Bảng đo phản hồi điện áp GE DS200NATOG2A

DS200NATOG2A là Bảng mạch đo phản hồi điện áp được thiết kế bởi General Electric (GE) Motors & Industrial Systems cho các hệ thống LCI (Biến tần giao hoán tải) và hệ thống điều khiển cầu SCR. Thuộc dòng NATO (Bảng đo phản hồi điện áp), bo mạch này là một phần của nhóm G2 và đại diện cho phiên bản A. Nó đóng vai trò là thành phần quan trọng trong hệ thống truyền động điện áp cao GE để đo và cung cấp phản hồi chính xác về điện áp cầu SCR.

Chức năng chính của Bảng tỷ lệ phản hồi điện áp NATO là làm giảm tín hiệu điện áp cao AC (ba pha) và điện áp cao DC (bus dương và âm) từ cầu SCR xuống các mức điện áp thấp có thể được xử lý bởi hệ thống điều khiển, cho phép các bảng điều khiển trên bảng nối đa năng VME thu được chính xác các tín hiệu phản hồi điện áp cầu. Bảng mạch chứa năm chuỗi điện trở chính xác giống hệt nhau, nối tiếp, tương ứng với điện áp xoay chiều ba pha (pha A, B, C) và điện áp bus DC dương và âm. Bằng cách chọn các đầu nối đâm đầu vào khác nhau và kết hợp bộ nhảy dây, bo mạch có thể được cấu hình để phù hợp với nhiều mức điện áp đầu vào khác nhau từ 1200 V đến 6900 V, cung cấp đầu ra điện áp thấp thống nhất cho hệ thống điều khiển.

Bo mạch DS200NATOG2A là phiên bản của nhóm G2. Điểm khác biệt chính so với phiên bản G1 là phiên bản G2 sử dụng dây nhảy để thay thế hai điện trở phía dưới trong mỗi chuỗi điện trở, giảm số lượng điện trở trên mỗi chuỗi xuống còn bốn, phù hợp cho các ứng dụng điện áp thấp hơn. Bo mạch được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của môi trường công nghiệp điện áp cao và có các đặc điểm sau:

• Chuỗi điện trở có độ chính xác cao: Sử dụng các điện trở chính xác được mắc nối tiếp để đảm bảo độ chính xác và ổn định của sự suy giảm điện áp.

• Cấu hình điện áp linh hoạt: Hỗ trợ nhiều mức điện áp đầu vào khác nhau từ 1200 V đến 6900 V thông qua sự kết hợp giữa đầu nối đâm và đầu nối dây.

• Năm kênh suy giảm độc lập: Xử lý riêng điện áp xoay chiều ba pha và điện áp bus DC dương/âm, tổng cộng là năm kênh độc lập.

• Bảo vệ quá áp: Mỗi đầu ra chuỗi điện trở được trang bị Biến thể oxit kim loại (MOV) để ngăn điện áp đầu ra quá mức nếu cáp đầu ra bị ngắt kết nối.

• Thiết kế nhỏ gọn: Xuất tất cả tín hiệu điện áp suy giảm thông qua một đầu nối cáp ruy băng 20 chân duy nhất, đơn giản hóa việc nối dây.

• Thiết kế thụ động: Bảng mạch không chứa cầu chì, đèn LED hoặc các bộ phận mà người dùng có thể thay thế, đảm bảo độ tin cậy cao.

Sản phẩm này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống biến tần chuyển mạch tải LCI, bộ truyền động biến tần trung áp và cao áp, hệ thống khởi động động cơ đồng bộ lớn và các ứng dụng điện tử công nghiệp khác nhau yêu cầu đo điện áp cầu SCR chính xác.

II. Chức năng chính

1. Suy giảm điện áp cao

Chức năng cốt lõi của bo mạch DS200NATOG2A là làm giảm tín hiệu điện áp cao từ cầu SCR xuống mức điện áp thấp mà hệ thống điều khiển có thể xử lý. Bảng mạch chứa năm chuỗi điện trở chính xác, mỗi chuỗi tương ứng với một tín hiệu điện áp đầu vào:

Tỷ lệ suy giảm của mỗi chuỗi điện trở được cấu hình bằng cách chọn các đầu nối đâm đầu vào và kết hợp bộ nhảy dây khác nhau, đảm bảo rằng tín hiệu đầu ra nằm trong phạm vi chấp nhận được của hệ thống điều khiển.

2. Cấu hình cấp điện áp linh hoạt

Bo mạch DS200NATOG2A hỗ trợ cấu hình cho nhiều mức điện áp đầu vào khác nhau. Bằng cách chọn các đầu nối đâm đầu vào khác nhau (Jx, JxA, JxB) và các kết hợp dây nhảy (WJ1-WJ10), bo mạch có thể điều chỉnh các mức điện áp sau:

Phiên bản nhóm G2 sử dụng dây nhảy để thay thế 2 điện trở phía dưới mỗi dây, giảm số lượng điện trở trên mỗi dây từ 6 xuống 4, phù hợp với các mức điện áp thấp hơn như 4200 V, 2200 V và 1200 V.

