Bài giảng Điện tử công suất - Chương 2+3 - Nguyễn Tiến Ban

Nội dung text: Bài giảng Điện tử công suất - Chương 2+3 - Nguyễn Tiến Ban

1. BÀI GIẢNG BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 2: Chương 3:
2. CHƯƠNG 2: 2.1 Sử dụng nguyên tắc điện từ 2.2 Sử dụng nguyên tắc cảm ứng 2.3 Sử dụng linh kiện bán dẫn, vi mạch 2.4 Sử dụng kỹ thuật vi xử lý 2
3. CHƯƠNG 3: 3.1 Rơle điện từ 3.2 Rơle trung gian điện từ 3.3 Rơle trung gian tác động chậm 3.4 Rơle tín hiệu 3.5 Rơle thời gian 3.6 Rơle cảm ứng 3.7 Rơle công suất 3.8 Rơle tổng trở 3
4. 3.1 3.1.1 Cấu tạo 3.1.2 Nguyên lý làm việc 3.1.3 Đặc tính 3.1.4 Ứng dụng 4
5. 3.1.1 Gồm có: ✓ Lõi sắt 1 làm khung sườn va 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 ✓ Hình vẽ minh họa: 5 2 I R 4 3 5  1
6. 3.1.2 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 6 3  1
7. 5 3.1.3 2 I R 4 3  o Đường đặc tính hút nhả 1 o Rơle đang ở vị trí hở. Cho I R tăng dần từ 0 đến thời điểm nào đó thì FFR Loxo rơle tác động. Còn khi FFR Loxo thì rơle không tác động. 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. 7
8. 3.1.4 Đóng cắt mạng điện 3.1.4.1 Rơle dòng điện 3.1.4.2 Rơle kém điện áp 8
9. 3.1.4.1 o Rơle dòng điện: cuộn dây có nhiều vòng dây và dây dẫn có tiết diện lớn, cuộn dây cần có điện áp bé. o Trạng thái bình thường tiếp điểm nhả. o Khi rơle đang nhả, dòng IR nhỏ nhất làm rơle hút gọi là dòng điện khởi động Ikđ o Khi rơle đang hút, dòng IR lớn nhất làm rơle nhả gọi là dòng điện trở về Itv o Hệ số trở về: Itv Kv = 1 Ikd 9
10. 3.1.4.1 o Rơle điện áp: cuộn dây có nhiều vòng dây và dây dẫn có tiết diện nhỏ, cuộn dây cần có điện áp lớn. Trạng thái bình thường tiếp điểm hút. Khi rơle đang hút, điện áp UR lớn nhất làm rơle nhả gọi là điện áp khởi động Ukđ Khi rơle đang nhả, dòng UR nhỏ nhất làm rơle hút gọi là điện áp trở về Utv Hệ số trở về: Utv Kv = 1 Ukd 10
11. 3.2 3.2.1 Cấu tạo 3.2.2 Nguyên lý làm việc 3.2.3 Đường đặc tính 3.2.4 Ứng dụng 11
12. 3.2.1 o Giống như rơle điện từ, nhưng rơle trung gian điện từ có kích thước lớn hơn. o Nó có nhiều tiếp điểm thường đóng (NO) thường mở (NC) và tiếp điểm có kích thước lớn hơn. 12
13. 3.2.2 o Giống như rơle điện từ o Rơle trung gian điện từ phải đảm bảo tác động ngay cả khi điện áp giảm xuống 15 đến 20 % o Rơle điện từ có Ukđ = (0.6 đến 0.7).Uđm 13
14. 3.2.3 o Giống như rơle điện từ o Rơle điện từ không có yêu cầu về hệ số trở về KV , nhưng cần phải tác động nhanh (0.01 đến 0.02 giây). 14
15. 3.2.4 o Dùng đóng cắt mạch có dòng điện lớn o Do có nhiều tiếp điểm nên dùng đóng cắt nhiều mạch o Vì vậy, rơle trung gian điện từ có khả năng đóng cắt đồng thời nhiều mạch và đóng cắt dòng điện lớn. 15
16. 3.3 3.3.1 Cấu tạo 3.3.2 Nguyên lý làm việc 16
17. 3.3.1 o Lõi sắt 1 rơle trung gian tác động chậm được lồng vào trong một ống đồng. o Ống đồng 2 này có tác dụng như 1 vòng ngắn mạch (làm chậm sự thay đổi từ thông trong lõi sắt). o Dây dẫn 3 quấn ngoài ống đồng. 1 2 3 17
18. 3.3.2 o Khi rơle đang nhả, khe hở không khí lớn, từ dẫn không khí nhỏ, hằng số thời gian T nhỏ nên rơle đóng không chậm. o Khi rơle đang hút, khe hở không khí nhỏ, từ dẫn không khí lớn, hằng số thời gian T lớn nên rơle nhả chậm. 18
