Các tụ C0 tạo thành bộ lọc thứ tự không.
Biến áp BA1 và cầu chỉnh lưu CL1 tạo thành nguồn nuôi.
Các tụ C0 tạo thành bộ lọc áp thứ tự không.
Biến áp BA1 và cầu chỉnh lưu CL1 tạo thành nguồn nuôi.
Các biến áp BA2 ữ BA5 và cầu chỉnh lưu CL2 ữ CL5 tạo ra điện áp
điều khiển một chiều.
C1 ữ C8 là các tụ lọc
R5, R6, R11, R17 và R18 là các biến trở dùng để đặt lên một cực của bộ so sánh.
Đ điôt ổn áp loại zener, tạo ra điện áp chuẩn Uc= 1ữ 35 V; Ur= 12V R1, R2: Các điện trở phân áp.
T1ữ T8 là các tranzito làm việc ở chế độ đóng mở bão hoà.
D1 ữ D7 không cho điện áp âm đặt lên các tranzito tương ứng.
D8 bảo vệ mạch rơle trong quá trình đóng mở.
Bộ lọc áp thứ tự không:
Dùng để xác định thành phần thứ tự không xuất hiện khi ngắn mạch một pha hoặc hai pha với đất, đứt một pha, hai pha hoặc các chế độ không đối xứng của mạng điện.
Thành phần điện áp thứ tự không trong hệ thống ba pha đối xứng:
.
. . . .
0 1
( )
3 A B C
U = U +U +U (4- 1) Hệ số biến đổi của bộ lọc bằng 1:
K= Ura/U0= 1
Biểu diễn các thành phần điện áp d−ới dạng véc tơ.
UA UA
UCA UAB UAB O’
O O
UC UB UB
Hình 4.5 a) Khi đối xứng b) Khi mất đối xứng Khi đối xứng thì :
. . . .
0
A B C
U +U +U = từ đây U0= 0 Khi mất đối xứng (pha C) U0= 1
3(
. .
A B
U +U ) (4-2)
Từ hình 4.5b ta thấy điểm trung tính của bộ lọc lệch đi ở vị trí O’ là
điểm giữa của UAB. Khi đó điện áp của bộ lọc so với điểm trung tính làm việc là:
'
. .
ra oo
U =U
+ Nguyên tắc hoạt động
Điện áp chuẩn Uc=3V
Nhờ IC 7812 và điôt zener nên điện áp chuẩn UC không thay đổi khi
điện áp ở biến áp nguồn BA1 biến thiên.
Các pha A, B, C đều có mạch bảo vệ nh− nhau nên ta chỉ cần xét với một pha bất kỳ. Chẳng hạn pha A.
- ở chế độ bình thường
Điện áp các pha UA, UB, UC là đối xứng nhau và bằng 220V. Khi đó
điện áp đầu ra của bộ lọc cung cấp cho biến áp BA2 bằng 0 làm cho điện áp
điều khiển trên cực không đảo của khuếch đại thuật toán KTT1 cũng bằng 0 và nhỏ hơn điện áp chuẩn đặt vào cực đảo. Do đó đầu ra của khuếch đại thuật
toán KTT1 ở mức thấp. Điốt D1 ngăn không cho điện áp âm xuất hiện trên cực B của đèn T2 , UBE = 0 đèn T2 bị khoá.
Điện áp qua BA3 bằng 5,5V, qua chiết áp R5 vào cực không đảo của KTT2 là Ua2= 2,7V < 3V = UC và làm cho điện áp ra bão hoà âm. Chiết áp R6
đã đ−ợc điều chỉnh phân áp cho cực đảo của KTT3 là Ua3 =3,5V>3V=Uc do đó Ur3 cũng bão hòa âm. Các điốt D2, D3 ngăn điện áp âm đặt lên cực B của đèn T3, T4. ở trạng thái này UBE = 0 đèn T3, T4 bị khóa.
Rơ le trung gian ở trạng thái đóng vì vậy ở trạng thái bình thường đèn T1 thông, mạch kín. Cho phép tải hoạt động bình thường.
