Bài giảng Bảo vệ Rơ le và tự động hóa - Chương 3: Các loại Rơ le - Phạm Thị Minh Thái

Nội dung text: Bài giảng Bảo vệ Rơ le và tự động hóa - Chương 3: Các loại Rơ le - Phạm Thị Minh Thái

1. Đại học quốc gia Tp.HCM Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Company LOGOGV : ĐẶNG TUẤN KHANH BV rơle và tự động hóa 1
2. Chương 3: Các loại rơle Giới thiệu một số loại rơle Rơle điện từ Rơle trung gian điện từ Rơle tín hiệu Rơle thời gian Rơle cảm ứng Rơle công suất Rơle tổng trở Rơle kỹ thuật số BV rơle và tự động hóa 2
3. rơle điện từ - cấu tạo Gồm có: ✓ Lõi sắt 1 làm khung sườn và mạch tĩnh ✓ Phần động 2 và là giá mang tiếp điểm 5 ✓ Lò xo 3 kéo phần động 2 luôn cho tiếp điểm 5 hở ✓ Cuộn dây 4 tạo từ thông 5 2 I R 4 3  1 BV rơle và tự động hóa 3
4. rơle điện từ - nguyên lý hoạt động o Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây 4 sẽ sinh ra sức từ động FIW= RR. và từ thông Φ chạy trong lõi sắt 1 và 2 '2 o Từ thông Φ sinh ra lực hút FKR =. o Vì lõi sắt không bảo hòa nên '' =KI. R o Như vậy ta có: 2 ' 2 ' '' 2 FKKKIKIRRIR=  =( ) = ( ) o Nếu FFR Loxo thì 2 sẽ bị hút vào 1 dẫn đến tiếp điểm 5 đóng lại, gọi rơle tác động 5 2 I R 4 3  BV rơle và tự động hóa 1 4
5. rơle điện từ - đặc tính o Đường đặc tính hút nhả o Rơle đang ở vị trí hở. Cho I R tăng dần từ 0 đến thời điểm nào đó thì FF rơle tác động. Còn khi R Loxo thì rơle không tác động. FFR Loxo o Rơle đang ở vị trí đóng. Cho giảm dần về 0 đến thời điểm nào đó thì rơle nhả ra. o Nhận xét: dòng điện trở về để rơle nhả ra luôn bé hơn dòng điện để rơle hút. BV rơle và tự động hóa 5
6. rơle điện từ - ứng dụng Đóng cắt mạng điện Rơle dòng điện Rơle kém điện áp BV rơle và tự động hóa 6
7. rơle trung gian điện từ - cấu tạo o Giống như rơle điện từ, nhưng rơle trung gian điện từ có kích thước lớn hơn vì có nhiều tiếp điểm thường đóng (NO) thường hở (NC) và tiếp điểm có kích thước lớn hơn. o Có khả năng đóng cắt đồng thời nhiều mạch và có công suất lớn BV rơle và tự động hóa 7
8. rơle tín hiệu – cấu tạo o Lõi sắt 1 làm khung sườn và là phần tĩnh o Cuộn dây quấn 2 trên lõi sắt o Phần động giá 3 (lõi sắt) trên đó có khớp giữ o Tấm thẻ 4 o Lò xo 5 kéo phần động làm cho nó hở lúc bình thường 2 I R 4 3 1 5 BV rơle và tự động hóa 8
9. rơle tín hiệu – nguyên lý hoạt động o Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây sẽ sinh ra sức từ động và từ thông Φ chạy trong lõi sắt 1 và 2 FIW= . RRR I R o Từ thông Φ sinh ra lực hút '2 2 FKR =. 4 o Vì lõi sắt không bảo hòa nên 3 =KI'' . 1 o Như vậy ta có: R 2 ' 2 ' '' 2 5 FKKKIKIRRIR=  =( ) = ( ) o Nếu FFR Loxo thì 2 sẽ bị hút vào 1 dẫn đến tiếp điểm 5 đóng lại, gọi rơle tác động o Lúc này tấm thẻ rơi xuống. Khi rơle nhả ra thì tấm thẻ vẫn ở dưới. Do đó, ta muốn về trạng thái ban đầu thì ta phải nâng tấm thẻ lên. BV rơle và tự động hóa 9