19. 3.4 3.4.1 Cấu tạo 3.4.2 Nguyên lý làm việc 3.4.3 Ứng dụng 19
20. 3.4.1 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 20 5
21. 3.4.2 o Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây sẽ sinh ra sức từ động FIWRRR= . và từ thông Φ chạy trong lõi sắt 1 và 2 FK='2. o Từ thông Φ sinh ra lực hút R I R 2 o '' Vì lõi sắt không bảo hòa nên =KI. R 4 o Như vậy ta có: 1 3 2 ' 2 ' '' 2 FKKKIKIRRIR=  =( ) = ( ) 5 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 reset thì ta phải nâng tấm thẻ lên. 21
22. 3.4.4 o Công dụng để báo động và lưu lại dấu tích đã tác động 22
23. 3.5 3.5.1 Cấu tạo 3.5.2 Nguyên lý làm việc 3.5.3 Đường đặc tính 3.5.4 Ứng dụng 23
24. 3.5.1 o Rơle thời gian có phần động liên kết với một bộ đếm đồng hồ. Thời gian chậm nhanh là do bộ đếm này. 24
25. 3.5.2 o Khi có điện vào cuận dây, các tiếp điểm không tác động ngay mà phải sau khoảng thời gian t mới tác động. Thời gian t có thể điều chỉnh được. 25
26. 3.5.3 o Rơle thời gian phải có độ chính xác cao Δt = ± 0.1, điện áp giảm 0.8Uđm vẫn làm việc bình thường. Phải trở về nhanh để sẳn sàng tác động lần sau. 26
27. 3.5.4 o Công dụng đóng cắt chậm tiếp điểm 27
28. 3.6 3.6.1 Cấu tạo 3.1.2 Nguyên lý làm việc 3.1.3 Đường đặc tính 3.1.4 Ứng dụng 28
29. 3.6.1 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 địa nhôm quay chậm lại R N I R I N 29 R1 R2
30. 3.6.2 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 I R  I R2 N N  1   R1 R2 30 EN I N
31. 3.6.3 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 31 Lý thuyết
32. 3.6.4 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): 32
33. 3.7 3.7.1 Cấu tạo 3.7.2 Nguyên lý làm việc 3.7.3 Đường đặc tính 3.7.4 Ứng dụng 33
34. 3.7.1 Gần giống như động cơ: ✓ 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 I U 34 U R
35. 3.7.2 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 Φ I, o Moment làm quay ống nhôm: 0 MKKUI=12 IURRUR sin = sin( − ) =−90 U MKUI=+cos( ) 2 RRR U R φ =− Φ Φ R URLà góc lệch U và I IRI= ψ R Là góc lệch UR và IR 35 IUU= U Là góc lệch IU và UR
36. 3.7.2 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 36
37. 3.7.3 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. 37
38. 3.7.4 o Dùng cho hệ thống bảo vệ có định hướng công suất, mạng nhiều nguồn. o Ví dụ: 38
39. 3.8 3.8.1 Cấu tạo 3.8.2 Nguyên lý làm việc 3.8.3 Đường đặc tính 3.8.4 Ứng dụng 39
40. 3.8.1 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 40
41. 3.8.2 o Khi cho dòng điện IR vào cuộn dây dòng điện sẽ sinh ra 2 moment điện hút thanh ngang MKIIIR= ( ) o Đặt điện áp áp U vào cuộn dây điện áp sẽ sinh ra 2 moment điện hút thanh ngangMKUUUR= ( ) 4 5 1 6 U R I 2 3 R 41
42. 3.8.2 o Nếu bỏ qua lực lò xo ✓ Khi MU > MI rơle không tác động ✓ Khi MU < MI rơle tác động KUKI22= ✓ Khi MU=MI rơle khởi động: URIR( ) ( ) UKRI Zkd == IKRU o Khi ngắn mạch I tăng (IN), U giảm (UN): tổng trở lúc U ngắn mạch N 4 5 Z N = I N 1 6 U R 42 I 2 3 R
43. 3.8.2 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 43
44. 3.8.3 o Yêu cầu rơle tổng trở tác động nhanh, sai số khoảng 10%, hệ số trở về KV = 1.05 đến 10.15 44
45. 3.8.4 o Công dụng dùng bảo mạng điện 45