TIỂU LUẬN MÔN HỌC TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ Đề tài: TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ TRONG BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ
Đề tài:

TƯƠNG THÍCH ĐIỆN TỪ TRONG BỘ ĐIỀU KHIỂN
ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU

GVHD

: PGS.TS. TĂNG TẤN CHIẾN

HVTH

: NGUYỄN THỊ QUỲNH TRANG

LỚP

: KTĐT K25

Đà Nẵng, 11/2013


Tiểu luận mơn Tương thích điện từ

GVHD: PGS.TS Tăng Tấn Chiến

MỤC LỤC

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

2


Tiểu luận mơn Tương thích điện từ

GVHD: PGS.TS Tăng Tấn Chiến

DANH MỤC VIẾT TẮT
AC
DC
EMC
EMI
IGBT
PWM
PE
N
THID

Alternating Current
Direct Current
Electromagnetic Compatibility
Electromagnetic interference
Insulated-gate bipolar transistor
Pulse-width modulation
Protective earth
Neutral
Total Harmonic Current Distortion

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Mơ hình cơ bản của TTĐT……………………………………………………….……5
Hình 1.2: Nguồn phát- Đường dẫn- Máy thu……………………………………………….….5
Hình 1.3 Cấu tạo của động cơ xoay chiều……………………………………………………...6
Hình 1.4 Các thành phần chính của bộ điều khiển động cơ xoay chiều………………..…7

LỜI MỞ ĐẦU
Cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đang phát triển rất nhanh, luôn
cần đạt đến những yêu cầu kỹ thuật mới. Các thiết bị trong hệ thống điện công nghiệp,
các dây chuyền sản xuất trong nhà máy được điều khiển từ động cơ cảm ứng khơng đồng
bộ (KĐB) với chi phí hợp lý và độ bền cấu trúc. Tuy nhiên, việc điều khiển động cơ KĐB
HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

3


Tiểu luận mơn Tương thích điện từ

GVHD: PGS.TS Tăng Tấn Chiến

là một vẫn đề khó khăn, phức tạp vì động cơ KĐB là một hệ phi tuyến, cần thuật toán
điều khiển chặt chẽ. Hiệu quả kinh tế trong sản xuất phụ thuộc vào việc sử dụng hợp lý
các thiết bị điện trong sản xuất, điều khiển đạt hiệu suất tối ưu nhất.
Các hệ thống cần điều khiển tốc độ động cơ hoạt động theo yêu cầu chính xác,
việc sử dụng bộ điều khiển động cơ xoay chiều có vai trị rất quan trọng trong điều
khiển động cơ điện KĐB ba pha. Bên cạnh đó, mơi trường cơng nghiệp bị ảnh hưởng
bởi các loại nhiễu do các thiết bị điện, điện tử gây ra. Khi bộ điều khiển động cơ xoay
chiều hoạt động trong môi trường nhiễu, nhiễu được bức xạ và truyền thơng qua các dây

cáp tín hiệu và dây cáp nguồn, có thể ảnh hưởng đến chức năng, gây lỗi hay thậm chí
gây hư hại cho bộ điều khiển.
Để ngăn chặn điều này, một số bộ điều khiển động cơ xoay chiều có chống nhiễu
tăng cường nhưng kết quả cịn hạn chế và khơng kinh tế. Do đó, phương pháp hiệu quả
là tìm ra nguyên nhân gây nhiễu và sử dụng giải pháp phù hợp để đạt mục tiêu “ không
bức xạ, không truyền dẫn và không tiếp thu nhiễu”. Các giải pháp này cần được áp
dụng.

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

4


Chương 1:

1.1.

GIỚI THIỆU

Khái niệm tương thích điện từ
Tương thích điện từ (TTĐT)- một thuật ngữ chỉ rõ đặc tính mà những thiết bị

điện tử, tin học có được khi chúng vận hành tốt trong một mơi trường có sự hiện diện của
các thiết bị khác hoặc có tín hiệu nhiễu từ mơi trường xung quanh chúng tác động vào.
Mơ hình cơ bản của TTĐT được minh họa bởi hình 1.1
Thiết bị A
Thiết bị B

Mơi trường ngồi
Hình 1.1. Mơ hình cơ bản của TTĐT

Nếu một hệ thống là EMC thì phải thỏa mãn ba tiêu chuẩn sau:

1.

Không gây ra nhiễu với các hệ thống khác.

2.

Không nhạy với sự phát xạ từ các hệ thống khác.

3.