- ở chế độ mất 1 pha
Khi mất bất kỳ 1 pha trong 3 pha thì đầu ra của bộ lọc thứ tự không xuất hiện một điện áp 110V. Qua BA2, CL2 và biến trở R23 vào cực không đảo của khuếch đại thuật toán là Ua1 = 3,6V > 3V = Uc lên điện áp đầu ra của KTT1 ở mức cao, đèn T2 đ−ợc đặt một thiên áp thuận nên T2 thông bão hòa nên T2 thông bão hòa đèn T1 khóa, vì T1 khóa nên rơle không có dòng chạy qua làm cho tiếp điểm thường đóng nhả ra, tải được ngắt ra khỏi lưới.
Khi mất 2 pha lúc này điện áp đầu ra của bộ lọc thứ tự không là 220V. Điện
áp điều khiển đặt lên cực không đảo Ua1 =7V > 3V =Uc. Nguyên lý chấp hành tiếp theo của mạch t−ơng tự nh− trong tr−ờng hợp mất một pha.
- Chế độ quá áp và thấp áp
Ta biết rằng trong mạng điện nông nghiệp điện áp cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện cho phép thay đổi trong khoảng ±10% điện áp định mức.
Với Uđm= 220 V thì Umaxcp≈ 240 V và Umincp≈ 198 V
Vì thế trong phần này, người ta chọn điện áp cao và thấp để làm cơ sở cho việc tính toán mạch bảo vệ:
Umax≈ 240 V và Umincp≈ 198V
Khoảng điện áp cho phép này còn đ−ợc mở rộng tuỳ thuộc vào yêu cầu và các tính chất của thiết bị cần đ−ợc bảo vệ nhờ các biến trở.
Giả sử điện áp pha A v−ợt quá giá trị 240V. Qua biến áp BA3, cầu chỉnh lưu CL3 và biến trở R5 cực không đảo của khuếch đại thuật toán KTT2
đ−ợc cung cấp điện áp là Ua2> 3V (điện áp chuẩn UC). Do đó điện áp đầu ra của KTT bão hoà d−ơng.
Rơle cũng chấp hành t−ơng tự nh− trong tr−ờng hợp mất pha.
Khi điện áp pha A nhỏ hơn 198V= Umincp . Khi đó điện áp một chiều qua biến trở đã đ−ợc chỉnh định R6 đặt lên cực cực đảo của khuếch đại thuật toán KTT3 nhỏ hơn điện áp chuẩn: Ua3< UC, do đó điện áp đầu ra của KTT3 là Ur3 bão hoà dương đèn T4 thông bão hoà và rơle chấp hành như trong trường hợp mất pha.
ở sơ đồ nối thiết bị với động cơ. Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ nh− sau:
ở thời điểm ban đầu các công tắc đều ở vị trí mở. Ta đóng cầu dao CD, sau đó đóng tiếp các công tắc CT1, CT2, CT3, các đèn ở trong mạch sẽ sáng.
Rơle RL có điện đóng tiếp điểm thường mở của nó là RL. Lúc này công tắc CT4 vẫn mở, khởi động từ hở mạch làm cho tiếp điểm K trên mạch động cơ ở trạng thái mở. Động cơ ch−a có điện.
Khi đóng công tắc CT4 khởi động từ có điện, đóng các tiếp điểm K, nối kín mạch cho động cơ. Động cơ hoạt động ở trạng thái bình thường.
Khi xảy ra sự cố nh− mất pha, thấp áp hoặc quá áp thì rơle RL sẽ tác
động làm mở tiếp điểm RL, Khởi động từ mất điện sẽ làm nhả các tiếp điểm K. Đồng thời động cơ được ngắt khỏi lưới điện, đảm bảo an toàn cho toàn bộ dây truyền sản xuất cũng nh− động cơ.
Ta thấy rằng mạch bảo vệ động cơ này có hạn chế đó là khó điều khiển các biến trở một cách chính xác sau một thời gian mạch hoạt động. Trong mạch vẫn còn sử dụng một số tiếp điểm bằng rơ le, điều này có hạn chế khi mạch bảo vệ phải đặt trong môi trường có độ cháy nổ cao. Hơn nữa trong một số trường hợp mạch hoạt động không chính xác. Vì vậy chúng tôi xin giới thiệu mạch bảo vệ động cơ dùng bán dẫn công suất.
4.3 nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động cơ dùng bán dẫn công suất