Đồ án Nghiệp thiết kế bộ tự động chuyển đổi nguồn A.T.S Lưới - Máy phát

l­íi vµ m¸y ph¸t Nguån tÝn hiÖu ®Ó ®­a vµo c¬ cÊu ®o l­êng, xö lý tÝn hiÖu cã thÓ thùc hiÖn theo hai ph­¬ng ¸n sau: +Sö dông m¸y biÕn ¸p 3 pha qua bé chØnh l­u cÇu 6 diode t¹o ®iÖn ¸p ®Æt ®­a vµo c¬ cÊu kiÓm tra. +NÕu sö dông nguån cÊp so s¸nh theo ph­¬ng ¸n thø nhÊt. H×nh 3.13 Th× ph­¬ng ¸n sÏ cho ta dÔ dµng t¹o ®iÖn ¸p ®Æt US ®­a vµo ®iÒu khiÓn. Tuy nhiªn s¬ ®å cã mét nh­îc ®iÓm kh¸ lín dÉn tíi mÊt chÝnh x¸c, khi sö dông trong ®iÒu khiÓn l­íi vËn hµnh kh«ng ®Òu pha, ch¼ng h¹n nÕu x¶y ra sù cè ®iÖn ¸p sôt trªn mét pha cßn hai pha kia ®iÖn ¸p l¹i t¨ng lªn th× do cã hiÖn t­îng c¶m øng ®iÖn tõ trong m¸y biÕn ¸p 3 pha mµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p US cã thÓ vÉn kh«ng suy gi¶m, dÉn ®Õn m¹ch b¶o vÖ kh«ng t¸c ®éng. NÕu sö dông nguån cÊp tÝn hiÖu theo ph­¬ng ¸n thø hai, ph­¬ng ¸n dïng 3 m¸y biÕn ¸p mét pha(H 3.14, H 3.15) th× tuy m¹ch cã ®«i chót cång kÒnh nh­ng ­u ®iÓm lín cña ph­¬ng ¸n nµy lµ t¹o tÝn hiÖu cho m¹ch b¶o vÖ t¸c ®éng chÝnh x¸c v× sö dông ph­¬ng ph¸p so s¸nh cho tõng pha riªng biÖt. Nguån cÊp tÝn hiÖu ®iÖn ¸p lÊy tõ l­íi H×nh 3.14 Linh kiÖn: BiÕn ¸p 3 pha d©y quÊn 220V/12V/24V. Diode chØnh l­u IN4007. C1 = C2 = C3 = 470mF,16V. 4.S¬ ®å m¹ch theo dâi ¸p a/Theo dâi l­íi: LAT LBT LCT VLa VLb Vout Vout Vout VLc RULT 2,2K 2,2K LAC LBC LCC VLa VLb Vout Vout Vout VLc RULT 2,2K 2,2K H×nh 3.16 Trong ®ã: LAT, LBT, LCT lµ c¸c m¹ch cã Vout = +Vsat » +12V. Khi ®iÖn ¸p tÝn hiÖu ULa, ULb, ULc tõ c¸c m¸y biÕn ¸p ®o l­êng m¾c trªn l­íi ®­a sang, cã trÞ sè nhá h¬n 85% gi¸ trÞ ®Þnh møc(S¬ ®å m¹ch cña L1). S¬ ®å m¹ch chung cña LAT, LBT, LCT ë trªn h×nh 3.16. C¸c khèi m¹ch: LAC, LBC, LCC cã chung s¬ ®å nguyªn lý vÏ trªn H 3.16. §iÖn ¸p ra cña c¸c khèi m¹ch nµy lËt tíi ng­ìng ®iÖn ¸p cao: Vout = +Vsat » +12V, khi ®iÖn ¸p tÝn hiÖu lÊy tõ thø cÊp cña c¸c m¸y biÕn ¸p ®o l­êng m¾c trªn l­íi: ULa, ULb, ULc cã trÞ sè lín h¬n ®Þnh møc. b/M¹ch theo dâi ®iÖn ¸p m¸y ph¸t C¸c khèi m¹ch: FAC, FBC, FCC cã chung s¬ ®å nguyªn lý vÏ trªn H 3.17. §iÖn ¸p ra cña c¸c khèi m¹ch nµy lËt tíi ng­ìng ®iÖn ¸p cao: Vout = +Vsat » +12V, khi ®iÖn ¸p tÝn hiÖu lÊy tõ thø cÊp cña c¸c m¸y biÕn ¸p ®o l­êng m¾c trªn l­íi: UFa, UFb, UFc cã trÞ sè lín h¬n 110% ®Þnh møc. FAT FBT FCT VFa VFb Vout Vout Vout VFc RULT 2,2K 2,2K Vout FAC FBC FCF VFa VFb Vout Vout Vout VFc RULT 2,2K 2,2K H×nh 3.17 Trong ®ã: FAT, FBT, FCT lµ c¸c khèi m¹ch ph¸t ra ng­ìng ®iÖn ¸p cao: Vout = +Vsat » +12V, khi ®iÖn ¸p tÝn hiÖu lÊy tõ c¸c thø cÊp cña c¸c m¸y biÕn ¸p ®o l­êng m¾c trªn ®Êu cùc cña m¸y ph¸t: UFa, UFb, UFc cã trÞ sè thÊp h¬n 85% ®iÖn ¸p ®Þnh møc. S¬ ®å nguyªn lý chung cña FAT, FBT, FCT vÏ trªn H 3.18. M¹ch ®iÖn ph¸t tÝn hiÖu logic b¸o ®iÖn ¸p tÝn hiÖu thÊp h¬n ®iÖn ¸p ®Æt tr­íc Rx Vin + - R1 1,2K R6 10K ZD1 50K +12V Vout H×nh 3.18 Víi m¸y biÕn ¸p tÝn hiÖu 220V/12V Ta chän ®­îc: . Khi ®iÖn ¸p tÝn hiÖu kh«ng qu¸ thÊp(³85%USdm)th× ®iÖn ¸p ®­a tíi V- lµ UV-= 0,85.5 = 4,25V. Ta lÊy ®iÖn ¸p chuÈn ®Æt vµo V+ = 4,25V vµ ®­¬ng nhiªn lóc nµy ta thÊy UV+- UV-= 0V do ®ã Vout = 0. §Ó cã UV+= 4,25V th× ®iÖn trë tÝnh tõ ®iÓm ®Êu con tr­ît vÒ phÝa ®Çu nèi cña biÕn trë R2 víi "m¸t" lµ: . M¹ch ph¸t tÝn hiÖu logÝc b¸o ®iÖn ¸p tÝn hiÖu lín h¬n ®iÖn ¸p ®Æt tr­íc: Rx Vin + - R1 1,2K R6 10K ZD1 50K +12V Vout H×nh 3.19 T­¬ng tù nh­ trªn còng m¸y biÕn ¸p tÝn hiÖu 220V/12V Ta chän ®­îc: . Khi ®iÖn ¸p tÝn hiÖu kh«ng qu¸ cao(£110%USdm) th× ®iÖn ¸p ®­a tíi V+ lµ UV+=1,1.5 = 5,5V. Ta lÊy ®iÖn ¸p chuÈn ®Æt vµo V- = 5,5V vµ lóc nµy ta thÊy UV+- UV-= 0V do ®ã Vout = 0. §Ó UV-= 5,5V th× ®iÖn trë tÝnh tõ ®iÓm ®Êu con tr­ît vÒ phÝa ®Çu nèi cña biÕn trë R2 víi "m¸t" lµ: . Khi ®iÖn ¸p tÝn hiÖu v­ît qu¸ ®iÖn ¸p ®Æt(UV+ > UV-) th× UV+ - UV-> 0 dÉn tíi Vout = +Vsat »+12V vµ lóc nµy møc logÝc t­¬ng øng lµ "1" ë ®Çu ra. 5.M¹ch b¸o tÝn hiÖu ng­îc thø tù pha a/Khi xuÊt hiÖn hiÖn t­îng ng­íc thø tù pha(hai trong 3 pha tr¸o nhau) g©y ra tõ tr­êng thø tù nghÞch trong c¸c ®éng c¬ kh«ng ®ång bé vµ ®ång bé 3 pha lµm c¸c ®éng c¬ nµy quay ng­îc dÉn tíi c¸c m¸y c«ng cô còng quay ng­îc ph¸ ho¹i quy tr×nh s¶n xuÊt, cã thÓ dÉn tíi tai n¹n lao ®éng: ë c¸c nhµ m¸y ho¸ chÊt hiÖn t­îng ng­îc pha lµm c¸c qu¹t thæi khÝ ®éc 3 pha quay ng­îc lµm khÝ ®éc trµn ra khu vùc c«ng nh©n lµm viÖc g©y ng¹t thë cã thÓ dÉn ®Õn chÕt ng­êi. ë c¸c §¹i sø qu¸n, v¨n phßng chÝnh phñ, kh¸ch s¹n sang träng th× hiÖn t­îng ng­îc thø tù pha lµm c¸c m¸y ®iÒu hoµ nhiÖt trung t©m quay ng­îc vµ kh«ng thùc hiÖn ®­îc nhiÖm vô ®iÒu hoµ kh«ng khÝ cña nã. ë c¸c nhµ m¸y ®«ng l¹nh, lµm kem, ®¸ khi xuÊt hiÖn hiÖn t­îng ng­îc thø tù pha lµm ®éng c¬ 3 pha quay ng­îc lµm cho chu tr×nh t¶i nhiÖt ng­îc l¹i. KÕt qu¶ lµ kem, ®¸ kh«ng ®ãng b¨ng ®­îc, qu¸ tr×nh b¶o qu¶n l¹nh thùc phÈm kh«ng ®­îc thùc hÞn g©y thiÖt h¹i lín cho ng­êi s¶n xuÊt. Tõ nh÷ng thiÖt h¹i do hiÖn t­îng ng­îc thø tù pha g©y ra trªn ®©y ë bé ®iÒu khiÓn ATS nhÊt thiÕt ph¶i cã m¹ch b¸o tÝn hiÖu ng­îc thø tù pha, vµ m¹ch ®iÒu khiÓn khi nhËn tÝn hiÖu ng­îc thø tù pha ph¶i c¾t ngay nguån cung cÊp cã xuÊt hiÖn ng­îc thø tù pha vµ dßng ®iÖn ngay sang nguån thø hai(nÕu chÊt l­îng ®iÖn n¨ng cña nguån nµy ®¶m b¶o) hoÆc khëi ®éng ngay m¸y ph¸t ®iÖn(tr­êng hîp nguån ®iÖn cã ng­îc thø tù pha lµ l­íi) vµ ®­a m¸y ph¸t ®iÖn vµo lµm viÖc víi t¶i. S¬ ®å m¹ch b¸o ng­îc thø tù pha rÊt ®a d¹ng nh­ng ë ®©y chóng ta chØ xÐt mét m¹ch ®iÖn t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n, linh kiÖn rÎ tiÒn dÔ t×m kiÕm nh­ sau: c/Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÖn: Ta cã gi¶n ®å vÐc t¬ 3 pha khi thuËn pha vµ ng­îc pha nh­ sau: R' UR1C1 T' S' S, T' R' UR1C1 UNC2 +Khi thuËn pha: +Khi ng­îc pha Nh­ vËy khi thuËn pha th× , khi ng­îc pha th× , trªn gi¶n ®å vÐc t¬ cho thÊy vËy ta chØ cÇn chän c¸c linh kiÖn R1, C1, R2, C2, R3, R4 nh­ trªn sÏ ®¶m b¶o T1 sÏ më dÉn b·o hoµ lµm T2 dÉn b·o hoµ, r¬ le RG mÊt ®iÖn tiÕp ®iÓm Thp1-2 ®ãng l¹i dßng ®iÖn cho ®Ìn xanh(LB) b¸o cho ng­êi vËn hµnh biÕt nguån ®iÖn ®­îc m¾c thuËn pha, ®ång thêi c¸c tiÕp ®iÓm NP15-6 vµ NP24-3 më ra lµm ®Ìn ®á(LR) t¾t, tÝn hiÖu ®­a vÒ m¹ch ph©n tÝch lµ nhÞ ph©n = "0" logÝc m¹ch ph©n tÝch hiÓu lµ nguån ®­îc nèi thuËn pha. Ng­îc l¹i khi nguån mµ m¹ch b¸o tÝn hiÖu ng­îc pha m¾c vµo bÞ nèi ng­îc pha th× nªn T1, T2 kh«ng ®­îc më do ®ã r¬ le RG vÉn cã ®iÖn(do T3 dÉn b·o hµo lµm tiÕp ®iÓm Thp2-1 më ®Ìn LB t¾t, NP24-3, NP26-5 ®ãng, ®Ìn LR s¸ng, nhÞ ph©n = "1" logÝc vµ m¹ch ph©n tÝch hiÓu lµ nguån bÞ nèi ng­îc pha vµ nã ph¶i