Khơng gây ra nhiễu cho chính nó.
Nguồn phát
Đường dẫn
Máy thu
Khái niệm chính trong TTĐT là mối quan hệ giữa “Nguồn phát- Đường dẫn- Máy

thu”

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

5


Hình 1.2: Nguồn phát- Đường dẫn- Máy thu
Có ba thành phần cơ bản: Nguồn phát, đường dẫn và máy thu
Máy thu có thể có hai loại khác nhau:
-

Loại chủ động: Máy thu thanh hoặc máy thu hình.

-

Loại thụ động: Máy vi tính hoặc một số loại thiết bị điện tử khác.
Một số đề xuất để giải quyết vấn đề TTĐT trong mơ hình này

-

Khử năng lượng tại nguồn phát (ta có thể giảm tổng năng lượng được phát xạ).

-

Xác định đường truyền dẫn cho bản thân thiết bị, đường dẫn này phải được kiểm

sốt thơng qua các dây dẫn hoặc bức xạ ra khơng gian.
Xác định đặc tính của máy thu và làm cho nó có thể tăng khả năng chống nhiễu

-

hơn.
Tóm lại, các vấn đề của EMC liên quan đến sự phát sinh, sự truyền và sự thu
nhận năng lượng điện từ. Hình 1.2 minh họa ba yếu tố của một vấn đề EMC: nguồn tạo
ra sự phát xạ, và đường dẫn mang năng lượng phát xạ chuyển từ nguồn đến máy thu, và
vì vậy năng lượng điện từ không mong muốn được chuyển đổi thành một số tác động
khơng mong đợi.
1.2.

Tương thích điện từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều

1.2.1. Bộ điều khiển động cơ xoay chiều
1.2.1.1.

Động cơ xoay chiều


Cấu tạo: gồm hai bộ phận chính
- Cuộn dây cố định (còn gọi là Stator)
- Bộ phận xoay (còn gọi là Rotor)

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

6


Hình 1.3 Cấu tạo của động cơ xoay chiều
Stator gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một vành
trịn để tạo ra từ trường quay. Rotor hình trụ có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi
thép.
Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do Stator gây ra làm
cho Rotor quay trên trục. Chuyển động quay của Rotor được trục máy truyền ra ngoài và
được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác. Trục này
quay với tốc độ do biến tần xác định.
1.2.1.2. Bộ điều khiển động cơ xoay chiều

Bộ điều khiển động cơ xoay chiều là thiết bị dùng để điều khiển tốc độ của động
cơ điện, động cơ cảm ứng, hay động cơ đồng bộ. Động cơ điện xoay chiều đầu tiên
được thiết kế vào năm 1899. Động cơ điện chuyển đổi điện năng thành cơ năng nhờ vào
hiện tượng cảm ứng điện từ. Các động cơ này được đặc trưng bởi:
-

Tốc độ cố định, xác định bởi tần số của nguồn điện cấp

-

Moment xoắn cố định.
Tuy nhiên, với tốc độ cố định thì khơng phù hợp cho tất cả trường hợp; do đó,

cần phải điều chỉnh tốc độ theo yêu cầu thực tế.
Bộ điều khiển động cơ xoay chiều được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Ví
dụ, các dịng chảy của nước và hóa chất trong tiến trình cơng nghiệp thường được điều
khiển bằng cách điều chỉnh tốc độ của các máy bơm; hay bộ điều khiển động cơ gắn với
các quạt để điều chỉnh luồng khơng khí trong hệ thống điều hịa khơng khí và nhiệt lớn…


Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển động cơ xoay chiều:
- Nguồn điện xoay chiều 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng

phẳng, sử dụng bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Điện áp và tần số đầu vào cố định.
- Điện áp một chiều ở trên sẽ được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều
3 pha đối xứng. Mới đầu, điện áp một chiều được tạo ra sẽ được trữ trong giàn tụ điện.
Điện áp một chiều này ở mức rất cao. Tiếp theo, thơng qua trình tự kích hoạt thích hợp bộ
biến đổi IGBT (Tranzito Lưỡng cực có Cổng Cách điện hoạt động giống như một công
tắc bật và tắt cực nhanh để tạo dạng sóng đầu ra của Biến tần) sẽ tạo ra một điện áp Xoay
chiều ba pha bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
Các thành phần chính của bộ điều khiển động cơ xoay chiều:

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

7

Hình 1.4 Các thành phần chính của bộ điều khiển động cơ xoay chiều
•

Bộ chỉnh lưu:
Chuyển đổi điện xoay chiều 3 pha thành điện một chiều, nhờ sử dụng cầu diode.

