zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Thiết kế mạch bảo vệ liên động rò điện trong khởi động từ phòng nổ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Thiết kế mạch bảo vệ liên động rò điện trong khởi động từ phòng nổ trình bày giải pháp tính toán thiết kế thông số mạch bảo vệ liên động rò điện sử dụng trong khởi động từ phòng nổ. Kết quả nghiên cứu của bài viết là cơ sở khoa học tiến tới nội địa hóa khởi động từ phòng nổ cũng như giúp ích vào việc sửa chữa khắc phục hư hỏng của khởi động từ trong thực tế.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế mạch bảo vệ liên động rò điện trong khởi động từ phòng nổ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Thiết kế mạch bảo vệ liên động rò điện trong khởi động từ phòng nổ Đỗ Nhƣ Ý1,*, Nguyễn Trƣờng Giang1, Nguyễn Tiến Sỹ1, Ngô Xuân Cƣờng2, Bùi Trung Kiên3 1 Trường Đại học Mỏ - Địa chất 2 Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Đại học Huế 3 Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh *E-mail: donhuy@humg.edu.vn Tóm tắt: Theo quy định an toàn, khởi động từ phòng nổ bắt buộc phải trang bị mạch bảo vệ liên động rò điện. Khi làm việc khởi động từ thường xuyên bị hư hỏng các mạch điều khiển bảo vệ, trong đó có mạch liên động bảo vệ rò điện. Hiện nay, chưa có tài liệu hướng dẫn tính toán thông số mạch bảo vệ liên động rò điện, dẫn tới không nội địa hóa được sản phẩm cũng như không sửa chữa được các mạch bị hư hỏng một cách bài bản. Nội dung nghiên cứu trong bài báo sẽ trình bày giải pháp tính toán thiết kế thông số mạch bảo vệ liên động rò điện sử dụng trong khởi động từ phòng nổ. Kết quả nghiên cứu của bài báo là cơ sở khoa học tiến tới nội địa hóa khởi động từ phòng nổ cũng như giúp ích vào việc sửa chữa khắc phục hư hỏng của khởi động từ trong thực tế. Từ khoá: Khởi động từ phòng nổ, bảo vệ, liên động rò điện 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Khởi động từ phòng nổ là những thiết bị chính trong mạng điện mỏ hầm lò được sử dụng để đóng cắt điều khiển từ xa động cơ điện. Khởi động từ phòng nổ làm việc trong mạng điện mỏ hầm lò nơi có môi trường nguy hiểm về khí bụi nổ và có điều kiện vi khí hậu khắc nghiệt nên đòi hỏi nhiều đặc tính kỹ thuật khác biệt so với khởi động từ trong công nghiệp thông thường[1,2]. Theo QCVN 15:2021/BCT, quy định các điều kiện kỹ thuật đảm bảo an toàn đối với khởi động từ phòng nổ sử dụng trong mỏ hầm lò, trong đó phần mạch bảo vệ liên động rò điện là yêu cầu trang bị kỹ thuật bắt buộc đối với khởi động từ phòng nổ[3]. Với điều kiện vận hành và môi trường khắc nghiệt như môi trường mỏ hầm lò, các mạch điều khiển bảo vệ sử dụng trong khởi động từ phòng nổ trong đó có mạch liên động bảo vệ rò điện thường xuyên xảy ra hư hỏng. Việc không làm chủ được công nghệ tính toán thiết kế dẫn tới không thể sửa chữa các mạch hư hỏng này một cách bài bản mà phải nhập khẩu của các thiết bị chính hãng gây lãng phí ngân sách[2,4]. Nội dung nghiên cứu trong bài báo đi trình bày giải pháp tính toán thông số mạch bảo vệ liên động rò điện sử dụng trong khởi động từ phòng nổ. Kết quả nghiên cứu của bài báo là cơ sở khoa học làm chủ công nghệ để tiến tới nội địa hóa khởi động từ phòng nổ cũng như giúp ích cán bộ kỹ thuật đang làm việc thực tế việc sửa chữa khắc phục hư hỏng của khởi động từ phòng nổ. 2. ĐẶC ĐIỂM VÀ YÊU CẦU CỦA KHỞI ĐỘNG TỪ PHÕNG NỔ Khởi động từ được sử dụng để đóng cắt mạng điện trong chế độ bình thường hoặc sự cố, khởi động từ trong mỏ hầm lò được thiết kế trên hình 1[2]. Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 129
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Hình 1. Khởi động từ ПМВИ Liên bang Nga Trong đó: 1 - Khối điều khiển; 2 - bộ phận đầu vào; 3 - tay cầu dao cách ly; 4 - cầu dao cách ly đảo chiều; 5 - công tắc tơ; 6 - vỏ không thấm nổ; 7 - khối bảo vệ; 8 - biến áp giảm áp; 9 - thanh trượt; 10- các cực đấu xuyên qua; 11 - nắp Các thiết bị khai thác than làm việc trong những điều kiện nặng nhọc hơn nhiều so với các điều kiện làm việc của các thiết bị cố định hoặc các thiết bị trên mặt đất. Vì vậy, các máy khởi động từ điều khiển những thiết bị đó phải có cấu tạo thỏa mãn những yêu cầu cao hơn so với những yêu cầu đề ra cho các máy khởi động từ thông thường. Những yêu cầu chính trong số các yêu cầu đó là: - Chắc chắn và thuận lợi trong vận hành; - Loại trừ được nguy cơ điện giật; - Có bảo vệ mất điện; - Mỏ có khí và bụi nổ mạch điều khiển phải có tính an toàn tia lửa; - Có bảo vệ khi chập mạch điều khiển; - Giảm tới mức ít nhất số lõi cáp trong mạch điều khiển, khóa liên động và tín hiệu. Đối với môi trường khắc nghiệt như môi trường mỏ hầm lò thì việc loại trừ nguy cơ điện giật trên các máy khởi động từ phòng nổ là yêu cầu bắt buộc được quy định trong QCVN 15:2021/BCT[2]. Để thực hiện việc loại trừ nguy cơ điện giật trên các máy khởi động từ phòng nổ được thực hiện bằng 2 biện pháp chủ yếu sau đây[6]: - Giảm điện áp trong mạch điều khiển xuống giới hạn an toàn; - Khóa liên động rò điện ngăn không cho phép đóng điện vào nhánh bị rò. Để giảm điện áp điều khiển xuống giới hạn an toàn, người ta dùng một biến áp hạ áp 660V/12V - 36V. Cuộn lực của công tắc tơ chính được đóng bằng tiếp điểm của một rơle trung gian. Theo luật an toàn, mạch điều khiển các thiết bị cố định và di động không được dùng điện áp trên 36V nếu dùng cáp và trên 12V nếu dùng dây trần trong hệ thống chống tia lửa. Trong những mỏ không có khí và bụi nổ, được phép dùng điện áp 24V với dây trần[4]. 3. THIẾT KẾ MẠCH BẢO VỆ LIÊN ĐỘNG RÕ ĐIỆN TRONG KHỞI ĐỘNG TỪ PHÕNG NỔ Tài liệu[4] đưa ra sơ đồ nguyên lý bảo vệ trong khởi động từ phòng nổ như hình 2. 130 Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Hình 2. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khởi động từ KBZ Mạch bảo vệ liên động rò điện trong khởi đồng từ phòng nổ là Bloc LD. Nguyên lý có bản của LD gồm ba khâu cơ bản: - Khâu đầu vào lấy và xử lý tín hiệu kiểm tra điện trở cách điện: nhiệm vụ của khâu này là xác định được điện trở cách điện của cáp đầu ra đấu từ khởi động từ tới động cơ để đưa tín hiệu tới khâu so sánh với giá trị điện trở cách điện yêu cầu, tín hiệu cung cấp vào khâu này là chân A2, A3. - Khâu so sánh: có chứng năng so sánh điện trở cách điện khi đóng khởi động từ với giá trị điện trở cách điện yêu cầu để đưa tín hiệu đến khâu chấp hành tín hiệu đầu vào B10 - Khâu chấm hành: là khâu nhận tín hiệu từ khâu so sánh đưa tới để tác động theo tín hiệu đặt ban đầu. Việc chưa tính toán chi tiết hóa Bloc LD này gây khó khăn trong việc nội địa hóa sản phẩm cũng như sửa chữa trong thực tế. Sơ đồ nguyên lý thiết kế mạch bảo vệ liên động rò điện trong khởi động từ phòng nổ cho động cơ trên hình 2.  12 V C5 C6 C3 C4 KTCĐ RLcđ1 R44 + R41 RLcđ 2 R37 D13 RLcđ CCL6 R38 R40  ~ 36 V  C8 VR 3 R36 T4 DZ3  OA 6 D14 X3 C6 R42 C5 C7 T R35 - R43 R39 2RTr3 2RTr4 3RTr3 3RTr4 Hình 3. Sơ đồ nguyên lý mạch kiểm tra điện trở cách điện trước khi đóng điện Trước khi khởi động, sau khi rơle 3RTr được cấp điện, nó đóng các tiếp điểm thường mở 3RTr3 và 3RT4 làm kín mạch kiểm tra điện trở cách điện. Dòng kiểm tra điện trở cách điện đi theo đường: Cực dương của nguồn kiểm tra điện trở cách điện, điện trở R44, R41, chiết áp VR4, điện trở R42, mass của sơ đồ, cực tiếp đất, điện trở cách điện của mạng (phần Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 131
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH mạng phía sau tiếp điểm chân không CJZ), động cơ và cáp nối, các tiếp điểm 2RTr3, 2RTr4, 3RTr3, 3RTr4, cực âm nguồn kiểm tra điện trở cách điện. Khi điện trở cách điện so với đất cao hơn 22k thì rơle kiểm tra cách điện RLcđ có điện. Tiếp điểm thường mở RLcđ1 trong mạch sơ cấp biến áp điều khiển BAĐK đóng mạch cho biến áp điều khiển BAĐK nên có thể khởi động động cơ[5]. Khi điện trở cách điện so với đất thấp hơn 22k thì rơle kiểm tra cách điện RLcđ mất điện. Tiếp điểm thường mở RLcđ1 trong mạch sơ cấp biến áp điều khiển BAĐK hở mạch. Do máy biến áp điều khiển BAĐK bị mất nguồn cung cấp nên mạch điều khiển không có tác dụng và vì thế bộ khởi động từ không thể khởi động được. Đồng thời, tiếp điểm thường đóng RLcđ2 đang ở trạng thái mở lập tức đóng lại làm cho đèn cảnh báo rò điện L3 sáng báo hiệu sự cố. Nếu như điện trở cách điện được hồi phục lại bình thường, rơle kiểm tra cách điện RLcđ tự động được cấp điện nên điểm tiếp điểm thường mở RLcđ1 đóng lại cấp điện cho máy biến áp BAĐK, đồng thời đèn cảnh báo rò điện L3 tắt do tiếp điểm thường đóng mở ra. Lúc này có thể khởi động tiếp. Để kiểm tra khả năng sẵn sàng làm việc của mạch kiểm tra điện trở cách điện ấn nút thử T, đèn cảnh báo rò điện L3 phải sáng Chọn nguồn nuôi EC=12V, rơle điện từ RLcđ có Uđm=12VDC, RRL=285Ω, tiếp điểm 5A/250VAC. Khuếch đại thuật toán OA6 chọn loại chuyên làm mạch so sánh, kiểu đầu ra cực góp hở mạch LM393[6]. 3.1. Tính khâu thừa hành - Tính dòng cực góp bão hòa của tranzito T4 E 12 I CS  C   42mA R RL 285 Chọn tranzito T4 NPN loại C828 có   130 ; Pcmax=400mW; Icmax=50mA. - Tính dòng cực gốc bão hòa của tranzito I CS 42 I BS    323A  130 Chọn dự trữ 2 lần I B  2I BS  2.323  646A , IR 35  2IB  2.646  1292A  1,292mA -Tính tổng điện trở: E  U BE 12  0,7 (R 36  R 37 )  C   11,6k 3IB 3.323.106 Chọn R 37  2,7k - Tính chọn điện trở R36 R 36  (R 36  R 37 )  R 37  11,6  2,7  8,9k . Chọn R 36  5,6k 0,7 - Tính chọn R 35   1,08k . Chọn R 35  1k . 2.323.106 Chọn điôt D13, D14 loại 1N4001 3.2. Tính khâu đầu vào lấy và xử lý tín hiệu kiểm tra điện trở cách điện - Tính điện áp sau cầu chỉnh lưu CCL6 Ud 0  0,9U2  0,9.36  32,4V Chọn nguồn kiểm tra điện trở cách điện: Uđo=4x5,1=20,5V Chọn dòng kiểm tra điện trở cách điện lớn nhất (ứng với điện trở cách điện bằng 22kOhm) khoảng 1mA. Để đảm bảo nguồn kiểm tra điện trở cách điện ổn định, ít phụ thuộc vào nhiệt độ, do dòng tải nhỏ nên chọn sơ đồ ổn áp kiểm tham số dùng điôt Zener có UZ=5,1V gồm 4 điôt mắc nối tiếp loại BZV55-5V1. 132 Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH - Tính chọn điện trở hạn chế R44: Chọn dòng làm việc của điôt ổn áp IZ=5mA có: IR44=IZ+Id=5+1=6mA U R 44 Ud 0  Uđo 32,4  20,5 R 44     1,98 k I R 44 I R 44 6 PR 44  R 44 I2 44  1,98.103.(6.103 )2  0,071W R Chọn điện trở chuẩn R44=2,2kOhm, 4W. Các tụ điện chọn: C6=470uF, 100V; C7=0,33uF, 100V; C8=0,1uF, 100V. Tính chọn cầu chỉnh lưu CCL5. - Điện áp ngược cực đại đặt lên điôt trong nửa chu kỳ không dẫn điện: Uim=1,41U2=1,41.36=50,76V - Dòng điện trung bình qua điôt: ID=IR44/2=6/2=3mA Chọn cầu điôt loại KBP210, chọn các điện trở R41=R42=1kOhm, chiết áp VR3 loại 1kOhm. - Tính điện áp đặt vào đầu vào không đảo của khuếch đại thuật toán OA6: Với điện trở cách điện giới hạn bằng 22kOhm, điện áp đưa tới đầu vào đảo của OA6 lớn nhất và nhỏ nhất bằng: Uđo 20,5 UOA 6 max   (VR 4  R 42 )  (1  1)  1,64V R cđ  R 41  VR 4  R 42 22  1  1  1 Uđo 20,5 UOA 6 min   R 42  .1  0,82V R cđ  R 41  VR 4  R 42 22  1  1  1 Chọn điện trở thử rò R43=10kOhm, 4W. 3.3. Tính khâu so sánh Để tạo ngưỡng đưa tới đầu vào không đảo của OA6 nằm trong dải từ 0,82V đến 1,64V chọn R38=9,1kOhm; R39=1kOhm, fính điện áp ngưỡng đặt vào đầu không đảo của OA6: EC 12 U ng  R 39  .1  1,18V R 38  R 39 9,1  1 Vậy chiết áp VR3 chỉnh định ở mức UOA 6  1,18V .  Điện trở đầu vào OA6 chọn R40=10kOhm, tụ đầu vào đảo của OA6 chọn C5=0,1uF. Dựa trên kết quả tính toán thông số mạch bảo vệ liên động rò điện, nhóm tác giả cũng đã tiếp tục công việc thiết kế chế tạo mạch in cũng như lắp ghép linh kiên theo kết quả tính toán. a) b) Hình 4. Bo mạch thiết kế và chế tạo a- Mạch in; b – Mạch sau khi lắp ráp Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 133
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Trên hình 4 là mạch bảo vệ liên động rò điện phòng nổ (hình màu đỏ) được thiết kế trên một bản với các mạch bảo vệ khác trong khởi động từ phòng nổ. Định hướng nghiên cứu tiếp theo nhóm tác giả sẽ công bố kết quả nghiên cứu thiết kế các mạch bảo vệ còn lại trong khởi động từ phòng nổ và hoàn thiện mạch chế tạo để thử nghiệm kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và tiến tới thử nghiệm trong thực tế. 4. KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu của bài báo là cơ sở khoa học làm chủ công nghệ để tiến tới nội địa hóa khởi động từ phòng nổ cũng như giúp ích các bộ kỹ thuật đang làm việc thực tế việc sửa chữa khắc phục hư hỏng của khởi động từ phòng nổ. Những cơ sở tính toán thiết kế trên là nền tảng để người các bộ kỹ thuật có cơ sở lựa chọn linh kiện thiết bị ban đầu từ đó hiệu chỉnh thông số để tiến tới làm chủ công nghệ. Với cơ sở tính toán thiết kế mạch bảo vệ liên động rò đã đưa ra như ở trên để khẳng định được kết quả tính toán là đúng đắn thì cần thiết phải tiến hành chế tạo thử nghiệm mạch trong phòng thí nghiệm trước khi tiến tới thực nghiệm trong thực tế và tiến tới thương mại hóa sản phẩm. LỜI CẢM ƠN: Bài báo này được hỗ trợ kinh phí nghiên cứu bởi Đề tài NCKH thuộc chương trình CNKK mã số: 012.2012.CNKK.QG. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Duy Tuấn, Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn xây dựng các quy định kỹ thuật và biện pháp quản lý đối với các thiết bị khởi động từ phòng nổ điện áp đến 1140V. Đề tài NCKH cấp Quốc Gia, 2018. [2]. Nguyễn Anh Nghĩa, Trần Bá Đề. Điện khí hóa mỏ, NXB Giao thông vận tải, 2008. [3]. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 15:2021/BCT về An toàn đối với khởi động từ phòng nổ sử dụng trong mỏ hầm lò. [4]. Kim Ngọc Linh, Điện tử ứng dụng trong Công nghiệp mỏ, Thư viện Đại học Mỏ-Địa chất, 2009. [5]. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 01:2011/BCT về an toàn trong khai thác than hầm lò. [6]. Kim Ngọc Linh (Chủ biên), Nguyễn Thạc Khánh, Kim Cẩm Ánh, Lý thuyết mạch điện- điện tử, Thư viện Đại học Mỏ-Địa chất, 2013. Design of leakage interlock protection circuit in explosion-proof starter Nhu Y Do1,*, Truong Giang Nguyen1, Tien Sy Nguyen1, Xuan Cuong Ngo2, Trung Kien Bui3 1 Hanoi University of Mining and Geology 2 School of Engineering and Technology, Hue University 3 Quang Ninh University of Industry Abstract: Explosion-proof starter is required to be equipped with an electric leakage interlock circuit. Explosion-proof starter frequently fails the leakage protection interlock circuit. Currently, there are no guidelines for designing the leakage interlock protection circuit. Research content in the article, design of leakage interlock circuit in explosion proof starter The research results are the scientific basis for localizing the starter from the explosion room as well as helping in the repair and damage of explosion proof starter in practice. Keywords: Explosion-proof starter, protection, leakage interlock 134 Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.