Tắt động Cơ Khi điện Lưới Bị Mất Pha

[robotech]

Mình mới tham gia diễn đàn , có gì sơ sót xin chỉ thêm !
Theo phân tích của chị Lan Hương và Cô Nhóc , mình đã làm xong một mạch bảo vệ mất pha cho motor rất đơn giản theo nguyên tắc :
_ Dò dòng trên một pha duy nhất : nếu mất pha đó dòng sẽ bằng 0, nếu mất pha khác dòng của pha đó sẽ tăng trên 30 % .không đụng đến điện áp ...
Bản thân chân lý bao giờ cũng rất đơn giản, cám ơn Chị Lan Hương và Cô Nhóc nhiều !

Về sự đơn giản mạch của bạn không có gì sai cả,nhưng để tăng mức an toàn cho thiết bị bảo vệ,các nhà chế tạo luôn dự trù ở tình huống có thể xảy ra:đó là nếu mạch duy nhất này vì một lý do bên ngoài nào dó không hoạt động (như 1 con diode duy nhất của mạch nối vào thyristor chính để cắt mạch bị hư chẳng hạn,hay một mối hàn nào đó bị lỗi theo thời gian,làm mạch không hoạt động được) thì toàn bộ thiết bị bảo vệ sẽ bị ảnh hưởng.
Ở các thiết bị ngắt dòng khi quá tải cho động cơ ba pha,các nhà chế tao luôn thiết kế ít nhất 2 mạch giống nhau,có thể bảo vệ thiết bị được hữu hiệu hơn,tìm trên thị trường sẽ không có 1 cái relay nhiệt bảo vệ khi mất pha cho động cơ 3 pha chỉ kiểm soát 1 pha,thường là kiểm soát cường độ của 2 pha,pha còn lại đấu trực tiếp.
việc kiểm soát dòng điện cả 3 pha sẽ làm tăng độ an toàn lên gấp 3 lần cho thiết bị và cũng không tôn kém nhiều hơn khi chế tạo.

[Binhvl]

Mình mới tham gia diễn đàn , có gì sơ sót xin chỉ thêm !
Theo phân tích của chị Lan Hương và Cô Nhóc , mình đã làm xong một mạch bảo vệ mất pha cho motor rất đơn giản theo nguyên tắc :
_ Dò dòng trên một pha duy nhất : nếu mất pha đó dòng sẽ bằng 0, nếu mất pha khác dòng của pha đó sẽ tăng trên 30 % .không đụng đến điện áp ...
Bản thân chân lý bao giờ cũng rất đơn giản, cám ơn Chị Lan Hương và Cô Nhóc nhiều !

[langkhach74]

cãm ơn Cô Nhóc nhiều!

[cô nhóc]

Mạch tổng hợp

Tổng hợp tất cả các khối, Nhóc vẽ tạm thành 1 sơ đồ như sau. Các anh chị có thể thay đổi đi cho hoàn hảo, và kiểm lại xem có gì sai sót. Nếu có gì sai sót, các anh chị thông bào giúp cho.

Các tín hiệu bảo vệ được đưa qua một mạch logic Hoặc, dùng 4 diode để kéo 1 rơ le. Nhóc dùng Thyristor để bảo đảm dù sự cố thoáng qua, mạch vẫn phải bảo vệ được.

Nhóc gởi lên tập tin gif và tập tin bản vẽ Visio. Các anh chị có thể sử dụng tùy thích.

[cô nhóc]

Bộ bảo vệ chạm đất và mất cân bằng pha:

Phần đo lường dòng thứ tự không:
Phần này dùng bảo vệ chạm đất cho động cơ.

