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

Nguyên lý của bộ A.T.S và các phương án I. Đặt vấn đề II. Nguyên lý làm việc của A.T.S III. Các khái niệm về bộ chuyển nguồn tự động A.T.S và các phương án đóng cắt mạch lực Chương II. Nguồn máy phát điện diesel dự phòng I. Máy phát diesel II. Những yêu cầu khi thực hiện tự động hoá nguồn máy phát diesel Chương III. Tính toán chọn mạch điều khiển, tín hiệu bảo vệ I. Khái quát về khối mạch điều khiển A.T.S II. Các phương án chọn và tính toán chọn linh kiện cho từng khối III. Các bộ tạo thời gian IV. Mạch điện xử lý tín hiệu và các phương án lựa chọn Chương V. Tính toán chọn mạch động lực I. Đại cương về mạch động lực II. Các phương án chọn mạch động lực TÀI LIỆU THAM KHẢO Cơ sở khí cụ điện, Phạm Văn Chới và Nguyễn Tiến Tôn, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1990. 110 sơ đồ thực hàn khuếch đại thuật toán, Lê Văn Doanh và Võ Thạch Sơn dịch, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1994. Phần tử tự động, Nguyễn Tiến Tôn, Xưởng in tại chức Bách Khoa. Hướng dẫn sử dụng và sửa chữa máy biến áp, động cơ máy phát công suất nhỏ, Châu Ngọc Thạch, NXB Giáo dục, 1994. Thiết kế cấp điện, Ngô Hồng Quang và Vũ Văn Tẩm, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1998. Bài giảng điện tử số của G.S Lương Ngọc Hải. Tra cứu vi mạch số CMOS-Hi, NXB Khoa học và kỹ thuật. Kỹ thuật vi điều khiển, Lê Văn Doanh và Phạm Khắc Trương, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1998. Tự động hoá với Simatic S7-200, Phạm Xuân Minh, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1997. Catalog A.T.S của các hãng: Westinghouse(Anh), See Young(HQ), Kubota(JAPAN), Merlin Gerin(France). Bảo vệ rơ le trong hệ thống điện, Trần Đình Long, Trần Đình Châu và Nguyễn Hồng Thái, NXB Khoa học và kỹ thuật. Sách tra cứu transistor và diode bán dẫn, K.M. Jreva, sách dịch, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1972. LỜI MỞ ĐẦU Như chúng ta đã biết, điện năng được chuyển tải từ các nhà máy phát điện đến các phụ tải thì cần phải qua các trạm biến áp. Việc chuyển tải điện từ lưới đến các hộ dùng điện có thể xảy ra sự cố trên đường dây cung cấp như: Mất pha do đứt dây hoặc bị ngược pha, hoặc điện áp và dòng điện khác trị số danh định do bị quá tải hoác bị ngắn mạch. Các sự cố này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như hỏng đường dây cung cấp do thời tiết mưa bão, đổ cây vào đường dây, cũng có thể xảy ra sự cố ở các trạm biến áp. Hiện tượng mất điện do các sự cố đó không thể xảy ra đối với các phụ tải đặc biệt, yêu cầu cấp điện liên tục 24/24 giờ như: Bệnh viện, văn phòng chính phủ, hội trường quốc hội, ngân hàng nhà nước, đại sứ quán, khách sạn cao cấp . Do vậy, cần phải có nguồn dự phòng để khi xảy ra sự cố nguồn đang được sử dụng thì ta đưa nguồn dự phòng vào phụ tải và cắt nguồn dự phòng ra khỏi lưới. Nhưng để giảm thời gian mất điện của phụ tải tránh những hậu quả đáng tiếc xảy ra, nguồn điện dự phòng nhất thiết phải đi kèm với thiết bị tự động đổi nguồn A.T.S( Automatic Transfer Switch). Với đồ án tốt nghiệp thiết kế bộ tự động chuyển đổi nguồn A.T.S Lưới- Máy phát. Toàn bộ phần thuyết minh của bản thiế kế này được chia làm 4 chương: Chương I : Nguyên lý làm việc của A.T.S và các phương án Chương II: Nguồn máy phát dự phòng diezen Chương III: Thiết kế mạch điều khiển và bảo vệ Chương IV: Tính toán mạch động lực Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo P.G.S T.S Phạm Văn Chới đă nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp này. Sinh viên Nguyễn Đình Hùng PHẦN MỘT: ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân được nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu điện năng trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ và sinh hoạt tăng trưởng không ngừng. Công nghiệp luôn