Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung báo cáo thử nghiệm. Phần chính của các bài thử nghiệm là xây dựng đặc tuyến ampe giây I = f(t) của phần tử được thử nghiệm . Nội dung của phần này bao gồm :PHẦN 1.Lý thuyết1. Nêu đặc điểm của thiết bị được đưa vào thử2. Nhiệm vụ của thiết bị trong sơ đồ cung cấp điện3. Các hạng mục và tiêu chuẩn thử để cho thiết bị có thể đưa vào làm việc lâu dài trong lưới cung cấp điện. Nêu các quan sát và hiệu chỉnh phần cơ.PHẦN 2. Thử nghiệm lấy đặc tuyến I = f (t)
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 1 CHUYÊN ĐỀ TỐ NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BÀN THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HẠ ÁP CÔNG NGHIỆP Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 2 MỤC LỤC CHUYÊN ĐỀ TỐ NGHIỆP 1 NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BÀN THỬ NGHIỆM 1 THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HẠ ÁP CÔNG NGHIỆP 1 MỤC LỤC 2 I.Tìm hiểu về đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp 3 1.Cầu chì hạ áp. 3 2.Áptômát: 4 3.Khởi động từ: 6 4.Rơle dòng điện. 7 5.Mục đích của bài thử nghiệm: 10 II.Sơ đồ thử nghiệm. 11 1.Phác thảo sơ đồ mạch thử nghiệm. 11 2.Mô tả ý nghĩa các phần tử trong sơ đồ thử nghiệm. 12 3.Lựa chọn các phần tử sử dụng trong sơ đồ thử nghiệm. 14 III.Các bài thử nghiệm 18 III.1.Bài thử nghiệm số 1 : Thử nghiệm cầu chì hạ áp. 18 III.2.Bài thử nghiệm số 2: Thử nghiệm Áptômát 21 III.3.Bài thử nghiệm số 3:Thử nghiệm Rơle nhiệt của khởi động từ. 24 III.4.Bài thử nghiệm số 4 : Thử nghiệm Rơle dòng điện có đặc tính phụ thuộc. 26 IV.Nội dung báo cáo thử nghiệm. 30 PHẦN 1.Lý thuyết 30 PHẦN 2. Thử nghiệm lấy đặc tuyến I = f (t) 30 PHẦN 3. Vẽ đồ thị và đánh giá kết quả 30 Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 3 I.Tìm hiểu về đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp 1.Cầu chì hạ áp. a.Chức năng: - Cầu chì là loại khí cụ điện bảo vệ mạch điện sơ cấp.Nó tự động cắt mạch điện khi có sự cố quá tải , ngắn mạch.Cầu chì có đặc điểm là đơn giản , kích thước nhỏ , khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên ngày nay nó được sử dụng rộng rãi. - Các phần tử cơ bản của cầu chì là dây chảy dùng để cắt mạch cần bảo vệ, và thiết bị dập hồ quang để dập tắt hồ quang sau khi dây chảy đứt. b.Đặc tính bảo vệ: - Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt của dây chảy với dòng điện chạy qua.(Đặc tính Ampe - Giây). - Đường đặc tính Ampe - giây của cầu chì như hình vẽ. 0 I(A) t(s) 2 1 Idm Để có tác dụng bảo vệ , đường đặc tính Ampe - giây của cầu chì (đường 1) tại mọi điểm đều phải thấp hơn đường đặc tính chịu quá tải của thiết bị bảo vệ ( đường 2). - Trị số dòng điện mà tại đó dây chảy bắt đầu chảy đứt gọi là dòng điện tới hạn (I th ).Khi biết được vật liệu và kích thước của dây chảy ta có thể xác định được I th bằng cách giải phương trình nhiệt giữa nhiệt lượng được cung cấp và nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh của dây chảy.Để đơn giản việc tính toán ta thường dùng công thức kinh nghiệm I th = A 0 .d 3/2 Trong đó : A 0 - là hệ số kinh nghiệm .Đối với các dây chảy khác nhau thì nó có giá trị khác nhau. Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 4 d - đường kính dây chảy. - Để dây chảy cầu chì không chảy đứt ở dòng điện định mức , cần đảm bảo điều kiện : I đm < I th .Mặt khác để bảo vệ được thiết bị ,dòng điện tới hạn khởi động, tác động phải không lớn hơn dòng điện định mức nhiều.Theo kinh nghiệm ta có : I th /I đm = 1,6 - 2 đối với đồng. I th /I đm = 1,25 -1,45 đối với chì. I th /I đm = 1,15 đối với hợp kim chì thiếc. - Dòng điện định mức của cầu chì được lựa chọn sao cho khi chạy liên tục qua dây chảy , chỗ phát nóng lớn nhất của dây chảy không làm cho kim loại bị oxy hóa quá mức và biến đổi đặc tính bảo vệ, đồng thời nhiệt phát ra ở bộ phận bên ngoài cầu chì cũng không vượt quá trị số ổn định. 2.Áptômát: a.Chức năng: - Áptômát là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện có tải và tự động cắt mạch điện khi có sự cố : quá tải , ngắn mạch,điện áp thấp,công suất ngược …Trong các mạch điện hạ áp có điện áp định mức đến 660V xoay chiều và 330V điện một chiều,có dòng điện định mức tới 6000A. b.Đặc tính bảo vệ: - Trong các áptômát thường được trang bị Rơle quá dòng có thể thay đổi được.Hơn nữa để áptômát thích ứng với đặc tính của mạch bảo vệ và để tránh sự vượt quá kích cỡ cần thiết cho dây cáp , các Rơle tác động thường phải hiệu chỉnh được.Dòng hiệu chỉnh I r là giá trị dòng ngưỡng tác động của Áptômát .Đó cũng là dòng cực đại áptômát có thể chịu được mà không dẫn đến sự nhả tiếp điểm. - Ngoài ra trong Áptômát còn có các Rơle bảo vệ ngắn mạch .Nhiệm vụ của các Rơle này là đảm bảo sự cắt nhanh khi có dòng sự cố lớn.Ngưỡng tác động I m là : + hoặc cố định theo tiêu chuẩn của IEC + hoặc do nhà thiết kế quy định. - Ta có sơ đồ nguyên lý của áptômát như sau: Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 5 RI RN s¬ ®å nguyªn lý Để thực hiện các chức năng bảo vệ của mình , áptômát có các kết cấu chính gồm: + tiếp điểm và buồng dập hồ quang. + rơle điện từ + lò xo nén + vỏ + rơle nhiệt - Đặc tính bảo vệ của áptômát như sau: t(s) I(A)Ikdn(A) Ikddt(A) Trong đó ta có: I kđn - là dòng khởi động nhiệt I kđđt - là dòng khởi động điện từ Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 6 3.Khởi động từ: a.Chức năng: - Khởi động từ là khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng , cắt , đảo chiều quay và bảo vệ quá tải cho các mạch điện động lực. - Cấu tạo của khởi động từ gồm công tắc tơ điện xoay chiều ,rơle nhiệt lắp trong cùng một hộp. +Khởi động từ có 1 công tắc tơ được gọi là khởi động từ đơn, thường dùng để điều khiển đóng cắt động cơ điện. +Khởi động từ có 2 công tắc tơ gọi là khởi động từ kép , dùng để điều khiển đảo chiều quay động cơ điện. b.Đặc tính bảo vệ: - Rơ le nhiệt trong khởi động từ có tác dụng bảo vệ quá tải cho động cơ điện .Đặc tính cơ bản của Rơle nhiệt là quan hệ giữa thời gian tác động và dòng điện phụ tải chạy qua được gọi là đặc tính thời gian - dòng điện ( đặc tính Ampe - giây).Và đặc tính này của Rơle nhiệt trong khởi động từ có dạng như hình vẽ sau: t(s) I(A) §Æc tÝnh A-S cña R¬le nhiÖt trong K§T 1 2 3 4 5 6 70 10 100 1000 10000 1 2 3 - Để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài cho động cơ thì đường đặc tính Ampe - giây của Rơle ( đường 2) phải thấp hơn một ít so với đặc tính Ampe - giây của động cơ (đường 1) Chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất động cơ điện , chọn cáo quá sẽ giảm tuổi thọ của động cơ bảo vệ. - Trong thực tế sử dụng , cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của Rơle nhiệt bằng dòng định mức của động cơ cần bảo vệ và dòng tác động của Rơle. Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 7 I tđ = (1,2 - 1,3).I đm (đường 3) - Có hai loại Rơle nhiệt : loại Rơle nhiệt không có máy biến dòng điện và loại Rơle nhiệt có máy biến dòng điện.Đường đặc tính Ampe - giây của hai loại Rơle này như sau: 0 §Æc tÝnh A-S cña R¬le nhiÖt lo¹i kh«ng cã BI trong K§T I(A) t(s) 2 4 6 8 10 2 10 20 60 2 60 20 10 gi©y phót phótgi©y 10 20 60 2 60 20 10 2 108642 t(s) §Æc tÝnh A-S cña R¬le nhiÖt lo¹i cã BI trong K§T 0 1 4.Rơle dòng điện. a.Khái quát chung về Rơle dòng điện: - Rơle dòng điện kiểu điện từ , có đại lượng vào là trị số dòng điện của mạch tải (mạch động lực) : I t .Rơle tác động (hút) khi dòng điện qua cuộn dây rơle đạt đến trị số dòng tác động I tđ .Khi đó các tiếp điểm của Rơle sẽ đóng nếu là tiếp điểm thường mở ( hoặc mở nếu là tiếp điểm thường đóng).Như vậy cuộn dây của Rơle được mắc nối tiếp trong mạch tải.Sức từ động do cuộn dây Rơle sinh ra trong mạch từ nam châm điện : F = I.W phụ thuộc vào dòng điện mạch tải. - Rơle dòng điện được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ quá dòng ( do quá tải , ngắn mạch…) và tự động điều khiển (mở máy động cơ điện,chuyển đổi mạch điện…)trong hệ thống điện và truyền động điện. - Rơle dòng điện bao gồm các loại sau: + Rơle dòng điện cực đại điện từ: + Rơle dòng điện điều khiển truyền động điện: + Rơle bảo vệ truyền động điện + Rơle dòng điện khởi động động cơ không đồng bộ một pha. Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 8 b.Nghiên cứu về đặc tính bảo vệ của Rơle dòng điện có thời gian phụ thuộc. *khái niệm: -Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc là loại bảo vệ có thời gian tác động phụ thuộc vào dòng điện đi qua Rơle.Cơ cấu tạo thời gian của các Rơle này đều chịu tác động của dòng điện đi qua chỗ đặt bảo vệ.Dòng điện càng lớn thời gian tác động càng nhanh. *Đặc tính thời gian tác động của Rơle: t cR = f(I R /I cR ) Trong đó ta có : +t cR : là thời gian tác động của Rơle +I R : là dòng điện đi qua Rơle +I cR : là dòng điện chỉnh định của Rơle 8 6 4 2 0 54321 I(A) t(s) - Đặc tính này có dạng đường cong hypebol và được gọi là đặc tính nghịch thời gian. Đặc tính nghịch thời gian có các dạng phổ biến sau: + Nghịch thời gian tiêu chuẩn ( đường 1) + Nghịch thờigian dài ( đường 2, đến 40s) + Nghịch thời gian ngắn ( đường 3,đến 15s) + Nghịch thời gian vừa ( đường 4,đến 20s) + Nghịch thời gian dốc ( đường 5) + Nghịch thời gian rất dốc ( đường 6) Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 9 t(s) I(A) 60 0,05 10 20 50 0,1 0,3 0,6 3 10 30 60 100 2 4 1 5 3 6 §Æc tÝnh nghÞch thêi gian - Mỗi Rơle có nhiều giá trị dòng chỉnh định I cR khác nhau và do đó có nhiều đặc tính thời gian.Tập hợp các đặc tính thời gian của Rơle hợp thành họ đặc tính thời gian. - Đặc tính nghịch thời gian điển hình biểu diễn bởi các phương trình sau: + Nghịch thời gian tiêu chuẩn : t = 0,14/(I 0,02 - 1) + Nghịch thời gian dốc: t = 13,5/(I - 1) + Nghịch thời gian rất dốc: t = 80/(I 2 - 1) + Nghịch thời gian tiêu chuẩn dài chống ngắn mạch với đất: t = 120/(I - 1) Trong đó : t: thời gian tác động I: dòng điện đi qua Rơle ( nhân với hệ số đặt) Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh 10 5.Mục đích của bài thử nghiệm: Mục đích của bài thử nghiệm thiết bị điện đóng cắt hạ áp công nghiệp là: 5.1.Giúp cho các sinh viên phân biệt được rõ ràng giữa thử nghiệm và thí nghiệm. Từ đó thấy được việc thử nghiệm các thiết bị là một việc rất gần gũi với thực tế và mang tính công nghiệp . 5.2.Giúp cho các sinh viên làm quen với các loại thử nghiệm trong ngành điện. Để cho một thiết bị được sản xuất ra và được đưa vào hoạt động tốt trong thực tế thì cần rất nhiều các quá trình thử nghiệm khác nhau và chúng được quy định trong các quy trình quy phạm.Ở đây ta có một số loại thử nghiệm chính hay được sử dụng là: a.Thử nghiệm xuất sưởng để kiểm tra các thông số kỹ thuật của nhà thiết kế. b.Thử nghiệm trước lắp đặt để kiểm tra thiết kế của nhà sản xuất. c.Thử nghiệm sau lắp đặt để kiểm tra sự lắp đặt d.Thử nghiệm trước đóng điện để kiểm tra sự tồn tại của thiết bị và công trình. 5.3.Kiểm tra đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp. Các thiết bị điện nói chung và các thiết bị đóng cắt , bảo vệ hạ áp nói riêng , trước khi đưa vào vận hành cần phải được thử nghiệm theo các hạng mục nhất định để đảm bảo cho các thiết bị điện này làm việc trong lưới đựợc an toàn và có khả năng làm việc lâu dài không bị hư hỏng .Riêng đối với thiết bị điện làm nhiệm vụ đóng cắt và bảo vệ lưới điện , ngoài các thử nghiệm theo tiêu chuẩn về sự làm việc lâu dài trong lưới còn phải thử nghiệm hiệu chỉnh lại các giá trị tác động và đặc tính của chúng theo các giá trị và đại lượng được tính toán thiết kế định trước.Thực tế có rất nhiều các đặc tính cần thử nghiệm nhưng trong nội dung bài thử nghiệm này ta chỉ tiến hành thử nghiệm đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp công nghiệm mà cụ thể là đặc tính thời gian tác động (t(s)) theo dòng điện qua thiết bị (I(A)) [...]... U1 C RI> A3 CD A1 2RG 1 K CC ATM A2 1BI 2BI 3BI KT V1 AT THT Sơ đồ mạch thí nghiệm chi tiết 180cm A2 A3 A4 18cm 1 9cm 0 18cm K ATM 2 8cm 4cm KT CD A2 A3 12cm 140cm RI 30 20 10 8cm V1 A 250 150 100 23cm 14cm A 30 20 10 16cm 13cm A 400 200 100 16cm 16cm 16cm V 16cm Timer 16cm 16cm 16cm K ~ U1 V1 CC AT ATM KT THT Sơ đồ mạch thí nghiệm trên mặt đứng Sinh viờn thc hin : Phựng Th Anh 11 4BI CC RI A4 Trng... v xoay chiu ti 5A, in ỏp ti 220V Nu nh mch iu khin c cung cp t mỏy bin dũng thỡ cỏc tip im cú th cho phộp ni tt v tỏch mch song song vi dũng in t ti 50A Tip im ni bỏo tớn hiu cho phộp úng ct mch ti 0,2A i vi dũng in mt chiu v 1A i vi dũng in xoay chiu Tip im chớnh ca r-le kiu IIT85 v PT85 cú th ni tt v tỏch mch song song vi dũng in ti 15A Nu mch cung cp t mỏy bin dũng in tr ton phn ca nú khụng vt quỏ... l xõy dng c tuyn ampe giõy I = f(t) ca phn t c th nghim Ni dung ca phn ny bao gm : PHN 1.Lý thuyt 1 Nờu c im ca thit b c a vo th 2 Nhim v ca thit b trong s cung cp in 3 Cỏc hng mc v tiờu chun th cho thit b cú th a vo lm vic lõu di trong li cung cp in Nờu cỏc quan sỏt v hiu chnh phn c PHN 2 Th nghim ly c tuyn I = f (t) S th t ln th Giỏ tr dũng in I (A) a vo th Thi gian tỏc ng t (Giõy) 1 2 n Trong... V1 Vụn k V1 dựng o in ỏp u vo ca mỏy bin ỏp t ngu nờn õy ta chn vụn k V1 nh sau: + Thang o : 0 400 V + Cp chớnh xỏc : 0,5 3.2.6.La chn Rle trung gian Cỏc rle trung gian 1RG v 2RG dựng iu khin vic cung cp ngun cho b nh thi Timer hot ng.Ta chn cỏc rle ny nh sau: + Phn cm ca Rle l xoay chiu 1 5A + Phn tỏc ng (phn bin ) :cú ỏp l ngun xoay chiu 220V + Cú 1 cp tip im 3.2.7.Dõy dn Cỏc dõy dn trong s... dũng in qua cu chỡ ln thỡ rle quỏ dũng RI> s tỏc ng cp ngun cho mch tớn hiu Khi ú cũi s kờu v ốn s sỏng - Khi phn t thớ nghim tỏc ng thỡ rle trung gian 2RG s khụng cú ngun tớn hiu do ú s khụng cú ngun cung cp cho b nh thi timer v b timer s ngng m Ta cn ghi li giỏ tr ca b nh thi timer xỏc nh thi gian tỏc ng ca phn t th nghim +)Bc 6: Ngt cu dao CD , i cho phn t thớ nghim ngui thỡ g ra khi mch th nghim... - Khi dũng in qua ỏptụmỏt ln thỡ rle quỏ dũng RI> s tỏc ng cp ngun cho mch tớn hiu Khi ú cũi s kờu v ốn s sỏng - Khi ỏptụmỏt tỏc ng thỡ rle trung gian 2RG s khụng cú ngun tớn hiu do ú s khụng cú ngun cung cp cho b nh thi timer v b timer s ngng m.Ta cn ghi li giỏ tr ca b nh thi timer xỏc nh thi gian tỏc ng ca ỏptụmỏt +)Bc 6: Ngt cu dao CD , tin hnh g ỏptụmỏt ra khi mch thớ nghim 3.Ly s liu Ta ln lt... - Khi dũng in qua ỏptụmỏt ln thỡ rle quỏ dũng RI> s tỏc ng cp ngun cho mch tớn hiu Khi ú cũi s kờu v ốn s sỏng - Khi ỏptụmỏt tỏc ng thỡ rle trung gian 2RG s khụng cú ngun tớn hiu do ú s khụng cú ngun cung cp cho b nh thi timer v b timer s ngng m.Ta cn ghi li giỏ tr ca b nh thi timer xỏc nh thi gian tỏc ng ca ỏptụmỏt +)Bc 6: Ngt cu dao CD , tin hnh g khi ng t ra khi mch thớ nghim Sinh viờn thc hin... im ca rle trung gian 1TG m nờn b timer s khụng c cp ngun v do ú nú s ngng hot ng Khi ú ta s xỏc nh c thi gian tỏc ng ca phn t th nghim 2.11.Mỏy bin dũng 2BI Dựng o dũng in u ra ca mỏy bin ỏp ti THT v cung cp tớn hiu cho role trung gian 2RG 2.12.Rle trung gian 2RG Dựng iu khin o thi gian ca b nh thi timer Nú cú tip im thng úng v nhn tớn hiu t 2BI.Khi phn t th nghim trong mch nht th cha tỏc ng thỡ 2RG... nhanh l 0,1 - 0,2mm (theo hng nm ngang) Khe h ca cỏc tip im thng m khụng c nh hn 2mm v tip im tớn hiu khụng c nh hn 1,5mm c im ca vic kim tra c tớnh r-le l : 1 Phn t cm ng phi c kim tra khi mc vo mch cung cp t in ỏp dõy, iu chnh dũng in phi dựng bin tr trỏnh lm sai lch dng dũng in 2 Kim tra phn t in t khi giỏ tr dũng in ln c mc qua mỏy bin ỏp ti, khi ú dng ca dũng in khụng cú ý ngha 3 Dũng in v thi... dũng in lm vic ln nht ca RI l 10A tn s l 50Hz - c tớnh bo v thit k nh hỡnh v: Sinh viờn thc hin : Phựng Th Anh 14 Trng HBK H Ni ỏn tt nghip t(s) 20 15 10 5 0 1 4 7 10 I(A) Đặc tính bảo vệ của Rơle dòng điện b.ptụmỏt Ta chn loi ỏptụmỏt nh sau: - Loi NF50 -CS ; mó hiu : A9108 LN 318N637-1 - Ni sn xut : Nht Bn; hóng sn xut : MITSUBISHI - Dũng in nh mc: 50A ;in ỏp nh mc :440V - Dũng in ct ngn mch : 5kA c.Khi