3.1.1. Khuếch đại thuật toán
Về hình thức nó giống một transystor bình thường. Nó cũng làm nhiệm vụ khuếch đại điện áp, khuếch đại xung, khuếch đại công suất hoặc các mạch tạo dao động xung.
Đối với các bộ khuếch đại, thông thường người ta đánh giá chất lượng các bộ khuếch đại theo sơ đồ. Đối với khuếch đại thuật toán thì tính chất và các tham số xác định bởi khối tiếp bên ngoài. Ưu điểm của khuếch đại thuật toán là có trở kháng bên ngoài lớn.
Khi sử dụng khuếch đại thuật toán ta phải biết được tính chất của nó.Trong các mạch phải biết được cấu trúc bên trong của nó.
Hình 3.1: Ký hiệu khuếch đại thuật toán
Khuếch đại thuật toán có đầu vào đảo, đầu vào không đảo, đầu ra và nguồn nuôi (trên hình vẽ).
- Uvd : Đầu vào đảo - Uvk: Đầu vào không đảo - Ura : Đầu ra
+ Vcc, - Vcc: Nguồn nuôi
Theo quy ước nguồn nuôi của khuếch đại thuật toán là . Khi nguồn là thì điện áp ra bao giờ cũng nhỏ hơn nguồn nuôi. Thường nhỏ hơn 3v, nhằm tránh bị méo tín hiệu.
Ứng dụng của khuếch đại thuật toán để tạo khâu so sánh một cửa.
Khâu so sánh một cửa là khâu so sánh mà tín hiệu đặt và tín hiệu so sánh cùng đưa vào một cửa đảo. Ở cửa không đảo ta đưa vào một điện áp phân áp ở đầu ra tạo đường đặc tính rơle thực tế.
U đ R4 R3 U v U r R1 R2 Uv Ủr -Ud Uv Ur +Ud
Hình 3.2: Khâu so sánh một cửa
Khâu so sánh làm việc theo nguyên tắc:
Khi < thì ở đầu ra, giá trị điện đầu ra mang dấu của điện áp đầu vào.
Còn khi > thì đầu ra, giá trị điện áp đầu ra mang dấu theo giá trị điện áp đặt.
Các bộ khuếch đại thông thường được chế tạo dạng vi mạch (IC). Trong sơ đồ ta sử dụng vi mạch LM324. Trong vi mạch LM324 làm việc cần có nguồn nuôi đơn cực đặt cho nó. Nó có thể bị hỏng nếu bị ngắn mạch trực tiếp hoặc bị đảo nguồn.
Sơ đồ chân của vi mạch LM324
5 4 8 13 12 11 10 9 14 1 2 3 6 7
Hình 3.3: Sơ đồ chân vi mạch LM324
3.1.2. Các phần tử logic a. Phần tử và
Hình 3.4: Ký hiệu phần tử và
Phần tử và thực hiện phép nhân logic.Tích của hai biến logic cũng là một biến logic.Tích này nhận giá trị “0” khi ít nhất một trong hai biến nhận giá trị “0”, nhận giá trị “1” khi cả hai biến có giá trị “1”.
Bảng 3.1 A B Ra 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
Thực tế chế tạo phần tử và trong IC logic 4081, IC họ 40… làm việc chắc chắn, năng lượng tiêu hao nhỏ.IC logic họ 40…thường có 14 chân.07 chân và, chân 14 là chân nguồn.
Sơ đồ chân của vi mạch 4081
Hình3.5: Sơ đồ chân của vi mạch 4081
b. Phần tử và – không Hình 3.6: Ký hiệu phần tử và - không A B Ra + Vcc 1 2 4 5 6 8 3 2 1 9 10 11 12 13 14 6 5 4 7
Phần tử và – không thực hiên phép nhân đảo.tích của hai biến logic. Tích hai biến đầu ở đầu ra nhận giá trị “1” khi một trong hai biến đầu vào nhận giá trị “0”, nhận giá trị “0” khi cả hai biến đầu vào mang giá trị “1”.
Bảng 3.2 A B C 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0
Giá trị vào, ra của phần tử và- không (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phần tử và – không được chế tạo trong IC logic 4011, IC LOGIC 4011 chứa 4 phần tử và – không.