là khách hàng tiêu thụ điện năng lớn nhất. Trong tình hình kinh tế thị trường hiện nay, các xí nghiệp lớn nhỏ, các tổ hợp sản xuất đều phải tự hạch toán kinh doanh trong cuộc cạnh tranh quyết liệt và chất lượng và giá cả sản phẩm. Điện năng thực sự đóng góp một phần quan trọng vào lỗ lãi của xí nghiệp. Nếu 1 tháng xảy ra mất điện 1-2 ngày xí nghiệp sẽ có thể không có lãi, nếu mất lâu hơn xí nghiệp sẽ thua lỗ. Chất lượng điện xấu (Chủ yếu là điện áp thấp) ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, gây thứ phẩm, phế phẩm, giảm hiệu suất lao động. Chất lượng điện áp đặc biệt quan trọng với xí nghiệp may, xí nghiệp hoá chất, xí nghiệp chế tạo lắp đặt cơ khí điện tử chính xác. Vì thế đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và nâng cao chất lượng điện năng là mối quan tâm hàng đầu của đề án thiết kế cấp điện cho xí nghiệp công nghiệp. Thương mại, dịch vụ chiếm tỷ lệ ngày càng quan trọng trong nền kinh tế quốc dân và đã thực sự trở thành khách hàng quan trọng của ngành điện lực. Các khách sạn quốc doanh, liên doanh, tư nhân ngày càng nhiều, ngày càng cao tầng, kèm với các thiết bị nội thất ngày càng cao cấp, sang trọng. Mức sống tăng nhanh khách trong nước đến khách sạn tăng theo. Đặc biệt với chính sách mở cửa các khách sạn ngày càng thu hút nhiều khách quốc tế đến tham quan, du lịch, công tác tại Việt nam. Khu vực khách hàng này không thể để mất điện. Tóm lại mức điện dảm bảo liên tục cấp điện tuỳ thuộc vào tính chất và yêu cầu của phụ tải. Đối với những công trình quan trọng cấp quốc gia như Hội trường Quốc hội, Nhà khách chính phủ, Ngân hàng Nhà nước, Đại sứ quán, khu quân sự, sân bay, hải cảng, khách sạn cao cấp . phải đảm bảo được cấp điện ở mức độ cao nhất, nghĩa là với bất kỳ tình huống nào cũng không được để mất điện. Những đối tượng kinh tế như nhà máy, xí nghiệp tổ hợp sản xuất tốt nhất là đặt thêm máy phát dự phòng, khi mất điện lưới sẽ dùng máy điện cấp điện cho những phụ tải quan trọng như lò, phân xưởng sản xuất chính, . Một trong các biện pháp để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện là đặt các phân tử dự trữ trong hệ thống điện. Để đưa các phân tử dự trữ vào làm việc nhanh chóng và an toàn người ta thường sử dụng các thiết bị tự động đóng dự trữ, hay còn gọi là bộ đổi nguồn tự động (ATS: Automatic transfer switch). Bộ đổi nguồn tự động sử dụng phụ tải điện phòng khi xảy ra sự mất điện. Bộ đổi nguồn tự động được nối giữa 2 nguồn mạch lưới chính và mạch điện dự phòng. Khi xảy ra mất điện nguồn lưới chính, khác chuyển đổi sẽ chuyển phụ tải từ nguồn dự phòng hay là nguồn thứ hai. Chuyển đổi là tự động nếu khoá kiểu tự động hoặc phải thao tác bằng tay nếu khoá là kiểu bằng tay hoặc kiểu không tự động. Tải có thể được chuyển về nguồn cấp chính 1 cách tự động hoặc bằng tay khi điện áp lưới chính được phục hồi. Thiết bị tự động đóng dự trữ đem lại những hiệu quả sau: Tăng độ tin cậy cung cấp điện, làm giảm sơ đồ cung cấp điện, giảm được các máy biến áp hoặc đường dây phải làm việc song song. Và cũng nhờ việc giảm các phần tử làm việc song song nên hạn chế được dòng điện ngắn mạch, làm cho mạch rơ le bảo vệ đỡ phức tạp và giảm bớt số nhân viên phải trực nhật, vận hành ở các trạm. PHẦN HAI: THIẾT KẾ BỘ TỰ ĐỘNG ĐỔI NGUỒN A.T.S CHƯƠNG I: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA A.T.S VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN I NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA A.T.S Thiết bị tự động chuyển nguồn, còn gọi là A.T.S(Automatic Transfer Switch) dùng để tự động chuyển tải nguồn chính sang nguồn dự phòng khi nguồn chính có sự cố. Khái niệm nguồn bị sự cố bao gồm: Mất nguồn, mất pha,ngược thứ tự pha, điện áp cao hoặc thấp hơn trị số cần thiết. Tuỳ thuộc vào nguồn cấp dự phòng người ta phân A.T.S ra làm 3 loại sau: -A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính – 1 nguồn Acquy(nguyên lý bộ U.P.S). -A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính – một nguồn lưới dự phòng. - A.T.S cho 2 nguồn: 1 nguồn lưới chính - 1 nguồn là máy phát dự phòng. Và đối với loại nguồn cấp khác nhau thì A.T.S lại có từng chế độ vận hành khác nhau. 1.Nguồn cấp điên không gián đoạn U.P.S(Uninterruplible Power Supply) Nguyên lý cơ bản của nguồn U.P.S là một thiết bị có nguồn đầu vào nối với lưới điện, đầu ra nối với các thiết bị, bên trong U.P.S có một bộ Accquy khô. Khi mất điện bất thường U.P.S lấy điện từ Accquy cung cấp cho thiết bị, đảm bảo cho thiết bị tiêu thụ điên được cung cấp một cách liên tục. Về tính năng và công dụng, hiên nay các nhà kỹ thuật phân chia U.P.S thành hai loại: + Standby U.P.S + Online U.P.S Standby U.P.S: là nguồn làm việc ở chế độ chờ, có nghĩa là: Khi có điên áp lưới cung cấp cho tải thì U.P.S làm nhiện vụ tích trữ năng lượng. Khi mất điện lưới thì năng lượng tích luỹ trước đó được thông qua mạch chuyển cung cấp cho tải. Online U.P.S: là nguồn làm việc thường xuyên, nghĩa điên áp của lưới được đưa qua một bộ xử lý trung gian rồi mới được đưa ra tải. Trong trường hợp bước xử lý trung gian này luôn hoạt động để cung cấp năng lượng cho tải. Đối với nguồn Online U.P.S thì tốc độ chuyển mạch nhanh, độ tin cậy cao, chất lương điên áp ra ổn định. Đối với nguồn Standby U.P.S thì độ chuyển mạch chậm ảnh hưởng đến điện áp ra. [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/admin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image001.gif[/IMG] [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/admin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif[/IMG] [IMG]file:///C:/DOCUME%7E1/admin/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/01/clip_image003.gif[/IMG] Có thể biểu diễn một sơ đồ cấu trúc một U.P.S như sau: - Chức năng của các khối: .Biến áp vào: Hạ áp từ điện áp lưới 220v xuống điện áp 24 – 48v dùng để nạp cho ắc quy. Cách ly giaa hệ thống lưới và chống ngắn mạch nguồn. .Chỉnh lưu: Tạo điện áp một chiều dùng cho việc nạp ắc quy và đưa tới bộ nghịch lưu. .Lọc chỉnh lưu: San phẳng điện áp ra từ bộ chỉnh lưu để đưa đến bộ nghịch lưu nhằm nâng cao chất lượng điện áp ra ở đầu ra nghịch lưu. .Nghịch lưu: Biến áp điện áp một chiều lấy từ đầu ra của nghịch lưu thành điện áp xoay chiều tần số f =50hz cấp cho tải. .Biến áp ra: Tăng điện áp từ 24- 48v lên 220v phù hợp theo yêu cầu của tải. .Mạch nạp ắc quy: Dùng để điều khiển việc nạp ắc quy. Khi có điện ắc quy là nơi tích trữ năng lượng. Khi đó dưới sự điều khiển của mạch điều khiển nạp thì ắc quy được nạp. Khi điện áp trên ắc quy tăng đến một mức nào đó thì mạch điều khiển sẽ cắt việc nạp ắc quy. .Accquy: là nơi tích trữ năng lượng khi có điẹn áp nguồn 220v và là nơi cung cấp năng lượng cho các phụ tải khi lưới điện bị mất. Thời gian duy trì điện của U.P.S phụ thuộc rất nhiều vào dung lượng của ắc quy. .Điều khiển chỉnh lưu: Điều khiển góc mở của các thyristor trong mạch chỉnh lưu sao cho điện áp ra sau chỉn lưu ổn định theo yêu cầu. .Điều khiển nghịch lưu: Điều khiển thời gian dẫn của các van hợp lý sao cho điện áp cung cấp cho tải là không đổi hoặc thay đổi rất nhỏ. Mạch điều khiển này đóng vai trò quan trọng như một bộ ổn áp hoạt động song song với bộ nghịch lưu. .Nguồn: Dùng để cung cấp các mức điện áp khác nhau cho hai bộ điều khiển chỉnh lưu và nghịch lưu. 2. A.T.S lưới-lưới. Sơ đồ cấu trúc của A.T.S lưới – lưới

doc75 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 9162 | Lượt tải: 10download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Nghiệp thiết kế bộ tự động chuyển đổi nguồn A.T.S Lưới - Máy phát, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docNghiệp thiết kế bộ tự động chuyển đổi nguồn ATS Lưới- Máy phát.DOC