Điện áp ba pha ở đầu ra 3 bộ biến dòng phụ sẽ được cộng với nhau để cho ra dòng tỷ lệ với 3 lần dòng thứ tự không. Sau đó áp này sẽ được chỉnh lưu chính xác, so sánh và tạo thời gian trễ giống như mạch bảo vệ quá tải. Lưu ý tín hiệu ra tỷ lệ với 3 x In chứ không phải tỷ lệ với In

Phần đo lường dòng thứ tự nghịch:
Phần này để xác định tình trạng mất cân bằng pha, bảo vệ mất pha cho động cơ.
Pha c được làm lệch 120º bằng cách dùng 1 mạch khuếch đại đảo, với mạch hồi tiếp là 1 khâu lệch 60º.
Pha b được làm lệch 240º (-120º) bằng cách làm lệch đi 60º rồi qua mạch khuếch đại đảo.
Hai tín hiệu này và tín hiệu pha a cộng với nhau sẽ thành tín hiệu tỷ lệ với dòng thứ tự nghịch.

Tín hiệu dòng thứ tự nghịch sẽ được chỉnh lưu chính xác, trước khi đưa qua mạch so sánh và tạo trễ.

Cách tính toán cho mạch so sánh và tạo trễ giống như mạch bảo vệ quá dòng. Lưu ý là tín hiệu điện áp ra của mạch tỷ lệ với 3 x I2 chứ không tỷ lệ với I2

[cô nhóc]

Bộ bảo vệ quá tải.

Phần đo lường dòng.
Khi dòng điện động cơ = dòng định mức điện áp ra của bộ biến dòng phụ là:
V = 260/300*1V=0.86Vrms.

Với điện áp này, nếu chỉnh lưu thông thường để thành dòng một chiều, thì sai số do điện áp giáng trên diode sẽ rất lớn. Do đó, cần bộ chỉnh lưu chính xác. Nguyên lý của mạch chỉnh lưu chính xác đã được mô tả kỹ trong các tài liệu về Op amp. Điện áp một chiều ngõ ra tỷ lệ 1x1 với điện áp xoay chiều ngõ vào. Nhóc xài sang, dùng thêm mạch đệm đầu vào và đầu ra.

Phần so sánh và tạo thời gian trễ:

Giả sử ta đặt dòng điện tác động của rơ le = 115 % dòng định mức. Rơ le phải tác động ở U = 0.86*115/100 =0.99V .
Mạch so sánh 3 diode sẽ lựa dòng lớn nhất (áp âm nhất) để so sánh với áp chuẩn *5V bằng 1 mạch cộng tín hiệu.

Biến trở 100K được chỉnh sao cho:
0.99V/10K =5V/Rvar

Rvar = 50.5 kΩ.

Khi dòng bắt đầu tăng hơn dòng này, sẽ có 1 dòng bằng sai số. Dòng sai số này sẽ nạp vào tụ tích phân. Điện áp ra sẽ tăng lên từ 0V. Khi điện áp tăng đến trên 5V, mạch Schmitt triger sẽ chuyển trạng thái. Khi đó, đèn Led sẽ sáng.

[cô nhóc]

Bảo vệ ngắn mạch: quá dòng tức thời.

Khi động cơ khởi động, dòng có thể lên gấp 5 đến 7 lần dòng định mức. Nếu sử dụng các biện pháp khởi động khác để giảm dòng khởi động, thì vẫn có thể lớn gấp 3 lần dòng định mức. Bộ bảo vệ ngắn mạch phải được chỉnh định cao hơn trị số này.

Dòng ngắn mạch tính toán: chọn = 8 lần dòng định mức động cơ, = 8*260=2080A.
Dòng ra của bộ biến dòng: 2080/300*5=34,67A
Điện áp ra của bộ biến dòng phụ: 34,67A/5A*1V =6,93V
Với điện áp này, chúng ta có thể chỉnh lưu trực tiếp, mà không sợ suy giảm trên diode.
Điện áp ra sau bộ chỉnh lưu: 6,93*1,4142 = 9.8V.
Mạch điện được vẽ đính kèm.

Nếu so sánh với điện áp chuẩn 5V, thì biến trở 100k phải chỉnh ở: [(9.8/5)-1]*10K =9,6K (Trong trường hợp này nên chọn biến trở 20KΩ)

[cô nhóc]

...