10. rơle tín hiệu - ứng dụng o Để báo động và lưu lại dấu tích đã tác động BV rơle và tự động hóa 10
11. rơle cảm ứng – cấu tạo o Gồm mạch từ có khe hở không khí và đĩa nhôm đặt tại khe hở không khí. Trên đĩa nhôm có tiếp điểm và lò xo. o Trên mạch từ có quấn cuộn dây o Có nam châm hình chữ U để đĩa nhôm không bị dao động và có nhiệm vụ làm cho đĩa nhôm quay chậm lại R N I R I N R1 R2 BV rơle và tự động hóa 11
12. rơle cảm ứng – nguyên lý hoạt động o Khi có điện IR vào cuộn dây sẽ tạo ra từ thông ΦR . Từ thông ΦR tách ta thành ΦR1 và ΦR2 . Từ thông ΦR1 xuyên qua vòng ngắn mạch, cảm ứng vòng ngắn mạch sinh ra sức điện động EN và dòng ngắn mạch IN . Dòng IN sinh ra từ thông ΦN . o Tại khe hở không khí ta có ; 11 = RN +  22 = RN − 2 o Moment điện từ tác động lên đĩa nhôm MKI= ( R )  2  N R1 R N R2 N I R I N  1 R1 R2 EN I N BV rơle và tự động hóa 12
13. rơle cảm ứng – đặc tính o Thời gian tác động của tiếp điểm rơle cảm ứng tùy thuộc vào khoảng hở tiếp điểm, lực kéo lò xo và dòng điện IR o Vì khoảng hở tiếp điểm và lực kéo lò xo được chỉnh cố định nên thời gian tác động chỉ còn phụ thuộc vào IR o Tuy nhiên, trên thực tế thì do lọi sắt bị bảo hòa nên khi I tăng mà Φ không tăng nên M cũng không tăng, thời gian tác động không giảm. Phần phụ thuộc o Đồ thị đặc tính nằm ngang Phần độc lập Thực tế Lý thuyết BV rơle và tự động hóa 13
14. rơle cảm ứng – ứng dụng o Dùng bảo vệ mạch điện o Thông thường người ta đặt chung rơle điện từ và rơle cảm ứng chung với nhau, tiếp điểm của chúng được nối song song nhau. Cho nên đường cong đặc tính (rơle cảm ứng dùng để bảo vệ quá tải, rơle điện từ dùng để bảo vệ ngắn mạch): BV rơle và tự động hóa 14
15. rơle công suất – cấu tạo Gồm có: ✓ Lõi sắt có cực từ hướng vào trong ✓ Ở giữa có 1 ống hình trụ bằng nhôm quay quanh 1 trục, trên trục có gắn tiếp điểm và lò xo. ✓ Trên lõi sắt có 2 bộ cuộn dây. U IU I R R I R IU U R BV rơle và tự động hóa 15
16. rơle công suất – nguyên lý hoạt động o Đặt điện áp UR vào cuộn dây điện áp sẽ sinh ra dòng điện IU qua cuộn dây và sinh từ thông ΦU o Cho dòng IR qua cuộn dây dòng điện sẽ sinh ra từ thông ΦI o Khi mạch từ chưa bảo hòa: UR tỷ lệ với IU, IU tỷ lệ với Φ U , IR tỷ lệ với ΦI o Moment làm quay ống nhôm: U MKKUI=  sin = sin( − ) R 12IURRUR φR I = MKUI =cos( + ) RI 2 RRR φ U ψ 0 =−90 U IUU= =− UR Là góc lệch ΦU và ΦI R Là góc lệch UR và IR U Là góc lệch I và U U R BV rơle và tự động hóa 16