c¾t nguån nµy. III. c¸c bé t¹o thêi gian a/Bé t¹o thêi gian kiÓu ®éng c¬ Bé t¹o thêi gian kiÓu ®éng c¬ lµ bé thêi gian sö dông mét ®éng c¬ ®ång bé ®Æc biÖt nh­ mét phÇn tö thêi gian. ë bé thêi gian nµy nguån ®iÖn 50Hz hoÆc 60Hz cung cÊp cho ®éng c¬ ®ång bé, tõ ®ã thêi gian nhËn ®­îc th«ng qua c¬ cÊu b¸nh r¨ng gi¶m tèc vµ cuén d©y khíp ly hîp, lµm cho ®ãng hoÆc c¾t c¸c tiÕp ®iÓm sau nh÷ng kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Tèc ®é quay cña ®éng c¬ x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc sau: (vßng/phót). Trong ®ã: n-tèc ®é ®éng c¬. p-Sè cùc. f-tÇn sè nguån(Hz). Do sè cùc lµ th«ng sè ®Æc tr­ng cña ®éng c¬ ®ång bé vµ kh«ng ®æi do ®ã tèc ®é quay tû lÖ thuËn víi tÇn sè nguån cung cÊp vµ nhiÖt ®é. Nã chØ phô thuéc vµo sù thay ®æi cña tÇn sè nguån. Nh­ vËy bé thêi gian kiÓu ®éng c¬ cã thÓ lµm viÖc æn ®Þnh l©u dµi nÕu ®­îc cung cÊp bëi nguån æn ®Þnh cã tÇn sè 50Hz hoÆc 60Hz. Trong c¬ cÊu nµy, ®éng c¬ ®ång bé quay víi tèc ®é kh«ng ®æi, tèc ®é ®ã sÏ ®­îc gi¶m nhê c¬ cÊu b¸nh r¨ng gi¶m tèc. Tèc ®é ®ã sÏ ®­îc truyÒn tíi thiÕt bÞ ®Çu ra vµ bé chØ thÞ chuyÓn ®éng. ThiÕt bÞ ®Çu ra sö dông mét c¬ cÊu cam ®Ó ®ãng c¾t tiÕp ®iÓm. Bé chØ thÞ chuyÓn ®éng lµm viÖc nh­ mét bé chØ thÞ thêi gian vµ nã còng ®­îc sö dông ®Ó ®Æt thêi gian. Bé ®Æt thêi gian kiÓu ®éng c¬ cã phôc håi sÏ cã thªm mét c¬ cÊu ly hîp gi÷a ®éng c¬ vµ thiÕt bÞ ®Çu ra. C¬ cÊu ly hîp nµy cã chøc n¨ng truyÒn chuyÓn ®éng tõ ®éng c¬ b»ng lùc ®iÖn tõ cña cuén d©y ly hîp. C¬ cÊu ly hîp nµy cho phÐp t¸ch rêi ®éng c¬ vµ thiÕt bÞ ®Çu ra ®Ó ®Æt l¹i thêi gian mét c¸ch nhanh chãng. b/Bé t¹o thêi gian kiÓu RC Bé thêi gian kiÓu RC sö dông thêi gian phãng hoÆc thêi gian n¹p cña m¹ch RC. Nh­ chØ ra trªn h×nh 3.21a, khi cã ®iÖn ¸p nh¶y cÊp E ®­îc ®Æt vµo m¹ch gåm cã tô C vµ ®iÖn trë R th× ®iÖn ¸p VC sÏ t¨ng lªn theo hµm mò theo ph­¬ng tr×nh cña h×nh 3.21a. ë mét møc ®iÖn ¸p ®Æt tr­íc, thêi gian ®Ó ®iÖn ¸p tô C ®¹t tíi ®iÖn ¸p ®ã tû lÖ thuËn víi gi¸ trÞ tô C vµ ®iÖn trë R nÕu ®iÖn ¸p E lµ kh«ng ®æi. Nãi chung, cã thÓ ®Æt thêi gian bÊt kú(tuú ý) ë mét bé thêi gian cã tô C kh«ng ®æi vµ ®iÖn trë biÕn ®æi. TÊt c¶ c¸c bé t¹o thêi gian kiÓu RC ®Òu cã m¹ch ®iÖn nh­ h×nh 3.21b. Trong ®ã ®iÖn ¸p tô C ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p chuÈn cña m¹ch so s¸nh. M¹ch IC ®­îc giíi h¹n mµ bé thêi gian cã kÝch th­íc nhá h¬n vµ gi¸ thµnh thÊp. Nã cßn cho phÐp gi¶m sè phÇn tö nèi bªn ngoµi cña bé thêi gian. TÊt c¶ c¸c bé thêi gian kiÓu RC míi nhÊt ®Òu sö dông ph­¬ng ph¸p nµy vµ cã kÝch th­íc nhá gi¸ thµnh thÊp, tÇn sè lµm viÖc cao, tuæi thä cao. So s¸nh M¹ch Ra khuÕch ®¹i ra H×nh 3.21 – S¬ ®å khèi bé thêi gian kiÓu RC C R c/Bé thêi gian kiÓu ®Õm dao ®éng RC S¬ ®å khèi bé thêi gian lo¹i nµy ë h×nh 3.22. Bé thêi gian gåm cã mét bé dao ®éng víi tÇn sè cã thÓ thay ®æi b»ng m¹ch RC vµ mét bé chia tÇn sè lµ m¹ch trigger nhiÒu tÇng. Mét chu kú dao ®éng t ®­îc chia bëi bé chia tÇn sè nhÞ ph©n n b­íc nªn thêi gian cã thÓ t¨ng tíi 2n x t. T­¬ng tù nh­ bé thêi gian kiÓu RC, thêi gian t ®­îc ®iÒu chØnh nhë thay ®æi R. Tr­íc ®©y, do viÖc l¾p r¸p nhiÒu m¹ch trigger nªn gi¸ thµnh cao. Ngµy nay, víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ vi ®iÖn tö, m¹ch IC ra ®êi ®· cho phÐp chÕ t¹o c¸c bé thêi gian ë trong mét IC 8 chèt. Cã hai lo¹i IC: lo¹i IC c«ng nghiÖp vµ IC ®Æc biÖt. Lo¹i IC ®Æc biÖt lµ lo¹i chÊt l­îng cao vµ ®­îc ph¸t triÓn víi môc ®Ých n©ng cao kh¶ n¨ng chèng nhiÔu vµ gi¶m c«ng suÊt tiªu thô. H 3.22 lµ s¬ ®å khèi cña bé t¹o thêi gian sö dông IC cã chøc n¨ng thay ®æi sè b­íc cña tÇn sè b»ng ®iÒu khiÓn phÇn mÒm vµ cã chøc n¨ng chØ thÞ thêi gian trong ph¹m vi(10¸60) lÇn ph¹m vi tiªu chuÈn. LÊy mét tÝn hiÖu ®Êu ra tõ 3 tÇng tr­íc, tÇng cuèi cïng cña c¸c m¹ch trigger, sÏ t¹o ra mét xung øng víi 1/8 cña thêi gian ®Æt. Víi tÝn hiÖu 1/8 chu kú xung, b»ng bé ®Õm hoÆc bé ghi dÞch vµ b»ng bé chØ thÞ ®Ìn LED, thêi gian cña bé thêi gian sÏ ®­îc chØ thÞ theo phÇn tr¨m. Nh­ vËy, bé thêi gian kiÓu ®Õm dao ®éng RC cã ®Æc ®iÓm nh­ mét bé ph©n thêi gian ph¹m vi réng vµ chØ thÞ thêi gian. H¬n n÷a, kh«ng gièng bé thêi gian RC, bé thêi gian lo¹i nµy Ýt cã hoÆc kh«ng cã lçi ban ®Çu vµ lçi thêi gian OFF. §iÒu ®ã nãi lªn mét sù thËt lµ, víi hÖ sè chia tÇn sè lín, ®é lín thêi gian cña bé thêi gian kh«ng bÞ ¶nh h­ëng bëi tr¹ng th¸i ban ®Çu cña bé dao ®éng RC. TÝn hiÖu phôc håi Counter circuit LED display FF FF FF M¹ch nhí ®Çu ra M¹ch nhí ®Çu ra Oscillator M¹ch phôc håi tx2n H×nh 322 – S¬ ®å khèi cña bé thêi gian kiÓu ®Õm dao ®éng RC d/Bé t¹o thêi gian sè S¬ ®å m¹ch c¬ b¶n cña bé thêi gian sè vÏ ë H 3.23. Bé thêi gian nµy dïng m¹ch ®Õm ®Ó ®Õm tÝn hiÖu tÇn sè kh«ng ®æi vµ nhËn ®­îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn khi gi¸ trÞ xung ®Æt tr­íc cña m¹ch ®Õm tÝn hiÖu tÇn sè kh«ng ®æi vµ nhËn ®­îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn khi gi¸ trÞ xung ®Æt tr­íc cña m¹ch ®Õm trïng víi gi¸ trÞ ®Õm. PhÇn m¹ch trong ®­êng nÐt ®øt vÏ trªn ®­îc lµ mét m¹ch IC. Kh¸c víi bé thêi gian kiÓu RC vµ bé thêi gian kiÓu ®Õm dao ®éng RC ë ®©y sö dông ph­¬ng ph¸p ®Æt thêi gian kiÓu t­¬ng tù. Bé thêi gian lo¹i nµy cã thÓ ®Æt ®­îc mét d¶i thêi gian réng b»ng"thumb wheel switch". Bé thêi gian sö dông chØ thÞ LED b¶ng thanh ®Ó chØ thÞ thêi gian. H¬n n÷a, nã còng sö dông bé dao ®éng cã tÇn sè nguån c«ng nghiÖp-Ýt bÞ ¶nh h­ëng do thay ®æi cña nhiÖt ®é m«i tr­êng vµ ®iÖn ¸p nguån, do ®ã nã cã ®é chÝnh x¸c cao h¬n bé thêi gian kiÓu RC. Bé thêi gian sè míi nhÊt sö dông mét m¹ch vi tinh thÓ ®Ó t¹o ra d¶i thêi gian réng tõ 0,1 gi©y ®Õn 99 giêi 59 phót. Bé thêi gian sè nµy cã chøc n¨ng chuyÓn ®æi gi÷a chØ thÞ t¨ng(UP)(chØ thÞ thêi gian tõ lóc khëi ®éng theo tr×nh tù t¨ng tõ 0 ®Õn gi¸ trÞ ®Æt) vµ chØ thÞ gi¶m(DOWN)(chØ thÞ thêi gian hiÖn hµnh, theo chiÒu gi¶m tõ gi¸ trÞ ®Æt ®Õn 0). H¬n n÷a, mét vµi bé thêi gian kiÓu nµy cã chøc n¨ng chän mét chÕ ®é mong muèn trong sè c¸c chÕ ®é ho¹t ®éng kh¸c nhau cho phï hîp víi chÕ ®é ®iÒu khiÓn. VÝ dô duy tr× néi dung cña bé thêi gian trong mét thêi gian sau khi nguån bÞ mÊt. Nh­ vËy sÏ n©ng cao kü thuËt cña bé thêi gian. Bé truyÒn sè M¹ch ®Õm M¹ch quÐt M¹ch läc xung M¹ch ®Çu ra Bé gi¶i m· M¹ch t¹o sãng M¹ch xö lý 2 tÝn hiÖu trïng Bé läc xung Bé chØ thÞ sè Bé dao ®éng TÝn hiÖu thêi gian gèc Thumbwheel Switch R¬ le ®Çu ra H×nh 3.23 S¬ ®å chøc n¨ng c¬ b¶n cña bé thêi gian sè Bé tao thêi gian kiÓu gi¶m chÊn(H 3,24). +Bé t¹o thêi gian kiÓu khÝ nÐn: T¸c dông mét lùc cè ®Þnh lªn hép xÕp cã lç tho¸t khÝ phÝa d­íi ®¸y, cÇn ph¶i mÊt mét thêi gian cè ®Þnh ®Ó lµm gi¶m mét ®é dµi nhÊt ®Þnh cña hép xÕp. +Bé t¹o thêi gian kiÓu gi¶m chÊn b»ng dÇu: Khi cuén d©y cã ®iÖn th× mét lâi thÐp chuyÓn ®éng ng­îc chèng l¹i lùc gi¶m chÊn cña dÇu. Sau mét thêi gian nµo ®ã th× lâi thÐp sÏ ®¹t tíi ®iÓm phÝa trªn vµ phÇn øng hót vÒ phÝa lâi thÐp lµm chuyÓn ®æi c¸c tiÕp ®iÓm. tiÕp ®iÓm DÇu Core Lç tho¸t khÝ R¬ le H×nh 3.24 f/TÝnh to¸n chän linh kiÖn cho bé t¹o thêi gian kiÓu RC H×nh 3.25 +12V D1 R1 R2 R6 T1 Tij A C1 R4 Toj R3 R5 Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi ch­a cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ë cùc gèc cña Transistor T1 m¹ch t¹o thêi gian RC bÞ ng¾t ra khái nguån. Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tíi cùc gèc cña T1 m¹ch t¹o thêi gian RC b¾t ®Çu ®­îc cÊp ®iÖn, vµ ë thêi ®iÓm ban ®Çu UA = 0, do ®ã IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n cã ®iÖn ¸p ra V0 ë møc thÊp 0V t­¬ng øng víi møc logÝc "0". §iÖn ¸p trªn tô UA t¨ng theo hµm mò ®èi víi thêi gian vµ ®¹t gi¸ trÞ ®Æt UB sau kho¶ng thêi gian ta mong muèn(kho¶ng thêi gian nµy tÝnh tõ lóc b¾t ®Çu cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn cùc gèc cña T1) vµ lóc nµy IC lËt tr¹ng th¸i, ®iÖn ¸p ra V0 cña IC ®¹t tíi møc cao 10V t­¬ng øng víi møc logÝc "1". *Chän linh kiÖn: D1 = IN4001 R2 = 330W R3 = 680W R4 = R5 = 1,2 KW; R6 = 10KW. IC lo¹i mA741. T1: 2SC18 cã UCE = 25V, IC = 30mA, b = 80. R1 vµ C1 ®­îc tÝnh chän theo thêi gian mµ ta ®Æt tr­íc cho bé trÔ theo c«ng thøc sau: D­íi ®©y lµ b¶ng c¸c gi¸ trÞ cña R1 vµ C1 víi c¸c kho¶ng thêi gian t­¬ng øng: Bé t¹o thêi gian trÔ(TJ) R1(kW) C1(mF) tmm(s) T1 5000 1 5 T2 2000 10 25 T3 1500 10 15 T4 3000 15 15 T5 16000 100 1800 T6 3000¸6000 100 600 T7 5000 1 5 IV.M¹ch ®iÖn xö lý tÝn hiÖu vµ c¸c ph­¬ng ¸n lùa chän A/Ph­¬ng ¸n lËp tr×nh cho PLC S7-200 ®Ó ®iÒu khiÓn PLC lµ ch÷ viÕt t¾t cña Program logic Controller, PLC lµ hÖ vi xö lý chuyªn dông dïng cho ®iÒu khiÓn c«ng nghiÖp. PLC gåm cã bé nhí chØ ®äc ROM dïng ®Ó l­u tr÷ m· lÖnh, bé nhí EPROM ®Ó l­u tr÷ ch­¬ng tr×nh, bé nhí RAM l­u tr÷ d÷ liÖu xö lý, bus d÷ liÖu trong khèi xö lý d÷ liÖu vµo gåm cã cæng vµo, bé nhí ®Öm h×nh ¶nh vµo. Bé nhí trung gian chøa kÕt qu¶ xö lý trung gian. Khèi xö lý d÷ liÖu ra gåm cã bé nhí chèt d÷ liÖu ra vµ c¸c cæng ra. Ngoµi ra trong PLC cßn cã bé phËn ghÐp quang dïng cho truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tíi c¸c khèi b¸n dÉn c«ng suÊt n»m ngay ë cæng ra cña PLC nªn PLC cã ®Çu ra cã thÓ nèi trùc tiÕp víi ®iÖn l­íi 220V xoay chiÒu cïng víi c¬ cÊu chÊp hµnh. ®Çu ra cho phÐp dßng tèi ®a 8A khi lµm viÖc víi t¶i trë ë 220V xoay chiÒu. §Çu ra còng cã thÓ nèi trùc tiÕp víi nguån mét chiÒu +24V khi ®Êu COM ®­îc nèi víi nguån +24V. PLC cho phÐp më réng vµo-ra, víi S7-200 cho phÐp më réng tèi ®a 8 modul, cã lo¹i chØ më réng ra. PLC cho phÐp nèi víi tÝn hiÖu analog vµ tÝn hiÖu sè qua kªnh A/D vµ D/A, c¸c kªnh nµy ë PLC còng cho phÐp më réng. PLC ®­îc tiªu chuÈn ho¸: modul vµo tiªu chuÈn, ra tiªu chuÈn, nguån tiªu chuÈn, phÇn cøng cña PLC ®­îc lùa chän an toµn vµ tin cËy tuyÖt ®èi, kh¶ n¨ng chèng nhiÔu tuyÖt ®èi(ë ®©y muèn nãi tíi vÊn ®Ò nhiÔu néi bé cña PLC). Ng«n ng÷ lËp tr×nh cho PLC viÕt ë d¹ng hîp ng÷, mçi lo¹i PLC cã mét ng«n ng÷ riªng. Ng­êi sö dông cã thÓ lËp tr×nh xö lý trùc tiÕp tíi mçi bÝt vµo ra, v× mçi lÖnh cña PLC t­¬ng ®­¬ng mét ch­¬ng tr×nh con cña Assembly. Nªn viÖc lËp tr×nh trë nªn ®¬n gi¶n , tiÖn dông, ch­¬ng tr×nh râ rµng h¬n so víi viÖc lËp tr×nh cho MCU hay vi xö lý. Do vËy PLC ®­îc sö dông réng r·i trong hÇu hÕt c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp cã d©y chuyÒn s¶n xuÊt phøc t¹p. Víi viÖc sö dông PLC vµo ®iÒu khiÓn ng­êi ta cã thÓ ®iÒu hµnh s¶n xuÊt trªn quy m« toµn quèc nhê viÖc ghÐp nèi c¸c PLC ®¬n lÎ qua cæng truyÒn th«ng. Tuy nhiªn gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ nµy kh¸ cao, lo¹i mini PLC lµ lo¹i rÎ nhÊt, víi lo¹i Logo cña Simens kho¶ng 200 USD, víi S7-200 kho¶ng trªn 1000 USD, vËy chØ nªn dïng PLC cho nh÷ng øng dông lín cã quy tr×nh c«ng nghÖ phøc t¹p míi ®¹t ®­îc hiÖu qu¶ kinh tÕ, kü thuËt nh­ mong muèn. Víi nh÷ng øng dông nhá kh«ng nªn dïng PLC, ë ®Ò tµi nµy th× ph­¬ng ¸n dïng PLC bÞ lo¹i bá. B/Ph­¬ng ¸n lËp tr×nh ®iÒu khiÓn bé vi ®iÒu khiÓn(MCU) 68HC11 Bé vi ®iÒu khiÓn 8 bÝt lµ hä th«ng dông nhÊt trªn thÞ tr­êng. N¨m 1994 cã h¬n mét tû bé vi ®iÒu khiÓn 8 bÝt ®­îc tung ra b¸n trªn thÞ tr­êng. Víi ­u ®iÓm lµ gi¸ thµnh rÎ, hä 68HC05 cã gi¸ mua xØ d­íi 1 USD, hä 68HC11 vµo kho¶ng 20USD vµ bé vi ®iÒu khiÓn cã nhiÒu cæng vµo ra: cæng A/D, D/A, bé vi xö lý tÝn hiÖu sè, xö lý ®iÒu khiÓn mê. MCU ®· th©m nhËp vµo rÊt nhiÒu lÜnh vùc trong c«ng nghiÖp còng nh­ trong sinh ho¹t, MCU ®· ®­îc øng dông trong hÖ thèng gi¶i trÝ, nghe nh×n, hÖ thèng chèng trém c¾p, truyÒn ®éng ®iÖn, hÖ thèng l¸i, v.v.. Tuy nhiªn MCU còng cã nh÷ng nh­îc ®iÓm sau: +MCU rÊt dÔ bÞ nhiÔu lo¹n dÉn tíi t¸c ®éng sai. NÕu MCU ®­îc l¾p ®Æt trong m«i tr­êng lµm viÖc cã nhiÔu ®iÖn tõ m¹nh(th­êng gÆp trong m«i tr­êng c«ng nghiÖp) nh­ n¬i gÇn nguån ®iÖn l­íi, gÇn ®éng c¬ mét chiÒu v.v..Do vËy muèn sö dông MCU trong nh÷ng m«i tr­êng nµy th× b¾t buéc MCU ph¶i cã ch­¬ng tr×nh xö lý nhiÔu g©y khã kh¨n cho ng­êi lËp tr×nh. +Bªn trong MCU kh«ng cã phÇn khuÕch ®¹i c«ng suÊt nªn MCU ®ßi hái tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt ë bªn ngoµi lµm phøc t¹p b¶ng m¹ch(so víi PLC). +Bé nhí cña MCU kh«ng lín nªn ch­¬ng tr×nh so¹n th¶o cho MCU ®ßi hái ph¶i ng¾n gän, hiÖu qu¶ cao v× vËy ng­êi lËp tr×nh ph¶i cã kü thuËt lËp tr×nh tèt vµ am hiÓu vÒ MCU(mçi hä MCU cã mét tËp lÖnh hîp ng÷ riªng). +TÇn sè lµm viÖc cña MCU th­êng rÊt cao, cì 3MHz ®Õn 5MHz nªn viÖc ghÐp nèi MCU cµng phøc t¹p cµng dÔ bÞ nhiÔu lo¹n d÷ liÖu vµo-ra. Do nh÷ng nh­îc ®iÓm trªn ®©y cña MCU cïng víi sù hiÓu biÕt cßn t­¬ng ®èi h¹n chÕ vÒ MCU cña b¶n th©n em nªn trong yªu cÇu thiÕt kÕ cña ®Ò tµi nµy ph­¬ng ¸n sö dông vi ®iÒu khiÓn trong ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña A.T.S kh«ng ®­îc chän. C/Ph­¬ng ¸n tæng hîp m¹ch cøng b»ng c¸c phÇn tö logÝc c¬ b¶n hä TTL hoÆc CMOS 1.Kh¸i niÖm vÒ vi m¹ch sè HiÖn nay c¸c m¹ch logic ®Òu s¶n xuÊt d­íi d¹ng m¹ch tÝch hîp IC(Intergrated Circuit) hay cßn gäi lµ vi m¹ch. Tuú theo phÇn tö ë ®Çu vµo vµ ®Çu ra mµ m¹ch ®­îc chia thµnh c¸c hä kh¸c nhau: DRL(Diode registor logic), RTL(Registor transistor logic), hiÖn nay hai hä logic nµy Ýt ®­îc sö dông. Hai hä ®ang ®­îc sö dông phæ biÕn