao giới hạn cơng suất truyền tải từ máy phát điên vào thống, đảm bảo ổn định tĩnh, nâng cao ổn định đông

Để cung cấp môt cách tin dùng l chiều cho cn dây kích từ máy phát điên đồng bơ, cần phải có l thống kích từ thích hợp với công suất định mức đủ lớn Thông thường địi hỏi cơng suất định mức thống kích từ (0,2-0,6%) công suất định mức máy phát điên

Viêc chế tạo thống kích từ vây thường gặp khó khăn Đó viêc chế tạo máy phát điên l chiều bị hạn chế đièu kiên làm viêc bô phân đổi chiều Khi công suất lớn bô phân làm viêc tin mau hỏng tia lửa phát sinh Để khắc phục hiên tượng này, hiên người ta thường áp dụng thống kích từ dùng máy phát điên xoay chiều chỉnh lưu

-Trong thống kích từ người ta dùng máy phát điên xoay chiều pha quay trục với máy phát điên làm nguồn cung cấp Máy phát xoay chiều kích từ có kết cấu đặc biệt: Cuộn kích từ đặt stato, cịn cuộn dây pha lại đặt rơto Dịng điên xoay chiều pha tạo máy phát kích thích chỉnh lưu thành dịng chiều nhờ chỉnh lưu cơng suất lớn gắn rục rôto máy phát Nhờ vây mà cuộn dây kích từ máy phát điên Cf nhân dịng điên chỉnh lưu không qua vành trượt chổi điên Để cung cấp dòng điên chiều cho cuộn dây kích từ máy phát kích thích (đặt stato) người ta dùng chỉnh lưu khác ( thường chỉnh lưu có điều khiển) mà nguồn cung cấp máy phát điên xoay chiều nguồn xoay chiều khác

-Tác động thống tự động điều chỉnh kích từ (TĐK) đặt trực tiếp vào cửa điều khiển chỉnh lưu, làm thay đổi dịng kích từ máy phát điên kích thích, tương ứng với mục đích điều chỉnh điên áp phát máy phát

2. Những yêu cầu thực hiên tự động hoá nguồn Điezen:

Khi xảy điên, lưới pha điên áp lưới giảm xuống mức cho phép phải khởi động điezen

Khi điên lưới phục hồi ổn định trở lại phải tự động dừng điezen Khi điên lưới lâu, xét thấy vân hành nguồn điezen không kinh tế nhu cầu sản xuất cần giải xong môt nhiêm vụ đó, cần vân hành điezen thời gian ngắn sau tự đơng dừng điezen, khơng cần thiết có bơ phân tự đơng giảm tải không ưu tiên điezen làm viêc nhẹ bớt

• Để đảm bảo an tồn cho điezen máy phát điên trình vân hành cần tuân theo yêu cầu sau:

Điezen khởi đông l - lần cho lần điên, khởi đông lần thứ chưa thành công sau l khoảng thời gian cho tín hiêu khởi đông lần thứ hai không thành công chờ phát tín hiêu khởi đơng lần thứ ba, sau lần khởi đông thứ ba không thành cơng cho tín hiêu dừng viêc khởi đơng điezen

Khi có dao đơng điên áp lưới điên áp lưới châp chờn (có điên lại mất, sau lại có điên), trường hợp thiết phải có thiết bị ngăn ngừa điezen khởi đơng nhiều lần, có hại cho điezen

25

CHƯƠNG III

TÍNH TỐN CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN ,TÍN HIỆU BẢO VỆ

I- Khái quát vể khôi mạch điểu khiển ATS

1. Sơ đổ khối mạch điều khiển A.T.S:

2,Nhiêm vụ khối:

2.1 Bơ phân đo lường

Như nói trên, nhiêm vụ bô phân 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 bơ phân 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

+ Cách ly điện cho hệ thống để cố chúng không lan truyền qua lại với

+ Chuẩn hoá mặt thông tin đầu để thuận tiện cho việc sử dụng phần tử tự đông Thí dụ biến dịng điện thường chế tạo có dịng điện định mức đầu 1;5 10A; biến điện áp vào khoảng 100-125V xoay chiều

2.2Bơ phân xử lý tín hiêu:

Bơ phân nhân tín hiêu từ khâu đo lường tới, liên tục xử lý tín hiêu theo mơt trình tự ưu tiên định, so sánh tín hiêu đầu vào với tín hiêu đặt trước đến điều khiển cấu chấp hành

Trong kỹ thuât mạch tương tự, mạch tính tốn, điều khiển xây dựng chủ yếu bơ khếch đại tht tốn (OA)

2.3 Bơ làm trễ tín hiêu:

Bô phân nằm sau bô phân xử lý tín hiêu với chức tạo mơt

khoảng thời gian trê tín hiêu đầu vào đầu nhằm khẳng định chắn cố đưa lại từ nguồn cấp

Trong kỹ thuât hiên đại ngày mạch tạo trê thiết kế nhiều dạng, theo kiểu phóng - nạp tụ, theo kiểu đếm xung, thực hiên tạo trê chu trình phần mềm máy

2.4 Bơ phân khuếch đai tín hiêu:

Bơ phân có nhiêm vụ khuếch đại tín hiêu đưa từ khâu làm trê nhằm tạo đủ công suất điều khiển cấu chấp hành

Các khâu khuếch đại sử dụng kỹ thuât điên tử thường IC, Tranzitor cơng suất

Nếu tín hiêu đầu bơ trê đủ cơng suất điều khiển ta bỏ qua khâu

II.Các phương pháp chọn thiết bị linh kiên đẻ phát hiên cố lưới

1. Bảo vê điên áp cao - thấp:

Chất lượng điên đánh giá qua tiêu tần số điên áp

Chỉ tiêu tần số lưới quan điều khiển thống quốc gia điều chỉnh, máy phát điezen tiêu lại môt bô phân ổn định tốc đô quay máy phát để đảm bảo tần số dòng điên phát Do ta cần đảm bảo chất lượng điên áp cho khách hàng tiêu thụ đủ Nói chung, với điên áp hạ áp phân phối dùng sản xuất sinh hoạt cho phép dao đông quanh giá trị định mức ± l0%

Để đảm bảo khống chế mức đô ổn định điên áp cung cấp cho hơ tiêu thụ, ngồi viêc sử dụng thiết bị tự đơng điều chỉnh điên áp MBA phân phối để tăng thêm đô tin sơ đồ bảo vê người ta sử dụng rơ le điên áp theo kiểu:

Rơle điên áp kiểu điên từ Rơ le điên áp kiểu bán dẫn Rơ le điên áp kiểu vi mạch Rơ le điên áp kiểu số

Tất Rơle mắc vào bên phần nguồn cấp lưới điên nhằm mục đích cung cấp tín hiêu điên áp cho bơ phân xử lý bô phân chấp hành ATS, điên áp nguồn cấp lưới tăng giảm q giá trị cho phép tác đơng chuyển tải sang nguồn cấp máy phát dự phòng

Sau ta phân tích mơt số rơle sử dụng thống điên để bảo vê điên áp với ưu nhược điểm chúng sử dụng, sửa chữa để lấy làm sở lý luân cho viêc lựa chọn kiểu rơ le phù hợp với điều kiên thiết bị ta

1.1 Rơ le điên áy kiểu điên từ:

Rơ le điên từ làm viêc theo nguyên lý điên từ Khi cho dịng điên I chạy cn dây NCĐ thi tạo mơt lực hút điên từ Fđt, lực hút nắp mạch từ

Hinh 3.2 Cấu tạo role điện từ dùng để bảo

vệ điệp áp trình bày hình vẽ 3.2

1 Cn dây điên áp Mạch từ

3 Phần đông hinh Z Hê thống tiếp điểm Lò xo phản lực Cữ chặn

l Vít điều chỉnh

Đặc tuyến mômen phần đông rơ le áp

Đặc tính mơ men phần đơng rơ le áp

Do rơle điên áp dùng biến áp sức điên đông tỷ lê với điên áp cần đo, để điên áp phụ thc vào trạng thái làm viêc rơ le người ta mắc nối tiếp với cuôn rơ le điên trở lớn tổng trở cuôn dây rơ le nhiều áp phụ thc vào giá trị điên trở

Trên hình 30 đường cong momen tác đông vào phần đông rơ le tác đơng trở Khi tác đơng phần đơng rời vị trí đầu ađ tiếp điểm chạm

nhau góc a’c, sau tiếp điểm phần đơng chuyển thêm mơt góc nhỏ ac xác

định đô uốn tiếp điểm tĩnh Mômen Mr điểm a’c khơng tính đến ma sát

bằng:

Mt = Mqtđ - Mc - Mtx Mtx - Mô men lực uốn phần tĩnh tiếp điểm

Mt - Xác định đô lớn ép đầu tiếp xúc Mô men lớn, tiếp điểm rơ

le khép chắn Tuy nhiên, Mt lớn ^ khác Mqtđ Mqtv

càng nhiều, số nhả rơ le nhỏ, lại điều khơng mong muốn với nhiều thiết bị tự đông dùng rơ le điên Trong thực tế người ta chọn Mqtđ = f(a) cho

dung hoà hai yêu cầu trái ngược: tiếp xúc tốt số nhả Knh cao Các rơ le

này có số nhả cao Knh = 0,8 -0,9

Người ta phân biêt rơ le áp cực đại cực tiểu Đối với rơ le áp cực đại, trước lúc tác đông U < Utđ, vây phần đơng rơ le vị trí đầu Khi tác đơng U>Utđ phần