17. rơle công suất – nguyên lý hoạt động MKUI=+2 RRRcos( ) Momen quay cực đại khi cos( +=R ) 1 +=R 0 Là hướng nhạy nhất của rơle công suất 0 0 RU= − = − 90 Nhớ lại =−90 U NM nhiều pha 0 0 0 0 Thông thường U = 65 nên Rnhay =65 − 90 = − 25 NM chạm đất 0 0 0 0 Thông thường U =−20 nên Rnhay = −20 − 90 = − 110 BV rơle và tự động hóa 17
18. rơle công suất – đặc tính o Đường đặc tính thời gian tác động của rơle công suất tương tự như đường đặc tính thời gian tác động rơle cảm ứng o Một trong hai đại lượng UR hay IR đổi chiều thì ống nhôm quay đổi chiều. BV rơle và tự động hóa 18
19. rơle công suất – ứng dụng o Dùng cho hệ thống bảo vệ có định hướng công suất, mạng nhiều nguồn. o Ví dụ: BV rơle và tự động hóa 19
20. rơle tổng trở - cấu tạo o Thanh ngang bị lò xo kéo nên luôn luôn áp sát vật cản. o Hình vẽ 4 5 1 6 U R I 2 3 R BV rơle và tự động hóa 20
21. rơle tổng trở - nguyên lý hoạt động o Khi cho dòng điện IR vào cuộn dây dòng điện sẽ sinh ra moment 2 điện hút thanh ngang MKIIIR= ( ) o Đặt điện áp áp U vào cuộn dây điện áp sẽ sinh ra moment điện hút thanh ngang 2 MKUUUR= ( ) 4 5 1 6 U R I 2 3 R BV rơle và tự động hóa 21
22. rơle tổng trở - nguyên lý làm việc o Nếu bỏ qua lực lò xo ✓ Khi MU > MI rơle không tác động ✓ Khi MU < MI rơle tác động 22 ✓ Khi MU=MI rơle khởi động: KUKIURIR( ) = ( ) UKRI Zkd == IKRU o Khi ngắn mạch I tăng (IN), U giảm (UN): tổng trở lúc ngắn mạch U Z = N 4 5 N I N 1 6 U R I 2 3 R BV rơle và tự động hóa 22
23. rơle tổng trở - nguyên lý hoạt động o Sự tác động rơle: ✓ Nếu ZZkd N : rơle sẽ không tác động ✓ Nếu ZZkd N : rơle sẽ tác động o Muốn điều chỉnh phạm vi tác động của rơle ta phải điều chỉnh Zkđ. Ta thay đổi Zkđ bằng cách thay đổi số vòng dây cuộn dòng điện. 4 5 1 6 U R I 2 3 R BV rơle và tự động hóa 23
24. rơle tổng trở - đặc tính, ứng dụng o Yêu cầu rơle tổng trở tác động nhanh, sai số khoảng 10%, hệ số trở về KV = 1.05 đến 10.15 o Dùng bảo đường dây truyền tải LFZR BV rơle và tự động hóa 24
25. Rơle kỹ thuật số Rơle kỹ thuật số gồm các khối: ❖ MI (measuring inputs) : Nhận tín hiệu analog từ biến dòng điện, biến điện áp. ❖ IA(Input amplification) : Cấp khuếch đại tín hiệu đầu vào, trong đó có bộ lọc để xử lý tín hiệu. ❖ AD(Analog to digital) : gồm bộ nhớ, bộ đa kênh (multiplexer) và bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự analog sang tín hiệu số. ❖ μC (micro computer) : Chức năng bảo vệ & điều khiển sẽ được thực hiện trong cấp này. BV rơle và tự động hóa 25
26. BV rơle và tự động hóa 26