Rơle bảo vệ cách điện cho động cơ điện

Phương hướng giải quyết vấn đề

Nếu Rcđ nằm trong khoảng từ 500kΩ ÷ 600kΩ tuy động cơ vẫn có thể vận hành được nhưng Rơle phải dưa ra tín hiệu cảnh báo về tình trạng này và Rcđ được ghi lại theo chu kỳ dầy hơn mỗi giờ ghi một lần (ghi giá trị nhỏ nhất của Rcđ trong giờ đó ). Nếu Rcđ <500kΩ, không đảm bảo an toàn cho độnh cơ vận hành nữa thì nếu động cơ đang chạy phải cắt ngay động cơ ra khỏi lưới và ghi lại lập tức giá trị Rcđ sự cố này cùng thời điểm xảy ra sự cố. Bằng cách kết hợp một CPU linh hoạt 8 bit với Flash trên chip đơn thể , AT89C52 là một hệ vi xử lý 8 bit mạnh cho ta một giải pháp có hiệu quả về chi phí và rất linh hoạt với các ứng dụng điều khiển.

Mặt khác chu kỳ đo Rcđ không cần nhanh nên ta chọn ADC loại ICL7109, là ADC biến đổi theo kiểu tích phân hai sườn xung có độ phân giải 12bít tốc độ biến đổi chậm. Truớc đây trong những thiết bị đo thông minh để thêm thông tin về thời gian thực người ta thường tạo một chương trình tạo lịch(Calendar) sử dụng một bộ định thời bên trong Vi điều khiển. Nhưng nhược điểm của chương trình này là cồng kềnh phức tạp, khó lập trình, tốn nhiều bộ nhớ, khi mất điện đồng hồ này cũng không chạy được nữa, nên mỗi khi cho thiết bị hoạt động ta phải đặt lại ngày giờ.

Có khả năng biểu diễn thông tin phong phú, dùng để hiển thị kết quả đo, hiển thị lịch và là giao diện thân thiện cho người sử dụng khi cần cài đặt thông số cho thiết bị. Mạch điều khiển đóng cắt Rơle chuyển tiếp, thông báo thông tin bằng đèn báo và còi báo việc này được thực hiện rất đơn giản bằng việc sử dụng các mạch logic để giải mã những lệnh đưa ra từ Vi xử lý.

Giới thiệu về một số vi mạch dùng trong thiết bị

- Tổ chức vào ra theo byte , đầu ra 3 trạng thái tương thích TTL và chế độ truy nhập theo UART handshake cho vào ra song song hoặc nối tiếp với microprocessor. - Có thể hoạt động với mạch dao động trên chip với tinh thể thạch anh 3,58 MHz thì tốc độ biến đổi là 7,5 lần/s với tần số mạch điện cung cấp là 60 Hz .Cũng có thể sử dụng mạch dao động RC với tần số xung khác. 26 RUN/HLOD RUN/HOLD = high tiếp tục biến đổi cho tới khi tràn 8192 xung Clock RUN/HOLD = low bộ biến đổi sẽ Stop trong Auto Zêro 7 xung trước khi tích phân.

Dữ liệu ra 12 bit có thể truy cập trực tiếp bằng tín hiệu điều khiển cho phép vào 2 byte và tín hiệu Chipslect đối với giao diện trên bus song song. Cuối cùng mạch phản hồi được nối với toàn bộ hệ thống và nạp điện cho tụ chỉnh 0 (Auto-Zero Capacitor ) CAZ để bù điện áp offset trong các mạch khuyếch đại , mạch tích phân và mạch so sánh trong 7109. Khi đó các đường tín hiệu input high và input low bên trong mạch dao động được nối với mạch ngoài ( các tín hiệu input high và input low tại các chân IC ).

Các giá trị của tụ tích phân , điện trở tích phân , tụ chỉnh zero , điện áp chuẩn , tốc độ biến đổi phải được chọn sao cho phù hợp với từng ứng dụng cụ thể. Quá trình điều khiển được chia làm 5 giai đoạn : Khởi tạo , đặt con trỏ , điều khiển hiển thị , tạo hay chọn ký tự hiển thị và kiểm tra trạng thái bận của LCD trước khi đọc hay ghi một từ mới.

TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT

Để tránh hiện tượng quá tải khi điện trở cách điện trở cách điện trở cách điện giảm nhỏ ta mắc nối tiếp điện trở cách điện với một điện trở phụ 740KΩ. Với thiết bị bảo vệ cách điện, dù có chức năng đo điện trở nhưng không cần độ chính xác cao nên ta chỉ sử dụng nửa thang của ICL7109(2000 mức). Khi có lệnh đo điện trở Vi điều khiển sẽ dò sườn lên của chân status (được đưa vào chân P1.7), gặp sườn lên nó sẽ khởi động bộ định thời T/C0(được dặt ở chế độ counter) để đếm xung clock từ ICL đưa vào chân T0.

Như ở phần giới thiệu về ICL7109 ta đã biết quá trình biến đổi của ICL7109 có hai giai đoạn chính là tích phân và giải tích phân và chân status sẽ dụng lên trong hai giai đoạn này. Trong quá trình giải tích phân nó lại giải điện áp vừa tích phân được trong quá trình trước theo điện áp vào nên tỷ thời gian giải tích phân và thời gian tích phân bằng tỷ lệ điện áp vào và điện áp chuẩn. Màn hình tinh thể lỏng (liquid crystal display), có khả năng hiển thị phong phú được sử dụng để hiển thị kết quả đo, thời gian thực và là giao diện thân thiện cho người vận hành và thiết bị khi muốn cài đặt các thông số cho rơle bằng bàn phím chức năng.

- Chân SRT được nối với nguồn ở mức cao để đảm bảo các bit trong thanh ghi dịch luôn được dịch khi có sườn lên từ chân Clock. - Chân QS luôn có trạng thái của Q8 nên chân này được nối với chân data của thanh ghi dịch tiếp theo để đảm bảo là các bit được dịch ra trên thanh ghi là liên tiếp. + Function 1 là chế độ chạy ( RUN ) trong chế độ này vi sử lý đo điện trở cách điện hiển thị kết quả đo Update thời gian.So sánh Rcđ cách điện với ngưỡng tác động khi Rcđ.

Các thông số có thể thay đổi giá trị nhờ hai phím tăng(inc), giảm(dec), khi đồng ý với giá trị nào ta ấn phím OK thì vi sử lý sẽ đem tham số đó cất vào RTC để khi mất điện số liệu không bị mất. Chú ý khi sử dụng vi mạch 74LS148 nếu số thông tin cần mã hoá không nhiều đến 8 thông tin ta không nên sử dụng đầu vào Io vì mã của nó ở đầu ra trùng với khi không có phím được ấn nên nó dễ bị ảnh hưởng của nhiễu. Cần phải có một con trỏ file(fpt) để lưu địa chỉ cuối của file lịch sử cách điện sau mỗi lần ghi vào EEPROM con trỏ file sẽ tăng lên 8 đơn vị, nó được cất vào RTC.

Việc truyền số liệu qua cổng RS232 được tiến hành theo cách nối tiếp, nghĩa là các bít số liệu được truyền nối tiếp trên các đường dây. Cổng nối tiếp RS232 không phải là một hệ thống BUS, nó cho phép dễ dàng tạo ra liên kết dưới dạng điểm - điểm (point to point) giữa hai máy cần trao đổi thông tinhay giưa máy tính với ngoại vi. Để giải quyết vấn đề và thoả mãn các yêu cầu này, việc truyền tin giữa thiết bị và máy tính được thực hiện qua chuẩn RS232.

• Lưu đồ thuật toán cho vi điều khiển

Lưu đồ chương trình phục vụ phím FUNC

Func_reg=1 Gọi chương trình RUN cho phép update tgian canh đo & truyền tin. Func_reg=2 Gọi chương trình STOP dừng tất cả mọi công việc chỉ phục vụ.

Thiết kế giao diện trên PC

+ Đo được cách điện của động cơ, ngay khi động cơ khi động cơ làm việc. + Độ chính xác mà thiết bị đạt được trong miền cách điện cần bảo vệ là ±10kΩ. + Hiển thị kết quả đo được trên LCD trên LED và truyền lên máy tính.

- Tiến hành nghiên cứu thành bộ hoá cho Rơle số bảo vệ động cơ, máy phát.