Báo cáo khoa học : Thiết kế mạch bảo vệ tự động chống mất pha và đảo pha nguồn điện cho động cơ

Hiện nay động cơ điện đ-ợc sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân: Công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt… với công suất từ vài chục oát (W) đến hàng nghìn kilo oát (kW). Trong quá trình làm việc động cơ rất dễ bị mất pha do một số lý do hoặc do công nhân vận hành thao tác nhầm khi nối nguồn cấp điện cho động cơ nên thứ tự pha của nguồn bị thay đổi. Trong cả hai tr-ờng hợp đều làm cho động làm việc không bình th-ờng gây ra những sự cố nghiêm trọng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học : Thiết kế mạch bảo vệ tự động chống mất pha và đảo pha nguồn điện cho động cơ Báo cáo khoa học Một số yếu tố có ảnh h-ởng đến khả năng sinh tổng hợp -Decalactone của chủng nấm men Yarrowia lipolytica W29 ThiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ tù ®éng chèng mÊt pha vµ ®¶o pha nguån ®iÖn cho ®éng c¬ Designing an automatic protection circuit to avoid phase loss and reverted phase for motors Ph¹m ViÖt S¬n1, Ng« ThÞ TuyÕn1 Summary Automatic protection for motors in production is of importance. The situation when the motor losses a phase or changes its phase sequence often takes place in reality. In such a situation the motor will be burnt or revert its rotating direction, which causes considerable damages to production process and human beings. This article is mainly concerned about designing an automatic protection circuit for a motor when it losses a phase or changes its phase sequence, using semiconductor components. This circuit had a simple design, high accuracy, quick and selective responses, compact character, ease for use and repair, high reliability and high durability. Key words: motor, automatic protection, phase loss, reverted phase. 1. ®Æt vÊn ®Ò HiÖn nay ®éng c¬ ®iÖn ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c ngµnh kinh tÕ quèc d©n: C«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i, sinh ho¹t… víi c«ng suÊt tõ vµi chôc o¸t (W) ®Õn hµng ngh×n kilo o¸t (kW). Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc ®éng c¬ rÊt dÔ bÞ mÊt pha do mét sè lý do hoÆc do c«ng nh©n vËn hµnh thao t¸c nhÇm khi nèi nguån cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ nªn thø tù pha cña nguån bÞ thay ®æi. Trong c¶ hai tr−êng hîp ®Òu lµm cho ®éng lµm viÖc kh«ng b×nh th−êng g©y ra nh÷ng sù cè nghiªm träng trong s¶n xuÊt. Tõ tr−íc cho ®Õn nay, ng−êi ta th−êng dïng c¸c r¬ le ®iÖn tõ (Bïi Hång HuÕ, 2003) hoÆc r¬ le sè ®Ó b¶o vÖ cho ®éng c¬ khi bÞ mÊt pha. Nh−îc ®iÓm cña r¬ le ®iÖn tõ lµ ®é tin cËy kh«ng cao, qu¸n tÝnh lín, kh«ng cã kh¶ n¨ng hiÓn thÞ th«ng tin cho ng−êi sö dông, cßn r¬ le sè cã cÊu t¹o phøc t¹p, khã kh¨n cho vËn hµnh vµ söa ch÷a, gi¸ thµnh cao. §Ó kh¾c phôc mét sè nh−îc ®iÓm nªu trªn cña r¬ le ®iÖn tõ vµ r¬ le sè, chóng t«i nghiªn cøu l¾p r¸p m¹ch ®iÖn tù ®éng b¶o vÖ cho ®éng c¬ chèng mÊt pha vµ tù ®éng ®¶o pha khi thø tù pha cña nguån bÞ thay ®æi b»ng c¸c linh kiÖn b¸n dÉn. 2. VËt liÖu, ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.1. VËt liÖu nghiªn cøu §éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha, c¸c linh kiÖn b¸n dÉn: ®ièt, tranzito, c¸c tô, c¸c ®iÖn trë l¾p r¸p thµnh c¸c m¹ch æn ¸p, c¸c m¹ch logic c¬ b¶n: AND (Vµ), NOT (§¶o), NAND (§¶o – Vµ), m¹ch vi, tÝch ph©n… 2.2. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ThiÕt kÕ tÝnh to¸n m¹ch ®iÖn trªn lý thuyÕt: tæ hîp c¸c tÝn hiÖu ph¸t hiÖn mÊt pha vµ ®¶o pha trªn chÝnh c¸c pha cña nguån, tõ hai pha liªn tiÕp nhau ®Ó ®¶m b¶o ®óng thø tù c¸c pha. ViÖc tæ hîp c¸c tÝn hiÖu nµy ®−îc thùc hiÖn trªn c¸c m¹ch logic cña NhËt: 1011, 4049, 4081. TiÕn hµnh l¾p r¸p kh¶o nghiÖm trong thùc tÕ ®Ó hiÖu chØnh l¹i m¹ch 3. KÕt qu¶ nghiªn cøu 3.1. ¶nh h−ëng cña hiÖn t−îng nguån bÞ mÊt pha hoÆc thay ®æi thø tù pha ®Õn qu¸ tr×nh lµm viÖc cña ®éng c¬ Khi vËn hµnh ®éng c¬ ba pha, cã sù cè ®øt mét pha, hai pha d©y quÊn cßn l¹i cña ®éng c¬ sÏ t¹o thµnh d©y quÊn mét pha. Lóc ®ã ®éng c¬ ba pha sÏ chuyÓn sang lµm viÖc ë chÕ ®é mét pha. NÕu ®éng c¬ kÐo t¶i kh«ng ®æi th× c«ng suÊt ®iÖn ®−a vµo ®éng c¬ ë hai chÕ ®é mét pha vµ ba pha lµ nh− nhau (Vò Gia Hanh, 2001): 1 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI 226 P3p = P1p 3 UdI3 ≈ UdI1 Hay: Trong ®ã: I3 – Dßng ®iÖn stato ë chÕ ®é ba pha; I1 – Dßng ®iÖn stato ë chÕ ®é mét pha; Ud - §iÖn ¸p d©y cña nguån ®Æt vµo ®éng c¬ Ud = 380V. Tõ biÓu thøc trªn ta cã: I1 = 3 I3 Nh− vËy dßng ®iÖn ë ®éng c¬ ba pha lµm viÖc ë chÕ ®é mét pha ®· t¨ng lªn 3 lÇn so víi khi lµm viÖc ë chÕ ®é b×nh th−êng (ba pha). Khi ®ã tæn hao sÏ t¨ng lªn ba lÇn, nÕu kh«ng c¾t ®éng c¬ ra khái l−íi ®iÖn, ®éng c¬ sÏ bÞ ch¸y. Tr−êng hîp thø tù pha cña nguån vµo ®éng c¬ thay ®æi, ®éng c¬ vÉn quay nh−ng chiÒu quay cña ®éng c¬ bÞ thay ®æi do tõ tr−êng quay ®æi chiÒu (Bïi Hång HuÕ, 2003). Nh− vËy quy tr×nh s¶n xuÊt bÞ ®¶o lén (vÝ dô b¨ng t¶i ®ang ch¹y tiÕn l¹i ch¹y lïi, cÇn trôc ®ang n©ng th× l¹i h¹…). §iÒu nµy cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ nghiªm träng dÉn ®Õn nh÷ng thiÖt h¹i kh«ng nhá vÒ ng−êi vµ cña. 3..2. ThiÕt kÕ s¬ ®å tù ®éng b¶o vÖ ®éng c¬ chèng mÊt pha vµ thø tù pha cña nguån ®iÖn thay ®æi Trong nghiªn cøu nµy chóng t«i chØ tr×nh bµy c¸ch tiÕn hµnh l¾p r¸p m¹ch tù ®éng b¶o vÖ cho ®éng c¬ xoay chiÒu ba pha khi bÞ mÊt pha hoÆc thø tù pha cña nguån ®iÖn bÞ thay ®æi víi s¬ ®å nguyªn lý nh− ë h×nh 1. 3.2.1. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å a) Khi nguån ®iÖn b×nh th−êng (cã c¶ ba pha theo ®óng thø tù pha A, B, C) TÝn hiÖu ®−îc lÊy trùc tiÕp tõ c¸c pha cña nguån xoay chiÒu ba pha cã Ud = 380V; Up = 220V. §éng c¬ ®−îc cÊp ®iÖn tõ nguån ba pha qua mét khëi ®éng tõ kÐp ®−îc ®iÒu khiÓn bëi m¹ch b¶o vÖ ®iÖn tö. Trong s¬ ®å nµy, c¸c ®ièt D1, ®iÖn trë R1, vµ ®ièt æn ¸p DZ1 cña pha A t¹o thµnh c¸c m¹ch chØnh l−u vµ ghim ®iÖn ¸p. Trªn ®Çu vµo 2 cña phÇn tö NAND V1 (øng víi nöa chu kú d−¬ng cña ®iÖn ¸p pha A) sÏ cã xung víi biªn ®é 12V vµ ®é réng xung b»ng mét nöa chu kú ®iÖn ¸p nguån. C¸c phÇn tö t−¬ng øng ë c¸c pha B vµ C còng t¹o nªn c¸c xung t−¬ng tù nh−ng lÖch pha nhau 1/3 chu kú (t−¬ng øng víi gãc pha 1200). Tæ hîp c¸c phÇn tö V1, m¹ch tÝch ph©n C1R4, phÇn tö NOT V4 vµ V7 t¹o nªn mét tÝn hiÖu øng víi s−ên ©m cña xung t¹o bëi m¹ch chØnh l−u, ghim pha A, cã biªn ®é b»ng 12V vµ ®é réng xung chØ phô thuéc vµo tham sè cña m¹ch tÝch ph©n, ®−a vµo ®Çu vµo 1 cña m¹ch AND V10. TÝn hiÖu nµy ®−îc tæ hîp víi tÝn hiÖu xung 12V ®é réng xung T/2 øng víi nöa chu kú d−¬ng cña pha B. Trªn ®Çu ra cña V10 ...