Thiết kế nguồn cung cấp: Nguồn cung cấp cần bảo vệ 2 cấp với hai loại thiết bị bảo vệ là cầu chì và MCB. Nguồn cung cấp được chia làm hai nhánh chọn lựa, có thể dùng cho việc chọn lựa dòng nhỏ mA và dòng lớn là A. Sơ đồ nguyên lý được trình bày như hình vẽ 2.1 sau:
Hình 2. 1 Sơ đồ chọn lựa tính năng thí nghiệm
Trong hình 2.1, nguồn cung cấp được lấy từ nguồn ổ cắm điện áp xoay chiều 220VAC, tần số công nghiệp, ổ cắm cố định, dây cắm và phích cắm có thể tháo ráp, trong sơ đồ nguyên lý, phía sau công tắc đảo mạch switch là các thiết bị khác và dây trung tính N khép mạch.
26 Cầu chì trong mạch điện 2.1 được chọn là cầu chì sứ, dòng định mức 10A. MCB chịu dòng 25A, công tắc chuyển mạch được chọn là loại có dòng định mức 10A. switch 1 là lựa chọn cho mạch điện tạo dòng rò nhỏ, switch 2 là lựa chọn cho mạch bơm dòng lớn.
(1) Thí nghiệm dòng rò (Switch 01)
Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm RCD Dòng rò I∆ được tính toán như sơ đồ nguyên lý như sau:
0V mA P1 P2 VR1 VR2 R1 R2 IΔ2 IΔ1
Hình 2. 3 Sơ đồ nguyên lý mạch tạo dòng rò mA
Từ sơ đồ nguyên lý mạch tạo dòng rò mA ở hình 2.3. Tiến hành tính toán các thông số trên mạch với số liệu ban đầu có được như sau:
Điểm P1 và P2 là hai điểm riêng biệt được thao tác thí nghiệm không đồng thời, khi có sự cố chạm vỏ, điện áp trên hai điểm cực này có giá trị là điện áp pha 220V.
Hai biến trở VR1 và VR2 dùng cho việc điều chỉnh dòng rò IΔ1 và IΔ2 tương ứng, trong đó IΔ1 = 35mA ÷ 100mA, và IΔ2 = 10mA ÷ 35mA.
27 Các điện trở phải chịu được dòng điện lớn trong thời gian dài, do vậy các điện trở được chọn phải là các điện trở công suất.
Tiến hành tính toán như sau:
Ghi chú: Để tìm ra giá trị điện trở như tính toán theo điện trở có trên thị trường là thực tế rất khó, do vậy có thể ghép nối tiếp hay song song các điện trở để có giá trị gần đúng như tính toán.
Trong sơ đồ như hình 2.3, giá trị dòng điện đo được trên mili Ampere kế, cần phải hiển thị trên màn hình LCD giá trị thực của mA.
(2) Thí nghiệm quá tải (switch 02)
28 Hình 2. 4 Sơ đồ nguyên lý mạch quá dòng 400A
Để tạo dòng điện 400A bơm vào các tiếp điểm đóng cắt của thiết bị thí nghiệm như MCB, MCCB, rờ le nhiệt, cầu chì hay tiếp điểm chính của contactor nhóm chúng em thiết kế một mạch chuyển đổi dòng điện và điện áp như sơ đồ nguyên lý được trình bày trong hình 2.4 như trên.
Trong hình 2.4, variac 2kVA có chức năng thay đổi điện áp từ điện áp đầu vào cố định 220V sẽ được điều chỉnh thay đổi từ 0V đến 240V. Đây là một loại máy biến áp tự ngẫu, sử dụng lõi thép vòng xuyến. Nguyên lý và cách thức làm việc của máy biến áp tự ngẫu đã trình bày trong tài liệu giảng dạy máy điện.
Điện áp thay đổi đầu ra variac được cấp vào cuộn sơ cấp máy biến dòng CT với tỷ lệ biến dòng 1/100, công suất 2kVA. Như vậy khi sơ cấp thay đổi điện áp, dòng điện phía sơ cấp củng thay đổi theo, và qua CT, dòng điện và điện áp thứ cấp sẽ biến thiên ngược chiều, khi điện áp sơ cấp tăng lên dòng điện bên thứ cấp của CT cũng tăng theo. Điều này cho phép khi thay đổi điện áp cấp vào CT thì dòng điện phía thứ cấp của CT cũng thay đổi theo. Khi tiếp điểm bên phía thứ cấp của CT đóng lại, tạo ra ngắn mạch trên phía thứ cấp của CT cho phép dòng điện tăng cao. Điện áp đặt trên hai đầu tiếp điểm khi ngắn mạch giảm xuống khoảng 4V, là do đặc tính trở của tiếp điểm. Như vậy với công suất CT là 2kVA, thì dòng điện được xác định:
Dòng điện tối đa cho phép của phía sơ cấp có thể lên đến 500A như tính toán, do đó với yêu cầu tạo ra dòng điện 400A là hoàn toàn có thể đáp ứng được.
Để đo đạt và hiển thị giá trị thực của dòng điện I2, trong cơ cấu đo cần dùng 1 CT đo lường với tỷ lệ biến dòng 400/5A để chuyển về giá trị thực về giá trị đo. Theo yêu cầu, khi cơ cấu tiếp ngắt, đòng đo được cần phải dừng lại và thời gian cũng phải dừng lại, do vậy nối tiếp với cơ cấu đo dòng điện, cần gắn nối tiếp một cơ cấu đo thời gian, giá trị thời gian từ lúc đo đến lúc tác động cần phải dừng lại để người thí nghiệm tiến hành ghi nhận giá trị.
Theo sơ đồ được thiết kế từ hình 2.1 đến hình 2.4 tiến hành liệt kê thiết bị, lựa chọn thiết bị và tiến hành lắp đặt thử nghiệm.
29
CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