Sơ đồ chân của IC 4011
+ Vcc 3 1 2 4 5 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6
Hình 3.7: Sơ đồ chân của IC 4011
c. Phần tử hoặc – không
Hình 3.8: Ký hiệu phần tử hoặc - không
Phần tử hoặc – không thực hiện phép cộng đảo logic, tổng của 2 biến logic là một biến logic. Tổng này nhận giá trị “1” khi cả 2 biến đầu vào đều mang giá trị “0”, tổng này nhận giá trị “0” khi 1 trong 2 biến đầu vào mang giá trị “1” Bảng 3.3 A B C 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0
Giá trị vào, ra của phần tử hoặc- không
Chế tạo phần tử hoặc – không dưới dạng IC lo gic 4001 chứa 4 phần tử hoặc – không.
Sơ đồ chân
A
Hình 3.9: Sơ đồ chân của 4001
3.1.3. Ứng dụng của các phần tử logic
Các phần tử logic thường dùng trong các mạch cộng, nhân tín hiệu. Ngoài ra nó còn được ứng dụng để tạo một số khâu như khâu đảo, khâu trễ….
Ứng dụng của phần tử logíc trong việc tạo khâu trễ khi dùng phần tử và
Hình 3.10: Khâu trễ
Khâu trễ được thực hiện theo nguyên tắc +Vcc 3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 4 3 2 6 5 Vào R A564 C D Vr 13 1 ra
Khi có tín hiệu đầu vào, đầu A lập tức có mức logic “1” nhưng ở đầu B chưa có tín hiệu ngay vì dòng điện còn nạp cho tụ c, khi tụ c được nạp đầy thì đầu B có mức logic “1” lúc này đầu ra tín hiệu ra chuyển trạng thái!
Thời gian trễ chính là thời gian nạp đầy tụ c. để thay đổi thời gian trễ ta thay đổi trị số biến trở VR để thay đổi dòng nạp cho tụ c.
Ứng dụng phần tử logic tạo khâu đảo: Xét trường hợp dùng phần tử hoặc – không
Hình 3.11: Phần tử hoặc - không
Tín hiệu ở đầu vào có mức “1” logic thì tín hiệu ở đầu ra có mức “0” logic.Còn khi tín hiệu đầu vào có mức “0” logic thì tìn hiệu đầu ra có mức “1” lo gic.
3.2. Các mạch bảo vệ dùng phần tử không tiếp điểm
3.2.1. Mạch bảo vệ sự cố mất pha và cao thấp điện áp (mạch số 1)
Mạch bảo vệ mất pha và cao thấp điện áp được thiết kế để bảo vệ riêng cho từng pha. Tín hiệu đưa vào mạch được lấy từ biến áp 3 pha.
Sự hoạt động
Tín hiệu từ máy biến áp 3 pha được đưa qua chỉnh lưu sau đó được phân áp nhở điện trở R1, R2
Phần báo tín hiệu mất phatín hiệu từ phân áp được đưa đến chân B của transistor C828 T1. Transistor C828 này mở đưa điện áp +12v đi qua nó, lúc này ở
cực E ta coi là có mức logic “1”. Mức 1 này đưa vào đầu vào của Ic logic nhân, một phần được đưa vào cực B để kích mở cho T2. T2 mở nguồn điện đưa thẳng xuống đất.
Giả sử khi có sự cố mất pha, tín hiệu từ biến áp ba pha mất. Dòng điện đưa vào cực B của T1 mất, dẫn đến T1 khóa, cực E của T1 có mức logic “0”, dòng kích mở T2 mất nên T2 bị khóa . Lúc này nguồn +12v từ chân C của transistor T2 đi qua led, làm led báo mất pha sáng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đối với phần bảo vệ cao thấp điện áp ta dùng cơ cấu so sánh. Tín hiệu từ phân áp sau chỉnh lưu được đưa vào đầu vào ảo chủa khuếch đại thuật toán. Tín hiệu sau phân áp, trước khi được đưa vào đầu vào đảo được đem so sánh với điện áp đặt âm.Đầu vào không đảo lấy tín hiệu từ phân áp đầu ra để tạo đường đặc tính rơ le thực tế.
