Giáo trình Phần tử tự động

cña t¶i thiÕt bÞ cÇn b¶o 
vÖ . 
I b»ng kho¶ng (1,2÷1,5) I®m thêi gian t¸c ®éng r¬le nhiÖt =20 gi©y . 
KI b»ng t¸m th× thêi gian t¸c ®éng kho¶ng 1÷5 gi©y . 
KI kho¶ng (2,5÷3) th× thêi gian t¸c ®éng 30 gi©y . 
θlvkho¶ng (90÷150)0 C . 
2) R¬le nhiÖt ®iÒu chØnh nhiÖt ®é . 
a) t¸c dông : dïng ®Ó duy tr× nhiÖt ®é thiÕt bÞ ë mét trÞ sè kh«ng ®æi . §Ó 
lµm ®−îc ®iÒu nµy th× r¬le nhiÖt lµm viÖc cã tù trë vÒ khi cã nhiÖt ®é thiÕt 
bÞ ®¹t tíi nhiÖt ®é t¸c ®éng , r¬le nhiÖt sÏ t¸c ®éng vµ ng¾t kh«ng cÊp n¨ng 
l−îng cho thiÕt bÞ lµm cho nhiÖt ®é thiÕt bÞ gi¶m ®Õn nhiÖt ®é θ ®ãng th× 
r¬le nhiÖt l¹i ®ãng trë l¹i lµm cho nhiÖt ®é l¹i t¨ng lªn khi nhiÖt ®é b»ng 
nhiÖt ®é t¸c ®éng th× r¬le nhiÖt l¹i t¸c ®éng do ®ã nhiÖt ®é cña thiÕt bÞ ®ù¬c 
tù ®éng duy tr× ë quanh gi¸ trÞ nhiÖt ®é mµ ta ®· ®Æt . 
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 66
 §7: R¬le kü thuËt sè (R¬le sè ) 
Lµ r¬le mµ viÖc xö lý c¸c tÝn hiÖu lµm viÖc trªn c¸c bé phËn chøc n¨ng cña 
r¬le ®−îc thùc hiÖn b»ng kÜ thuËt sè . 
®ù¬c x¸c ®Þnh chñ yÕu lµ c¸c vi m¹ch sè vµ c¸c linh kiÖn b¸n dÉn . 
- ph©n lo¹i : 
 theo chøc n¨ng th× cã hai lo¹i : 
• r¬le b¶o vÖ 
• r¬le ®iÒu khiÓn 
 theo kh¶ n¨ng xö lý th× cã hai lo¹i : 
¾ R¬le cã bé vi xö lý . 
¾ R¬le kh«ng cã bé vi xö lý . 
 Theo ®¹i l−îng vµo : 
™ Cã mét ®¹i l−îng vµo lµ(I,U,) 
™ Cã nhiÒu ®¹i l−îng vµo . 
−u ®iÓm : 
+_®é tin cËy cao . 
+ h¹n chÕ ®−îc sù ¶nh h−ëng cña tÝn hiÖu nhiÒu ®Õn sù lµm viÖc cña r¬le 
. 
+c«ng suÊt tiªu thô cña r¬le nhá cho nªn ®iÒu kiÖn to¶ nhiÖt dÔ dµng v× 
vËy c¸c th«ng sè ®Æc tÝnh cña r¬le nhiÖt lµ æn ®Þnh . 
+do kh«ng cã chuyÓn ®éng c¬ nªn thêi gian t¸c ®éng cña r¬le nhiÖt 
nhanh . 
+ ®é chÝnh x¸c cao , cã thÓ ®iÒu chØnh ®Æt th«ng sè lµm viÖc cña r¬le s¸t 
víi kh¶ n¨ng lµm viÖc cña thiÕt bÞ ®−îc b¶o vÖ . 
+R¬le sè cã kÝch th−íc träng l−îng nhá rÊt gän nhÑ . 
+ c¸c th«ng sè b¶o vÖ vµ lµm viÖc c¶u r¬le ®−îc biÓu thÞ râ rµng vµ ®Çy 
®ñ . §ång thêi nã cã thÓ ghi nhí vµ l−u tr÷ sè liÖu , t×nh tr¹ng 
lµm viÖc cña d÷ liÖu do ®ã thuËn tiÖn cho ng−êi sö dông . 
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 67
+_cã thÓ kÕt nèi víi m¸y tÝnh ®Ó sö dông c¸c ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm lµm 
cho c¸c chøc n¨ng cña nã cµng ®a d¹ng h¬n . 
→ §©y lµ lo¹i r¬le hiÖn ®¹i nhÊt . 
- Nh−îc ®iÓm : 
+ ®ßi hái ng−êi sö dông ph¶i cã tr×nh ®é cao . 
+C«ng t¸c dù phßng khã . 
+ gi¸ thµnh ®Çu t− lín . 
+chÊt l−îng lµm viÖc bÞ ¶nh h−ëng nhiÒu bëi m«i tr−êng . 
-S¬ ®å khæi r¬le sè: 
-khèi ®Çu vµo : r¬le so cã hai ®Çu vµo :sè t−¬ng tù ë ®Çu vµo t−¬ng tù tÝn hiÖu 
vµo tõ c¸c ph©n tö ®o l−êng ®−a tíi . C¸c tÝn hiÖu nµy sÏ ®−îc biÕn ®æi ®Ó phï 
hîp víi ®Çu vµo cña bé phËn chuyÓn ®æi tÝn hiÖu A/D. 
- §Çu vµo tÝn hiÖu sè : tÝn hiÖu ®−a th¼ng vµo vi xö lÝ mµ kh«ng qua xö lý 
- Khèi vi xö lý : chøc n¨ng ghi nhí néi dung c¸c th«ng sè vµ ch−¬ng tr×nh lµm 
viÖc cña r¬le . Nã thùc hiÖn c¸i thao t¸c tÝnh to¸n so s¸nh c¸c tÝn hiÖu vµo víi 
néi dung ®· ®−îc nhí ,tuú theo tÝn hiÖu nµy mµ nã nã sÏ ph¸t tÝn hiÖu ë ®Çu ra 
cña r¬le vµ hiÓn thÞ trªn bé giao diÖn sè l−îng phÇn tö logic cµng nhiÒu th× 
n¨ng lùc lµm viÖc cña r¬le cµng lín vµ ph¹m vi sö dông cµng réng –khèi ®Çu 
ra : lµ n¬i chuyÓn tÝn hiÖu ph¸t ra cña r¬le ®Õn c¸c thiÕt bÞ chÊp hµnh phÝa sau 
– khèi nµy th−êng dïng c¸c phÇn tö ®ãng c¾t b¸n dÉn hoÆc c¸c r¬le ®iÖn tõ 
c«ng suÊt nhá . 
Đầu 
vào 
Tương
Bộ 
biến 
Đổi
A/D RAM Đầu ra
Interger PC
Đầu 
vào 
TH tương tự 
Tín hiệu số 
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 68
--Khèi giao diÖn : sö dông bµn phÝm hoÆc nót Ên ®Ó ng−êi sö dông r¬le thao 
t¸c c¸c viÖc ®iÒu chØnh th«ng sè vµ néi dung ch−¬ng tr×nh lµm cña r¬le . §©y 
lµ n¬i nèi ®Ó ng−êi vµ ph−¬ng tiÖn trao ®æi th«ng tin . 
- Khèi nguån : cã nhiÖm vô cung cÊp nguån lµm viÖc ®Ó cho c¸c bé phËn r¬le 
lµm viÖc b×nh th−êng vµ æn ®Þnh nguån cÊp . 
R¬le dßng cùc ®¹i (digital overloadrelay) 
-§−îc cÊu t¹o trªn thèng sè sö dông vi xö lý vµ nam ch©m vÜnh cöu . 
T¸c dông : 
+dïng b¶o vÖ qóa dßng . 
+b¶o vÖ kh«ng ®èi xøng pha (lÖch pha ). 
+b¶o vÖ mÊt pha . 
+b¶o vÖ ng−îc thø tù pha . 
+ b¶o vÖ kÑt roto. 
-®Çu vµo cã ba m¸y biÕn dßng øng víi ba pha . 
-chØ thÞ cña r¬le : 
+trÞ sè dßng qu¸ t¶i c¸c pha . 
+thêi gian c¾t vµ thêi gian trÔ cña r¬le . 
+nguyªn nh©n r¬le t¸c ®éng . 
-th«ng sè kÜ thËt : 
+®iÖn ¸p nguån cÊp : 24V,85V,220V,250V,,f=60÷50 Hz ,AC ,DC. 
I®mkho¶ng 1÷600 A 
TiÕp ®iÓm r¬le gåm :c«ng t¾c , ®iÖn trë kho¶ng mét «m , dßng ®iÖn ®Þnh møc 
kho¶ng ba ampe. 
 Ch−¬ng 4: c¸c bé æn ®Þnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu 
 §1: kh¸i niÖm chung 
-c¸c bé phËn æn ®Þnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu lµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tù ®éng duy tr× 
®iÖn ¸p xoay chiÒu ë ®Çu ra kh«ng biÕn ®æi khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo biÕn ®æi trong 
ph¹m vi nhÊt ®Þnh . 
Ur kh«ng ®æi theo thêi gian vµ b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh møc . 
-dïng c¸c bé æn ®Þnh ®iÖn ¸p víi nhiÒu nguyªn lý kh¸c nhau chØnh l−u bé æn 
®Þnh ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng hÖ sè æn ®Þnh. 
 .
.
v
od
v r
Ur Uk
U U
∆= ∆ 
Khi Uv b»ng Ur b»ng U®m th× od
v
Urk
U
∆= ∆ 
Khi hÖ sè æn ®Þnh cµng nhá th× chØnh l−u æn ®Þnh cµng cao . 
-ngoµi ta chÊt l−îng æn ®Þnh cña bé æn ®Þnh ®¸nh gi¸ qua ®é më cña d¹ng 
sãng ®iÖn ¸p ra khi ®iÖn ¸p ®µu vµo h×nh sin . 
Do thµnh phÇn sãng bËc cao lµm cho ®iÖn ¸p mÐo . 
- Ph©n lo¹i : theo nguyªn lý æn ®Þnh gåm hai lo¹i: 
+ æn ®Þnh kiÓu th«ng sè (1). 
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 69
+æn ®Þnh kiÓu bï(2). 
KiÓu (1): gåm mét tæng trë tuyÕn tÝnh nèi víi tæng phi tuyÕn tÝnh theo mét 
s¬ ®å phï hîp ®Ó sao cho ®iÖn ¸p ra biÕn ®æi cña nã phô thuéc vµo phÇn tö 
phi tuyÕn .§©y lµ bé æn ®Þnh kiÓu hë kh«ng sö dông m¹ch ph¶n håi . 
KiÓu (2) : lµ æn ¸p mµ ®iÖn ¸p ra ®−îc so s¸nh mét ®iÖn ¸p chuÈn vµ cho ra 
tÝn hiÖu so s¸nh lµ hiÖu cña hai ®iÖn ¸p . tÝn hiÖu nµy sÏ ®iÒu khiÓn bé phËn 
chÊp hµnh cña bé æn ®Þnh ®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra ®¹t gi¸ trÞ sè cÇn thiÕt 
cho ®Õn khi tÝn hiÖu so s¸nh b»ng kh«ng . trong bé æn ¸p cã sö dông m¹ch 
ph¶n håi .§©y lµ bé æn ®Þnh kiÓu kÝn . 
 §2: æn ¸p s¾t tõ 
1) æn ¸p s¾t tõ . 
cÊu t¹o gåm mét cuén kh¸ng tuyÕn tÝnh ®−îc nèi víi mét cuén 
kh¸ng b·o hoµ , cuén kh¸ng phi tuyÕn ®iÖn ¸p ®−îc lÊy trªn cuén 
kh¸ng phi tuyÕn . 
+ khi B< Bbh – tuyến tính. 
 + khi B=Bbh – bão hòa 
Ta có : Uv= U1+ U2. 
Đồ thị V-A: 
u v u2
L2
L 1 
u 1 
B
H 0
Bbh
w1
w1 w2
uv
ur
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 70
• NhËn xÐt : 
 khi ®iÖn ¸p vµo biÕn ®æi nhiÒu øng víi ∆Uv lín th× ®iÖn ¸p ra t¨ng Ýt 
øng víi ∆Ur nhá . Do ®ã ®iÖn ¸p ∆Ur t−¬ng ®èi æn ®Þnh . 
 Do cuén kh¸ng lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hoµ nªn dßng kh«ng t¶i lín 
ph¹m vi ®iÒu chØnh dßng ®iÖn nhá . 
 Uv min ph¶i lín h¬n ®iÖn ¸p b·o hoµ cuén kh¸ng. 
 Ur lÊy trªn phÇn tö b·o hoµ nªn d¹ng sãng kh«ng sin . ®iÖn ¸p ra 
nhá h¬n ®iÖn ¸p vµo. 
Nªn ®Ó n©ng cao chÊt l−îng æn ®Þnh ®iÖn ¸p gi¶m ®Õn møc nhá nhÊt 
ng−êi ta cuèn trªn lâi cuén tuyÕn tÝnh mét cuén d©y phï hîp vµ ®Êu 
ng−îc cùc tÝnh víi cuén b·o hoµ . 
Ur =U2-Ub = U2 1
1
bW U
W
− 
Chän Wb /∆Ur lµ nhá nhÊt . 
∆U
IA IB
0
u
I
uv
u2
u1
uv2
uv1
∆I
* *
* 
w 1 w2
wb
u v 
ur
w 1
w 1 w 2
u v
u r
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 71
®Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p Ur tuú ý ta m¾c cuén kh¸ng b·o hoµ theo s¬ ®å 
biÕn ¸p tù ngÉu. 
2) æn ¸p dïng tô phi tuyÕn: 
c2 – tô phi tuyÕn 
c 1 – tuyÕn tÝnh 
dïng s¬ ®å sau : 
3) æn ¸p ®iÖn trë phi tuyÕn 
R1 - ®iÖn trë nhiÖt (f(t)) 
4) æn ¸p dïng ®Ìn cã khÝ 
* *
* 
w 1 w2
wb
u v 
ur
C1
C2
Uv
Ur
Uv
Ur
R1 R2
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 72
§ 3: æn ¸p kiÓu bï 
1) æn ¸p s¾t tõ céng h−ëng cã tô 
- đÓ n©ng cao chÊt l−îng æn ®Þnh vµ më réng ph¹m vi ®iÒu chØnh t¶i cña 
æn ¸p s¾t tõ ng−êi ta m¾c thªm tô ®iÖn song song víi cuén kh¸ng b·o 
hoµ ®Ó t¹o thµnh m¹ch céng h−ëng dßng. 
-®iÖn ¸p ra nhá ®iÖn ¸p céng h−ëng nªn m¹ch mang tÝnh dung . 
- ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p céng h−ëng mang tÝnh c¶m . 
*Do cã tô ®iÖn nªn quan hÖ gi÷a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p t−¬ng ®èi phøc t¹p . 
Khi ®iÖn ¸p ra nhá h¬n ®iÖn ¸p céng h−ëng th× m¹ch mang tÝnh dung 
Khi ®iÖn ¸p ®Çu ra lín h¬n ®iÖn ¸p céng h−ëng th× m¹ch mang tÝnh c¶m . 
Khi ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p céng h−ëng th× m¹ch céng h−ëng dßng . 
Do cã tô ®iÖn cho nªn chÊt l−îng æn ®Þnh tèt h¬n. 
Dßng ®Þªn kh«ng t¶i nhá do ®ã ph¹m vi ®iÒu chØnh t¶i lín . 
§Ó gi¶m ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p ra ®Õn møc nhá nhÊt ng−êi ta cuèn thªm cuén 
bï trªn lâi cuén tuyÕn tÝnh vµ ng−îc cùc tÝnh víi cuén b·o hoµ . §Ó gi¶m trÞ sè 
tô ®iÖn ng−êi ta m¾c tô ®iÖn vµo ®iÖn ¸p lín h¬n ®iÖn ¸p ra nhê cuén t¨ng ¸p 
kiÓu tõ ngÉu . §Ó läc thµnh phÇn sãng bËc cao cña ®iÖn ¸p ra . Ta m¾c thªm 
cuén läc . 
u v u2
L2
L 1 
c
I(A)
u
IA I B 
u L1 
u L2 
u v 
u 
I0 
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 73
2) æn ¸p khuyÕch ®¹i tõ . 
lµ æn ¸p mµ nguyªn lý ho¹t ®éng lµm viÖc dùa vµo nguyªn lý khuyÕch ®¹i 
tõ . 
Ur = (Uv – Uk®t)KAT 
Uk®t : ®iÖn ¸p r¬i trªn khuyÕt ®¹i tõ . 
KAT : hÖ sè biÕn ¸p cña biÕn ¸p tù ngÊu aptomat. 
- Nguyªn lý : b»ng c¸ch biÕn ®æi dßng ®iÖn mét chiÒu lµm cho ®−êng kh¸ng 
KhuyÕch ®¹i tõ t−¬ng øng biÕn ®æi nªn ®iÖn ¸p r¬i trªn nã còng biÕn ®æi t−¬ng 
øng lµm cho ®iÖn ¸p ra kh«ng thay ®æi . 
Hai cuén ®iÒu khiÓn W1, W1
’ ®Êu ng−îc cùc tÝnh cuén d©y W1’ nèi ®iÖn trë phi 
tuyÕn . 
®iÖn ¸p ra tù ®éng æn ®Þnh nhê m¹ch ph¶n håi phi tuyÕn nh− h×nh vÏ : 
®iÒu chØnh ®iÖn trë R1, R1’ sao cho khi ®iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh møc ra th× ( )1 1,I W ∑ 
- Khi ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®Þªn ¸p ra ®Þnh møc th× ( )1 1, 0I W >∑ nªn ®iÖn 
kh¸ng khuyÕch ®¹i t¨ng lªn gÇn b»ng kh«ng . 
- Khi ®ã th× ®iÖn ¸p khuyÕch ®¹i tõ t¨ng lªn lµm cho ®iÖn ¸p ra gi¶m 
b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh møc . 
wloc
C
u2
u v 
w 1 
L 1 
* 
* * 
* *
R cdw cd
* *
R cdw 1
* *
R cdw' 1
* *w 2
u v 
u 2 AT
ĐH Bách Khoa Hà Nội 
 74
- Khi ®iÖn ¸p ra mµ nhá h¬n ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× ( )1 1, 0I W <∑ nªn lµm 
cho ®iÖn kh¸ng khuyÕch ®¹i tõ gi¶m dÇn vµ ®iÖn ¸p khuyÕch ®¹i tõ 
còng gi¶m nªn ®iÖn ¸p ra t¨ng lªn ®Õn khi b»ng ®iÖn ¸p ®Þnh møc . 
- Nh−îc ®iÓm : cÊu t¹o phøc t¹p do cã nhiÒu cuén d©y lµm cho träng 
l−îng lín . 
- −u ®iÓm : ®iÖn ¸p h×nh sin dßng ®iÖn t¶i nhá . 
- 3) æn ¸p serr«mtor. 
- Thùc chÊt ®©y lµ mét biÕn ¸p aptomat nh− viÖc tù ®éng duy tr× ®iÖn ¸p 
®Çu ra kh«ng