•

Mạch DC:
Lưu trữ nguồn điện từ bộ chỉnh lưu cho bộ biến tần sử dụng. Trong hầu hết các
trường hợp, nguồn điện được lưu trữ trong các tụ điện có dung lượng cao.

•

Bộ biến tần:
Bộ biến tần lấy nguồn từ mạch DC và cung cấp cho động cơ. Bộ biến tần sử dụng
kỹ thuật điều chế độ rộng xung tạo ra điện áp xoay chiều 3 pha đầu ra cho động
cơ. Tần số có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu.
Ưu điểm:


•

Cho phép người dùng kiểm sốt tốc độ của động cơ đem lại nhiều thuận lợi trong
q trình kiểm sốt. Điều chỉnh tốc độ là phương tiện để kiểm sốt tiến trình:

-

Hoạt động mượt mà hơn

-

Kiểm soát tăng tốc

-

Tốc độ làm việc khác nhau cho mỗi tiến trình

-

Bù đắp cho sự thay đổi các biến của tiến trình

-

Điều chỉnh tốc độ sản xuất

-

Kiểm sốt moment

-

Khống chế dịng khởi động động cơ, giúp q trình khởi động êm ái, nâng cao độ

bền kết cấu cơ khí.
-

Tiết kiệm năng lượng…



Nhược điểm:

-

Tạo ra lượng nhiệt lớn và các sóng hài.

1.2.2. Tương thích điện từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều

Khi bộ điều khiên động cơ xoay chiều hoạt động, tín hiệu điều hịa sẽ xuất hiện ở
đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển động cơ xoay chiều. Nó tạo ra một mức nhiễu điện
HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

8


từ nhất định cho các thiết bị điện xung quanh và mạng điện lưới. Động cơ xoay chiều
thường được ứng dụng trong môi trường công nghiệp với nhiễu điện từ mạnh. Trong điều
kiện như vậy, một động cơ xoay chiều có thể gây nhiễu hoặc bị gây nhiễu.
Cài đặt các bộ điều khiển động cơ xoay chiều chính xác sẽ giảm ảnh hưởng nhiễu
điện từ và đảm bảo tính ổn định lâu dài của hệ thống điện.
1.3 Kết luận
Chương trình bày khái niệm về tương thích điện từ, cấu tạo và nguyên lý hoạt
động và các ưu nhược điểm của bộ điều khiển động cơ xoay chiều, trình bày tính tương
thích điệm từ trong bộ điều khiển động cơ xoay chiều.

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

9


Chương 2:

VẤN ĐỀ TRÁNH NHIỄU ĐIỆN TỪ

2.1 Các loại nhiễu điện từ
Nhiễu điện từ của bộ điều khiển động cơ xoay chiều có thể được phân biệt thành
nhiễu ở chế độ sai lệch và nhiễu ở chế độ chung.
Nhiễu ở chế độ sai lệch bị gây ra bởi điện dung kí sinh giữa các dây dẫn và nhiễu ở chế
độ chung bị gây ra bởi đường dẫn ghép của chế độ chung được tạo ra bởi điện dung kí
sinh giữa các dây dẫn và đất.

Hình 2. Nhiễu ở chế độ sai lệch và chế độ chung
Về cơ bản, nhiễu ở chế độ sai lệch có tác động lớn hơn đối với bộ điều khiển động
cơ AC và nhiễu ở chế độ chung có tác động lớn hơn đối với các thiết bị điện tử có độ
nhạy cao . Một lượng quá nhiều nhiễu ở chế độ sai lệch có thể kích hoạt hệ thống bảo vệ
mạch của bộ điều khiển động cơ AC. Nhiễu ở chế độ chung ảnh hưởng đến các thiết bị
điện tử ngoại vi thông qua kết nối đất chung.

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

10


Các vấn đề TTĐT có thể quan trọng hơn khi theo các điều kiện sau đây:

-

Khi một bộ điều khiển động cơ AC công suất lớn được kết nối với một động cơ

công suất lớn.

-

Điện áp làm việc của bộ điều khiển động cơ AC tăng lên.

-

Các IGBT chuyển mạch nhanh.

-

Khi một dây cáp dài được sử dụng để nối động cơ với bộ điều khiển động cơ AC .