3. Bảo vệ quá áp

Mỗi đầu ra chuỗi điện trở được song song với Bộ biến đổi oxit kim loại (MOV). Nếu cáp ribbon đầu ra bị ngắt kết nối trong khi vẫn có điện áp đầu vào, MOV sẽ ngăn điện áp đầu ra trở nên quá cao, bảo vệ các mạch điều khiển hạ lưu khỏi bị hư hỏng. Một đầu của mỗi MOV được nối với đầu nối đất JG thông qua các chân 2, 14 và 20 của đầu nối JV.

4. Đầu ra tín hiệu

Điện áp đầu ra suy giảm từ năm chuỗi điện trở được xuất ra bảng nối đa năng VME (VBPL) thông qua một đầu nối cáp ruy băng 20 chân duy nhất JV. Việc gán chân cho đầu nối JV như sau:

5. Thiết kế thụ động

Bo mạch DS200NATOG2A sử dụng thiết kế hoàn toàn thụ động, không chứa cầu chì, đèn LED, các bộ phận có thể điều chỉnh hoặc các bộ phận mà người dùng có thể thay thế. Thiết kế này nâng cao độ tin cậy của bo mạch và giảm xác suất thất bại. Tuy nhiên, nếu bo mạch bị lỗi thì nó phải được thay thế nguyên bộ.

III. Kiến trúc phần cứng

1. Cơ cấu HĐQT

Bo mạch DS200NATOG2A sử dụng cấu trúc bảng mạch in tiêu chuẩn với thiết kế đơn giản, chỉ chứa các mạch suy giảm điện áp cao thiết yếu. Bảng bao gồm:

• Năm chuỗi điện trở chính xác: Mỗi chuỗi bao gồm nhiều điện trở chính xác được mắc nối tiếp.

• Đầu nối Stab đầu vào: tổng cộng 15 (3 mỗi chuỗi) để kết nối tín hiệu đầu vào điện áp cao.

• Bộ nhảy dây: tổng cộng 10 (2 trên mỗi chuỗi) để định cấu hình các mức điện áp nhóm G2.

• Đầu nối cáp Ribbon đầu ra JV: Đầu nối 20 chân để xuất tín hiệu điện áp suy giảm.

• Biến thể oxit kim loại: 5 (MV1-MV5), một biến thể trên mỗi chuỗi, cung cấp khả năng bảo vệ quá áp.

• Điểm kiểm tra: 5 (TP1-TP5) chỉ dành cho thử nghiệm điện áp thấp tại nhà máy.

2. Cấu tạo của dây điện trở

Ở phiên bản nhóm G2, mỗi chuỗi chứa 4 điện trở chính xác, với vị trí của hai điện trở phía dưới được thay thế bằng dây nhảy. Lấy dây A làm ví dụ, điện trở R1-R4 là điện trở hiệu dụng, trong khi R5 và R6 được thay thế bằng dây nhảy WJ1 và WJ2. Sự sắp xếp tương tự áp dụng cho các dây điện trở khác.

3. Đầu nối đâm

Bảng mạch có 15 đầu nối đâm đầu vào, được chia thành năm nhóm ba. Quy ước đặt tên và chức năng như sau:

Lưu ý: Đối với bo mạch nhóm G2, hai điện trở phía dưới được thay thế bằng dây nối nên số lượng điện trở thực tế sẽ giảm nhưng cách đặt tên đầu nối đầu vào vẫn không thay đổi.

4. Máy nhảy dây

Bảng nhóm G2 sử dụng 10 dây nhảy để thay thế 2 điện trở phía dưới trong mỗi dây. Chức năng của từng dây nhảy như sau:

IV. Mô tả giao diện chi tiết

1. Đầu nối đầu ra JV

JV là đầu nối cáp ruy băng 20 chân được sử dụng để xuất năm tín hiệu điện áp suy giảm đến bảng nối đa năng VME (VBPL). Việc gán pin như sau:

2. Đầu nối đâm đầu vào

Bảng mạch có 15 đầu nối đâm đầu vào, được chia thành năm nhóm ba. Việc đặt tên và chức năng của từng đầu nối như sau:

Lưu ý: Đối với bo mạch nhóm G2, hai điện trở phía dưới được thay thế bằng dây nối nên số lượng điện trở thực tế sẽ giảm nhưng cách đặt tên đầu nối đầu vào vẫn không thay đổi.

3. Máy nhảy dây

Bảng nhóm G2 sử dụng 10 dây nhảy để thay thế 2 điện trở phía dưới trong mỗi dây. Chức năng của từng dây nhảy như sau:

V. Cấu hình và cài đặt

1. Cấu hình cấp điện áp

Mức điện áp của bo mạch DS200NATOG2A được định cấu hình bằng cách chọn kết hợp đầu nối đâm đầu vào và bộ nhảy dây. Đối với bảng nhóm G2, các mức điện áp có thể cấu hình và phương pháp cấu hình tương ứng như sau:

2. Ví dụ về cấu hình

Cấu hình cho điện áp đầu vào 4200 V:

• Đảm bảo đã lắp đặt tất cả 10 bộ nhảy dây (WJ1-WJ10).