đơng chuyển sang vị trí cuối Cịn rơ le áp cực tiểu, q trình ngược lại Hê số trở chúng đại lượng nghịch với số trở rơ le áp cực đại (cỡ 1,17)

Trước loại rơ le phần đơng hình Z hay sử dụng để bảo vê áp thống điên tác đơng nhanh, có số nhả lớn Tuy vây ngày bô phân rơle khơng cịn sử dụng nhiều nhược điểm cồng kềnh chiếm nhiều diên tích, hao tốn lượng lớn, điều chỉnh ngưỡng tác đông phức tạp

1.2 Sử dung rơ le điên áp kiểu bán dẫn:

Từ lâu rơ le điên có nhiều nhược điểm cố hữu có tiếp điểm, cấu trúc phần đông phức tạp, cồng kền, dê bị kẹt, công suất tiêu thụ lớn, đô tin xác khơng cao tốc thao tác châm đủ đặt yêu cầu phải chế tạo thay chúng loại rơ le dựa nguyên tắc sở linh kiên khác Ngay từ năm 50, sơ đồ so sánh pha giá trị tuyêt đố sử dụng cầu nắn dòng điốt với rơle đầu phân cực khơng có phần đơng khí phức tạp sử dụng Tuy nhiên loại rơ le bán dẫn thực nói đến với ứng dụng Tranzitor

Điều khác biêt lớn trái với rơle điên , rơle kiểu bán dẫn khơng có phần đơng chuyển hoá lượng điên thành sơ đồ đo lường

và so sánh Trong thay vi rơ le đầu người ta sử dụng linh kiên bán dẫn không tiếp điểm Tranzitor Tiristor Cố gắng thành cơng mỹ mãn hiên thâm chí rơle số người sử dụng rông rãi rơ le đầu có tiếp điểm khí, tất nhiên với chất lượng kỹ thuât cao

Hinh 3.4

1.21 Rơle bán dẫn dùng điôt ổn áp:

+ Mạch điên nguyên lý thể hiên hinh 3.4 :

+ Để tăng khả đóng cắt ta sử dụng rơle tiếp điểm khí đầu

+ Hoạt đông sơ đổ dựa nguyên lý hoạt đông điốt ổn áp (đặc tính Vơn- Ampe)

+ Ban đầu điên áp đặt lên Đz chưa đạt tới ngưỡng đánh thủng Uz thi điốt Zenen

Dt chế khố, có dịng chảy cn dây rơle -> rơle tác đơng, đóng mở

tiếp điểm tương ứng

+ Khi điên áp ngược đặt lên điốt Zenen đủ lớn làm phát sinh hiên tượng đánh thủng, điốt thơng hồn tồn, dẫn đến ngắn mạch ngồi cn hút rơle -> rơ le khơng tác đông

+ Khi điên áp đặt Đt trở giá trị U < Ut thi điốt Đt trở lại trạng thái ban

đầu chưa bị đánh thủng, cuôn dây rơle R lại cấp điên

+ Điên trở R1 mạch dùng để điều chỉnh dịng tác đơng chạy Rơ le dịng qua điốt Đt đủ để không xảy làm hỏng

1.22 Rơle bán dẫn dùng Tranzitor:

Sơ đổ nguyên lý dùng rơ le bán dẫn kiểu trình bày hình 3.5

Hình 3.5

Hoạt đơng rơ le R phụ thuộc vào chế đóng mở Tranzitor, thơng qua việc điều khiển dòng Ib

+ Khi bơm dòng Ib đủ lớn vào cực bazơ T làm cho T mở, dẫn dòng qua R2 từ

nguổn Ec, rơle R tác động

+ Còn cắt dịng Ib, Tranzito trở trạng thái khố, khơng có dịng chảy

cuộn hút Rơle, rơle khơng tác động

+ Điện trở R2 dùng để thay đổi áp tác động rơle R

Nếu dòng tác động cuộn rơle R lớn, ta ghép nối tầng khuếch đại hình vẽ:

Hình 3.6

1.3 Rơle bán dẫn kiểu vi mach

- Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển rơ le dùng vi mạch trình bày hình vẽ

Hình 3.7

Viêc điều khiển trình rơ le R thơng qua viêc điều khiển trạng thái làm viêc IC Trên sơ đồ bô điều khiển khuếch đại tht tốn dùng chế so sánh cổng

+ Khi Uv < U đặt ^ Ud > ) điên áp đầu Ur đồng pha với 'Uđặt ^ thiên áp

~Ube khơng tạo đủ dịng Iis để mở tranzitor, T khố -> khơng có dịng chảy qua

cn dây hút rơ le R -> rơ le không tác đông

+ Khi Uv > U đặt -> Ud < -> điên áp đầu Ur ngược pha với Uđặt -> thiên

áp Ube đủ để làm mở thơng Tranzitor -> có dịng chảy qua cn hút rơ le R -> rơ

le tác đơng đóng

+ Do bơ khuếch đại tht tốn IC điên áp Ur tỷ lê với Ud qua số

khuếch đại K0 > : Ur = K0 ’ Ud = K0 (Uv - U đặt) '

nên viêc mở thơng hồn tồn T mở hạn chế dẫn dịng qua cn dây R phụ thuôc vào hiêu số (Uv - U đặt)

Ưu điểm viêc sử dụng rơ le kiểu vi mạch chỗ bảng mạch điều khiển chế tạo gọn nhỏ, lắp đặt dê dàng, dê thay thế, hiêu chỉnh, đồng thời tiêu thụ cơng suất vân hành

1.4Rơ le điên áp kiểu số:

Ngày với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuât, công nghiêp điên tử tin học nhanh chóng đạt thành tựu to lớn Các thiết bị điên tử ngày đáp ứng yêu cầu tự đơng hố cao, nhỏ gọn tin cao kỹ thuât số áp dụng rông rãi thiết bị điều khiển thông tin liên lạc Trong khí cụ điên đóng cắt khơng cịn giữ ngun cấu trúc điên trước Rơle số đời áp dụng kỹ thuât số lâp trình làm viêc phần mềm, dê dàng thay đổi thông số, dê dàng kết nối với trung tâm khác, bô phân khác để thực hiên công viêc điều khiển từ xa

Khác với rơ le điên cơ, rơ le số có tín hiêu đầu vào trướctiên biến đổi thànhtín hiêu có cơng suất nhỏ hơn, thn tiên cho viêc xử lýtiếp theo Viêc sử dụng bô lọc nhiều làm tăng xác đo lường tốc đô xử lý thông tin rơ le so với rơ le điên khác

Trong rơ le điên cơ, viêc chỉnh định tham số đặt thực hiên theo З cách: chọn số vòng dây, thay đổi khoảng cách khe hở khơng khí, điều chỉnh mơmen cản lò xo Còn rơ le số, viêc đặt tham số thực hiên công tắc chuyển mạch, nút ấn, núm vặn theo giai đoạn chỉnh thô chỉnh tinh

Các ưu nhược điểm rơ le số so với rơ le cũ: Ưu điểm:

+ Đô tin làm viêc cao do:

Hạn chế nhiêu sai số nguyên lý truyền thông tin số Sử dụng linh kiên có cơng suất tiêu thụ nhỏ nên nhiêt đô bên thiết bị làm viêc không cao

Không sử dụng phần đông mạch logíc nên khơng có qn tính, khơng bị kẹt rỉ sét, két bụi

Có khả kết hợp nhiều chức bảo vê môt thiết bị thay vi phải sử dụng nhiều rơ le riêng rẽ - Điều làm tăng đô tin cho rơle vi giảm tối thiểu số dây nối bên ngồi

Khơng xảy hiên tượng trơi tham số trinh vân hành

+ Có khả tự lâp trinh nên có linh hoạt cao, dê dàng sử dụng cho đối tượng bảo vê khác

+ Đơ nhạy xác cao, thời gian tác đông nhanh (đối với bảo vê cắt nhanh) + Khả bảo vê tinh vi, sát với ngưỡng chịu đựng đối tượng bảo vê + Thời gian hiêu chỉnh ngắn nên cắt điên lâu đưa vào vân hành

+ Có khả tự kiểm tra tình trạng làm việc thân thiết bị Điều đặc biệt hữu ích việc phát hư hỏng từ bên rơ le

+ Có khả hiển thị thơng tin tốt cho người sử dụng, với trợ giúp chương trình phần mềm sử dụng máy vi tính

+ Có chức ghi nhớ kiện tượng bất thường phục vụ cho

Tiền xử lý

việc phân tích cố khả làm việc hệ thống Nhược điểm:

+ Giá thành cao nên đòi hỏi vốn đầu tư nâng cấp loạt rơle cũ rơ le số Điều đặc biệt ý rơle số địi hỏi cấp độ dự phòng cao rơle hệ cũ, thiết bị bao gổm nhiều chức bảo vệ kết hợp bị cố gây tác hại lớn khơng dự phịng tốt

+ Địi hỏi người vân hành phải có trình độ cao

+ Phụ thuộc nhiều vào bên cung cấp hàng việc sửa chữa nâng cấp thiết bị

2. Bảo vê chống pha, sut pha:

-Bảo vệ chống pha yêu cầu tác động với mạch điều khiển đổi nguổn ATS

-Khi xảy pha lưới(hoặc máy phát) hình thức thiết bị điều khiển ATS phải tác động chuyển sang nguổn cấp máy phát dự phòng(hoặc dừng máy phát lâp tức)

-Hiện nay, tổn hai phương pháp lấy tín hiệu pha sử dụng

rộng rãi vân hành hệ thống cung cấp điện sau:

2.1 /Dùng thiết bị so lệch dư(DRR) để kiểm sốt pha hình vẽ:

Hình 3.9

2.2/Bảo vệ chống pha chống đói xứng q mức cho phép: +Bình thường cân pha Ua = Ub = Uc lệch góc 1200điện, dẫn

đến điện áp tổng đặt lên vôn kế Uoo' =

+Khi xảy cố pha Giả sử pha A điện áp đặt vơn kế Uoo' = Ufa trị số

+Nếu ta thay vào vị trí vơn kế thiết bị điều khiển dịng cắt(ví dụ cuộn dây rơ le lúc rơ le tác động)

Hiên tượng đối xứng gần giống hiên tượng pha: Khi tải phân bố không pha thi gây hiên tượng điên dây trung tính cao điên áp đất(nói cách khác Uoo' Ф0) Với mức đối xứng mức cho phép(lớn

hơn 25%) pha để bảo vê áp cực tiểu tác đông

Trường hợp đối xứng mức cho phép(ngắn mạch môt pha, pha A chẳng hạn) dây trung tính bị đứt thi làm cho pha nhẹ tải điên áp tăng vọt Giả sử ta xét ví dụ Za = 1/2 Zb = 1/2 Zc = Z/2 ta thấy sau:

Do NN' bị đứt ta thấy UAB= U ZA + UZB, theo giả thiết ta có Uza = 1/2 Uzb suy

ra Uab = Uzb + 1/2 UzB = 3/2 Uzb suy Uzb = 2/3 Uab = 2/3 380 = , Uza = 1/3 Uab =

380/3 =

Tương tự xét với pha c A thu kết tương tự Uzc = 2/3 Uac

Za = ta có Uzb = Uab, Uzc = Uac = 380V '

Nói chung dùng rơ le bảo vê áp thấp áp cao bảo vê hiên tượng pha, đối xứng mức cho phép, đối xứng dây trung tính(trường hợp bảo vê áp cao tác đông tức khắc) Vây đâyđể tiết kiêm vốn đầu tư ta chọn phương án bảo vê áp cao áp thấp cho viêc bảo vê pha, đối xứng

3. Phương án thu tín hiệu điện áp từ lưới máy phát

Nguồn tín hiêu để đưa vào cấu đo lường, xử lý tín hiêu thực hiên theo hai phương án sau:

+sử dụng máy biến áp З pha qua bô chỉnh lưu cầu б diode tạo điên áp đặt đưa vào cấu kiểm tra

+Nếu sử dụng nguồn cấp so sánh theo phương án thứ

Thi phương án cho ta dê dàng tạo điên áp đặt Us đưa vào điều khiển Tuy

nhiên sơ đồ có mơt nhược điểm lớn dẫn tới xác, sử dụng điều khiển lưới vân hành không pha, chẳng hạn xảy cố điênáp sụt pha hai pha điên áp lại tăng lên có hiên tượng cảm ứng điên từ máy biến áp pha mà giá trị điên áp Us không suy giảm,

dẫn đến mạch bảo vê không tác động.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 đơi chút cồng kềnh ưu điểm lớn phương án tạo tín hiêu cho mạch bảo vê tác động xác sử dụng phương pháp so sánh cho pha riêng biêt

Hình 3.14

Linh kiên:Biếnáp pha dây quấn 220V/12V/24V Diode chỉnh lưu IN4007

Ci = C2 = C3 = 470𝜇𝐹,16V 4.Sơ đổ mạch theo dõi áp

Trong đó: LAT, LBT, LcT mạch có Vout = +Vsat ≈+12V

Khi điên áp tín hiêu Uba, Ubb, Ulc từ máy biến áp đo lường mắc lưới

đưa sang, có trị số nhỏ 85% giá trị định mức(Sơ đổ mạch L1) Sơ đổ mạch chung LAT, LBT, LcT hinh 3.16

các khối mạch: LAc, LBc, Lcc có chung sơ đổ nguyên lý vẽ H 3.16 Điên áp khối mạch lât tới ngưỡng điên áp cao: Vout = +Vsat ≈ +12V, điên áp tín hiêu lấy từ thứ cấp máy biến áp đo lường mắc lưới: ULa, ULb, Ulc có trị số lớn định mức b/Mạch theo dõi điên áp máy phát

các khối mạch: FAc, FBc, FCCcó chung sơ đổ nguyên lý vẽ H 3.17 Điên áp khối mạch lât tới ngưỡng điên áp cao: Vout = +Vsat ≈ +12V, điên áp tín hiêu lấy từ thứ cấp máy biến áp đo lường mắc lưới: UFa,

UFb, Ufc có trị số lớn 110% định mức

Vout

VFa

VFb

Trong đó: FAT, FBT, FCT khối mạch phát ngưỡng điên áp cao: Vout = +vsat ≈+12V, điên áp tín hiêu lấy từ thứ cấp máy biến áp đo lường mắc đấu cực máy phát: UFa, UFb, UFC có trị số thấp 85% điên

áp định mức Sơ đồ nguyên lý chung FAT, FBT, FCT vẽ H 3.18 Mạch điên phát tín hiêu logic báo điên áp tín hiêu thấp điên áp đặt trước

Với máy biến áp tín hiêu 220V/12V

Ta chọn được: Rx=(2kΩ/v)√2.12𝑉 − 10𝑘Ω=24 𝑘Ω

Khi điên áp tín hiêu không thấp(>85%USdm)thi điên áp đưa tới V-là

Uv-= 0,85.5 = 4,25V Ta lấy điên áp chuẩn đặt vào v+ = 4,25V đương nhiên

lúc ta thấy UV+- UV-= 0V Vout =

Để có Uv+= 4,25V thi điên trở tính từ điểm đấu trượt phía đầu nối

biến trở R2 với "mát" là: Rv+=4,25.(5000/5,6)=38 𝑘Ω

Tương tự máy biến áp tín hiệu 220V/12V Ta chọn được: Rx=(2kΩ/v)√2.12𝑉 − 10𝑘Ω=24 𝑘Ω

Khi điện áp tín hiệu khơng q cao(<110%Usdm) điện áp đưa tới V+

UV+=1,1.5 = 5,5V Ta lấy điện áp chuẩn đặt vào V-= 5,5V lúc ta thấy UV+- UV

-= 0V Vout = '

Để UV-= 5,5V điện trở tính từ điểm đấu trượt phía đầu nối biến

trở

R2 với "mát" là: Rv+=4,25.(5000/5,6)=38 𝑘Ω

Khi điện áp tín hiệu vượt q điện áp đặt(Uv+ > UV-) UV+- UV-> dẫn tới

Vout = +V sat -+12V lúc mức logíc tương ứng "1" đầu 5.Mạch báo tín hiệu ngược thứ tự pha

5.1/Khi xuất hiện tượng ngước thứ tự pha(hai pha tráo nhau) gây từ trường thứ tự nghịch động không 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 hoà nhiệt trung tâm quay ngược khơng thực nhiệm vụ điều hồ khơng khí

Ở nhà máy đơng 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 không 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 nhân tín hiệu ngược thứ tự pha phải cắt nguổn cung cấp có xuất ngược thứ tự pha dòng điện sang nguổn thứ hai(nếu chất lượngđiên nguồn đảm bảo) khởi đơng máy phát điện(trường hợp nguồn điện có ngược thứ tự pha lưới) đưa máy phát điện vào làm việc với tải

5.2/Nguyên lý hoạt đông mạch điện:

Như thuận pha UC2 = U

T

C2, ngược pha Uc = U

N

c2

giản đồ véc tơ cho thấy UC2>>UNc2 ta cần chọn linh kiện R1, C1,

C2,R2 R3, R4 đảm bảo U

C

2= 0,7V T1sẽ mở dẫn bão hoà làm T2 dẫn bão

hoà, rơ le RG điên tiếp điểm Thp1-2 đóng lại dịng điên cho đèn xanh(LB) báo

cho người vân hành biết nguồn điên mắc thuân pha, đồng thời tiếp điểm NPb1-б NP24-3mở làm đèn đỏ(LR) tắt, tín hiêu đưa mạch phân tích nhị

phân = "0" logíc mạch phân tích hiểu nguồn nối thuân pha

Ngược lại nguồn mà mạch báo tín hiêu ngược pha mắc vào bị nối ngược pha thi uCN2<< U

T

C2= 0,7V nên T1, T2 không mở rơ le RG có điên(do

T3 dẫn bão hào làm tiếp điểm Thp2-1 mở đèn LB tắt, NP24-3, NP26-5đóng, đèn LR

sáng, nhị phân = "1" logíc mạch phân tích hiểu nguồn bị nối ngược pha phải cắt nguồn

III.các tạo thời gian

1.Bộ tạo thời gian kiểu động

Bô tạo thời gian kiểu đông bô thời gian sử dụng môt đông đồng bô đặc biêt môt phần tử thời gian bô thời gian nguồn điên 50Hz 60HZ cung cấp cho đông đồng bô, từ thời gian nhân thơng qua cấu bánh giảm tốc cuôn dây khớp ly hợp, làm cho đóng cắt tiếp điểm sau khoảng thời gian định Tốc đô quay đông xác định biểu thức sau:

120

n = —— f (vịng/phút) P

Trong đó: n-tốc đô đông p-Số cực

f-tần số nguồn(Hz)

Do số cực thông số đặc trưng đông đồng bơ khơng đổi tốc quay tỷ lê thuân với tần số nguồn cung cấp nhiêt Nó phụ thc vào thay đổi tần số nguồn Như vây bô thời gian kiểu đơng làm viêc ổn định lâu dài cung cấp nguồn ổn định có tần số 50Hz 60Hz Trong cấu này, đông đồng bô quay với tốc đô không đổi, tốc