Phần bảo vệ điện áp cao, ta chỉnh điện áp đặt sao cho khi không có sự cố tín hiệu ra của khuếch đại thuật toán có mức logic “1”. Khi có sự cố xảy ra( điện áp lưới tăng) làm cho điện áp của biến áp 3 pha tăng. Sau khi điện áp sau phân áp tăng quá trị số đặt ban đầu thì ở đầu ra khuếch đại thuật toán có mức logic “0”.
Phần bảo vệ điện áp thấp thì ngược lại.ta chỉnh điện áp đặt sao cho khi không có sự cố thì đầu ra của khuếch đại thuật toán có mức logic “0”. Khi có sự cố đầu ra của khuếch đại thuật toán có mức logic “1”.
Tóm lại, bình thường đầu ra của khuếch đại thuật toán lấy tín hiệu theo tín hiệu sau phân áp. Giả sử khi lưới điện tụt dưới mức cho phép, kéo theo sự tụt điện áp của máy biến áp 3 pha cũng như sau phân áp đều giẩm dưới giá trị điện áp đặt. Lúc này, đầu ra của khuếch đại thuật toán sẽ theo tín hiệu đặt của đầu vào. Phần bảo vệ điện áp thấp còn có thêm phần tử đảo ở đầu ra của khuếch đại thuật toán. Đầu ra của các phần tử bảo vệ mất pha, bảo vệ điện áp
thấp, bảo vệ điện áp cao được nhân logic với nhau rồi đưa qua khâu trễ. Đầu ra của khâu trễ đưa tới mạch tổng hợp.
Mạch bảo vệ quá tải, ngắn mạch (mạch số 02)
Mạch bảo vệ quá tải, ngắn mạch hay còn gọi là mạch bảo vệ dòng có nhiệm vụ bảo vệ động cơ khi lưới điện tăng quá trị số cho phép.
Xét sơ đồ bảo vệ tổng hợp có phần bảo vệ ngắn mạch, phần bảo vệ quá tải:
Sơ đồ bảo vệ quá tải, ngắn mạch lấy tín hiệu từ biến dòng ba pha. Điện áp sau chỉnh lưu được lọc nhẹ rồi lấy phần âm đưa vào làm tín hiệu so sánh, phần âm điện áp sau chỉnh lưu trước khi được đưa vào so sánh được phân áp qua cặp điện trở R19, R36.Đối với nhánh bảo vệ ngắn mạch:
Trên sơ đồ nhánh bảo vệ ngắn mạch không có khâu trễ.Tín hiệu âm điện áp từ sau chỉnh lưu được phần áp rồi đưa vào cửa đảo của khuếch đại thuật toán.Tín hiệu điện áp âm này được so sánh với ngưỡng điện áp đặt dương cùng đầu vào đảo của khuếch đại thuật toán. Chỉnh ngưỡng đặt điện áp dương sao cho khi động cơ làm việc bình thường tín hiệu đầu ra của khuếch đại thuật toán mang mức logic “1” theo tín hiệu đặt. Giả sử khi có sự cố, tín hiệu vào lớn hơn tín hiệu đặt, lúc này ở đầu ra của khuếch đại thuật toán có mức logic “0” vì nó theo tín hiệu đầu vào. Đầu vào không đảo của khuếch đại thuật toán lấy từ phân áp đầu ra để tạo ra đường đặc tính ro le thực tế.
Với nhánh bảo vệ quá tải:
Bảo vệ quá tải trên sơ đồ có thêm khâu trễ sau khâu so sánh.Bảo vệ ngắn mạch không có khâu trễ vì khi xảy ra ngắn mạch thiết bị được bảo vệ phải được ngắt ra khỏi lưới điện. Còn bảo vệ quá tải có khâu trễ vì:
+ Quá tải dài hạn dòng điện tăng 1,2 1,4 dòng định mức nhưng thời gian cho phép dài.
+ Quá tải ngắn hạn dòng điện tăng 2 3 lần dòng định mức nhưng thời gian cho phép ngắn hơn.