Dựa vào những ý tưởng Nhóc đã trình bày ở trên, Nhóc sẽ lần lượt Post từng phương án để chúng ta có thể thiết kế các mạch bảo vệ lên. Các anh chị có thể giúp phát triển các mạch cho hoàn thiện. (Cho Nhóc 1 thời gian để Nhóc vẽ vời vài cái sơ đồ, rồi post lên sau.)

Hôm nay Nhóc đã vẽ vời xong mấy cái hình, nên post lên đây, các anh chị xem thử.

Đầu tiên, Nhóc đề nghị các anh chị sử dụng các bộ biến dòng sẵn có trong hệ
thống. Các động cơ lớn và quan trọng thường có lắp đặt sẵn bộ biến dòng này rồi. Trong trường hợp chưa có, thì các anh chị nên mua.

Giả sử các anh chị có 1 động cơ 200 HP
Tính ra dòng điện là:

P=1.732 U I Cos φ
Cho U=380V, Cos φ =0.85.
I = 200*750/380/1.732/.85 =260A.

Giả sử các anh chị dùng bộ biến dòng 300A/5A. Dòng ra của biến dòng khi động cơ có tải định mức sẽ là 4.3A

Mạch của chúng ta cần biến đổi dòng chuyển thành dòng nhỏ hơn, và có áp cao hơn. Do đó chúng ta cần 1 bộ biến dòng phụ. Bộ biến dòng này sẽ chuyển từ 5A thành 0,1A, với công suất sao cho :
+Khi có dòng định mức đi qua thì điện áp ra là 1Vrms.
+Khi dòng tăng gấp 10 định mức, thì biến dòng phụ bắt đầu bão hòa, khoảng 12000 gauss.

Vậy ta phải đặt tải cho thứ cấp biến dòng là 10 Ω, tính cuộn thứ cấp biến dòng tương đượng với tính 1 biến áp U=10V, 10VA, 12000 gausse. Số vòng cuộn sơ cấp tính theo tỷ số biến dòng, =1/50 số vòng thứ cấp.

Trong trường hợp các anh chị muốn giảm công suất của biến dòng, thì tăng tỷ số biến dòng lên, và tăng điện trở tải. Thí dụ 5A/0.05A. Điện trở tải 20 Ω công suất biến dòng phụ 5VA.

[duc thang]

Tôi nhận thấy:
Bộ bảo vệ mất pha cho motor của lanhuong sử dụng có điều kiện:
1- Phải nối dây trung tính vào điểm rún của motor.
2- Phải sử dụng xuyến từ do lanhuong chế tạo(không phải CT theo chuẩn thông thường __/5A hay ___/1A).
Các bạn thấy đúng không ?

[cô nhóc]

Hi hi. cám ơn chị Lan Hương rất nhiều. Như vậy là chỉ do không hiểu ý nhau mà chị em mình tranh luận hơi bị nhiều.

Nhưng cũng nhờ có sự tranh luận như vậy m2 mọi người mới có dịp cùng nhau trình bày quan điểm của mình.

Bây giờ mọi việc đã sáng tỏ, thì Nhóc xin được phép đơn phương dừng cuộc tranh luận ở đây. Chúc chị Lan Hương và ông xã luôn thành đạt trong công việc kinh doanh.

[cô nhóc]

Chú ý :

1/. Truyền tải điện : Trong truyền tải điện người ta có nhiều lý do để không có dây trung tính (cái này IEC nói rất kỹ, đọc biết liền).

2/. Cung cấp điện : Trong 3 pha công nghiệp thì dây trung tính và (tiếp đất) là bắt buộc (TCVN + ICE + "cung cấp điện" ...). Vì thế mà :



theo http://www.pc2.evn.com.vn (website của CTy Điện Lực 2, Tổng cục điện lực VN)

Nói khác đi, điện 3 pha công nghiệp là sử dụng điện , cần phân biệt với sản xuất và truyền tải điện . Đừng lẫn lộn giữa hai chuyên ngành của ngành điện . Quan điểm, phương tiện và tiêu chuẩn của hai ngành có những cái rất khác mà phải học mới biết.