+Khi thuận pha:

T

giảm nhờ cấu bánh giảm tốc Tốc truyền tới thiết bị đầu bô thị chuyển đông Thiết bị đầu sử dụng môt cấu cam để đóng cắt tiếp điểm Bơ thị chuyển đơng làm viêc mơt bơ thị thời gian sử dụng để đặt thời gian Bô đặt thời gian kiểu đơng có phục hồi có thêm môt cấu ly hợp đông thiết bị đầu Cơ cấu ly hợp có chức truyền chuyển đông từ đông lực điên từ cuôn dây ly hợp Cơ cấu ly hợp cho phép tách rời đông thiết bị đầu để đặt lại thời gian môt cách nhanh chóng

2.Bộ tạo thời gian kiểu RC

Bô thời gian kiểu RC sử dụng thời gian phóng thời gian nạp mạch RC Như hinh 3.21a, có điên áp nhảy cấp E đặt vào mạch gồm có tụ C điên trở R điên áp VC tăng lên theo hàm mũ theo phương trình hình 3.21a Ở mức điên áp đặt trước, thời gian để điên áp tụ C đạt tới điên áp tỷ lê thuận với giá trị tụ C điên trở R điên áp E khơng đổi

Nói chung, đặt thời gian bất kỳ(tuỳ ý) thời gian có tụ C khơng đổi điên trở biến đổi Tất tạo thời gian kiểu RC có mạch điên hình 3.21b Trong điên áp tụ C so sánh với điên áp chuẩn mạch so sánh

Mạch IC giới hạn mà thời gian có kích thước nhỏ giá thành thấp Nó cịn cho phép giảm số phần tử nối bên thời gian Tất thời gian kiểu RC sử dụng phương pháp có kích thước nhỏ giá thành thấp, tần số làm viêc cao, tuổi thọ cao

Hình 3.21 — Sơ đồ khối thời gian kiểu RC

3.Bộ thời gian kiểu đếm dao động RC

Sơ đồ khối thời gian loại hình 3.22 Bộ thời gian gồm có dao động với tần số thay đổi mạch RC chia tần số mạch trigger nhiều tầng Một chu kỳ dao động t chia chia tần số nhị phân n bước nên thời gian tăng tới 2n

x t Tương tự thời gian kiểu RC, thời gian t điều chỉnh nhở thay đổi R

Trước đây, viêc lắp ráp nhiều mạch trigger nên giá thành cao Ngày nay, với phát triển công nghê vi điên tử, mạch IC đời cho phép chế tạo thời gian IC chốt Có hai loại IC: loại IC công nghiêp IC đặc biêt Loại IC đặc biêt loại chất lượng cao phát triển với mục đích nâng cao khả chống nhiễu giảm công suất tiêu thụ H 3.22 sơ đổ khối bô tạo thời gian sử dụng IC có chức thay đổi số bước tần số điều khiển R

phần mềm có chức thị thời gian phạm vi(10^60) lần phạm vi tiêu chuẩn Lấy môt tín hiệu đấu từ tầng trước, tầng cuối mạch trigger, tạo môt xung ứng với 1/8 thời gian đặt Với tín hiệu 1/8 chu kỳ xung, bô đếm bô ghi dịch bô thị đèn LED, thời gian bô thời gian thị theo phần trăm

+ - tx2n -►

Hình 3.22 — Sơ đổ khối bơ thời gian kiểu đếm dao đông RC

4.Bộ tạo thời gian số

Sơ đổ mạch bô thời gian số vẽ H 3.23 Bô thời gian dùng mạch đếm để đếm tín hiệu tần số khơng đổi nhân tín hiệu điều khiển giá trị xung đặt trước mạch đếm tín hiệu tần số khơng đổi nhân tín hiệu điều khiển giá trị xung đặt trước mạch đếm trùng với giá trị đếm Phần mạch đường nét đứt vẽ môt mạch IC Khác với bô thời gian kiểu RC bô thời gian kiểu đếm dao đông RC sử dụng phương pháp đặt thời gian kiểu tương tự Bô thời gian loại đặt mơt dải thời gian rông bằng"thumb wheel switch" Bô thời gian sử dụng thị LED bảng để thị thời gian Hơn nữa, sử dụng bơ dao đơng có tần số nguổn cơng nghiệp-ít bị ảnh hưởng thay đổi nhiệt đô môi trường điện áp nguổn, có xác cao bơ thời gian kiểu RC Bô thời gian số sử dụng môt mạch vi tinh thể để tạo dải thời gian rông từ 0,1 giây đến 99 giời 59 phút Bơ thời gian số có chức chuyển đổi thịtăng(UP)(chỉ thị thời gian từ lúc khởi đông theo trinh tự tăng từ đến giá trị đạt) thị giảm(DOWN)(chỉ thị thời gian hiên hành, theo chiều giảm từ giá trị đạt

đến о)

Bô truyền số

_ _ — M c h đ ế m

Hinh 3.23 Sơ đồ chức bô thời giansố Bô tao thời gian kiểu giảm chấn(H 3.24)

Mạch xử lý Mạch

+Bộ tạo thời gian kiểu khí nén: Tác dụng lực cố định lên hộp xếp có lỗ khí phía đáy, cần phải thời gian cố định để làm giảm độ dài định hộp xếp

§ề- án tèt nựhìỀp-A.T.S-

Ngun lý hoạt đơng:

Khi chưa có tín hiệu điều khiển cực gốc Transistor Ti mạch tạo thời gian

RC bị ngắt khỏi nguồn Khi có tín hiệu điều khiển tới cực gốc Ti mạch tạo

thời gian RC bắt đầu cấp điện, thời điểm ban đầu UA = 0,

Ub≈12.(R3/R2 +R3)≠0do IC khuếch đại tht tốn có điện áp Vo mức

thấp0V 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

này tính từ lúc bắt đầu có tín hiệu điều khiển cực gốc Ti) lúc IC lât trạng

thái, điện áp Vo IC đạt tới mức cao 10V tương ứng với mức logíc "i"

*Chọn linh kiện: Di = IN4001 ' R2 = 330Q R3 = 680Ω

R4 = R5 = 1,2 kΩ; R6 = 10kΩ IC loại 𝜇A741

T1: 2SC18 có UCE = 25V, IC = 30mA, 𝛽 = 80

R1 C1 tính chọn theo thời gian mà ta đặt trước cho bô trễ theo công

thức sau:

Dưới bảng giá trị Ri Ci với khoảng thời gian tương ứng: Bô tạo thời gian trễ(Tj) R1(kQ) C1(pF) tmm(s)

T1 5000

T2 2000 10 25

T3 1500 10 15

T4 3000 15 15

T5 16000 100 1800

T6 3000-6000 100 600

IV/Mạch điện xử lý tín hiệu phương án lựa chọn

1.Phương án lập trình cho PLC S7-200 để điều khiển

PLC chữ viết tắt Program logic Controller, PLC vi xử lý chuyên dụng dùng cho điều khiển cơng nghiệp

PLC gồm có bơ nhớ đọc ROM dùng để lưu trữ mã lệnh, bô nhớ EPROM để lưu trữ chương trình, bơ nhớ RAM lưu trữ liệu xử lý, bus liệu khối xử lý liệu vào gồm có cổng vào, bơ nhớ đệm hình ảnh vào Bơ nhớ trung gian chứa kết xử lý trung gian Khối xử lý liệu gồm có bơ nhớ chốt liệu cổng

Ngoài PLC cịn có bơ phân ghép quang dùng cho truyền tín hiệu điều khiển tới khối bán dẫn công suất nằm cổng PLC nên PLC có đầu nối trực tiếp với điện lưới 220V xoay chiều với cấu chấp hành đầu cho phép dòng tối đa 8A làm việc với tải trở 220V xoay chiều Đầu nối trực tiếp với nguồn mơt chiều +24V đấu COM nối với nguồn +24V

PLC cho phép mở rông vào-ra, với S7-200 cho phép mở rơng tối đa modul, có loại mở rơng PLC cho phép nối với tín hiệu analog tín hiệu số qua kênh A/D D/A, kênh PLC cho phép mở rông PLC tiêu chuẩn hoá: modul vào tiêu chuẩn, tiêu chuẩn, nguồn tiêu chuẩn, phần cứng PLC lựa chọn an toàn tin tuyệt đối, khả chống nhiễu tuyệt đối(ở muốn nói tới vấn đề nhiễu nơi bơ PLC)

Ngơn ngữ lâp trình cho PLC viết dạng hợp ngữ, loại PLC có mơt ngơn ngữ riêng Người sử dụng lâp trình xử lý trực tiếp tới bít vào ra, lệnh PLC tương đương mơt chương trình Assembly Nên việc lâp trình trở nên đơn giản , tiện dụng, chương trình rõ ràng so với việc lâp trình cho MCU hay vi xử lý

Do vây PLC sử dụng rông rãi hầu hết nhà máy cơng nghiệp có dây chuyền sản xuất phức tạp Với việc sử dụng PLC vào điều khiển người ta điều hành sản xuất quy mơ tồn quốc nhờ việc ghép nối PLC đơn lẻ qua cổng truyền thông Tuy nhiên giá thành thiết bị cao, loại mini PLC loại rẻ nhất, với loại Logo Simens khoảng 200 USD, với S7- 200 khoảng 1000 USD, vây nên dùng PLC cho ứng dụng lớn có quy trình cơng nghệ phức tạp đạt hiệu kinh tế, kỹ thuật mong muốn Với ứng dụng nhỏ không nên dùng PLC, đề tài phương án dùng PLC bị loại bỏ