Vì vậy, để chỉnh ngưỡng cho bảo vệ quá tải, ta chỉnh nhánh nào có điện áp đặt nhỏ thì thời gian trễ lớn hơn, còn nhánh còn lại có thời gian nhỏ hơn thì ta đặt điện áp lớn hơn.Nguyên tắc làm việc của so sánh bảo vệ ngắn mạch cũng giống như nguyên tắc làm việc của các câu so sánh.
Đầu ra của các nhánh bảo vệ được đưa vào đầu vào của các phần tử cộng vào phần tử nhân logic.
3.2.3. Mạch bảo vệ sự cố mất pha (mạch số 03)
Trong hệ thống truyền động nếu lưới điện vị nguyên nhân nào đó bị đảo hai trong ba pha sẽ dẫn tới việc động cơ không đồng bộ ba pha sẽ đảo chiều quay. Sự đảo chiều quay của động cơ sẽ dẫn đến các sự cố khác như phá hủy hệ thống truyền động cơ khí.
Vì vậy, việc bảo vệ sự cố đảo pha là một việc hết sức cần thiết để cho hệ thống truyền động làm việc tín cậy, tránh những sự cố đáng tiếc.
Mach bảo vệ sự cố đảo pha:
Tín hiệu đưa vào được lấy từ ba pha của lưới điện Sơ đồ hoạt động như sau:
Các điện trở R38, R39, R40 tạo ra điểm “0” nhân tạo, R37C5, R41C6 là mạch lệch pha bình thường. Thứ tự đưa tới mạch chỉ thị là pha thuận thì điện áp UNO = 60 V. Nếu một trong ba pha bị đảo thứ tự hoặc bị mất pha thì qua thực nghiệm cho thấy rằng UNO = 0V, lợi dụng sự chênh lệch về điện áp này đưa vào cầu chỉnh lưu lấy ra điện áp một chiều đập mạch. Điện áp một chiều này được lọc nhẹ rồi qua phận áp được đưa vào đảo của khuếch đại thuật toán so sánh với điện áp đặt âm.Chỉnh điện áp đặt sao cho khi không có sự cố tín hiệu đầu ra của khuếch đại thuật toán mang mức logic “0”.Khi có sự cố tín hiệu đầu ra của khuếch đại thuật toán mang mức “1” logic. Đầu ra của khuếch đại thuật toán được đưa tới phần tổng hợp tín hiệu, một phần được đưa vào làm tín hiệu điều khiển đèn báo sự cố đảo pha.
Hình 3.14 Mạch bảo vệ đảo pha
Mạch tổng hợp tín hiệu (mạch số 04) Mạch tổng hợp tín hiệu lấy tín hiệu từ các mạch:
Bảo vệ cao, thấp, mất pha. Bảo vệ quá tải, ngắn mạch. Bảo vệ sự cố đảo pha.
Các tín hiệu từ các mạch bảo vệ trên được đưa vào các đầu vào của phần tử logic, hoặc-không.Đầu ra của các phần tử logic hoặc-không được đưa đến phần tử chấp hành.
Phần tử chấp hành gồm các rơ le và transistor T10, T11 Nguyên lý làm việc của sơ đồ:
Giả sử khi có sự cố bất kì thì tín hiệu đưa vào của cơ cấu báo sự cố nào thì cơ cấu báo sự cố đó chuyển trạng thái từ “0” sang “1”. Do cách ghép các phần tử hoặc-không (trên sơ đồ) nên ở đầu ra của phần tử hoặc-không cuối cùng có mức logic “1”. Mức logic “1” này làm tín hiệu đưa vào cực B của T10 , làm T10mở, kéo theo T11 mở, cuộn dây của rơ le được cấp điện. Tiếp điểm của rơ le mở ra, ngắt nguồn cấp cho các cuộn dây của các công tắc tơ trên mạch lực.Tiếp điểm của công tắc tơ mở ra ngắt đọng cơ ra khỏi lưới điện.
Chân trễ trên sơ đồ có nhiêm vụ nối dòng điều khiển của T10 xuống đất sau thời gian mạch đã bảo vệ, tránh tình trạng làm việc dài hạn cho rơ le.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});