2.2 Đường truyễn dẫn của nhiễu điện từ

Nhiễu làm ảnh hưởng đến các thiết bị/ hệ thống điện ngoại vi có độ nhạy cao thông
qua đường dẫn và bức xạ, các đường truyền của chúng được trình bày sau đây:

 Dịng nhiễu trong các dây cáp điện không bọc được dẫn tới đất thơng qua điện
dung kí sinh với một điện áp chế độ chung. thể hiện trong hình 2.2

Noise
Unshielded cable

Send
Receive
Load

Cstray
Ground

Hình 2. Dịng nhiễu trong các dây cáp điện khơng bọc được dẫn tới đất thơng qua
điện dung kí sinh với một điện áp chế độ chung

 Nhiễu ở chế độ chung trong cáp nguồn được truyền qua điện dung kí sinh và được

ghép với cáp tín hiệu lân cận, thể hiện trong hình 2.3. Một số phương pháp có thể
được áp dụng để giảm ảnh hưởng của nhiễu ở chế độ chung này, ví dụ như bọc các
dây cáp tín hiệu hoặc các dây cáp nguồn, tách riêng các loại cáp nguồn và tín hiệu,
lấy cáp tín hiệu đầu vào và bên đầu ra xoắn chúng với nhau để cân bằng điện
dung kí sinh, để các cáp nguồn và cáp tín hiệu chéo nhau góc 90°…
HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

11


Hình 2. Nhiễu ở chế độ chung trong cáp nguồn được truyền qua điện dung kí sinh và
được ghép với cáp tín hiệu lân cận

 Nhiễu ở chế độ chung được ghép thông qua cáp nguồn đến các hệ thống nguồn
khác, sau đó cáp của hệ thống nguồn được nối với hệ thống truyền tải, như thể
hiện trong hình 2.4.
Unshielded cable
Noise
Cstray
Send
Receive
Load

Ground
Hình 2. Nhiễu ở chế độ chung được ghép thơng qua cáp nguồn đến các hệ thống nguồn
khác, sau đó cáp của hệ thống nguồn được nối với hệ thống truyền tải

 Nhiễu ở chế độ chung của một dây cáp nguồn không bọc chắn được truyền xuống
đất thông qua điện dung kí sinh. Vì cả hai dây bọc chắn và không bọc chắn dây
được nối đến một đất chung, các hệ thống khác có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu
truyền từ mặt đất trở lại vào hệ thống thông qua dây bọc chắn. Xem hình 2.5
Noise
Unshielded cable
Send
Receive
Cstray
Load
Cstray
Ground

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

12


Hình 2. Nhiễu ở chế độ chung của một dây cáp nguồn không bọc chắn được truyền
xuống đất thông qua điện dung kí sinh
 Khi có q nhiều dịng điều chế xung đi qua một dây cáp của bộ điều khiển động

cơ AC khơng nối đất, nó hoạt động như một ăng-ten và tạo ra nhiễu bức xạ.

2.3 Kết luận

Việc xác định chính xác đường đi của nhiễu trong hệ thống giúp cho việc triệt nhiễu đạt
hiệu quả cao hơn. Chương 2 trình bày các loại nhiễu mode chung và mode sai lệch và
đường đi của nhiễu trong mạch bộ điều khiển động cơ xoay chiều.

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

13


Chương 3:

CÁC GIẢI PHÁP GIẢM NHIỄU ĐIỆN TỪ

Dòng rò của một thiết bị điện tử được dẫn xuống đất thông qua dây nối đất và điện
cực nối đất. Theo định luật Ohm, hiệu điện thế có thể phát sinh khi điện trở đất của điện
cực và điện trở đất của đất là khác nhau.
Theo định luật Ohm, điện trở đất cho điện cực và đất là khác nhau, trong trường
hợp này hiệu điện thế có thể phát sinh.
3.1 Giải pháp nối đất
3.1.1

Nối đất bảo vệ và nối đất chức năng
Nối đất bảo vệ được ứng dụng bên ngoài các tủ và phải có điện trở thấp. Mặt khác,
nối đất chức năng có thể được ứng dụng bên trong các tủ và phải có trở kháng thấp.
Mục tiêu của TTĐT là để tránh bất kỳ tác động nhiễu. Nôi đất cho TTĐT có thể
được phân biệt bởi tần số. Đối với tần số thấp hơn 10kHz, nên sử dụng hệ thống đất đơn
điểm và đối với các tần số cao hơn 10 kHz , nên sử dụng hệ thống đất đa điểm.

• Nối đất đơn điểm: tất cả các đất tín hiệu của tất cả các thiết bị truyền dẫn công
nghiệp được nối tiếp để tạo thành một điểm tham chiếu duy nhất. Điểm này có thể

được nối trực tiếp đến đất; đến điểm nối đất được chỉ định hoặc đến điểm an tồn
đã được nối đất.

• Nối đất đa điểm: tất cả các tín hiệu của tất cả các thiết bị truyền dẫn cơng nghiệp
được nối đất độc lập.