2.Phương án lập trình điều khiển vi điều khiển(MCU) 68HC11

Bơ vi điều khiển bít họ thơng dụng thị trường Năm 1994 có mơt tỷ bơ vi điều khiển bít tung bán thị trường

Tuy nhiên MCU có nhược điểm sau:

+MCU dễ bị nhiễu loạn dẫn tới tác đông sai Nếu MCU lắp đặt môi trường làm việc có nhiễu điện từ mạnh(thường gặp mơi trường công nghiệp) nơi gần nguồn điện lưới, gần đông môt chiều v.v Do muốn sử dụng MCU mơi trường bắt bc MCU phải có chương trình xử lý nhiễu gây khó khăn cho người lập trình

+Bên MCU khơng có phần khuếch đại cơng suất nên MCU địi hỏi tầng khuếch đại cơng suất bên ngồi làm phức tạp bảng mạch(so với PLC)

+Bô nhớ MCU không lớn nên chương trình soạn thảo cho MCU địi hỏi phải ngắn gọn, hiệu cao người lập trình phải có kỹ thuật lập trình tốt am hiểu MCU(mỗi họ MCU có mơt tập lệnh hợp ngữ riêng)

+Tần số làm việc MCU thường cao, cỡ 3MHz đến 5MHz nên việc ghép nối MCU phức tạp dễ bị nhiễu loạn liệu vào-ra

Do nhược điểm MCU với hiểu biết tương đối hạn chế MCU thân em nên yêu cầu thiết kế đề tài phương án sử dụng vi điều khiển điều khiển hoạt đông A.T.S không chọn

3.Phương án tổng hợp mạch cứng phần tử logic họ TTL hoặc CMOS

3.1Khái niêm vi mạch số

Hiện mạch logic sản xuất dạng mạch tích hợp IC(Intergrated Circuit) hay cịn gọi vi mạch Tuỳ theo phần tử đầu vào đầu mà mạch chia thành họ khác nhau: DRL(Diode registor logic), RTL(Registor transistor logic), hai họ logic sử dụng Hai họ sử dụng phổ biến TTL(Transistor Transistor logic) CMOS(Complement metal oxyded Semiconductor)

Họ logic CMOS gồm mạch logic sử dụng đồng thời cạp transistor MOS loại giầu kênh p kênh n làm khố đóng cắt Điểm đạc biệt mạch CMOS lần điều khiển ln có hai transistor kênh n kênh p điều khiển Hình 3.27 sơ đồ mạch phần tử đảo họ CMOS

Họ TTL họ CMOS có kiểu mạch ra:

+Mạch cực góp để ngỏ(họ TTL), mạch cực máng để ngỏ(họ CMOS) cho phép ta thay đổi mức logic, cách nối đầu với điện áp +V thích hợp mà tải cơng suất(đèn báo, rơ le điện từ ) yêu cầu

+Mạch thơng thường(Hình 3.26, 3.27)

+Mạch trạng thái(còn gọi phần tử trạng thái) cho phép ghép nối đầu lên đường truyền chung

3.2 Đặc tính kỹ thuật mạch logic họ CMOS TTL 3.21Đặc tính ky thuật họ TTL:

Thường người ta định giá trị cực tiểu mức cao đầu lớn đầu vào(UOHmin>UiHmin) giá trị cực đại mức thấp đầu nhỏ đầu

vào(UOLmax<UiLmax) Làm để bảo đảm mạch có mọt mức phịng vệ nhiêu

+Mức phòng vệ nhiêu : Là giá trị điện áp nhiêu tối đa cho phép xếp chồng lên đầu vào mà không gây tác đọng sai phần tử Khi sử dụng phần tử thường nối tầng với nhau, tín hiệu tín hiệu tín hiệu vào tầng sau Do phần tử thuộc mọt họ với quy định giới hạn khác mức logic đầu vào mọt phần tử

и

nh = m in{(uOH — иiH ); (uiLmax — иOLmax ) }

+Các dòng vào ứng với hai mức logic IiH, IiL IOH, IOL Trường hợp dùng

các phần tử họ nối tầng với nhau, thay dịng vào khái niệm hệ số tải đầu ra(Fan-out) Nó biểu thị số đầu vào tối đa nối với đầu mà không thay đổi giới hạn điện áp quy định mức logic

+Ucc T Q =A.B H 3.26 +Udd A In T p Q II UL т Ih

T n U о

+Thời gian lan truyền tín hiệu tpd(hay cịn gọi thời gian tác đông phần

tử) đặc trưng cho châm trễ thay đổi trạng thái đầu theo thay đổi trạng thái đầu vào

3.22 Đặc tính kỹ thuât IC logic họ TTL

3.23 Đặc tính kỹ thuât IC logic họ CMOS

So với họ logic TTL, họ CMOS có ưu điểm sau:

+Ở chế tĩnh-khi khơng có thay đổi trạng thái đầu ra, mạch không tiêu hao công suất từ nguồn cung cấp(PCC < 0,01pW/phần tử) Tuy nhiên,

công suất tiêu thụ tăng tần số thay đổi trạng thái đầu Ở tần số 5MHz họ CMOS tiêu thụ công suất xấp xỉ họ TTL 74LS

+Mạch hoạt đơng xác phạm vi rông điện áp cung cấp UDD

Thường UDD nằm phạm vi từ 3^15V Tuy vây ý điện áp cung cấp UDD có

ảnh hưởng tới đặc tính khác mạch(mức phịng vệ nhiễu, tpd cơng suất tiêu

thụ chế dao đơng)

+Mức phịng vệ nhiễu logic họ CMOS cao họ TTL Với CMOS có UDD = +5V mức phịng vệ nhiễu Unh khoảng 1,5Vvà tăng lên UDD tăng

+VÌ cực cổng G transistor MOS cách điện với kênh dẫn nên phần tử họ CMOS có dòng điều khiển nhỏ, cỡ nA

Các đặc tính N H L S LS AS ALS

Điện áp cung cấp 5V±5% Mức logic đầu

UOH(V)

UOL(V)

>2,4 <0,4 >2,7 <0,4 >3,0 <0,5 Mức phòng vệ

nhiễu Unh(V)

Khoảng 0,4V Dòng ra:

IOH(V)

IOL(V)

0,4 16 0,5 20 0,2 3,6 20 0,4 20 0,4 Dịng vào:

IiH(V)

IÌL(v)

0,04 1,6 0,05 0,01 0,18 0,05 0,02 0,4 0,2 0,02 0,2 Công suất tiêu

thụ(mW/phần tử)

10 23 23 20

Thời gian tác đông tpd(ns)

+Khác với phần tử loigc họ TTL, họ CMOS khơng có chênh lệch lớn dòng mức cao(IoH) dòng mức thấp(IoL) Ở CMOS: IOH « IOL «

0,5mA +Về mức logic quay lại mạch H 3.27 phần tử đảo họ CMOS ta thấy: Mức logic đầu ra:

-Mức cao: UOH= UDD- AUTP= UDD- 0,05V « UDD -Mức thấp: UOL= +AUTn= +0,05V « 0V

Trong AUt„ , AUtptương ứng điện áp rơi kênh dẫn transistor

MOS kênh n kênh p chúng mở(thường khoảng 0,05V) Mức logic đầu vào:

-Mức cao: UH> UDD - \UTP I « UDD - 1,5V -Mức thấp: UiL < ƯTn « 1,5V

Trong UTP, UTn tương ứng ngưỡng mở MOS kênh p kênh n Nếu

chọn điện áp cung cấp UDD = +5V giống điện áp cung cấp cho mạch họ TTL

thì mức logic đầu vào phần tử họ CMOS tương ứng là: UiH >3,5V; L<1,5V

UOH«UDD ; UOL« 0V

+Nhược điểm phần tử logic họ CMOS so với họ TTL thời gian lan truyền tín hiệu tương đối lớn, khoảng từ 50ns^100ns Điện áp UDD tăng tpd giảm

Ví dụ với chủng loại 4000, UDD = +5V tpd « 50ns; UDD = +10V, tpd«25ns

+Trong chủng loại CMOS có loại hoạt đơng tốc cao điện áp cung cấp địi hỏi nghiêm ngặt Ví dụ loại 74HCL có tpd«9ns, điện áp cung cấp UDD

=2^6V Loại 74HCT loại CMOS tốc đô cao, điện áp cung cấp UDD

=+5V±10%, dùng tương thích với phần tử họ TTL

4 Phạm vi ứng dụng

Trong lĩnh vực điều khiển tự đơng tốn kỹ thuật mà số biến cố xảy khơng nhiều phương pháp tổng hợp mạch điều khiển logic phần tử logic họ TTL CMOS tỏ có hiệu cao lý sau đây:

+Mạch cứng có thời gian tác đơng nhanh việc điều khiển phần mềm phương thức xử lý tín hiệu mạch cứng xử lý thời khác với phương pháp xử lý theo chương trình phương pháp xử lý nói tiếp tín hiệu vào Với phần cứng họ TTL đạt tốc xử lý cao(thời gian cỡ ns), dùng phần mềm thời gian xử lý tới hàng trăm ^s chí cao

+Mạch điều khiển cổng logic cứng không bị nhiễu đặt mơi trường có tín hiệu nhiễu mạnh mơi trường cơng nghiệp Mức phịng vệ nhiễu họ logic TTL khoảng 0,4^0,8V, với họ logic CMOS khoảng