• Sử dụng đầu nối đâm JxA (JAA, JBA, JCA, JDA, JEA) để kết nối nguồn điện đầu vào.

• Mỗi chuỗi có 4 điện trở và điện áp đầu ra xấp xỉ 1,820 V rms.

Cấu hình cho điện áp đầu vào 2200 V:

• Đảm bảo đã lắp đặt tất cả 10 bộ nhảy dây (WJ1-WJ10).

• Sử dụng đầu nối đâm JxA (JAA, JBA, JCA, JDA, JEA) để kết nối nguồn điện đầu vào.

• Mỗi chuỗi có 2 điện trở và điện áp đầu ra xấp xỉ 1,905 V rms.

Cấu hình cho điện áp đầu vào 1200 V:

• Đảm bảo đã lắp đặt tất cả 10 bộ nhảy dây (WJ1-WJ10).

• Sử dụng đầu nối đâm JxB (JAB, JBB, JCB, JDB, JEB) để kết nối nguồn điện đầu vào.

• Mỗi chuỗi có 2 điện trở và điện áp đầu ra xấp xỉ 2,075 V rms.

3. Cân nhắc việc thay thế bo mạch

Khi thay thế bo mạch NATO, hãy đảm bảo rằng cài đặt dây nhảy trên bo mạch mới khớp với cài đặt trên bo mạch được thay thế. Vì các bo mạch nhóm G1 và G2 có cấu hình phần cứng khác nhau (số lượng điện trở và cài đặt bộ nhảy dây), nên các bo mạch thay thế phải thuộc cùng một nhóm.

VI. Cài đặt và bảo trì

1. Vị trí lắp đặt

Bo mạch DS200NATOG2A thường được lắp đặt ở khu vực điện áp cao gần cầu SCR, kết nối trực tiếp với tín hiệu điện áp cao thông qua đầu nối đâm và với bảng nối đa năng VME của hệ thống điều khiển thông qua cáp băng JV.

2. Các bước cài đặt

1. Xác minh nguồn đã tắt: Tắt nguồn hệ thống, đợi vài phút để tụ điện cao áp phóng điện và sử dụng thiết bị kiểm tra điện áp cao để xác minh không có nguồn điện.

2. Mở cửa tủ: Truy cập vào khu vực bảng mạch in.

3. Xác định vị trí lắp đặt: Xác định vị trí lắp đặt cho bo mạch NATO.

4. Lắp đặt bảng: Căn chỉnh bảng NATO với các giá đỡ và cố định bằng vòng đệm khóa.

5. Kết nối cáp đầu vào: Chọn đầu nối đâm thích hợp dựa trên cấu hình và kết nối cáp đầu vào điện áp cao.

6. Kết nối cáp đầu ra: Kết nối cáp ribbon JV với bảng trạng thái và phân phối cổng hoặc bảng nối đa năng VME.

7. Xác minh bật nguồn: Sau khi hoàn tất cài đặt, hãy thực hiện xác minh bật nguồn theo quy trình vận hành hệ thống.

3. Các bước loại bỏ

1. Xác minh nguồn đã tắt: Đảm bảo hệ thống đã được ngắt điện và kiểm tra để xác minh rằng không có nguồn điện.

2. Ngắt kết nối cáp: Cẩn thận ngắt kết nối cáp băng JV và tất cả các đầu nối đâm đầu vào.

3. Tháo vòng đệm khóa: Tháo vòng đệm khóa đang giữ bảng.

4. Tháo bảng: Giữ bảng ở mức cao và cẩn thận tháo bảng bằng cả hai tay.

4. Khuyến nghị bảo trì

• An toàn điện áp cao: Luôn lưu ý đến các mối nguy hiểm về điện áp cao trong quá trình bảo trì; ngay cả sau khi hệ thống tắt nguồn, tụ điện cao áp vẫn có thể tích điện.

• Biện pháp phòng ngừa ESD: Luôn đeo dây nối đất khi xử lý bảng. Bảo quản bảng trong túi chống tĩnh điện.

• Kiểm tra định kỳ: Kiểm tra xem các đầu nối đâm có an toàn không và cáp ruy băng còn nguyên vẹn hay không.

• Quản lý phụ tùng thay thế: Nên giữ ít nhất một bo mạch NATO giống hệt tại chỗ để dự phòng để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

VII. Ứng dụng

Bảng đo phản hồi điện áp DS200NATOG2A được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp sau:

• Hệ thống biến tần chuyển mạch tải LCI: Cung cấp tín hiệu phản hồi điện áp chính xác cho cầu SCR.

• Ổ đĩa biến tần trung thế và cao áp: Cung cấp phép đo điện áp trong các ổ đĩa có điện áp 4,16 kV và cao hơn.

• Hệ thống khởi động động cơ đồng bộ lớn: Theo dõi điện áp cầu trong quá trình khởi động động cơ.

• Hệ thống khởi động tuabin khí: Cung cấp phản hồi điện áp trong bộ khởi động tĩnh.

• Thiết bị điện tử công nghiệp: Các ứng dụng khác nhau yêu cầu đo điện áp cao cầu SCR.