lµ TTL(Transistor Transistor logic) vµ CMOS(Complement metal oxyded Semiconductor). Hä TTL bao gåm c¸c m¹ch logic cã ®Çu vµo vµ ®Çu ra lµ c¸c transistor l­ìng cùc, chóng ho¹t ®éng nh­ c¸c m¹ch ®ãng c¾t. H×nh 3.26 tr×nh bµy s¬ ®å nguyªn lý cña phÇn tö NAND. T1 T2 +Ucc A B Q =A.B H 3.26 Tp Tn Q = A UL +Udd U0 A H 3.27 Hä logic CMOS gåm c¸c m¹ch logic sö dông ®ång thêi c¸c cÆp transistor MOS lo¹i giÇu kªnh p vµ kªnh n lµm c¸c kho¸ ®ãng c¾t. §iÓm ®Æc biÖt cña m¹ch CMOS lµ mçi lÇn ®iÒu khiÓn lu«n cã hai transistor kªnh n vµ kªnh p cïng ®­îc ®iÒu khiÓn. H×nh 3.27 lµ s¬ ®å m¹ch cña phÇn tö ®¶o hä CMOS. Hä TTL vµ hä CMOS ®Òu cã 3 kiÓu m¹ch ra: +M¹ch ra cùc gãp ®Ó ngá(hä TTL), m¹ch ra cùc m¸ng ®Ó ngá(hä CMOS) cho phÐp ta thay ®æi møc logic, b»ng c¸ch nèi ®Çu ra víi ®iÖn ¸p +V thÝch hîp mµ c¸c t¶i c«ng suÊt(®Ìn b¸o, r¬ le ®iÖn tõ..) yªu cÇu. +M¹ch ra th«ng th­êng(H×nh 3.26, 3.27). +M¹ch ra 3 tr¹ng th¸i(cßn gäi lµ phÇn tö 3 tr¹ng th¸i) cho phÐp ghÐp nèi c¸c ®Çu ra lªn ®­êng truyÒn chung. 2.§Æc tÝnh kü thuËt cña m¹ch logic hä CMOS vµ TTL a/§Æc tÝnh kü thuËt cña hä TTL: Th­êng ng­êi ta ®Þnh gi¸ trÞ cùc tiÓu cña møc cao ë ®Çu ra lín h¬n ë ®Çu vµo(UOHmin>UiHmin) vµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña møc thÊp ë ®Çu ra nhá h¬n ®Çu vµo(UOLmax<UiLmax). Lµm nh­ vËy ®Ó b¶o ®¶m m¹ch cã mét møc phßng vÖ nhiÔu. +Møc phßng vÖ nhiÔu : Lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nhiÔu tèi ®a cho phÐp xÕp chång lªn ®Çu vµo mµ kh«ng g©y sù t¸c ®éng sai cña phÇn tö. Khi sö dông c¸c phÇn tö th­êng ®­îc nèi tÇng víi nhau, tÝn hiÖu ra cña tÝn hiÖu nµy lµ tÝn hiÖu vµo cña tÇng sau. Do ®ã nÕu c¸c phÇn tö thuéc cïng mét hä vµ víi quy ®Þnh c¸c giíi h¹n kh¸c nhau cña c¸c møc logic ë ®Çu ra vµ vµo mét phÇn tö. +C¸c dßng vµo vµ ra øng víi hai møc logic IiH, IiL vµ IOH, IOL. Tr­êng hîp dïng c¸c phÇn tö cïng hä nèi tÇng víi nhau, cã thÓ thay thÕ dßng vµo vµ ra bëi kh¸i niÖm hÖ sè t¶i ®Çu ra(Fan-out). Nã biÓu thÞ sè ®Çu vµo tèi ®a cã thÓ nèi víi ®Çu ra mµ kh«ng thay ®æi giíi h¹n ®iÖn ¸p ®· quy ®Þnh ®èi víi c¸c møc logic. +Thêi gian lan truyÒn tÝn hiÖu tpd(hay cßn gäi lµ thêi gian t¸c ®éng cña phÇn tö) ®Æc tr­ng cho sù chËm trÔ cña thay ®æi tr¹ng th¸i ®Çu ra theo sù thay ®æi tr¹ng th¸i ®Çu vµo. b/§Æc tÝnh kü thuËt cña IC logic hä TTL C¸c ®Æc tÝnh N H L S LS AS ALS §iÖn ¸p cung cÊp 5V±5% Møc logic ®Çu ra UOH(V) UOL(V) ³2,4 £0,4 ³2,7 £0,4 ³3,0 £0,5 Møc phßng vÖ nhiÔu Unh(V) Kho¶ng 0,4V Dßng ra: IOH(V) IOL(V) 0,4 16 0,5 20 0,2 3,6 1 20 0,4 8 2 20 0,4 8 Dßng vµo: IiH(V) IiL(V) 0,04 1,6 0,05 2 0,01 0,18 0,05 2 0,02 0,4 0,2 2 0,02 0,2 C«ng suÊt tiªu thô(mW/phÇn tö) 10 23 1 23 2 20 1 Thêi gian t¸c ®éng tpd(ns) 10 6 33 3 10 1,5 4 c/§Æc tÝnh kü thuËt cña IC logic hä CMOS So víi hä logic TTL, hä CMOS cã c¸c ­u ®iÓm sau: +ë chÕ ®é tÜnh-khi kh«ng cã sù thay ®æi tr¹ng th¸i ë ®Çu ra, m¹ch hÇu nh­ kh«ng tiªu hao c«ng suÊt tõ nguån cung cÊp(PCC < 0,01mW/phÇn tö). Tuy nhiªn, c«ng suÊt tiªu thô sÏ t¨ng khi tÇn sè thay ®æi tr¹ng th¸i ë ®Çu ra. ë tÇn sè 5MHz hä CMOS tiªu thô c«ng suÊt xÊp xØ hä TTL 74LS +M¹ch ho¹t ®éng chÝnh x¸c trong ph¹m vi réng cña ®iÖn ¸p cung cÊp UDD. Th­êng UDD n»m trong ph¹m vi tõ 3¸15V. Tuy vËy chó ý lµ ®iÖn ¸p cung cÊp UDD cã ¶nh h­ëng tíi c¸c ®Æc tÝnh kh¸c cña m¹ch(møc phßng vÖ nhiÔu, tpd c«ng suÊt tiªu thô ë chÕ ®é dao ®éng). +Møc phßng vÖ nhiÔu cña logic hä CMOS cao h¬n hä TTL. Víi CMOS cã UDD = +5V th× møc phßng vÖ nhiÔu Unh lµ kho¶ng 1,5Vvµ nã t¨ng lªn khi UDD t¨ng. +V× cùc cæng G c¸c transistor MOS ®­îc c¸ch ®iÖn víi kªnh dÉn nªn c¸c phÇn tö hä CMOS cã dßng ®iÒu khiÓn rÊt nhá, chØ cì nA. +Kh¸c víi phÇn tö loigc hä TTL, ë hä CMOS kh«ng cã sù chªnh lÖch lín gi÷a dßng ra ë møc cao(IOH) vµ dßng ra ë møc thÊp(IOL). ë CMOS: IOH » IOL » 0,5mA. +VÒ møc logic quay l¹i m¹ch H 3.27 cña phÇn tö ®¶o hä CMOS ta thÊy: Møc logic ®Çu ra: -Møc cao: -Møc thÊp: Trong ®ã t­¬ng øng lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn kªnh dÉn cña transistor MOS kªnh n vµ kªnh p khi chóng më(th­êng kho¶ng 0,05V). Møc logic ®Çu vµo: -Møc cao: -Møc thÊp: UiL < UTn » 1,5V. Trong ®ã UTP, UTn t­¬ng øng lµ ng­ìng më cña MOS kªnh p vµ kªnh n. NÕu chän ®iÖn ¸p cung cÊp UDD = +5V gièng nh­ ®iÖn ¸p cung cÊp cho m¹ch hä TTL th× møc logic ë ®Çu vµo vµ ra cña phÇn tö hä CMOS t­¬ng øng lµ: UiH ³3,5V; UiL£1,5V. UOH»UDD ; UOL» 0V. +Nh­îc ®iÓm cña phÇn tö logic hä CMOS so víi hä TTL lµ thêi gian lan truyÒn tÝn hiÖu t­¬ng ®èi lín, kho¶ng tõ 50ns¸100ns. §iÖn ¸p UDD t¨ng th× tpd gi¶m. VÝ dô víi chñng lo¹i 4000, khi UDD = +5V th× tpd » 50ns; khi UDD = +10V, tpd»25ns. +Trong c¸c chñng lo¹i CMOS cã lo¹i ho¹t ®éng ë tèc ®é cao nh­ng ®iÖn ¸p cung cÊp ®ßi hái nghiªm ngÆt h¬n. VÝ dô lo¹i 74HCL cã tpd»9ns, ®iÖn ¸p cung cÊp UDD =2¸6V. Lo¹i 74HCT còng lµ lo¹i CMOS tèc ®é cao, ®iÖn ¸p cung cÊp UDD =+5V±10%, dïng rÊt t­¬ng thÝch víi phÇn tö hä TTL. 3.Ph¹m vi øng dông Trong lÜnh vùc ®iÒu khiÓn tù ®éng trong nh÷ng bµi to¸n kü thuËt mµ sè c¸c biÕn cè x¶y ra kh«ng nhiÒu th× ph­¬ng ph¸p tæng hîp m¹ch ®iÒu khiÓn logic trªn c¸c phÇn tö logic c¬ b¶n hä TTL hoÆc CMOS tá ra cã hiÖu qu¶ cao bëi nh÷ng lý do sau ®©y: +M¹ch cøng cã thêi gian t¸c ®éng nhanh h¬n viÖc ®iÒu khiÓn b»ng phÇn mÒm bëi ph­¬ng thøc xö lý tÝn hiÖu cña m¹ch cøng lµ xö lý ®ång thêi kh¸c víi ph­¬ng ph¸p xö lý theo ch­¬ng tr×nh lµ ph­¬ng ph¸p xö lý nãi tiÕp tÝn hiÖu vµo. Víi phÇn cøng hä TTL cã thÓ ®¹t tèc ®é xö lý kh¸ cao(thêi gian cì ns), trong khi dïng phÇn mÒm thêi gian xö lý cã thÓ tíi hµng tr¨m ms thËm chÝ cao h¬n n÷a. +M¹ch ®iÒu khiÓn b»ng c¸c cæng logic cøng hÇu nh­ kh«ng bÞ nhiÔu khi nã ®Æt trong m«i tr­êng cã tÝn hiÖu nhiÔu m¹nh nh­ m«i tr­êng c«ng nghiÖp. Møc phßng vÖ nhiÔu cña hä logic TTL kho¶ng 0,4¸0,8V, víi hä logic CMOS kho¶ng 1,5V. +Dïng phÇn mÒm ®iÒu khiÓn rÊt cã thÓ hÖ ®iÒu khiÓn bÞ t¸c ®éng nhÇm nÕu m¸y tÝnh dïng ®Ó so¹n th¶o ch­¬ng tr×nh bÞ nhiÔm vi rót m¸y tÝnh. Th«ng th­êng ng­êi ta kiÓm tra rÊt kü tr­íc khi sö dông phÇn mÒm nh­ng kh¶ n¨ng phÇn mÒm bÞ nhiÔm vi rót còng kh«ng thÓ lo¹i trõ. +ViÖc söa ch÷a: Khi cã sù cè trong m¹ch ®iÒu khiÓn, nÕu m¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc tæng hîp tõ c¸c cæng logic th× viÖc kiÓm tra háng hãc vµ thay thÕ nhanh chãng vµ dÔ dµng h¬n m¹ch ®iÒu khiÓn b»ng phÇn mÒm. Bëi v× ®iÒu khiÓn b»ng phÇn mÒm th× khi cã háng hãc ph¶i thay thÕ c¶ khèi vi xö lý cïng víi viÖc n¹p ch­¬ng tr×nh cho nã cßn ë m¹ch logic cøng th× n¬i nµo háng th× thay thÕ linh kiÖn ë n¬i ®ã nªn ®¬n gi¶n vµ nhanh chãng h¬n. Nãi