1,5V

+Dùng phần mềm điều khiển điều khiển bị tác đơng nhầm máy tính dùng để soạn thảo chương trình bị nhiễm vi rút máy tính Thơng thường người ta kiểm tra kỹ trước sử dụng phần mềm khả phần mềm bị nhiễm vi rút loại trừ

được tổng hợp từ cổng logic việc kiểm tra hỏng hóc thay thế” nhanh chóng dễ dàng mạch điều khiển phần mềm Bởi điều khiển phần mềm có hỏng hóc phải thay khối vi xử lý với việc nạp chương trình cho cịn mạch logic cứng nơi hỏng thay linh kiện nơi nên đơn giản nhanh chóng

Nói tóm lại, qua việc so sánh ưu điểm hạn chế phương án lựa chọn phương án dùng mạch cứng để điều khiển bô tự đông đổi nguồn ATS chọn phần tử logic họ CMOS ưu điểm phân tích

5 Mạch phân tích, xử lý tín hiêu(Tổng hợp mạch điều khiển)

5.1 Khối mạch khởi đông máy phát diesel:

Nguyên lý hoạt đông sơ đồ mạch phát tín hiệu khởi đơng:

Khi có tín hiệu pha, sụt áp, ngược pha, điện áp cao mạch phân tích phát tín hiệu khởi đông nếu:

+Bô đếm hạn chế số lần khởi đông máy phát báo chưa khởi đông hết lần liên tiếp

+Máy phát không bị cố(do hỏng khởi đông, nhiệt đô dấu bôi trơn, nhiệt đô nước cao, áp lực dấu bôi trơn, áp lực nước làm mát q thấp khơng có, hỏng kích từ máy phát điện)

+Đúng vào thời điểm mà thời gian nghỉ hai lần khởi đông liên tiếp diesel hết(thời gian bô tạo thời gian T3 định, thời gian từ 10-15”)

Ngược lại mạch phát tín hiệu khởi đơng bị khố khơng phép khởi đơng lại trước máy phát có cố mạch phát lại tín hiệu khởi đơng cố giải trừ(khi FSC = "0"; BD = "0")

Vi mạch HEF4510B có nhiệm vụ đếm số lần khởi đông liên tiếp Bô đếm reset lại sau lần đếm lần khởi đơng sau cách lần khởi đơng trước dó khoảng thời gian lớn thời gian trễ T5(15 đến 30 phút), khoảng thời

gian cần thiết để ắc quy nạp lại lượng điện tiêu hao để khởi đông máy Nếu máy khởi đông liên tiếp(không tổn T5 lần khởi đơng) sau lần

khởi đơng thứ bơ đếm phát tín hiệu "BD =1" khố mạch khởi đơng khơng cho khởi đơng tiếp trừ nhân viên vân hành biết xử lý cố diesel đưa nút giải trừ cố KS trạng thái giải trừ KS = "1" Lúc bô đếm reset lại

Trong trường hợp có cố máy phát điện FSC = "1" dù có tổn khoảng thời gian T5 bơ đếm khơng reset lại nhằm giữ lại trạng thái gây

sự cố cho nhân viên vân hành dễ dàng tìm ngun nhân Bơ giải mã HEF4543B dùng để giải mã cho bô hiển thị LED hiển thị số lần khởi đông liên tiếp máy diesel, bô hiển thị LED mắc theo sơ đổ catốt chung

Ngun lý hoạt đơng:

Khi có tín hiệu điện áp tốt từ máy phát điện(điện áp đấu cực máy phát

0, 85Uđm<UF<1,1Uđm, không ngược thứ tự pha) thi bô trê T2 tạo thời gian

trê(khoảng 20^25 giây), hết thời gian trê T2 phát tín hiệu chuyển tải lưới-

máy phát đến thời điểm chưa có tín hiệu lưới có tốt trở lại(RCL = "0") Mục đích việc cài tín hiệu báo lưới xấu vào mạch chuyển tải lưới-máy phát để tránh tượng đóng cắt nhiều lần thiết bị đóng cắt tải d/Mạch chuyển tải máy phát-lưới

Nguyên lý hoạt đông:

Khi máy phát điện chạy với tải định mức mà có tín hiệu lưới tốt, nghĩa điện áp lưới thời điểm 0,85Uđm<UL<1,1Uđm pha lưới

nối thứ tự thuận thi bô trê T5 tạo khoảng thời gian trê(từ 15 đến 30 phút) kể

từ thời điểm Khi hết thời gian trê, T5 phát xung chuyển tải sang lưới từ thời

điểm máy phát chạy không tải, thời gian máy phát chạy không tải khoảng từ đến 10 phút(còn gọi thời gian chạy mát) bô tạo thời gian trê T6quyết

định

+Trường hợp máy phát điện bị cố mà có tín hiệu lưới tốt thi mạch chuyển tải máy phát-lưới phát tín hiệu cho cấu chấp hành đóng tải vào lưới mà không qua trê thời cắt nhiên liệu máy phát máy phát có cố

Nguyên ký hoạt đông:

Khi máy phát khởi đông liên tiếp lần mà không thành công(đông diesel không nổ được) nên rơ le gắn đấu trục đông diesel khơng đóng tiếp điểm thường hở(Rtđ = "1") bơ đếm có số đếm 3(tương ứng với BD ="1") mạch

phân tích báo tín hiệu cố(ứng với FSC = "1") Nguyên nhân hiên tượng do: ắc quy khởi đông yếu, hỏng đông khởi đông: chổi than máy khởi đông hỏng không tiếp xúc với cổ góp, lị xo chổi than yếu, cổ góp bị dơ q mịn, trục rơto bị kẹt, hư hỏng dây quấn phần ứng bánh chủ đông đông khởi đông không ăn khớp với phần trục đông diesel

Khi đông diesel khởi đông thành công(n = nđm, Rtđ ="1") mà đấu cực

không thành lập áp tối thiểu(0,85Uđm) điện áp thành lập

cao(ƯF>1,1Uđm,) mạch phân tích đưa tín hiệu cố, nguyên nhân

hỏng bô điều chỉnh điện áp, hỏng mạch kích từ

Tín hiệu cố trì suốt thời gian có cố mà nhân viên vận hành chưa biết khắc phục cố, tín hiệu cố bị xố thời số đếm bơ đếm bị xố, mạch khởi đơng phục hổi nhân viên vận hành đưa tín hiệu logic "1" vào đầu dây giải trừ cố

Các IC logic sử dụng mạch điều khiển IC họ CMOS: 4081(4 phần tử AND hai đầu vào), 4071(4 phần tử OR hai đầu vào), 4049(6 phần tử NOT), vi mạch đếm thuận ngược, đếm BCD HEF4510B, vi mạch giải mã BCD mã hiẻn thị cho đèn LED HEF4543B Tất IC logic họ CMOS cấp nguổn +5V=VDD, có mức logic "1" ứng với xấp xỉ 5V đầu

Các ký hiệu sử dụng mạch logic mạch điều khiển tương ứng với biến cố sau đây:

RULT = "1" ứng với tín hiệu báo lưới bị sụt áp, pha, điện LC = "1" ứng với tín hiệu báo lưới có điện áp cao(UL>1,1Uđm)

NPL = "1" ứng với tín hiệu báo lưới bị mắc ngược pha

BD = "1" báo tín hiệu máy diesel khởi đông lần liên tiếp Rtđ= "1" báo tốc đô đông diesel đạt tốc đô định mức n = nđm

RUFT = "1" báo điện áp máy phát thấp(Uo<0,85Uđm)

RUFC = "1" báo điện áp máy phát cao(Uo>1,1Uđm)

NPF = "1"ứng với tín hiệu báo đầu máy phát điện bị nối sai thứ tự pha vào tải

FSC = "1" báo hệ máy phát diesel có cố RCL = "1" báo có lưới tốt

MFT = "1" báo có điện áp máy phát tốt

4RG = "1" báo chuyển tải từ lưới sang máy phát 6RG = "1" tín hiệu chuyển tải từ máy phát sang lưới 7RG = "1" tín hiệu cắt nhiên liệu

8RG = "1" tín hiệu khởi đơng máy phát diesel f/Hệ thống tín hiệu báo: -Đèn LED đầu trịn màu đỏ báo máy phát diesel khởi đông -Đèn LED đầu tròn màu vàng báo máy phát điện chạy khơng tải -Đèn LED đầu trịn màu xanh báo máy phát chạy với tải định mức -Đèn LED đầu dẹt màu vàng báo tải đóng vào lưới

-Đèn LED đầu dẹt màu xanh báo hỏng khởi đông

-Đèn LED đầu dẹt màu đỏ báo hỏng máy phát điện, hỏng mạch kích từ -Cịi báo đơng báo có cố hệ máy phát diesel

5.5 Tính tốn mạch khuyếch đại:

-Tính chọn mạch khuyếch đại cơng suất cho đầu mạch phân tích Mạch phân tích sử dụng phần tử logic họ TTL CMOS có dịng nhỏ Iout≤0,5mA vây không đủ để điều khiển thiết bị đầu ra: đèn LED, rơ le trung

gian,chuông báo Vây lối mạch phân tích thiết phải có tầng khuếch đại cơng suất

Mạch khuyếch đại cho hiển thị LED:

+Đèn LED dùng để hiển thị thơng thường u cầu dịng cấp khoảng 2,5mA +Dùng Transistor 2SC14, UCEmax = 18V,

lCmax= 40mA, ß =100

Để đạt đô bão hào sâu transistor ta chọn: IB = 0,05mA ta tính được:

Với RC ta tính sau:

Mạch khuyếch đại tín hiệu điều khiển rơ le chng báo đông -Mạch khuếch đại cho rơ le trung gian:

+Với rơ le trung gian OMRON cuôn dây Ucd = 24V DC

Tiếp điểm: 220VAC/5A 110VAC/10A

48 V DC/10A Rcd=500Q

Chọn T1 loại 2SC18, UcEmax=25V, I Cmax=30mA,

p1=80, fa=70MHz

Loại Si, Pmax=200mW

Chọn T2 loại 2SC20, UcEmax=30V,

Icmax= 400mA, p2=50, fa=70MHz

Chọn rơ le trung gian OMRON Ucd= 24V làm rơ le đóng cắt điên cho

cuộn dây dòng- cắt thiết bị chuyển nguồn: 4RG, 6RG

+VỚĨ rơ le trung gian Goodsky ta có thơng số sau: Ucd =12V DC, Icd=10^30mA

Tiếp điểm: có cặp tiếp điểm: thường mở, thường đóng Các thơng số điên tiếp điểm:

Chọn T loại 2SC641, ƯCEmax=40V, lCmax=100mA, p=200

Loại Si, Pmax=200mW

iCmax = Icdmax= 30mA

Để đạt độ bão hoà sâu ta chọn: IB=(2.Ic/𝛽)=(2.30/200)=0,3 mA

Chọn RB=((5-0,7)/0,3).10

3chọn R

b = 15kQ

+Với còi báo ta sử dụng mạch khếch đại trên:

+Chọn rơ le trung gian Goodsky có Ucd=12V DC làm rơ le đóng cắt tạo tín

5.6 Nguổn ni mạch điều khiển:

Nguồn điên nuôi mạch điều khiển có nhiêm vụ cung cấp lượng ổn định cho mạch điều khiển: mạch thu tín hiệu điên áp, mạch xử lý tín hiệu phát tín hiệu cho cấu chấp hành(rơ le trung gian), hệ thống đèn báo tín hiệu, cịi báo đơng

Nói chung mạch điều khiển địi hỏi cơng suất khơng lớn từ nguồn ni (mạch xử lý tín hiệu dùng phần tử họ CMOS nên chế đô tĩnh gần không tiêu hao công suất nguồn, chế đô đông công suất tiêu thụ thấp) Do vây nguồn điều khiển lấy trực tiếp từ ắc quy khởi đơng chỉnh lưu từ nguồn đưa vào tải đông lực(khi nguồn đưa qua máy biến áp nguồn 220V/24V) Tuy nhiên ta nhân thấy:

+Nếu nguồn điện nuôi mạch điều khiển lấy từ bô chỉnh lưu nắn nguồn xoay chiều 24V từ máy biến áp nguồn 220V/24V cung cấp từ nguồn điện cấp cho tải đông lực mạch điều khiển tín hiệu(do nguồn nuôi mạch điều khiển) thời gian chờ đổi nguồn, khoảng 0,15s chuyển tải sang lưới chuyển tải từ máy phát sang lưới trường hợp điện áp máy phát thời điểm đo đảm bảo, khoảng 30s trường hợp phải khởi đông máy phát Do vây muốn dùng phương án cấp nguồn kiểu phải có tụ điện có điện dung lớn trì lượng cấp cho mạch điều khiển thời gian gián đoạn, phải khởi đơng máy phát khoảng thời gian 30s mạch điều khiển trì tín hiệu khởi đơng mơt lần khởi đơng máy phát Nói tóm lại phương án không khả thi

+Ta xét phương án dùng ắc quy khởi đông cấp điện cho nguồn nuôi mạch điều khiển: Khi máy phát khởi đông, đơng khởi đơng tiêu thụ dịng điện lớn từ ắc quy khởi đông(khoảng 6A) gây sụt áp mạch điều khiển(nếu mạch điều khiển nơí trực tiếp với ắc quy) ảnh hưởng xấu tới hoạt đông mạch điều khiển, vây ta phải có thiết bị ngăn ngừa tượng cách nối tụ điện lớn trì áp ổn định cho mạch điều khiển đồng thời dùng diode ngăn khơng cho dịng điện từ tụ điện chạy ngược ắc quy, phần mạch điều khiển cần nguồn thấp 12,5V dùng IC ổn áp 7805,7812 để ổn áp từ nguồn ắc quy 24V

Rõ ràng nguồn nuôi cho mạch điều khiển dùng nguồn ắc quy khơng có tượng bị "gián đoạn" dùng biện pháp nắn điện xoay chiều xuống để tạo nguồn cấp cho mạch điều khiển Mặt khác ắc quy thường xuyên nạp điện tự đông, bổ xung lại lượng điện tiêu hao trước Cũng lý mà lượng ắc quy giữ ổn định nguồn nuôi tốt cho mạch điều khiển

5.61 Với mảng mạch xử lý tín hiệu(gồm phần tử logic họ CMOS) cần điên áp +5V:

5.62 Với mảng mạch gồm IC khuếch đại thuật toán TL084, 𝜇𝐴741, rơ le trunggian 12V DC :

5.63 Với rơ le trung gian 24 V DC ta dùng sơ đồ:

Chương IV Tính tốn mạch động lực

I,Đại cương mạch động lực ats

1.Khái niêm:

Mạch đông lực(cơ cấu chấp hành) bơ phân thực thao tác đóng cắt mạch lực, nhân "lệnh" từ mạch điều khiển gửi tới

2.Nhiêm vụ:

-Khi nhân tín hiệu từ mạch điều khiển thi mạch đơng lực phải tác đơng xác

-Cơng suất đóng cắt mạch đơng lực phải đủ lớn để đóng cắt tải đơng lực

-Trong mạch điện phải có khố liên đơng điện liên đơng khí điện khí để đảm bảo chắn khơng đóng đồng thời nguồn cung cấp vào môt tải gây cố ngắn mạch

-Đô tin cấu chấp hành phải đảm bảo nguồn nuôi dao đông, tuổi thọ thiết bị phải đủ lớn

-Mạch điều khiển mạch đông lực cấu mạch đông lực phải tin đơn giản tốt

-Phải có hệ thống điều khiển tay cài vào mạch điều khiển(kiểu điều khiển điện -cơ tay) điều khiển trực tiếp cấu truyền đơng khí cấu chấp hành tay thông qua: cần gạt, núm vặn v.v

-Phải có tín hiệu hiển thị vị trí đóng cắt cấu chấp hành

II/ Các phương án chọn mạch động lực

1, phương án 1: dùng contacter để đóng cắt nguồn

kk

Nguyên lý hoạt động sơ đồ

+/Khi lưới có cố rơ le trung gian 4RG có điện đóng tiếp điểm 4RG1

trên mạch điều khiển cuộn dây CĐ2 đóng cơng tắc tơ 2CTT đóng điện cho tải,đồng thời tiếp điểm 4RG2 mở cắt điện cuộn dây đóng CĐ1

+/Khi máy phát có cố rơ le trung gian 6RG có điện đóng tiếp điểm 6RG1 mạch điều khiển cuộn dây CĐ1 đóng cơng tắc tơ 1CTT đóng điện cho

tải, đồng thời tiếp điểm 6RG2 mở cắt điện cuộn dây đóng CĐ2 Ưu điểm sơ đồ mạch động lực sử dụng 2ctt:

Sơ đồ điều khiển đơn giản thiết bị thay dễ tìm,tần số đóng cắt cao,tuổi thọ thiết bị cao

Trong trường hợp nguồn bị cố điện ctt nối với nguồn tự động nhả tách nguồn bị cố khỏi tải ,như mạch động lực khóa liên động lần

Nhược điểm phương án :

Do ctt luôn phải cấp nguồn, cuộn dây đóng ln ngâm dài hạn điện áp nên giảm độ tin cậy cuộn dây ln nối điện khả cháy hỏng xảy dòng tiêu thụ chế độ đóng nhỏ

Khi nguồn ni ctt bị dao động mạnh lực hút điện từ dao động theo gây tượng rung dẫn tới tiếp điểm tiếp xúc khơng tốt,điện trở tiếp xúc tăng lên gây tượng hàn dính tiếp điểm,khi nguồn điều khiển tiếp điểm khơng nhả dẫn tới ngắn mạch pha,giảm độ tin cạy phương án

Nguyên lý làm việc sơ đổ mạch:

+Khi có tín hiệu chuyển tải sang lưới rơ le 6RG có điện, rơ le 4RG điện, tiếp điểm thường mở 6RG1, 6RG2, 6RG3 đóng lại đơng điện dung mơt pha(Hình ) có điện quay thuận thơng qua cấu bánh trục vít vơ tận chuyển chuyển đông quay thuận đông thành chuyển đơng tịnh tiến sang trái đóng bơ tiếp điểm 1AB, hết hành trình trái tiếp điểm hành trình LSA mở cắt điện đông cơ, kết thúc môt q trình đóng cắt cấu truyền đơng, tiếp điểm phụ ALS đóng lại đèn xanh sáng báo nguổn lưới đóng vào tải

+Ngược lại: có tín hiệu chuyển tải từ lưới sang máy phát rơ le 4RG có điện, rơ le 6RG điện, tiếp điểm 4RG1, 4RG2, 4RG3 đóng lại, đơng quay ngược làm trục vít chuyển đơng sang phải đóng bô tiếp điểm 2AB cắt bô tiếp điểm 1AB tiếp điểm hạn chế hành trình LSB mở trục vít tiến hết hành trình đóng tiếp điểm 2AB, tiếp điểm phụ BL đóng lại làm đèn xanh B bật sáng báo hiệu nguổn máy phát đóng vào tải

Ưu điểm phương án:

-Dịng cấp cho đơng khơng lớn

-Đơng làm việc thời gian ngắn nên khả cháy hỏng đông không xảy

-Nhờ cấu bánh răng-trục vít vơ tận nên tiếp điểm đơng chốt hết hành trình đóng kể từ thời điểm lực ép tiếp điểm khơng cịn phụ thc vào nguổn ni đơng

-Khả khố liên đơng khí chắn(trục vít chạy sang trái phải)

Nhược điểm :

+Thời gian đóng cắt cấu truyền đông đông chậm dùng công tắc tơ

+Tuổi thọ thiết bị phụ thc vào cấu bánh răng, trục vít +Kết cấu cấu truyền đông phức tạp

+Tần số đóng cắt thấp so với tần số đóng cắt cơng tắc tơ

3/Phương án dùng tiếp điểm kép làm việc theo nguyên lý "bập bênh":

Hiện Hàn Quốc, Mỹ sản xuất chuyên dùng làm thiết bị chấp hành chuyển nguổn cho bô chuyển nguổn tự đông: lưới-lưới, lưới-máy phát Dưới ta xét nguyên lý hoạt đông ưu nhược điểm cấu, dựa theo catalogue chào hàng Hàn Quốc

Nguyên lý hoạt đông sơ đồ:

+Khi có tín hiệu điều khiển chuyển tải từ máy phát sang lưới, cn dây rơ le trung gian 6RG có điện đóng tiếp điểm 6RGa đồng thời mở tiếp điểm 6RGb, cấp điện

cho nam châm Ci thông qua bơ chỉnh lưu 1, nam châm Ci tác đơng đóng tiếp điểm

đơng sang phía nguồn lưới tải nối với lưới điện, nguồn máy phát lại ngắt, tiếp điểm phụ ALS mở đèn A tắt Khi tiếp điểm đơng quay hết hành trình đóng bị chốt, tiếp điểm hạn chế hành trình xb mở ngắt điện nam châm C1, tiếp điểm phụ BL

đóng cấp điện cho đèn B sáng báo tải đóng vào lưới

Khi có tín hiệu điều khiển chuyển tải từ lưới sang máy phát, rơ le trung gian 4RG có điện đóng tiếp điểm 4RGa, mở tiếp điểm 4RGb, nam châm C2 cấp điện

thông qua chỉnh lưu tác đông làm cho nguồn lưới bị ngắt, nguồn máy phát đóng tới tải, đèn A sáng đèn B tắt, cuôn dây C2 ngắt điện nhở tiếp điểm hạn chế

hành trình xa

Ưu điểm phương án: -Đóng cắt nhanh, chắn

-Khố liên đơng điện lẫn khí nên khơng gây đóng cắt nhầm

-Khơng có tượng rung tiếp điểm, khơng cần dịng điện trì cơng tắc tơ(ở thiết bị có chốt để giữ tiếp điểm) nên bién đơng cuả nguồn nuôi lẫn cuôn dây không ảnh hưởng tới lực ép tiếp điểm(kể từ tiếp điểm đóng bị chốt lại)

-Tần số đóng cắt lớn trường hợp dùng đông truyền đông

-Cũng cuôn dây làm việc chế đô ngắn hạn(<0,155) nên khả cháy hỏng cuôn dây nhiệt khơng xảy

-Ngồi chế tự đơng ta cịn đóng, cắt trực tiếp tay thơng qua cần gạt phía ngồi thiết bị

Nhược điểm:

-Khi đóng cn dây phải cần dòng điện lớn để tạo xung lực đóng tiếp điểm -Trong mach phâi co bơ chỵnh l-u ong phong diên chong quâ âp cho cuôn dong do làm ph0c tap so diêu khiën

-Co cÊu truyên dông co ph0c tap hon kiëu truyên dông bang dông co công tàc to, co cÊu truyên dông doi hoi phâi co bô phân dong chot më chot nhip nhàng, liên dông

-Vôi co cÊu phâi co hai buong dâp ho quang cho môi cap tiép diëm tïnh

Nguyên lý hoạt đông sơ đổ:

+Khi có tín hiệu điều khiển(chuyển tải từ máy phát sang lưới), cn dây rơ le trung gian 6RG có điện đóng tiếp điểm 6RGa, thời mở tiếp điểm 6RGb có

điện đóng tiếp điểm MGi cấp điện cho nam châm CC thông qua bô chỉnh lưu, nam

châm CC hút đóng tiếp điểm đơng sang phía nguổn lưới, tải nối với lưới điện thời nguổn máy phát bị ngắt, tiếp điểm phụ BLi mở đèn B tắt Khi

tiếp điểm đông quay hết hành trình đóng sang A bị chốt lại đó, tiếp điểm hạn chế hành trình LSi mở ngắt điện cuôn dây rơ le MGi nhả CC điện Đèn

A cấp điện nhờ tiếp điểm phụ ALi đóng tiếp điểm đơng bị chốt A

+Khi có tín hiệu điều khiển chuyển tải từ lưới sang máy phát, cuôn dây rơ le trung gian 4RG có điện đóng tiếp điểm 4RGa thời mở tiếp điểm 4RGb, rơ le

trung gian MG2 có điện đóng tiếp điểm MG2 cấp điện cho nam châm điện CC hút

xuống lần thứ

Nhờ cấu truyền đơng khí nên chuyển đông nam châm lần biến thành chuyển đông quay ngược lại tiếp điểm đông, tiếp điểm đông quay sang B bị chốt lại hết hành trình quay sang B, nguổn lưới bị ngắt khỏi tải, nguổn điện từ máy phát cấp cho tải, tiếp điểm phụ ALi mở đèn A tắt, tiếp

điểm phụ BLi đóng lại đèn B sáng báo tiếp điểm đông bị chốt B

Ưu điểm phương án: -Đóng cắt nhanh, chắn

-Khố liên đơng điện lãn khí nên khơng gây đóng cắt nhầm

-Khơng có tượng rung tiếp điểm, khơng cần dịng điện trì cơng tắc tơ(ở thiết bị có chốt để giữ tiếp điểm) nên biến đông nguổn nuôi cuôn dây không ảnh hưởng tới lực ép tiếp điểm(kể từ tiếp điểm đóng bị chốt lại)

-Tần số đóng cắt lớn trường hợp dùng đông truyền đông -Cuôn dây đóng cắt làm việc chế ngắn hạn

-Ngồi chế tự đơng cịn có chế bán tự đơng chế đóng cắt tay thơng qua cần gạt phía ngồi thiết bị

-Mỗi cặp tiếp điểm có mơt buổng dập hổ quang kiểu mang cá Nhược điểm:

-Khi chuyển tải cn dây đóng cắt cần dịng điện lớn để tạo xung lực đóng tiếp điểm

-Trong mạch phải có bơ chỉnh lưu ống phóng điện chống q áp cho cn dây đóng cắt

-Cơ cấu khí phức tạp kiểu truyền đơng khác: đông cơ, công tắc tơ, hai nam châm cấu phải có cấu đóng mở chốt nhịp nhàng, liên đông

Chọn thiết bị:

-Với thông số định mức: Uđm=380V, Sđm— 500 KVA ta tính dịng

điên dây định mức theo công thức sau:

Iđm= Sđm/л/з Uđm= 500/л/з 0.38= 761a ta chọn thiết bị chuyển nguổn

Hàn Quốc(hãng See Young) SI б1б( đóng cắt nam châm) có thơng số là:

Uđm= 660V, Iđm = 800A Số cực:

Cuộn dây đóng: UAC = 220V, I = 6A

UDC= 110V, I = 12A

Thời gian mở: < 0,09s

Thời gian chuyển nguổn: 0,15s

Lực đóng tiếp điểm dùng cần gạt kéo từ phía ngồi thiết bị là: 70KG lực

-Chọn cầu chi cho mạch động lực:

Chọn cầu chi có Iđm > 6A ta chọn cầu chi điên áp thấpkiểu ốngcủa Nga

^P-2 có thông số định mức là:

IđmCC = 15A, Idcđm = 10A

KẾT LUẬN

Thời gian thực với tạo điều kiện giúp đỡ giáo viên hướng dẫn Thạc sĩ Đinh Thế Nam thầy cô giáo khoa Điện- Điện tử trường Đại học dân lập Hải Phòng em thực thành công đề tài“ Nghiên cứu

thiết kế chuyển nguồn tự động “

Do thời gian có hạn kinh nghiệm thân chưa có với giúp đỡ củacácthầycơtrongnhàtrườngđãgiúpemhồnthànhnhiệmvụcủamình Qua em xin cảm ơn thầy giáo dìu dắt em năm học vừa qua Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện-Điện tử dạy dỗ trang bị cho em kiến thức chuyên ngành quýgiá

Em cố gắng tiếp thu kiến thức không ngừng học hỏi để áp dụng vào công việc thực tế sau

Hải Phòng, ngày 28 tháng 10 năm 2018 Sinh viên

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1,Cơ sở khí cụ điên, Phạm Văn Chới Nguyên Tiến Tôn, NXB Khoa học kỹ thuât, 1990

2,110 sơ đổ thực hàn khuếch đại thuât toán, Lê Văn Doanh Võ Thạch Sơn dịch, NXB Khoa học kỹ thuât, 1994

3,Phần tử tự động, Nguyên Tiến Tôn, Xưởng in chức Bách Khoa

4,Hướng dẫn sử dụng sửa chữa máy biến áp, động máy phát công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, 1994

5,Thiết kế cấp điên, Ngô Hổng Quang Vũ Văn Tẩm, NXB Khoa học kỹ thuât, 1998