Ở đây chúng ta bàn về bảo vệ mất pha cho motor, mà cái đó thuộc về sử dụng điện , không thể có sự lẫn lộn qui chuẩn nào.

Lan Hương.

Chị Lan Hương có vẻ như không thích phân biệt việc nối dây trung tính nhằm mục đích an toàn và việc nối dây trung tính nhằm mục đích tải dòng thứ tự không.

Nối dây trung tính vào vỏ của động cơ không bao giờ nhằm để tải dòng tải thứ tự không cả. Nó chỉ làm nhiệm vụ tải dòng thứ tự không do chạm đất, để làm tăng dòng sự cố chạm đất, để các thiết bị bảo vệ như cầu chì, CB có thể tác động cắt động cơ ra khi có chạm đất. Nó cũng bảo đảm điện áp ở vỏ động cơ sẽ gần bằng với điện áp của đất, tạo an toàn cho nếu có ai nhỡ đụng cham vào vỏ động cơ trong thời gian đó. Trường hợp này gọi là nối không an toàn.

Nối không vỏ máy (nối trung tính vào vỏ máy) không tải được dòng mất cân bằng 3 pha khi mất pha.

Sử dụng điện và truyền tải điện xét về mặt nguồn và tải là hai lĩnh vực giống nhau. Nếu trong mạng điện công nghiệp và dân dụng, nguồn là thứ cấp của biến áp, tải là các động cơ... thì đối với truyền tải, tải là các trạm biến điện ở xa, là cuộn sơ cấp của chính biến áp đó.

Sự khác nhau lớn (xét trên quan điểm của vấn đề chúng ta đang thảo luận) là truyền tải không dùng dây trung tính, vì trên lưới cao áp không hề có tải 1 pha. Và khi mất cân bằng pha trong hệ thống, thì chỉ xuất hiện thành phần thứ tự nghịch, chứ cũng không xuất hiện thành phần thứ tự không.

Trong khi trong mạng lưới dân dụng luôn luôn có tải 1 pha. Vì thế dây trung tính trong mạng lưới dân dụng để tải dòng tải thứ tự không là chủ yếu.

Và trong công nghiệp, nếu ta sử dụng tải là 3 pha, dù nối sao hay tam giác, nhưng không dùng dây trung tính, thì một hệ thống ba pha ba dây không trung tính hoàn toàn có thể đáp ứng được. Rất nhiều nhà máy nhập của Nhật Bản, sử dụng hệ 220V 3 pha, đầu phía 220V của biến áp cấp nguồn được nối tam giác. Do không có trung tính, nên người ta nối đất 1 trong 3 pha, thường là pha B. Rất nhiều anh chị đã hỏi về vấn đề này trên các diễn đàn tự động hóa, hiện đại hóa, diễn đàn hệ thống điện của BKHN.

Nếu chị xem sơ đồ tự dùng của các nhà máy điện, thì rất nhiều nhà máy điện trong phần sử dụng điện (hệ thống tự dùng cấp cho các động cơ) vẫn sử dụng mạng 3 pha 3 dây, với nguồn là các máy biến áp nối tam giác. Vấn đề nối đất tùy thuộc nhà chế tạo. Nhưng đa số tạo trung tính giả và nối đất qua tổng trở lớn bằng 1 bộ biến áp nối đất đấu kiểu sao - tam giác hở. Bộ biến áp này ngoài việc tạo điểm trung tính giả để nối đất, còn dùng để phát hiện chạm đất. Tuy nhiên, trung tính giả này không bao giờ được dùng để tải dòng thứ tự không. Riêng các tải một pha phải dùng bộ biến áp khác chuyển từ 416V tam giác thành 416 V sao, có trung tính nối đất trực tiếp.

Nhưng nói chung, dù sử dụng trong mạng nào, có trung tính hay không, nhưng động cơ 3 pha không bao giờ dẫn dòng thứ tự không về dây trung tính cả, trừ trường hợp sự cố chạm đất.

[namqn]

...
2/. Dòng thứ tự không : em cũng không hề "đụng" đến dòng thứ tự không làm gì cho "rách việc", mà chỉ dùng dây trung tính như một điểm nền so sánh. Em trình bày vắn tắt như sau :

- 3 cuộn dây của 3 xuyến từ giống nhau đặt trên 3 dây pha dẫn vào motor hợp thành một nguồn điện áp 3 pha hoàn chỉnh mô phỏng dòng trên 3 pha , hợp pha của nó là bằng không (O) volt. 3 đầu nối chung chính là điểm trung tính của hệ so sánh này.

- Khi mất 1 pha thì dòng trên pha --> 0 tuy điện áp vẫn rất cao (có trường hợp ~ 85% điện áp pha). Hệ so sánh 3 xuyến từ lập tức phản ảnh tình trạng lệch pha này và điện áp so sánh lệch khỏi điện áp 0v. Chiết áp 10K chọn điểm ngắt cho hệ thống và diễn biến điện tử tiếp theo của mạch là rất dễ hiểu.
...

Dù lanhuong cho rằng mình không dùng dòng thứ tự không, nhưng nguyên tắc vừa được mô tả ở trên chính là sử dụng dòng thứ tự không (tổng 3 vectơ điện áp đại diện cho 3 dòng thứ cấp của 3 biến dòng "sửa đổi"). Ba dòng điện thứ cấp của 3 biến dòng "sửa đổi" phải phản ánh tình trạng thực tế của 3 dòng điện bên phía sơ cấp, mà những dòng điện sơ cấp này chỉ phụ thuộc vào nguồn và tải. Nếu không có dòng điện thứ tự không, tổng của ba dòng điện sơ cấp này phải bằng 0 khi lưới điện 3 pha là cân bằng, không cân bằng, hay mất 1 pha.

Việc dùng 3 dòng sơ cấp như 3 tín hiệu logic ở ngõ vào của một mạch NAND lại là chuyện khác, vì trạng thái dòng điện của mỗi pha được xét như 1 ngõ vào độc lập.

Xin hiểu rằng những tranh luận ở đây không có ý làm mất uy tín của lanhuong, cũng không hề phủ nhận những thành công của những mạch bảo vệ mất pha "Lan Hương" đã và đang được sử dụng trong các công ty, nhà máy. Tôi tin rằng những hệ thống thực tế là khác với những gì đang được bàn luận ở đây: chỉ một nguồn và duy nhất một động cơ 3 pha.

Thân,

[lanhuong]

........................

Có lẽ vì để dơn giản hóa sơ đồ khi vẽ lên cho các anh chị trên diễn đàn, mà chị vẽ giản lược hóa 3 mạch chỉnh lưu của 3 pha thành 1 diode duy nhất.

Tuy nhiên sự giản lược hóa đó đã khiến cho nguyên tắc của cả hệ thống đã bị hiểu sai đi một cách nghiêm trọng.

Còn mạch sử dụng 3 bộ phận quá dòng dùng 3 mạch so dòng, và mạch logic hoặc mà chị Lan Hương nhắc đến chắc chắn sẽ hoạt động tốt, vì nó không dính dáng gì đến dòng thứ tự không cả.

Đúng rồi, quả là cô Nhóc.

Lan Hương.

[cô nhóc]

Nhóc xin tiếp tục về đề tài này.

Như anh Nam đã lưu ý Nhóc, về cái diode có nhiệm vụ làm peak detector.

Đó là điều Nhóc lưu ý ngay từ đầu. Vì cái không hợp lý tập trung ở chỗ đó.

Mạch của chị Lan Hương bán trên thực tế chắc chắn không phải như mạch này. Sơ hở của mạch ở chỗ chị Lan Hương công 3 dòng điện với nhau, rồi mới đưa ra bộ peak detector. Như vậy phân tích sơ đồ sẽ thấy như sau:

Đo dòng --> biến dòng thành áp --> Cộng áp 3 pha (coi như công tín hiệu dòng 3 pha) --> chỉnh lưu peak.

Trong đó có khâu công áp 3 pha, tức là cộng 3 tín hiệu xoay chiều tương ứng với dòng 3 pha, cũng có nghĩa là mạch lấy tín hiệu dòng thứ tự không. Vì I0 = (Ia + Ib + Ic )/3.

Như vậy, thứ tự mạch của chị Lan Hương sẽ là:

Đo dòng --> biến dòng thành áp --> tách tín hiệu dòng thứ tự không --> chỉnh lưu peak....

Với thứ tự này thì mạch không có chức năng bảo vệ mất pha hay quá dòng. Nó chỉ có chức năng bảo vệ chạm đất.

Trong khi nếu để bảo vệ quá dòng thì phải theo một thứ tự khác:

Đo dòng --> Biến dòng thành áp --> chỉnh lưu (peak hay average cũng đều được, để trị số ra thành một chiều, để không phụ thuộc vào góc pha) --> Mạch lựa chọn cao nhất ( có thể là một mạch so dùng Diode hay mạch peak detector khác) So sánh với U chuẩn --> xuất tín hiệu...

Nhóc chắc chắn rằng mạch của chị Lan Hương sử dụng được đã đi theo thứ tự này. Có lẽ vì để dơn giản hóa sơ đồ khi vẽ lên cho các anh chị trên diễn đàn, mà chị vẽ giản lược hóa 3 mạch chỉnh lưu của 3 pha thành 1 diode duy nhất.

Tuy nhiên sự giản lược hóa đó đã khiến cho nguyên tắc của cả hệ thống đã bị hiểu sai đi một cách nghiêm trọng.

Còn mạch sử dụng 3 bộ phận quá dòng dùng 3 mạch so dòng, và mạch logic hoặc mà chị Lan Hương nhắc đến chắc chắn sẽ hoạt động tốt, vì nó không dính dáng gì đến dòng thứ tự không cả.

[lanhuong]

Truyền tải và cung cấp điện là hai ngành khác nhau ...

Nhóc không hiểu tại sao chị Lan Hương lại cho rằng không hề có nguồn công nghiệp không có dây trung tính?
....................

... tất cả đường dây 15 kV chỉ chạy ngoài đường 3 pha, bất kể là khoảng cách bao nhiêu sao? Các đường dây 110kV, 220kV, 500kV luôn luôn đi bằng 3 dây, chứ không ai đi bằng 4 dây cả ...

Chú ý :

1/. Truyền tải điện : Trong truyền tải điện người ta có nhiều lý do để không có dây trung tính (cái này IEC nói rất kỹ, đọc biết liền).

2/. Cung cấp điện : Trong 3 pha công nghiệp thì dây trung tính và (tiếp đất) là bắt buộc (TCVN + ICE + "cung cấp điện" ...). Vì thế mà :

các trạm hạ thế đều có dây trung tính và dây tiếp đất đủ tiêu chuẩn bắt buộc cho mọi cấp điện áp.

theo http://www.pc2.evn.com.vn (website của CTy Điện Lực 2, Tổng cục điện lực VN)

Nói khác đi, điện 3 pha công nghiệp là sử dụng điện , cần phân biệt với sản xuất và truyền tải điện . Đừng lẫn lộn giữa hai chuyên ngành của ngành điện . Quan điểm, phương tiện và tiêu chuẩn của hai ngành có những cái rất khác mà phải học mới biết.

Ở đây chúng ta bàn về bảo vệ mất pha cho motor, mà cái đó thuộc về sử dụng điện , không thể có sự lẫn lộn qui chuẩn nào.

Lan Hương.