• Nối đất Hybrid: loại nối đất này hoạt động khác biệt đối với các tần số thấp và cao.
Khi hai phần của thiết bị A và B được kết nối thông qua một dây cáp được bọc
chắn, một đầu được nối trực tiếp với đất trong khi đầu kia được nối với đất thông
qua một tụ điện. Hệ thống nối đất này đáp ứng các tiêu chuẩn cho nối đất tần số
cao và thấp.

• Nối đất floating: các tín hiệu của tất cả các thiết bị truyền dẫn công nghiệp được
cách ly với nhau và khơng được nối đất.
Dịng DC chảy đều khắp dây dẫn, nhưng dòng điện AC chảy về phía bề mặt của
dây dẫn khi tần số tăng, điều này được gọi là "hiệu ứng bề mặt". Nó làm cho diện tích
mặt cắt hiệu dụng bị giảm khi tăng tần số . Do đó để tăng diện tích mặt cắt hiệu dụng đối

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

14


với các tần số cao bằng cách thay thế mấu dây nối đất bằng các dây dẫn bện hoặc dây dẫn
dải. Tham khảo hình sau đây.
Pigtail
HF
1
LF-HF
2

1
Braided
3

Đây là lý do tại sao phải sử dụng dây nối đất ngắn và dày để nối với đường dẫn
đất chung hoặc thanh góp nối đất. Đặc biệt là khi một bộ điều khiển (ví dụ như PLC)
được nối với một bộ điều khiển động cơ AC, nó phải được nối đất bởi một dây dẫn ngắn
và dày và được đề xuất sử dụng dây dẫn bện bằng phẳng (ví dụ: lưới kim loại) với một
trở kháng thấp hơn ở tần số cao.
Nếu dây nối đất quá dài, điện cảm của nó có thể ảnh hưởng đến cấu trúc tủ điều
khiển và tạo ra điện cảm tương hỗ và điện dung kí sinh. Được thể hiện trong hình dưới
đây, một dây nối đất dài có thể trở thành một ăng-ten thẳng đứng và biến thành một
nguồn nhiễu.
Painted sheet metal
HF

3.1.2

Các vòng lặp nối đất
Một vòng lặp nối đất xảy ra khi các phần của thiết bị được kết nối với nhiều
hơn một đường dẫn nối đất. Trong trường hợp này, dịng nối đất có thể quay trở lại
điện cực nối đất thông qua nhiều hơn một đường dẫn. Có ba phương pháp để tránh các
vịng lặp nối đất:

L
o
n

-

Sử dụng một mạch nguồn chung

-

Nối đất đơn điểm

-

Cách ly các tín hiệu (ví dụ bằng photocouplers)

Cable
Equipment

A
Equipment

B
Earth plane
Go od
Cable
Accompanying cable
Equipment

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

15


A
Equipment

B
Very good
Cable
Earth plane

Để tránh nhiễu ở chế độ chung thì thì sử dụng các dây song song hoặc dây cáp xoắn đôi.
Theo quy tắc này và tránh dây dẫn dài, nên đặt 2 dây gần nhau nếu có thể.
3.1.3

Các hệ thống nối đất
Các tiêu chuẩn quốc tế IEC60364 phân biệt ba loại hệ thống nối đất khác nhau ,
bằng cách sử dụng mã hai kí tự TN , TT , IT .
•

Kí hiệu đầu tiên thể hiện các loại nối đất cho các thiết bị cung cấp nguồn (máy

phát điện hoặc máy biến áp).
-

T : Một hoặc nhiều điểm của thiết bị cung cấp nguồn được nối trực tiếp đến cùng

điểm nối đất.

-

I: Hoặc là khơng có điểm được nối với đất (được cách ly) hoặc nó được nối với

đất thơng qua một trở kháng cao.

•

Kí hiệu thứ 2 thể hiện kết nối giữa đất và thiết bị cung cấp nguồn.

-

T: Được nối trực tiếp tới đất (Điểm nối đất này tách biệt với các điểm nối đất khác

trong hệ thống cung cấp nguồn).

-

N : Nối với đất thông qua dây dẫn được cung cấp bởi hệ thống cung cấp nguồn.

•

Kí hiệu thứ ba và thứ tư ra thể hiện vị trí của dây đất

-

S: Các dây trung tính và dây đất riêng biệt

-

C: Dây trung tính và đất được kết hợp thành một dây dẫn đơn.

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

16



Hệ thống TN:

-

TN: Điểm trung tính của máy biến áp hay máy phát điện áp thấp được nối

đất, thường là điểm nối sao trong hệ thống điện 3 pha. Thân của thiết bị điện được nối đất
thông qua nối đất này tại máy biến áp.

-

Protective earth (PE): Dây dẫn nối phần kim loại tiếp xúc với người dùng.

- Neutral (N): Dây dẫn nối với điểm nối sao trong hệ thống điện 3 pha hoặc
mang dòng rò trong một hệ thống điện 1 pha.
-

-



Hệ thống TN-S

-

TN-S: PE và N là hai dây dẫn riêng biệt chỉ được kết hợp với nhau gần

nguồn điện (máy biến áp hoặc máy phát điện). Nó cũng giống như hệ thống 3 pha 5 dây.

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

17


-



Hệ thống TN-C

-

TN-C: PE và N là hai dây dẫn riêng biệt trong một trang bị điện tương tự

như một hệ thống 3 pha 5 dây, nhưng gần phía bên nguồn điện, PE và N được kết hợp
thành một dây trung tính nối đất bảo vệ (PEN) tương tự như hệ thống 3 pha 4 dây.

-

HVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

18




Hệ thống TN-C-S

-

TN-CS: hệ thống dây trung tính và đất kết hợp (dây trung tính nối đất bảo

vệ) được sử dụng trong các hệ thống nhất định nhưng cuối cùng chia thành hai dây dẫn
riêng biệt PE và N. Một ứng dụng điển hình của dây PEN được kết hợp là từ trạm biến áp
đến tủ điện nhưng trong tủ điện dây trung tính bảo vệ nối đất được tách thành các dây PE
và N.

-

Nối trực tiếp các dây PE và N đến nhiều điểm nối đất tại các vị trí khác

nhau sẽ giảm nguy cơ các dây trung tính bị hỏng.

-



Hệ thống TT

-

TT: Các điểm trung tính (N) của máy biến áp điện áp thấp và các khung

thiết bị (PE) được nối với một điểm nối đất riêng biệt.
-

-



Hệ thống IT

-

IT: Điểm trung tính của máy biến áp và thiết bị điện khơng nối đất, chỉ có

các khung thiết bị PE được nối đất.

-

Trong mạng IT, hệ thống phân phối nguồn, dây trung tính hoặc là khơng

nối với đất hoặc được nối đất thông qua một trở kháng cao. Trong một hệ thống như vậy,
một thiết bị giám sát được cách ly được sử dụng để theo dõi trở kháng.

-

3.2 Giải pháp bọc chắn
3.2.1

Bọc chắn là gì?


-

Bọc chắn được sử dụng để cách ly thiết bị để nó sẽ khơng tạo ra nhiễu điện

từ trường hoặc bị ảnh hưởng bởi một trường điện từ bên ngoài. Một vật liệu dẫn điện
được sử dụng cho bọc chắn tĩnh điện để tạo ra sự cách ly này.

-

Một lồng Faraday có thể được làm từ một lưới kim loại hoặc vật liệu dẫn

điện. Một đặc trưng của kim loại là nó có tính dẫn điện cao và khơng tĩnh điện, điều này
sẽ tạo ra sự che chắn và ngăn nhiễu của các điện trường bên ngoài. Kim loại với độ dẫn
điện cao của nó sẽ bảo vệ các thiết bị bên trong khỏi những điện áp cao - không có điện
áp nào truyền vào lồng ngay cả khi lồng đang tải một dịng điện cao. Ngồi ra, trường
điện từ cũng có thể đi qua lồng Faraday mà khơng gây ra bất kỳ sự xáo trộn.

-

Bọc chắn được sử dụng cho một số thiết bị điện và thiết bị đo lường với

mục đích ngăn chặn nhiễu. Ví dụ về bọc chắn bao gồm:
•

Nối đất thiết bị trong nhà có điện áp cao sử dụng khung kim loại hoặc lưới kim
loại mật độ cao.

•

Bọc chắn một biến áp điện có thể đạt được bằng cách quấn một tấm kim loại giữa
các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp hoặc bằng cách thêm một dây sứ vào cuộn dây,
sau đó nối đất.

•

Một lớp bọc chắn, được làm bằng lưới kim loại hoặc sợi dẫn điện để có sự bảo vệ
hiệu quả cho các công nhân làm việc trong một môi trường điện áp cao.

