Nguyên lý hoạt động

+ Mạch bảo vệ gồm:

Các tụ C₀ tạo thành bộ lọc thứ tự không.

Biến áp BA1 và cầu chỉnh l−u CL1 tạo thành nguồn nuôi. Các tụ C₀ tạo thành bộ lọc áp thứ tự không.

Biến áp BA1 và cầu chỉnh l−u CL1 tạo thành nguồn nuôi.

Các biến áp BA2 ữ BA5 và cầu chỉnh l−u CL2 ữ CL5 tạo ra điện áp điều khiển một chiều.

C₁ữ 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 U_c= 1ữ 35 V; U_r= 12V R₁, R₂: Các điện trở phân áp.

T₁ữ T₈ là các tranzito làm việc ở chế độ đóng mở bão hoà. D₁ữ D₇ không cho điện áp âm đặt lên các tranzito t−ơng 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:

Biểu diễn các thành phần điện áp d−ới dạng véc tơ. U_A U_A U_CA U_AB U_AB O’ O O U_C U_B U_B

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 U_AB. Khi đó điện áp của bộ lọc so với điểm trung tính làm việc là: ^' . . ra oo

U

U

Nhờ IC 7812 và điôt zener nên điện áp chuẩn U_C 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 th−ờng

Điện áp các pha U_A, U_B, U_C 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 , U_BE = 0 đèn T₂ bị khoá.

Điện áp qua BA3 bằng 5,5V, qua chiết áp R₅ vào cực không đảo của KTT2 là U_a2= 2,7V < 3V = U_C 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 U_a3 =3,5V>3V=U_c do đó U_r3 cũng bão hòa âm. Các điốt D₂, D₃ ngăn điện áp âm đặt lên cực B của đèn T3, T4. ở trạng thái này U_BE = 0 đèn T₃, T₄ bị khóa.

Rơ le trung gian ở trạng thái đóng vì vậy ở trạng thái bình th−ờng đèn T₁ thông, mạch kín. Cho phép tải hoạt động bình th−ờng.

- 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 U_a1 = 3,6V > 3V = U_c 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 th−ờng đóng nhả ra, tải đ−ợc ngắt ra khỏi l−ới.

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 U_a1 =7V > 3V =U_c. 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 U_đm= 220 V thì U_maxcp≈ 240 V và U_mincp≈ 198 V

Vì thế trong phần này, ng−ời ta chọn điện áp cao và thấp để làm cơ sở cho việc tính toán mạch bảo vệ:

U_max≈ 240 V và U_mincp≈ 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 l−u CL3 và biến trở R₅ cực không đảo của khuếch đại thuật toán KTT2 đ−ợc cung cấp điện áp là U_a2> 3V (điện áp chuẩn U_C). 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= U_mincp . 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: U_a3< U_C, do đó điện áp đầu ra của KTT3 là U_r3 bão hoà d−ơng đèn T₄ thông bão hoà và rơle chấp hành nh− trong tr−ờng 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 th−ờng 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 th−ờng.

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 đ−ợc ngắt khỏi l−ới 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 tr−ờng có độ cháy nổ cao. Hơn nữa trong một số tr−ờng hợp mạch hoạt động không chính xác. Vì vậy chúng tôi xin giới thiệu mạch bảo vệ động cơ dùng bán dẫn công suất.