Bảng cảm biến dẫn điện Exciter GE IS200EMCSG1A

IS200EMCSG1A là Bảng cảm biến dẫn điện Exciter 100mm được thiết kế bởi General Electric (GE) cho Hệ thống điều khiển kích thích EX2100™ của họ. Bo mạch này là phiên bản tiêu chuẩn trong dòng EMCS, chủ yếu được sử dụng để phát hiện dòng điện chạy qua đường dây bus trong bộ chuyển đổi nguồn, cung cấp thông tin phản hồi dẫn truyền quan trọng cho hệ thống điều khiển kích thích.

Chức năng cốt lõi của bo mạch IS200EMCSG1A là phát hiện dòng điện trong các tuyến xe buýt bằng cảm biến Hiệu ứng Hall. Mỗi bảng EMCS sử dụng hai cảm biến Hiệu ứng Hall một chiều quay ngược chiều nhau để phát hiện dòng điện hai chiều. Khi cảm biến phát hiện từ trường vượt quá ngưỡng hoạt động của nó (biểu thị dòng điện), mạch sẽ tạo ra đầu ra logic ở mức thấp. Cảm biến duy trì trạng thái đầu ra thấp này cho đến khi trường giảm xuống dưới điểm nhả. Thiết kế này cho phép bo mạch EMCS phát hiện chính xác trạng thái dẫn truyền của SCR, cung cấp phản hồi dẫn truyền theo thời gian thực cho bộ điều chỉnh điện áp.

Bo mạch IS200EMCSG1A được cấp nguồn bởi bo mạch Khuếch đại xung cổng Exciter IS200EHPA. Bo mạch EHPA còn lọc các tín hiệu đầu ra từ bo mạch EMCS trước khi gửi thông tin đã xử lý đến bo mạch Đầu vào/Đầu ra chính IS200EMIO Exciter. Trong hệ thống kích thích EX2100, một bảng EMCS được sử dụng ở mỗi trong số sáu chân cầu SCR cho mỗi Mô-đun chuyển đổi nguồn (PCM). Ví dụ: trong một cây cầu có bốn PCM, có thể có tới 24 bảng EMCS.

Bo mạch thiết kế an toàn trong môi trường điện áp cao:

• Thanh cái được cách điện bằng ống để tránh sự tiếp xúc ngẫu nhiên của các vòng với thanh cái đang được cấp điện.

• Bảng EMCS được gắn liền kề với đường xe buýt bằng giá đỡ Glastic®, giá đỡ này cũng giữ các vòng thép tại chỗ.

• Tất cả đầu vào và đầu ra đều thông qua đầu nối P1A 6 chân tới bo mạch EHPA.

Board IS200EMCSG1A bao gồm các thành phần và tính năng chính sau:

• Hai đầu nối 6 chân: P1A và P1B (dự phòng, cung cấp đầu ra dự phòng)

• Vòng thép có khe hở: Tập trung từ thông do xe buýt tạo ra, tăng cường độ nhạy phát hiện

• Hai cảm biến Hiệu ứng Hall: Được gắn theo hướng ngược nhau để phát hiện dòng điện hai chiều

• Đầu ra logic dự phòng: Hai tín hiệu đầu ra logic giống hệt nhau để nâng cao độ tin cậy

• Thiết kế thụ động: Bảng không có cầu chì, điểm kiểm tra, đèn LED hoặc phần cứng có thể điều chỉnh

  
  

---

II. Chức năng chính

Các chức năng chính của IS200EMCSG1A bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:

1. Phát hiện dẫn điện hiện tại

Bảng IS200EMCSG1A phát hiện dòng điện chạy qua đường xe buýt bằng cảm biến Hiệu ứng Hall. Khi dòng điện chạy qua bus, nó sẽ tạo ra một từ trường xung quanh nó. Các vòng thép có khe hở trên bảng EMCS tập trung từ thông, cho phép cảm biến Hiệu ứng Hall phát hiện một cách đáng tin cậy. Khi cảm biến phát hiện từ trường vượt quá ngưỡng vận hành (tương ứng với dòng điện thông thường khoảng 80 A), mạch sẽ xuất ra mức logic thấp (< 1,2 V dc). Khi trường giảm xuống dưới điểm giải phóng (tương ứng với dòng điện điển hình khoảng 10 A), đầu ra sẽ trở về mức logic cao (> 11 V dc).

2. Phát hiện hai chiều

Bằng cách sử dụng hai cảm biến Hiệu ứng Hall một chiều được gắn theo hướng ngược nhau, bo mạch IS200EMCSG1A có thể phát hiện dòng điện chạy theo một trong hai hướng qua bus. Bất kể hướng hiện tại là gì, ít nhất một cảm biến sẽ phản hồi, đảm bảo phát hiện hoàn toàn sự dẫn truyền.

3. Đầu ra dư thừa

Mỗi bảng IS200EMCSG1A cung cấp hai tín hiệu đầu ra logic giống hệt nhau thông qua đầu nối P1A và P1B. Các chân tương ứng trên hai đầu nối này mang tín hiệu giống hệt nhau, đóng vai trò dự phòng cho nhau. Thiết kế dự phòng này giúp nâng cao độ tin cậy của hệ thống; ngay cả khi một đầu nối hoặc cáp bị hỏng thì đầu nối hoặc cáp còn lại vẫn hoạt động.

4. Giao diện với EHPA

Bo mạch IS200EMCSG1A được cấp nguồn và giao tiếp với bo mạch EHPA thông qua cáp được bảo vệ 4 chân:

• Nguồn điện: EHPA cung cấp nguồn +12 V dc (±10%), mức tiêu thụ điện tối đa 0,3 W.

• Truyền tín hiệu: Tín hiệu phát hiện dẫn truyền được gửi trở lại EHPA thông qua cùng một cáp.

• Kết nối chuỗi nối tiếp: Một cáp kết nối EHPA với EMCS đầu tiên trong một pha nhất định. Một chuỗi cáp nối tiếp được bảo vệ 4 chân khác từ EMCS đó đến EMCS cho nhánh SCR còn lại cùng pha.

5. Chỉ báo trạng thái trên EHPA

Mặc dù bản thân bo mạch EMCS không có đèn LED chