Mạch bảo vệ điện áp thấp là gì

Tùy theo từng khu vực, từng quốc gia khác nhau sẽ có những quan điểm phân loại không giống nhau. Ví như, Tại Hoa Kỳ,có nhiều bộ luật và quy định hướng dẫn các tiêu chuẩn phân loại điện áp. TRong đó, các hướng dẫn và tiêu chuẩn có ảnh hưởng đến các doanh nghiệp sẽ do Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) giám sát  cũng như ban hành. Các thông tin quy định này sẽ có sự khác biệt giữa mỗi ngành khác nhau.

Cả mã ANSI và NEC đều được biết đến là các ấn phẩm được mua. Cổng thông tin kỹ thuật điện (EEP) cung cấp những bản phân tích tiêu chuẩn ANSI C84.1-1989. Nó quy định việc chia điện áp thành năm phân loại. Các phân loại này có thể được kết hợp thành các loại dưới đây:

  • Điện áp cao (HV), cực cao (EHV) và siêu cao (UHV) - 115.000 đến 1.100.000 VAC
  • Trung thế (MV) - 2.400 đến 69.000 VAC
  • Điện áp thấp (hạ thế) (LV) - 240 đến 600 VAC
     

Các tiêu chuẩn của NEC với ANSI được so sánh trong tài liệu của Generac.Theo đó, các tiêu chuẩn điện áp NEC sẽ bao gồm:

  • Điện áp phân phối cao - 1000 đến 4160 volt
  • Điện áp phân phối trung bình - 50 đến 1000 volt
  • Điện áp phân phối thấp - 0 đến 49 volt
     

Cũng theo, Generac thì điện áp trung bình sẽ xuất hiện trong các máy phát nhỏ hơn và bằng 600 volt và điện áp cao sẽ thuộc các máy phát lớn hơn 600 volt . Hiện nay, máy phát điện sản xuất 4160 volt đang được sử dụng rất phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp với nhu cầu đòi hỏi điện áp cao. 

Tại một cơ sở công nghiệp, điện áp máy phát dự trữ nằm ở mức phổ biến là 4160 VAC, 480 VAC, 12.470 VAC và 13.800 VAC. Trong trường hợp mất điện, máy phát dự phòng sẽ đảm nhận vai trò cung cấp điện cho bảng phân phối. Đồng thời, nó sẽ thực hiện việc điều khiển để hệ thống mạch điện trong cơ sở tiếp tục hoạt động. Khi đó, các điện áp cao hơn từ máy phát sẽ được giảm xuống với máy biến áp.

GHI CHÚ:

Nếu không đủ điều kiện thì bạn không nên trực tiếp làm việc với các mạch năng lượng. Tốt nhất, bạn nên tham khảo  ý kiến chuyên gia để đảm bảo việc thiết kế và làm việc trên các thiết bị điện có được độ an toàn cao nhất. ​

Điện áp cao, cực cao và siêu cao:  

Điện áp cao và cực cao là 2 yếu tố quan trọng. Nó có liên quan rất lớn đến truyền tải cung cấp từ nhà máy điện. Việc truyền tải điện ở mức điện áp cao và cực cao sẽ giúp tăng hiệu quả hoạt động của các thiết bị điện được tốt hơn. Sự kết hợp này có thể giúp giảm chi phí hiệu quả trong việc xây dựng tháp và đường dây điện. Theo quy định của cơ quan chức năng thì mức điện áp cao sẽ dao động từ 115.000 đến 230.000 VAC. Trong khi đó, điện áp cực cao sẽ có mức dao động từ 345.000 đến 765.000 VAC.Caterpillar Máy phát điện 13.800 VAC.

Mạch bảo vệ điện áp thấp là gì

 

Hiện nay, trên lưới điện cao thế của Hoa Kỳ  đang truyền tới 500.000 volt . Điện áp cao này sẽ yêu cầu có bảng chuyển mạch và phân phối chuyên ngành. Ngoài ra, ở các phòng điều khiển cũng sẽ có được khả năng chuyển đổi dự phòng bằng cách điều khiển từ xa hoặc được đặt trong một vị trí tiện lợi để thuận tiện cho việc bảo trì và thử nghiệm các hệ thống cung cấp riêng lẻ. Các trạm phụ sẽ đảm nhiệm vai trò cung cấp điện áp bước xuống phân phối đến các khu vực địa phương. Điện áp cực cao là điện áp có nguồn điện từ 765.000 đến 1.100.000 VAC. Hiện tại ở Trung Quốc đang sử dụng truyền tải điện áp ở mức cao nhất là 800.000 VAC. Quốc gia này đang phát triển thêm hệ thống 1.100.000 VAC bằng cáp được đánh giá ở mức 1.200.000 VAC hiện nay.

Điện áp trung bình:  

Điện áp cung cấp trung bình thường được sử dụng phổ biến trong các tổ hợp công nghiệp lớn và các nhà máy. Nó đòi hỏi một lượng điện năng đáng kể . Khi tiến hành phân tích biến thiên điện, các nhà khoa học đã cho thấy, cường độ dòng điện tỷ lệ nghịch với điện áp. Theo đó, khi điện áp tăng thì cường độ giảm và ngược lại.

Thường thì các động cơ và thiết bị điện có thiết kế phù hợp để hoạt động với điện áp cao hơn sẽ có hiệu quả tiết kiệm điện và kinh tế hơn trong quá trình vận hành. Hầu hết, thiết kế của các trạm phụ chính sẽ không nhận được hơn 35.000 VAC từ nguồn cung cấp tiện ích. Ngoài ra, các trạm phụ chính có thể thực hiện vai trò cung cấp điện giảm xuống cho  trạm phụ thứ cấp hay cấp điện đến một tòa nhà.

Theo thiết kế thì nguồn điện mà trạm phụ thứ cấp phân phối sẽ nhận được từ trạm phụ chính. Các trạm phụ thứ cấp có thể được thiết kế có các máy biến áp bước xuống nhằm thực hiện việc giảm công suất phân phối cho bảng điều khiển khi thực hiện việc phân phối điện trong toàn bộ cơ sở. Vị trí đặt các trạm phụ là các khu vực có thể phục vụ một hoặc nhiều tòa nhà trong khách sạn.
 

Mạch bảo vệ điện áp thấp là gì

 

 Tại Mỹ, Công ty nhôm (ALCOA) Warrick Operations được xem một ví dụ điển hình về một ngành công nghiệp lớn tiêu thụ lượng điện năng khổng lồ. Cơ sở kinh doanh của công ty được đặt tại Nam Indiana và sở hữu một nhà máy điện khép kín. Họ sử dụng nhà máy nhiệt điện than nằm trên sông Ohio để tạo điện. 

Thực tế thì mọi nhà máy được thiết kế để sử dụng cung cấp điện áp trung bình cho trạm phụ đều sẽ yêu cầu cung cấp điện khẩn cấp hoặc dự phòng. Chính vì thế, việc các máy phát điện cung cấp 13.800 VAC cũng là việc rất dễ hiểu. Đặc biệt là khi việc cung cấp điện áp được cho là rất cần thiết đối với các trạm điện áp nhỏ và vừa cũng như trạm phụ. Với sự hỗ trợ của máy phát điện thích hợp, tổ hợp sẽ có thể tiếp tục hoạt động ổn định trong thời gian mất điện. Chúng cung cấp trong một loạt các phong cách thiết kế với cài đặt, vỏ giảm âm thanh và các thiết bị di động. Các thiết bị di động được đặt trong các thùng giảm âm thanh trên xe kéo và nó sẽ được kéo bởi một máy kéo bán.

Điện áp thấp (hạ thế):  

Trong thế giới điện/điện tử thì khái niệm về điện áp thấp sẽ có nhiều ý nghĩa . Theo đó, điện áp dưới 600 volt đều được xem là điện áp thấp. Trong các nhà máy sẽ có thể sử dụng tự động hóa có thể sử dụng nhiều điện áp. Mỗi bộ phận trong đó sẽ thực hiện một nhiệm vụ quan trọng khác nhau góp phần tạo nên hoạt động cho nhà máy. 

Cung cấp

Các nhà máy có thể có một trạm phụ chuyên dụng khi yêu cầu cung cấp điện áp trung bình hoặc cao từ các tiện ích điện . Những trạm biến áp này sẽ thực hiện việc giảm mức điện áp và tiến hành phân phối cho các tòa nhà trong toàn hệ thống.

Tuy nhiên, thực tế thì không phải tất cả các nhà máy đều cần yêu cầu điện áp cao hoặc trung bình. Có một số nhà máy chỉ yêu cầu điện áp thấp ở mức 240, 480 hoặc 600 VAC từ các tiện ích. Khi đó, năng lượng sẽ được định tuyến trực tiếp hệ thống phân phối của nhà máy.

Kiểm soát

Điều cơ bản cho một hệ thống điều khiển là vận hành thiết bị điện áp cao hơn. Bộ điều khiển lập trình PLC được xem là thiết bị sử dụng phổ biến trong các hệ thống điều khiển, vận hành. Thiết bị này thực hiện việc nhận đầu vào từ các cảm biến thông qua phần Đầu vào của I / O. Trong khi đó, đầu ra được tính toán và gửi ra thông qua phần đầu ra của I / O. Thực tế thì tùy theo từng thiết kế của mỗi hệ thống sẽ có cả đầu vào và đầu ra là 12 hoặc 12 VDC .

Thiết kế đầu ra của hệ thống có thể được định tuyến đến một rơle với cuộn dây DC cùng với các tiếp điểm AC. Các tiếp điểm sẽ đóng lại ngay khi rơle nhận tín hiệu DC. Khi cung cấp năng lượng cho thiết bị hay các thành phần cho đến khi tín hiệu kích hoạt được loại bỏ bởi I / O.

Thực tế hiện nay cho thấy. hoạt động của tất cả các nhà máy trên thế giới đều phải cần đến năng lượng. Vì thế, khi mất điện, nếu không có máy phát dự phòng có kích thước phù hợp thì ngành công nghiệp sẽ phải ngừng hoạt động.

Các mạch bảo vệ, như bảo vệ phân ngược cực , bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá / dưới điện áp , được sử dụng để bảo vệ bất kỳ thiết bị hoặc mạch điện tử nào khỏi bất kỳ sự cố bất ngờ nào xảy ra. Nói chung cầu chì hay MCB dùng để bảo vệ quá áp, ở phần mạch này, chúng ta sẽ xây dựng một mạch bảo vệ quá áp mà không cần dùng đến Fuse.

Mạch bảo vệ quá điện áp có nhiệm vụ gì : Bảo vệ quá áp là tính năng của nguồn điện cắt nguồn cung cấp bất cứ khi nào điện áp đầu vào vượt quá giá trị đặt trước. Để bảo vệ khỏi sự tăng điện áp cao, chúng tôi luôn sử dụng bảo vệ quá áp hoặc mạch bảo vệ quá điện áp. Mạch bảo vệ quá điện áp là một loại bảo vệ quá áp được sử dụng phổ biến nhất trong các mạch điện tử.

Có nhiều cách khác nhau để bảo vệ mạch của bạn khỏi quá áp. Cách đơn giản nhất là kết nối cầu chì ở phía nguồn cung cấp đầu vào. Nhưng vấn đề là đó là bảo vệ một lần, vì khi điện áp vượt quá giá trị đặt trước, dây bên trong cầu chì sẽ cháy và đứt mạch. Sau đó, bạn phải thay thế cầu chì bị hỏng bằng một cầu chì mới để làm cho các kết nối trở lại.

Ở đây trong mạch này, Diode Zener và Transistor lưỡng cực được sử dụng để bảo vệ quá áp tự động. Nó có thể được thực hiện bằng hai phương pháp,

1. Mạch điều chỉnh điện áp Zener: Phương pháp này điều chỉnh điện áp đầu vào và bảo vệ mạch khỏi quá áp bằng cách cung cấp điện áp quy định, nhưng nó  không ngắt phần đầu ra khi điện áp vượt quá giới hạn an toàn  . Chúng ta sẽ luôn nhận được điện áp đầu ra nhỏ hơn hoặc bằng định mức của diode Zener. 

2. Mạch bảo vệ quá áp sử dụng Diode Zener: Trong phương pháp bảo vệ quá áp thứ hai, bất cứ khi nào điện áp đầu vào vượt quá mức đặt trước, nó sẽ  ngắt  phần đầu ra hoặc tải  khỏi mạch. Hãy theo dõi Hocwiki nhé.

Mạch mạch báo hiệu và bảo vệ có nhiệm vụ thông báo và cắt điện khi điện áp Zener

Bộ điều chỉnh điện áp Zener bảo vệ mạch khỏi quá áp và cũng điều chỉnh điện áp cung cấp đầu vào. Sơ đồ mạch cho Bảo vệ quá áp sử dụng Bộ điều chỉnh điện áp Zener được đưa ra dưới đây:

Mạch bảo vệ điện áp thấp là gì

Trong mạch điện tử bảo vệ quá điện áp linh kiện d1c làm nhiệm vụ gì : Giá trị điện áp đặt trước của mạch là giá trị tới hạn mà nguồn cung cấp bị ngắt kết nối hoặc nó sẽ không cho phép bất kỳ điện áp nào trên giá trị đó. Ở đây giá trị điện áp đặt trước là định mức của Zener. Giống như, chúng tôi đang sử dụng diode Zener 5.1V thì điện áp ở đầu ra sẽ không vượt quá 5.1v.

Khi điện áp đầu ra tăng, điện áp Cực E giảm, do đó Transistor Q1 dẫn ít hơn. Khi Q1 dẫn ít hơn, nó làm giảm điện áp đầu ra do đó duy trì điện áp đầu ra không đổi.

Điện áp đầu ra được định nghĩa là:

VO = VZ – VBE

Ở đâu,

VO là điện áp đầu ra

VZ là điện áp đánh thủng Zener

VBE là điện áp Cực E

Mạch bảo vệ điện áp thấp là gì

Mạch bảo vệ quá áp sử dụng Diode Zener mạch báo hiệu và bảo vệ có nhiệm vụ thông báo và cách điện khi điện áp

Mạch bảo vệ điện áp có nhiệm vụ gì : Sơ đồ mạch dưới đây để bảo vệ quá áp được xây dựng bằng cách sử dụng điốt Zener và Transistor PNP. Mạch này ngắt đầu ra khi điện áp vượt quá mức cài đặt trước . Giá trị đặt trước là giá trị danh định của điốt Zener được kết nối với mạch. Bạn thậm chí có thể thay đổi diode Zener theo giá trị điện áp phù hợp của mình. Nhược điểm của mạch là bạn có thể không tìm thấy giá trị chính xác của điốt Zener, vì vậy hãy chọn một điốt có định mức gần nhất với giá trị đặt trước của bạn.

Vật liệu cần thiết

  • Transistor FMMT718 PNP – 2nos.
  • Điốt Zener 5.1V (1N4740A) – 1nos.
  • Điện trở (1k, 2,2k và 6,8k) 
  • Breadboard
  • Kết nối dây

Sơ đồ mạch bảo vệ quá áp

Mạch bảo vệ điện áp thấp là gì

Làm việc của mạch bảo vệ quá áp

Khi điện áp nhỏ hơn mức đặt trước , cực B của Q2 ở mức cao và vì nó là Transistor PNP, nó sẽ TẮT. Và, khi Q2 ở trạng thái tắt, Cực B của Q1 sẽ ở mức THẤP và nó cho phép dòng điện chạy qua nó.

Mạch báo hiệu và bảo vệ điện áp thuộc nhóm công dụng nào của mạch điều khiển tín hiệu : Bây giờ khi điện áp vượt quá giá trị đặt trước , điốt Zener bắt đầu dẫn điện, kết nối chân đế của Q2 với đất và BẬT Q2. Khi Q2 BẬT, Cực B của Q1 trở nên CAO và Q1 BẬT, có nghĩa là Q1 hoạt động như một Công tắc mở. Do đó, Q1 không cho phép dòng điện chạy qua nó và bảo vệ Tải khỏi điện áp vượt quá.

Bây giờ chúng ta cũng cần phải xem xét điện áp rơi trên các Transistor, nó phải thấp để có độ chính xác thích hợp của mạch. Vì vậy, chúng tôi đã sử dụng Transistor FMMT718 PNP thể hiện giá trị bão hòa VCE rất thấp, do đó điện áp giảm trên các Transistor thấp.

Tham Khảo thêm : Trung tâm tư vấn du học và đào tạo Interconex