tãm l¹i, qua viÖc so s¸nh ­u ®iÓm vµ h¹n chÕ cña c¶ 3 ph­¬ng ¸n trªn chóng ta lùa chän ph­¬ng ¸n dïng m¹ch cøng ®Ó ®iÒu khiÓn bé tù ®éng ®æi nguån ATS vµ chän c¸c phÇn tö logic hä CMOS v× nh÷ng ­u ®iÓm ®· ph©n tÝch ë trªn. 4.M¹ch ph©n tÝch, xö lý tÝn hiÖu(Tæng hîp m¹ch ®iÒu khiÓn) a/Khèi m¹ch khëi ®éng m¸y ph¸t diesel: & & & & Rt® Rk® Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å m¹ch ph¸t tÝn hiÖu khëi ®éng: Khi cã tÝn hiÖu mÊt pha, sôt ¸p, ng­îc pha, ®iÖn ¸p qu¸ cao m¹ch ph©n tÝch sÏ ph¸t tÝn hiÖu khëi ®éng nÕu: +Bé ®Õm h¹n chÕ sè lÇn khëi ®éng cña m¸y ph¸t b¸o ch­a khëi ®éng hÕt 3 lÇn liªn tiÕp. +M¸y ph¸t kh«ng bÞ sù cè(do háng khëi ®éng, nhiÖt ®é dÊu b«i tr¬n, nhiÖt ®é n­íc qu¸ cao, ¸p lùc dÊu b«i tr¬n, ¸p lùc n­íc lµm m¸t qu¸ thÊp hoÆc kh«ng cã, háng kÝch tõ m¸y ph¸t ®iÖn). +§óng vµo thêi ®iÓm mµ thêi gian nghØ gi÷a hai lÇn khëi ®éng liªn tiÕp cña diesel ®· hÕt(thêi gian nµy do bé t¹o thêi gian T3 quyÕt ®Þnh, thêi gian tõ 10¸15''). +§iÖn ¸p trªn cùc cña m¸y ph¸t ch­a ®¹t møc tèi thiÓu. Ng­îc l¹i m¹ch ph¸t tÝn hiÖu khëi ®éng sÏ bÞ kho¸ kh«ng ®­îc phÐp khëi ®éng l¹i nÕu tr­íc ®ã m¸y ph¸t cã sù cè vµ m¹ch chØ ph¸t l¹i tÝn hiÖu khëi ®éng khi sù cè ®· ®­îc gi¶i trõ(khi FSC = "0"; BD = "0"). b/M¹ch t¹o xung khëi ®éng vµ m¹ch ®Õm h¹n chÕ sè lÇn khëi ®éng liªn tiÕp cña ®éng c¬ diesel Vi m¹ch HEF4510B cã nhiÖm vô ®Õm sè lÇn ®· khëi ®éng liªn tiÕp. Bé ®Õm sÏ ®­îc reset l¹i sau mçi lÇn ®Õm nÕu lÇn khëi ®éng sau c¸ch lÇn khëi ®éng tr­íc dã kho¶ng thêi gian lín h¬n thêi gian trÔ cña T5(15 ®Õn 30 phót), kho¶ng thêi gian nµy cÇn thiÕt ®Ó ¾c quy n¹p l¹i l­îng ®iÖn ®· tiªu hao ®Ó khëi ®éng m¸y. NÕu m¸y ®­îc khëi ®éng liªn tiÕp(kh«ng tån t¹i T5 gi÷a c¸c lÇn khëi ®éng) th× sau lÇn khëi ®éng thø 3 bé ®Õm ph¸t tÝn hiÖu "BD =1" kho¸ m¹ch khëi ®éng kh«ng cho khëi ®éng tiÕp trõ khi nh©n viªn vËn hµnh biÕt vµ xö lý sù cè ë diesel vµ ®­a nót gi¶i trõ sù cè KS vÒ tr¹ng th¸i gi¶i trõ KS = "1". Lóc Êy bé ®Õm reset l¹i. Trong tr­êng hîp cã sù cè m¸y ph¸t ®iÖn FSC = "1" th× dï cã tån t¹i kho¶ng thêi gian T5 ®i n÷a th× bé ®Õm vÉn kh«ng ®­îc reset l¹i nh»m gi÷ l¹i tr¹ng th¸i g©y sù cè cho nh©n viªn vËn hµnh dÔ dµng t×m ra nguyªn nh©n. Bé gi¶i m· HEF4543B dïng ®Ó gi¶i m· cho bé hiÓn thÞ LED 7 thanh hiÓn thÞ sè lÇn khëi ®éng liªn tiÕp cña m¸y diesel, bé hiÓn thÞ LED ®­îc m¾c theo s¬ ®å catèt chung. c/M¹ch chuyÓn t¶i l­íi-m¸y ph¸t & & & Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi cã tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tèt tõ m¸y ph¸t ®iÖn(®iÖn ¸p trªn ®Êu cùc cña m¸y ph¸t 0,85U®m£UF£1,1U®m, kh«ng ng­îc thø tù pha) th× bé trÔ T2 t¹o thêi gian trÔ(kho¶ng 20¸25 gi©y), khi hÕt thêi gian trÔ T2 sÏ ph¸t tÝn hiÖu chuyÓn t¶i l­íi-m¸y ph¸t nÕu ®Õn thêi ®iÓm nµy vÉn ch­a cã tÝn hiÖu l­íi cã tèt trë l¹i(RCL = "0"). Môc ®Ých cña viÖc cµi tÝn hiÖu b¸o l­íi xÊu vµo m¹ch chuyÓn t¶i l­íi-m¸y ph¸t lµ ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng ®ãng c¾t nhiÒu lÇn cña thiÕt bÞ ®ãng c¾t t¶i. d/M¹ch chuyÓn t¶i m¸y ph¸t-l­íi & & & 6RG Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi m¸y ph¸t ®iÖn ®ang ch¹y víi t¶i ®Þnh møc mµ cã tÝn hiÖu l­íi tèt, nghÜa lµ ®iÖn ¸p l­íi ë thêi ®iÓm nµy lµ 0,85U®m£UL£1,1U®m vµ c¸c pha cña l­íi ®­îc nèi ®óng thø tù thuËn th× bé trÔ T5 t¹o kho¶ng thêi gian trÔ(tõ 15 ®Õn 30 phót) kÓ tõ thêi ®iÓm nµy. Khi hÕt thêi gian trÔ, T5 ph¸t xung chuyÓn t¶i sang l­íi vµ tõ thêi ®iÓm nµy m¸y ph¸t ch¹y kh«ng t¶i, thêi gian m¸y ph¸t ch¹y kh«ng t¶i kho¶ng tõ 5 ®Õn 10 phót(cßn gäi lµ thêi gian ch¹y mÊt m¸t) do bé t¹o thêi gian trÔ T6 quyÕt ®Þnh. +Tr­êng hîp m¸y ph¸t ®iÖn bÞ sù cè mµ cã tÝn hiÖu l­íi tèt th× m¹ch chuyÓn t¶i m¸y ph¸t-l­íi ph¸t tÝn hiÖu cho c¬ cÊu chÊp hµnh ®ãng ngay t¶i vµo l­íi mµ kh«ng qua trÔ vµ còng ®ång thêi c¾t ngay nhiªn liÖu m¸y ph¸t nÕu m¸y ph¸t cã sù cè. e/M¹ch b¸o sù cè m¸y ph¸t: & & & Rt® BD Rt® RUFT RUFC +5V 10K Nguyªn ký ho¹t ®éng: Khi m¸y ph¸t ®­îc khëi ®éng liªn tiÕp 3 lÇn mµ kh«ng thµnh c«ng(®éng c¬ diesel kh«ng næ ®­îc) nªn r¬ le g¾n trªn ®Êu trôc ®éng c¬ diesel kh«ng ®ãng tiÕp ®iÓm th­êng hë(Rt® = "1") vµ bé ®Õm cã sè ®Õm lµ 3(t­¬ng øng víi BD ="1") m¹ch ph©n tÝch b¸o tÝn hiÖu sù cè(øng víi FSC = "1"). Nguyªn nh©n cña hiÖn t­îng nµy cã thÓ do: ¾c quy khëi ®éng yÕu, háng ®éng c¬ khëi ®éng: chæi than cña m¸y khëi ®éng háng kh«ng tiÕp xóc víi cæ gãp, lß xo chæi than yÕu, cæ gãp bÞ d¬ hoÆc qu¸ mßn, trôc r«to bÞ kÑt, h­ háng d©y quÊn phÇn øng hoÆc b¸nh r¨ng chñ ®éng cña ®éng c¬ khëi ®éng kh«ng ¨n khíp víi phÇn r¨ng trªn trôc cña ®éng c¬ diesel. Khi ®éng c¬ diesel khëi ®éng thµnh c«ng(n = n®m, Rt® ="1") mµ trªn ®Êu cùc kh«ng thµnh lËp ®­îc ¸p tèi thiÓu(0,85U®m) hoÆc ®iÖn ¸p thµnh lËp qu¸ cao(UF>1,1U®m,) th× m¹ch ph©n tÝch còng ®­a ra tÝn hiÖu sù cè, nguyªn nh©n do háng bé ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p, háng m¹ch kÝch tõ. TÝn hiÖu sù cè sÏ ®­îc duy tr× trong suèt thêi gian cã sù cè mµ nh©n viªn vËn hµnh ch­a biÕt vµ kh¾c phôc sù cè, tÝn hiÖu sù cè sÏ bÞ xo¸ ®ång thêi sè ®Õm cña bé ®Õm còng bÞ xo¸, m¹ch khëi ®éng còng sÏ ®­îc phôc håi khi nh©n viªn vËn hµnh ®­a tÝn hiÖu logic "1" vµo ®Çu d©y gi¶i trõ sù cè. C¸c IC logic ®­îc sö dông trong m¹ch ®iÒu khiÓn lµ c¸c IC hä CMOS: 4081(4 phÇn tö AND hai ®Çu vµo), 4071(4 phÇn tö OR hai ®Çu vµo), 4049(6 phÇn tö NOT), vi m¹ch ®Õm thuËn ng­îc, ®Õm BCD HEF4510B, vi m¹ch gi¶i m· BCD ra m· hiÎn thÞ 7 thanh cho ®Ìn LED HEF4543B. TÊt c¶ c¸c IC logic hä CMOS khi ®­îc cÊp nguån +5V=VDD, ®Òu cã møc logic "1" øng víi xÊp xØ 5V ë ®Çu ra vµ møc logic "1" øng víi ®iÖn ¸p nhá nhÊt ë ®Çu vµo lµ 3,5V, ®iÖn ¸p 0,05V øng víi møc logic "0". C¸c ký hiÖu sö dông trong c¸c m¹ch logic ë m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ t­¬ng øng víi c¸c biÕn cè sau ®©y: RULT = "1" øng víi tÝn hiÖu b¸o l­íi bÞ sôt ¸p, mÊt pha, mÊt ®iÖn. LC = "1" øng víi tÝn hiÖu b¸o l­íi cã ®iÖn ¸p qu¸ cao(UL>1,1U®m). NPL = "1" øng víi tÝn hiÖu b¸o l­íi bÞ m¾c ng­îc pha. BD = "1" b¸o tÝn hiÖu m¸y diesel ®· ®­îc khëi ®éng 3 lÇn liªn tiÕp. Rt®= "1" b¸o tèc ®é ®éng c¬ diesel ®¹t tèc ®é ®Þnh møc n = n®m. RUFT = "1" b¸o ®iÖn ¸p m¸y ph¸t thÊp(UG<0,85U®m). RUFC = "1" b¸o ®iÖn ¸p m¸y ph¸t qu¸ cao(UG>1,1U®m). NPF = "1"øng víi tÝn hiÖu b¸o c¸c ®Çu ra cña m¸y ph¸t ®iÖn bÞ nèi sai thø tù pha vµo t¶i. FSC = "1" b¸o hÖ m¸y ph¸t diesel cã sù cè. RCL = "1" b¸o cã l­íi tèt. MFT = "1" b¸o cã ®iÖn ¸p m¸y ph¸t tèt. 4RG = "1" b¸o chuyÓn t¶i tõ l­íi sang m¸y ph¸t. 6RG = "1" tÝn hiÖu chuyÓn t¶i tõ m¸y ph¸t sang l­íi. 7RG = "1" tÝn hiÖu c¾t nhiªn liÖu. 8RG = "1" tÝn hiÖu khëi ®éng m¸y ph¸t diesel. f/HÖ thèng tÝn hiÖu b¸o: -§Ìn LED ®Çu trßn mµu ®á b¸o m¸y ph¸t diesel ®ang ®­îc khëi ®éng. -§Ìn LED ®Çu trßn mµu vµng b¸o m¸y ph¸t ®iÖn ch¹y kh«ng t¶i. -§Ìn LED ®Çu trßn mµu xanh b¸o m¸y ph¸t ch¹y víi t¶i ®Þnh møc. -§Ìn LED ®Çu dÑt mµu vµng b¸o t¶i ®­îc ®ãng vµo l­íi. -§Ìn LED ®Çu dÑt mµu xanh b¸o háng khëi ®éng. -§Ìn LED ®Çu dÑt mµu ®á b¸o háng m¸y ph¸t ®iÖn, háng m¹ch kÝch tõ. -Cßi b¸o ®éng b¸o cã sù cè ë hÖ m¸y ph¸t diesel. g/TÝnh to¸n m¹ch khuyÕch ®¹i: Rc Rb +5V -TÝnh chän m¹ch khuyÕch ®¹i c«ng suÊt cho ®Çu ra cña m¹ch ph©n tÝch. M¹ch ph©n tÝch sö dông c¸c phÇn tö logic hä TTL hoÆc CMOS cã dßng ra nhá Iout£0,5mA do vËy kh«ng ®ñ ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c thiÕt bÞ ë ®Çu ra: ®Ìn LED, r¬ le trung gian, chu«ng b¸o. VËy ë lèi ra cña m¹ch ph©n tÝch nhÊt thiÕt ph¶i cã tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt. M¹ch khuyÕch ®¹i cho hiÓn thÞ LED: +§Ìn LED dïng ®Ó hiÓn thÞ th«ng th­êng yªu cÇu dßng cÊp kho¶ng 2,5mA. +Dïng Transistor 2SC14, UCEmax = 18V, ICmax= 40mA, b =100. VËt liÖu lµ Ge, Pmax = 65mW. Ta cã: §Ó ®¹t ®é b·o hµo s©u cña transistor ta chän: IB = 0,05mA ta tÝnh ®­îc: chän RB = 100kW. Víi RC ta tÝnh nh­ sau: chän RC = 1,5kW. M¹ch khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn r¬ le vµ chu«ng b¸o ®éng -M¹ch khuÕch ®¹i cho r¬ le trung gian: +Víi r¬ le trung gian cña OMRON cuén d©y Ucd = 24V DC. TiÕp ®iÓm: 220V AC/5A. 110V AC/10A IN 4007 Rcd Rc1 Rb T1 T2 48V DC/10A Rcd=500W Chän T1 lo¹i 2SC18, UCEmax=25V, ICmax=30mA, b1=80, fa=70MHz Lo¹i Si, Pmax=200mW. Chän T2 lo¹i 2SC20, UCEmax=30V, ICmax=400mA, b2=50, fa=70MHz Lo¹i Si, Pmax=600mW. Ta cã: §Ó T2 ®¹t ®é b·o hoµ s©u ta chän Chän RC1 = 15kW. Còng ®Ó T1 dÉn b·o hoµ s©u ta chän: chän RB = 75kW. Chän r¬ le trung gian cña OMRON Ucd= 24V lµm r¬ le ®ãng c¾t ®iÖn cho cuén d©y dßng- c¾t thiÕt bÞ chuyÓn nguån: 4RG, 6RG. +Víi r¬ le trung gian cña Goodsky ta cã c¸c th«ng sè sau: Ucd =12V DC, Icd =10¸30mA. TiÕp ®iÓm: cã 2 cÆp tiÕp ®iÓm: 2 th­êng më, 2 th­êng ®ãng. C¸c th«ng sè ®iÖn cña tiÕp ®iÓm: 240V AC/5A 120V AC/5A 24V DC/10A Chän T lµ lo¹i 2SC641, UCEmax=40V, ICmax=100mA, b=200. Lo¹i Si, Pmax=200mW. ICmax = Icdmax=30mA. §Ó ®¹t ®é b·o hoµ s©u ta chän: Chän chän RB = 15kW. +Víi cßi b¸o ta còng sö dông m¹ch khÕch ®¹i nh­ trªn: +Chän r¬ le trung gian cña Goodsky cã Ucd=12V DC lµm r¬ le ®ãng c¾t t¹o tÝn hiÖu cho viÖc khëi ®éng m¸y diesel vµ c¾t nhiªn liÖu diesel(8RG vµ 7RG). MEB12 +12V 100uF/ 16V h/Nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn: Nguån ®iÖn nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn cã nhiÖm vô cung cÊp n¨ng l­îng æn ®Þnh cho m¹ch ®iÒu khiÓn: m¹ch thu tÝn hiÖu ®iÖn ¸p, m¹ch xö lý tÝn hiÖu vµ ph¸t tÝn hiÖu cho c¬ cÊu chÊp hµnh(r¬ le trung gian), hÖ thèng ®Ìn b¸o tÝn hiÖu, cßi b¸o ®éng. Nãi chung m¹ch ®iÒu khiÓn ®ßi hái c«ng suÊt kh«ng lín tõ nguån nu«i (m¹ch xö lý tÝn hiÖu dïng c¸c phÇn tö hä CMOS nªn ë chÕ ®é tÜnh gÇn nh­ kh«ng tiªu hao c«ng suÊt nguån, ë chÕ ®é ®éng c«ng suÊt tiªu thô còng rÊt thÊp). Do vËy nguån ®iÒu khiÓn cã thÓ lÊy trùc tiÕp tõ ¾c quy khëi ®éng hoÆc chØnh l­u tõ nguån ®­a vµo t¶i ®éng lùc(khi nguån ®· ®­îc ®­a qua m¸y biÕn ¸p nguån 220V/24V). Tuy nhiªn ta nhËn thÊy: +NÕu nguån ®iÖn nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn lÊy tõ bé chØnh l­u n¾n nguån xoay chiÒu 24V tõ m¸y biÕn ¸p nguån 220V/24V ®­îc cung cÊp tõ nguån ®iÖn cÊp cho t¶i ®éng lùc th× m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ mÊt tÝn hiÖu(do mÊt nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn) trong thêi gian chê ®æi nguån, kho¶ng 0,15s khi chuyÓn t¶i sang l­íi hoÆc chuyÓn t¶i tõ m¸y ph¸t sang l­íi trong tr­êng hîp ®iÖn ¸p m¸y ph¸t t¹i thêi ®iÓm ®o ®¶m b¶o, kho¶ng 30s trong tr­êng hîp ph¶i khëi ®éng m¸y ph¸t. Do vËy muèn dïng ph­¬ng ¸n cÊp nguån kiÓu nµy th× ph¶i cã tô ®iÖn cã ®iÖn dung lín míi duy tr× ®­îc n¨ng l­îng cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn trong thêi gian gi¸n ®o¹n, khi ph¶i khëi ®éng m¸y ph¸t th× kho¶ng thêi gian nµy Ýt nhÊt lµ 30s th× m¹ch ®iÒu khiÓn míi duy tr× ®­îc tÝn hiÖu khëi ®éng trong mét lÇn khëi ®éng m¸y ph¸t. Nãi tãm l¹i ph­¬ng ¸n nµy kh«ng kh¶ thi. +Ta xÐt ph­¬ng ¸n dïng ¾c quy khëi ®éng cÊp ®iÖn cho nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn: Khi m¸y ph¸t ®­îc khëi ®éng, ®éng c¬ khëi ®éng tiªu thô dßng ®iÖn lín tõ ¾c quy khëi ®éng(kho¶ng 6A) g©y sôt ¸p trªn m¹ch ®iÒu khiÓn(nÕu m¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc n«Ý trùc tiÕp víi ¾c quy) ¶nh h­ëng xÊu tíi sù ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn, do vËy ta ph¶i cã thiÕt bÞ ng¨n ngõa hiÖn t­îng nµy b»ng c¸ch nèi tô ®iÖn lín duy tr× ¸p æn ®Þnh cho m¹ch ®iÒu khiÓn ®ång thêi dïng diode ng¨n kh«ng cho dßng ®iÖn tõ tô ®iÖn ch¹y ng­îc vÒ ¾c quy, ë c¸c phÇn m¹ch ®iÒu khiÓn cÇn nguån thÊp h¬n 12,5V th× dïng IC æn ¸p 7805,7812 ®Ó æn ¸p tõ nguån ¾c quy 24V. Râ rµng nguån nu«i cho m¹ch ®iÒu khiÓn nÕu dïng nguån ¾c quy th× sÏ kh«ng cã hiÖn t­îng bÞ "gi¸n ®o¹n" nh­ dïng biÖn ph¸p n¾n ®iÖn xoay chiÒu xuèng ®Ó t¹o nguån cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn. MÆt kh¸c ¾c quy th­êng xuyªn ®­îc n¹p ®iÖn tù ®éng, bæ xung l¹i l­îng ®iÖn ®· tiªu hao tr­íc ®ã. Còng v× lý do ®ã mµ n¨ng l­îng cña ¾c quy ®­îc gi÷ æn ®Þnh vµ ®©y lµ nguån nu«i tèt nhÊt cho m¹ch ®iÒu khiÓn. -S¬ ®å m¹ch t¹o nguån nu«i mét chiÒu cÊp cho c¸c m¶ng m¹ch ®iÒu khiÓn: a/Víi m¶ng m¹ch xö lý tÝn hiÖu(gåm c¸c phÇn tö logic hä CMOS) cÇn ®iÖn ¸p +5V: B¶ng m¹ch xö lý tÝn hiÖu 5V B¶ng m¹ch gåm c¸c IC khuyÕch ®¹i vµ Relay 12VDC b/Víi m¶ng m¹ch gåm c¸c IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n TL084, mA741, c¸c r¬ le trung gian 12V DC : c/Víi r¬ le trung gian 24V DC ta dïng s¬ ®å: B¶ng m¹ch Relay 24VDC - + 2000 mF 25 V ch­¬ng 4 tÝnh to¸n chän m¹ch ®éng lùc i.