-

Trong hình bên dưới, thiết bị radio xuất hiện dường như khơng hồn tồn

bao phủ bởi kim loại nhưng nếu tính dẫn điện của kim loại là cao, sóng radio được hoàn
toàn bị chặn và thiết bị radio sẽ khơng nhận được bất kỳ tín hiệu.
-

-

-


-

Một ví dụ khác là lị vi sóng. Cửa lị vi sóng có vẻ trong suốt đối với thị

giác, nhưng mật độ của các lưới kim loại trong cửa lò vi sóng chặn sóng điện từ. Mật độ
của các lưới kim loại cao hơn cung làm cho bọc chắn tốt hơn.
3.2.2

Giảm nhiễu điện từ bằng bọc chắn

-

Sắt và các kim loại là vật liệu dẫn điện cao cung cấp bọc chắn tĩnh điện có

hiệu quả ở tần số rất thấp. Nhưng tính dẫn sẽ giảm khi:
1. Tín hiệu tần số cao được sử dụng cho dây dẫn.
2. Thiết bị được đặt trong một từ trường mạnh.
3. Khung bọc chắn bị ép tuân theo một dạng đặc biệt nào đó của các thiết bị máy.
 Hiệu quả của bọc chắn bằng kim loại

- Hiệu quả của bọc chắn (SE) được sử dụng để đánh giá khả năng chống lại
điện trường và từ trường của lớp tấm chắn. Công thức là:

- SEdB=A+R+B (đơn vị là dB)
- Trong đó: A = tổn hao hấp thụ (dB)
-

R = tổn hao phản xạ (dB)

-

B = hệ số điều chỉnh (dB) ( đối với đa phản xạ trong tấm chắn mỏng)

- Tổn hao hấp thụ là tổng số lượng năng lượng mất mát khi sóng điện từ
truyền qua các tấm chắn. Công thức là:

- AdB=1.314(fσμ).1/2t
- Trong đó: f = tần số (MHz)
-

μ = độ từ thẩm tương ứng của đồng

-

σ = độ dẫn suất tương ứng của đồng

-

t = độ dày của tấm chắn tính bằng cm

-

Tổn hao phản xạ phụ thuộc vào nguồn của sóng điện từ và khoảng cách từ

nguồn phát. Đối với dây ăng ten thẳng, trở kháng sóng tăng lên khi nó di chuyển gần hơn
với nguồn phát và giảm khi nó di chuyển ra khỏi nguồn phát cho đến khi nó đạt đến trở
kháng sóng phẳng và khơng có sự thay đổi.
 Thiết kế tủ điện

-

Trong một điện trường tần số cao, có thể tạo ra bọc chắn bằng cách sơn

một lớp mỏng kim loại dẫn điện bao phủ hoặc trên vật liệu lót bên trong. Tuy nhiên, lớp


phủ phải kín và tất cả các phần cần được bao bọc đúng cách mà khơng có bất kỳ một mối
nối hoặc những khoảng trống nào (giống như một cái lồng Faraday). Đó chỉ là lý tưởng.
Thực hiện một vỏ bọc chắn liền mạch là khơng thực tế vì lồng cấu thành từ các phần
kim loại. Trong một số điều kiện, khoan lỗ trên các lớp vỏ tấm chắn để việc lắp đặt các
phụ kiện (như thẻ tùy chọn và các thiết bị khác) là cần thiết.

-

1 .Nếu các thành phần kim loại được hàn đúng cách và sử dụng công nghệ

hàn tinh xảo để tạo thành một tủ điện , sự biến dạng trong q trình sử dụng khơng xảy
ra. Nhưng nếu các tủ điện được lắp ráp bằng ốc vít, các lớp cách điện bảo vệ dưới các vít
phải được loại bỏ trước khi lắp ráp để đạt được độ dẫn điện lớn nhất và che chắn tốt nhất.

-

2 . Khoan lỗ cho việc lắp đặt dây trong tủ điện làm giảm tác dụng che chắn

và làm tăng cơ hội của sóng điện bị rị rỉ thơng qua các lỗ và phát tán nhiễu. Do đó nên
để các lỗ khoan càng hẹp càng tốt. Khi các lỗ dẫn dây điện không được sử dụng, bọc các
lỗ lại bằng các tấm kim loại hoặc vỏ bọc kim loại. Sơn hoặc lớp phủ của các tấm kim loại
và vỏ kim loại nên được loại bỏ triệt để để đảm bảo tiếp xúc kim loại với kim loại hay
một miếng đệm dẫn nên được lắp đặt .

-

3 . Lắp đặt các miếng đệm dẫn cơng nghiệp với tủ điện cịn ngun niêm

phong và các cánh cửa tủ khơng có khoảng cách . Nếu miếng đệm dẫn điện quá tốn kém ,
thì nên vít cửa tủ đến tủ điện với một khoảng cách ngắn giữa các ốc vít.
4. Dành riêng một đầu tiếp đất trên cánh cửa tủ điện . Đầu tiếp đất này khơng nên sơn. Nếu

đã có sơn, hãy loại bỏ lớp sơn trước khi tiếp đất .
 Dây điện và cáp

-

Loại cáp bọc xoắn đơi có vỏ chắn (STP) là một loại cáp mà hai dây đồng

cách điện được xoắn lại với nhau với một lưới kim loại bọc xung quanh các cặp xoắn để
hình thành các màn chắn điện từ và cũng có thể được sử dụng cho nối đất.

-

Các dây điện riêng lẻ và cáp được bao quanh bằng (tổng hợp) cao su để

cách ly và cũng để bảo vệ tránh hư hại.

-

Có hai loại dây cáp điện: điện áp cao và điện áp thấp. Cáp điện áp cao khác

với cáp điện áp thấp ở chỗ nó có thêm một lớp cách điện được gọi là chất cách điện điện
môi trong vỏ plastic. Chất cách điện điện môi là thành phần quan trọng nhất trong sự
cách điện. Cáp điện áp thấp thường chỉ thêm vào một chất polyme mềm để giữ cố định
cho các dây đồng bên trong.

- Lớp bọc chắn có hai chức năng:


1. Để bảo vệ các dây điện và cáp
A. Dòng điện tăng khi điện chạy qua dây cáp nguồn và tạo ra một điện trường. Như

vậy, nhiễu có thể bị ngăn bên trong cáp bằng cách bọc chắn các loại cáp nguồn
hoặc dây điện.
B. Tạo nối đất bảo vệ. Khi lõi cáp bị hư hỏng, dòng điện rò sẽ chảy qua các tấm bọc

chắn xuống đất.
2. Để bảo vệ cáp. Một dây cáp nguồn sử dụng cho mục đích điều khiển máy tính chỉ

tạo ra một dịng điện tương đối thấp bên trong cáp. Như vậy, cáp nguồn sẽ không
trở thành nguồn nhiễu nhưng có nhiều khả năng bị nhiễu bởi các thiết bị điện
xung quanh.

-

3.3 Giải pháp bộ lọc
3.3.1

Bộ lọc
-

Nhiễu điện từ được truyền đi theo hai cách, bằng bức xạ và truyền dẫn.

Phương pháp hiệu quả và kinh tế nhất của việc giảm nhiễu bức xạ là sử dụng bọc chắn và
giảm nhiễu dẫn bằng cách sử dụng một bộ lọc điện từ.
-

Nhiễu có thể được chia thành hai loại: tần số cao (150kHz ~ 300MHz) và

tần số thấp (100Hz ~ 3000Hz). Nhiễu ở tần số cao giảm dần khi khoảng cách tăng và có
bước sóng ngắn hơn, trong khi đó nhiễu ở tần số thấp ít bị giảm khi khoảng cách tăng và
có bước sóng dài hơn. Cả hai loại nhiễu này được truyền thông qua dây cáp điện, làm
ảnh hưởng đến phía cung cấp điện.
-

Nhiễu có tần số cao ở phía nguồn điện có thể được hạn chế hoặc suy yếu đi

bằng một bộ lọc. Bộ lọc này bao gồm các cuộn dây và tụ điện. Một số bộ điều khiển
khơng tích hợp sẵn bộ lọc, trong trường hợp đó việc lắp đặt thêm một bộ lọc bên ngồi là
cần thiết. Các hình vẽ dưới đây là sơ đồ một bộ lọc chuẩn:


-

Một bộ lọc được cấu thành bởi phần hoạt động ở chế độ sai lệch (để loại bỏ

-

hạn chế nhiễu có tần số dưới 150kHz) và phần hoạt động ở chế độ chung (để hạn chế
nhiễu có tần số trên 150kHz). Đối với nhiễu tần số cao, cuộn cảm hoạt động như một trở
kháng cao để tạo thành một hở mạch và tụ điện hoạt động như một trở kháng thấp để tạo
thành một ngắn mạch. Thiết kế và kích thước của cuộn cảm và tụ điện chính xác tạo một
mạch cộng hưởng để hấp thụ sóng hài. Tụ Cy được nối đất để dẫn dòng điện xuống đất.
 Bộ lọc ngoài

Các bộ lọc và các bộ điều khiển động cơ AC nên được lắp đặt trong các tủ

-

điều khiển hoặc trên các tấm lắp được nối đất. Cáp động cơ phải được bọc
chắn và càng ngắn càng tốt. Sử dụng các bộ lọc được khuyến cáo bởi hãng
Delta để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn TTĐT.
-

 Bộ điều khiển động cơ xoay chiều với bộ lọc tích hợp sẵn