®¹i c­¬ng vÒ m¹ch ®éng lùc cña a.t.s a/Kh¸i niÖm: M¹ch ®éng lùc(c¬ cÊu chÊp hµnh) lµ bé phËn thùc hiÖn c¸c thao t¸c ®ãng c¾t m¹ch lùc, khi nã nhËn ®­îc "lÖnh" tõ m¹ch ®iÒu khiÓn göi tíi. b/NhiÖm vô: -Khi nhËn ®­îc tÝn hiÖu tõ m¹ch ®iÒu khiÓn th× m¹ch ®éng lùc ph¶i t¸c ®éng chÝnh x¸c. -C«ng suÊt ®ãng c¾t cña m¹ch ®éng lùc ph¶i ®ñ lín ®Ó ®ãng c¾t ®­îc t¶i ®éng lùc. -Trong m¹ch ®iÖn ph¶i cã kho¸ liªn ®éng ®iÖn hoÆc liªn ®éng c¬ khÝ c¶ ®iÖn vµ c¬ khÝ ®Ó ®¶m b¶o ch¾c ch¾n kh«ng ®ãng ®ång thêi 2 nguån cung cÊp vµo mét t¶i g©y sù cè ng¾n m¹ch. -§é tin cËy cña c¬ cÊu chÊp hµnh ph¶i ®¶m b¶o ngay c¶ khi nguån nu«i dao ®éng, tuæi thä cña thiÕt bÞ ph¶i ®ñ lín. -M¹ch ®iÒu khiÓn m¹ch ®éng lùc vµ c¬ cÊu m¹ch ®éng lùc ph¶i tin cËy vµ cµng ®¬n gi¶n cµng tèt. -Ph¶i cã hÖ thèng ®iÒu khiÓn b»ng tay cµi vµo m¹ch ®iÒu khiÓn(kiÓu ®iÒu khiÓn ®iÖn -c¬ b»ng tay) hoÆc ®iÒu khiÓn trùc tiÕp c¬ cÊu truyÒn ®éng c¬ khÝ cña c¬ cÊu chÊp hµnh b»ng tay th«ng qua: cÇn g¹t, nóm vÆn v.v.. -Ph¶i cã tÝn hiÖu hiÓn thÞ vµ vÞ trÝ ®ãng c¾t cña c¬ cÊu chÊp hµnh. ii.c¸c ph­¬ng ¸n chän m¹ch ®éng lùc 1.Ph­¬ng ¸n 1: Dïng hai c«ng t¾c t¬ ®Ó ®ãng c¾t nguån a/S¬ ®å m¹ch lùc: H .1 1 CD1 A B C N tíi t¶i tiªu thô É É É É 2 3 3 2 1 CD2 1CTT Tõ l­íi tíi A B C N Tõ m¸y ph¸t tíi 2C 2D 2CTT2 1CTT1 6RG2 4RG1 CD2 ~ A ~ N 1C 1D 1CTT2 2CTT1 4RG2 6RG1 CD1 ~ A ~ N H.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å: +Khi l­íi cã sù cè th× r¬ le trung gian 4RG cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm 4RG1 ë trªn m¹ch ®iÒu khiÓn cuén d©y C§2 ®ãng c«ng t¾c t¬ 2CTT ®ãng ®iÖn cho t¶i, ®ång thêi tiÕp ®iÓm 4RG2 më ra c¾t ®iÖn cuén d©y ®ãng C§1. +Khi m¸y ph¸t cã sù cè th× r¬ le trung gian 6RG cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm 6RG1 ë trªn m¹ch ®iÒu khiÓn cuén d©y C§1 ®ãng c«ng t¾c t¬ 1CTT ®ãng ®iÖn cho t¶i, ®ång thêi tiÕp ®iÓm 6RG2 më ra c¾t ®iÖn cuén d©y ®ãng C§2. ¦u ®iÓm cña s¬ ®å m¹ch ®éng lùc sö dông hai c«ng t¾c t¬: S¬ ®å ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n thiÕt bÞ thay thÕ dÔ t×m, tÇn sè ®ãng c¾t cao, tuæi thä thiÕt bÞ cao. Trong tr­êng hîp mét trong hai nguån bÞ sù cè mÊt ®iÖn th× c«ng t¾c t¬ nèi víi nguån ®ã tù ®éng nh¶ vµ t¸ch nguån bÞ sù cè ra khái t¶i, nh­ vËy m¹ch ®éng lùc ®· ®­îc kho¸ liªn ®éng 2 lÇn. Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ¸n nµy: Do c«ng t¾c t¬ lu«n lu«n ph¶i ®­îc cÊp nguån, cu«n d©y ®ãng c«ng t¾c t¬ lu«n ®­îc ng©m dµi h¹n trong ®iÖn ¸p nªn gi¶m ®é tin cËy v× cuén d©y lu«n ®­äc nèi ®iÖn th× kh¶ n¨ng ch¸y háng vÉn cã thÓ x¶y ra mÆc dï dßng tiªu thô ë chÕ ®é ®ãng rÊt nhá. Khi nguån nu«i c«ng t¾c t¬ bÞ dao ®éng m¹nh th× lùc hót ®iÖn tõ còng dao ®éng theo g©y ra hiÖn t­îng rung dÉn tíi tiÕp ®iÓm tiÕp xóc kh«ng tèt, ®iÖn trë tiÕp xóc t¨ng lªn cã thÓ g©y ra hiÖn t­îng hµn dÝnh tiÕp ®iÓm, khi mÊt nguån ®iÒu khiÓn tiÕp ®iÓm kh«ng nh¶ ®­îc cã thÓ dÉn tíi ng¾n m¹ch 3 pha, gi¶m ®é tin cËy cña ph­¬ng ¸n. 2.Ph­¬ng ¸n dïng ¸ptom¸t hai ng¶ truyÒn ®éng ®ãng c¾t b»ng ®éng c¬: S¬ ®å m¹ch lùc: A B C N AL LSA A B C N BL LSB tíi t¶i tiªu thô Panel motor circiut 1 2 3 4 S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬: 6RG2 R S Clv 4RG2 4RG3 4 2 3 ~220V P1 6RG1 LSA 4RG4 P2 R 2 3 6RG3 S Clv 4 6RG2 AL §á Xanh A ~220V N P2 4RG1 LSB 6RG4 P1 R 2 4 4RG3 S Clv 4RG2 BL §á Xanh A ~220V N 3 Nguyªn lý lµm viÖc cña s¬ ®å m¹ch: +Khi cã tÝn hiÖu chuyÓn t¶i sang l­íi r¬ le 6RG cã ®iÖn, r¬ le 4RG mÊt ®iÖn, c¸c tiÕp ®iÓm th­êng më 6RG1, 6RG2, 6RG3 ®ãng l¹i vµ ®éng c¬ ®iÖn dung mét pha(H×nh ) cã ®iÖn vµ quay thuËn th«ng qua c¬ cÊu b¸nh r¨ng vµ trôc vÝt v« tËn chuyÓn chuyÓn ®éng quay thuËn cña ®éng c¬ thµnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn sang tr¸i ®ãng bé tiÕp ®iÓm 1AB, khi hÕt hµnh tr×nh tr¸i tiÕp ®iÓm hoÆc hµnh tr×nh LSA më ra c¾t ®iÖn ®éng c¬, kÕt thóc mét qu¸ tr×nh ®ãng c¾t cña c¬ cÊu truyÒn ®éng, tiÕp ®iÓm phô ALS ®ãng l¹i ®Ìn xanh s¸ng b¸o nguån l­íi ®ang ®­îc ®ãng vµo t¶i. +Ng­îc l¹i: khi cã tÝn hiÖu chuyÓn t¶i tõ l­íi sang m¸y ph¸t r¬ le 4RG cã ®iÖn, r¬ le 6RG mÊt ®iÖn, c¸c tiÕp ®iÓm 4RG1, 4RG2, 4RG3 ®ãng l¹i, ®éng c¬ quay ng­îc lµm trôc vÝt chuyÓn ®éng sang ph¶i ®ãng bé tiÕp ®iÓm 2AB c¾t bé tiÕp ®iÓm 1AB vµ tiÕp ®iÓm h¹n chÕ hµnh tr×nh LSB më ra khi trôc vÝt tiÕn hÕt hµnh tr×nh ®ãng tiÕp ®iÓm 2AB, tiÕp ®iÓm phô BL ®­îc ®ãng l¹i lµm ®Ìn xanh B bËt s¸ng b¸o hiÖu nguån m¸y ph¸t ®· ®­îc ®ãng vµo t¶i. ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ¸n: -Dßng cÊp cho ®éng c¬ kh«ng lín. -§éng c¬ lµm viÖc trong thêi gian ng¾n nªn kh¶ n¨ng ch¸y háng ®éng c¬ hÇu nh­ kh«ng x¶y ra. -Nhê c¬ cÊu b¸nh r¨ng-trôc vÝt v« tËn nªn tiÕp ®iÓm ®éng ®­îc chèt khi ®i hÕt hµnh tr×nh ®ãng cña nã vµ kÓ tõ thêi ®iÓm nµy lùc Ðp tiÕp ®iÓm kh«ng cßn phô thuéc vµo nguån nu«i ®éng c¬. -Kh¶ n¨ng kho¸ liªn ®éng c¬ vÒ c¬ khÝ rÊt ch¾c ch¾n(trôc vÝt chØ cã thÓ ch¹y sang tr¸i hoÆc ph¶i). Nh­îc ®iÓm : +Thêi gian ®ãng c¾t cña c¬ cÊu truyÒn ®éng b»ng ®éng c¬ chËm h¬n dïng c«ng t¾c t¬. +Tuæi thä cña thiÕt bÞ phô thuéc vµo c¬ cÊu b¸nh r¨ng, trôc vÝt. +KÕt cÊu cña c¬ cÊu truyÒn ®éng phøc t¹p. +TÇn sè ®ãng c¾t thÊp h¬n so víi tÇn sè ®ãng c¾t cña c«ng t¾c t¬. 3.Ph­¬ng ¸n dïng bé tiÕp ®iÓm kÐp lµm viÖc theo nguyªn lý "bËp bªnh": HiÖn ®ang ®­îc Hµn Quèc, Mü s¶n xuÊt chuyªn dïng lµm thiÕt bÞ chÊp hµnh chuyÓn nguån cho c¸c bé chuyÓn nguån tù ®éng: l­íi-l­íi, l­íi-m¸y ph¸t. D­íi ®©y ta sÏ xÐt nguyªn lý ho¹t ®éng còng nh­ nh÷ng ­u nh­îc ®iÓm cña tõng c¬ cÊu, dùa theo catalogue chµo hµng cña Hµn Quèc. a/Lo¹i ®ãng c¾t b»ng 2 nam ch©m C1 C2 R S T N R S T N Tõ l­íi tíi Tõ m¸y ph¸t tíi Tíi t¶i Si Si 4RGa 6RGa 6RGb B B A BL AL Xb 4RGb A Xa UF UL Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å: +Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn chuyÓn t¶i tõ m¸y ph¸t sang l­íi, cuén d©y r¬ le trung gian 6RG cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm 6RGa ®ång thêi më tiÕp ®iÓm 6RGb, cÊp ®iÖn cho nam ch©m C1 th«ng qua bé chØnh l­u 1, nam ch©m C1 t¸c ®éng ®ãng tiÕp ®iÓm ®éng sang phÝa nguån l­íi t¶i ®­îc nèi víi l­íi ®iÖn, nguån m¸y ph¸t l¹i ng¾t, tiÕp ®iÓm phô ALS më ra ®Ìn A t¾t. Khi tiÕp ®iÓm ®éng quay hÕt hµnh tr×nh ®ãng th× bÞ chèt, tiÕp ®iÓm h¹n chÕ hµnh tr×nh xb më ra ng¾t ®iÖn nam ch©m C1, tiÕp ®iÓm phô BL ®ãng cÊp ®iÖn cho ®Ìn B s¸ng b¸o t¶i ®ang ®­îc ®ãng vµo l­íi. Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn chuyÓn t¶i tõ l­íi sang m¸y ph¸t, r¬ le trung gian 4RG cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm 4RGa, më tiÕp ®iÓm 4RGb, nam ch©m C2 ®­îc cÊp ®iÖn th«ng qua chØnh l­u 2 vµ t¸c ®éng lµm cho nguån l­íi bÞ ng¾t, nguån m¸y ph¸t ®­îc ®ãng tíi t¶i, ®Ìn A s¸ng ®Ìn B t¾t, cuén d©y C2 ®­îc ng¾t ®iÖn nhë tiÕp ®iÓm h¹n chÕ hµnh tr×nh xa. ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ¸n: -§ãng c¾t nhanh, ch¾c ch¾n. -Kho¸ liªn ®éng c¶ vÒ ®iÖn lÉn c¬ khÝ nªn kh«ng g©y ®ãng c¾t nhÇm. -Kh«ng cã hiÖn t­îng rung tiÕp ®iÓm, do kh«ng cÇn dßng ®iÖn duy tr× nh­ c«ng t¾c t¬(ë thiÕt bÞ nµy cã chèt ®Ó gi÷ tiÕp ®iÓm) nªn mäi biÐn ®éng cu¶ nguån nu«i lÉn cuén d©y ®Òu kh«ng ¶nh h­ëng tíi lùc Ðp tiÕp ®iÓm(kÓ tõ khi tiÕp ®iÓm ®· ®­îc ®ãng vµ bÞ chèt l¹i). -TÇn sè ®ãng c¾t lín h¬n tr­êng hîp dïng ®éng c¬ truyÒn ®éng. -Còng do cuén d©y chØ lµm viÖc ë chÕ ®é rÊt ng¾n h¹n(£0,155) nªn kh¶ n¨ng ch¸y háng cuén d©y do nhiÖt kh«ng x¶y ra. -Ngoµi chÕ ®é tù ®éng ra ta cßn cã thÓ ®ãng, c¾t trùc tiÕp b»ng tay th«ng qua cÇn g¹t ë phÝa ngoµi thiÕt bÞ. Nh­îc ®iÓm: -Khi ®ãng c¸c cuén d©y ph¶i cÇn dßng ®iÖn lín ®Ó t¹o xung lùc ®ãng tiÕp ®iÓm. -Trong m¹ch ph¶i cã bé chØnh l­u vµ èng phãng ®iÖn chèng qu¸ ¸p cho cuén ®ãng do ®ã lµm phøc t¹p s¬ ®å ®iÒu khiÓn. -C¬ cÊu truyÒn ®éng c¬ khÝ phøc t¹p h¬n kiÓu truyÒn ®éng b»ng ®éng c¬ vµ c«ng t¾c t¬, trong c¬ cÊu truyÒn ®éng ®ßi hái ph¶i cã bé phËn ®ãng chèt vµ më chèt nhÞp nhµng, liªn ®éng. -Víi c¬ cÊu nµy ph¶i cã hai buång dËp hå quang cho mçi cÆp tiÕp ®iÓm tÜnh. b/Lo¹i ®ãng c¾t b»ng mét nam ch©m: Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å: +Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn(chuyÓn t¶i tõ m¸y ph¸t sang l­íi), cuén d©y r¬ le trung gian 6RG cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm 6RGa, ®ång thêi më tiÕp ®iÓm 6RGb cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm MG1 cÊp ®iÖn cho nam ch©m CC th«ng qua bé chØnh l­u, nam ch©m CC hót ®ãng tiÕp ®iÓm ®éng sang phÝa nguån l­íi, t¶i ®­îc nèi víi l­íi ®iÖn ®ång thêi nguån m¸y ph¸t bÞ ng¾t, tiÕp ®iÓm phô BL1 më ra ®Ìn B t¾t. Khi tiÕp ®iÓm ®éng quay hÕt hµnh tr×nh ®ãng sang A th× bÞ chèt l¹i ë ®ã, tiÕp ®iÓm h¹n chÕ hµnh tr×nh LS1 më ra ng¾t ®iÖn cuén d©y r¬ le MG1 nh¶ ra vµ CC mÊt ®iÖn. §Ìn A ®­îc cÊp ®iÖn nhê tiÕp ®iÓm phô AL1 ®ãng khi tiÕp ®iÓm ®éng ®ang bÞ chèt ë A. +Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn chuyÓn t¶i tõ l­íi sang m¸y ph¸t, cuén d©y r¬ le trung gian 4RG cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm 4RGa ®ång thêi më tiÕp ®iÓm 4RGb, r¬ le trung gian MG2 cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm MG2 cÊp ®iÖn cho nam ch©m ®iÖn CC hót xuèng lÇn thø 2. Nhê c¬ cÊu truyÒn ®éng c¬ khÝ nªn chuyÓn ®éng cña nam ch©m lÇn nµy ®­îc biÕn thµnh chuyÓn ®éng quay ng­îc l¹i cña tiÕp ®iÓm ®éng, tiÕp ®iÓm ®éng quay sang B vµ bÞ chèt l¹i khi hÕt hµnh tr×nh quay sang B, nguån l­íi bÞ ng¾t khái t¶i, nguån ®iÖn tõ m¸y ph¸t ®­îc cÊp cho t¶i, tiÕp ®iÓm phô AL1 më ra ®Ìn A t¾t, tiÕp ®iÓm phô BL1 ®ãng l¹i ®Ìn B s¸ng b¸o tiÕp ®iÓm ®éng ®ang bÞ chèt ë B. ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ¸n: -§ãng c¾t nhanh, ch¾c ch¾n. -Kho¸ liªn ®éng c¶ vÒ ®iÖn l·n c¬ khÝ nªn kh«ng g©y ®ãng c¾t nhÇm. -Kh«ng cã hiÖn t­îng rung tiÕp ®iÓm, do kh«ng cÇn dßng ®iÖn duy tr× nh­ c«ng t¾c t¬(ë thiÕt bÞ nµy cã chèt ®Ó gi÷ tiÕp ®iÓm) nªn mäi biÕn ®éng cña nguån nu«i cuén d©y ®Òu kh«ng ¶nh h­ëng tíi lùc Ðp tiÕp ®iÓm(kÓ tõ khi tiÕp ®iÓm ®· ®­îc ®ãng vµ bÞ chèt l¹i). -TÇn sè ®ãng c¾t lín h¬n tr­êng hîp dïng ®éng c¬ truyÒn ®éng. -Cuén d©y ®ãng c¾t lµm viÖc ë chÕ ®é rÊt ng¾n h¹n. -Ngoµi chÕ ®é tù ®éng ra cßn cã chÕ ®é b¸n tù ®éng vµ chÕ ®é ®ãng c¾t b»ng tay th«ng qua cÇn g¹t phÝa ngoµi thiÕt bÞ. -Mçi cÆp tiÕp ®iÓm chØ cã mét buång dËp hå quang kiÓu mang c¸. Nh­îc ®iÓm: -Khi chuyÓn t¶i cuén d©y ®ãng c¾t cÇn dßng ®iÖn lín ®Ó t¹o xung lùc ®ãng tiÕp ®iÓm. -Trong m¹ch ph¶i cã bé chØnh l­u vµ èng phãng ®iÖn chèng qu¸ ¸p cho cuén d©y ®ãng c¾t. -C¬ cÊu c¬ khÝ phøc t¹p h¬n c¸c kiÓu truyÒn ®éng kh¸c: b»ng ®éng c¬, c«ng t¾c t¬, hai nam ch©m v× vËy trong c¬ cÊu ph¶i cã c¬ cÊu ®ãng më chèt nhÞp nhµng, liªn ®éng. Chän thiÕt bÞ: -Víi c¸c th«ng sè ®Þnh møc: U®m=380V, S®m= 500 KVA ta tÝnh ®­îc dßng ®iÖn d©y ®Þnh møc theo c«ng thøc sau: I®m= S®m/.U®m= 500/.0.38= 761A ta chän thiÕt bÞ chuyÓn nguån cña Hµn Quèc(h·ng See Young) SI 616( ®ãng c¾t b»ng mét nam ch©m) cã c¸c th«ng sè chÝnh lµ: U®m= 660V, I®m = 800A Sè cùc: 4 Cuén d©y ®ãng: UAC = 220V, I = 6A UDC = 110V, I = 12A. Thêi gian më: < 0,09s. Thêi gian chuyÓn nguån: 0,15s. Lùc ®ãng tiÕp ®iÓm khi dïng cÇn g¹t kÐo tõ phÝa ngoµi thiÕt bÞ lµ: 70KG lùc. -Chän cÇu ch× cho m¹ch ®éng lùc: Chän cÇu ch× cã I®m ³ 6A ta chän cÇu ch× ®iÖn ¸p thÊp kiÓu èng cña Nga pP-2 cã th«ng sè ®Þnh møc lµ: I®mCC = 15A, Idc®m = 10A. U®mCC = 220V, Ic¾tgh = 1200A. Lêi kÕt Do thêi gian vµ tr×nh ®é b¶n th©n cã h¹n nªn ch¾c ch¾n b¶n thiÕt kÕ nµy kh«ng tr¸nh khái nh÷ng s¬ xuÊt nhÊt ®Þnh. Bëi vËy em rÊt mong ®­îc sù chØ gi¸o cña c¸c thµy c« cïng sù céng t¸c cña c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®Ó b¶n thiÕt kÕ ®i vµo thùc tÕ víi hiÖu qu¶ cao nhÊt, phôc vô tèt nhÊt nhu cÇu cña cuéc sèng. Cuèi cïng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n PGS. TS Ph¹m V¨n Chíi vµ c¸c thÇy c« trong bé m«n vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®· gióp ®ì em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Hµ néi: 5| 2002 Sinh viªn: NguyÔn §×nh Hïng môc lôc Ch­¬ng I. Nguyªn lý cña bé A.T.S vµ c¸c ph­¬ng ¸n I. §Æt vÊn ®Ò II. Nguyªn lý lµm viÖc cña A.T.S III. C¸c kh¸i niÖm vÒ bé chuyÓn nguån tù ®éng A.T.S vµ c¸c ph­¬ng ¸n ®ãng c¾t m¹ch lùc Ch­¬ng II. Nguån m¸y ph¸t ®iÖn diesel dù phßng I. M¸y ph¸t diesel II. Nh÷ng yªu cÇu khi thùc hiÖn tù ®éng ho¸ nguån m¸y ph¸t diesel Ch­¬ng III. TÝnh to¸n chän m¹ch ®iÒu khiÓn, tÝn hiÖu b¶o vÖ I. Kh¸i qu¸t vÒ khèi m¹ch ®iÒu khiÓn A.T.S II. C¸c ph­¬ng ¸n chän vµ tÝnh to¸n chän linh kiÖn cho tõng khèi III. C¸c bé t¹o thêi gian IV. M¹ch ®iÖn xö lý tÝn hiÖu vµ c¸c ph­¬ng ¸n lùa chän Ch­¬ng V. TÝnh to¸n chän m¹ch ®éng lùc I. §¹i c­¬ng vÒ m¹ch ®éng lùc II. C¸c ph­¬ng ¸n chän m¹ch ®éng lùc Tµi liÖu tham kh¶o C¬ së khÝ cô ®iÖn, Ph¹m V¨n Chíi vµ NguyÔn TiÕn T«n, NXB Khoa häc vµ kü thuËt, 1990. 110 s¬ ®å thùc hµn khuÕch ®¹i thuËt to¸n, Lª V¨n Doanh vµ Vâ Th¹ch S¬n dÞch, NXB Khoa häc vµ kü thuËt, 1994. PhÇn tö tù ®éng, NguyÔn TiÕn T«n, X­ëng in t¹i chøc B¸ch Khoa. H­íng dÉn sö dông vµ söa ch÷a m¸y biÕn ¸p, ®éng c¬ m¸y ph¸t c«ng suÊt nhá, Ch©u Ngäc Th¹ch, NXB Gi¸o dôc, 1994. ThiÕt kÕ cÊp ®iÖn, Ng« Hång Quang vµ Vò V¨n TÈm, NXB Khoa häc vµ kü thuËt, 1998. Bµi gi¶ng ®iÖn tö sè cña G.S L­¬ng Ngäc H¶i. Tra cøu vi m¹ch sè CMOS-Hi, NXB Khoa häc vµ kü thuËt. Kü thuËt vi ®iÒu khiÓn, Lª V¨n Doanh vµ Ph¹m Kh¾c Tr­¬ng, NXB Khoa häc vµ kü thuËt, 1998. Tù ®éng ho¸ víi Simatic S7-200, Ph¹m Xu©n Minh, NXB Khoa häc vµ kü thuËt, 1997. Catalog A.T.S cña c¸c h·ng: Westinghouse(Anh), See Young(HQ), Kubota(JAPAN), Merlin Gerin(France). B¶o vÖ r¬ le trong hÖ thèng ®iÖn, TrÇn §×nh Long, TrÇn §×nh Ch©u vµ NguyÔn Hång Th¸i, NXB Khoa häc vµ kü thuËt. S¸ch tra cøu transistor vµ diode b¸n dÉn, K.M. Jreva, s¸ch dÞch, NXB Khoa häc vµ kü thuËt, 1972.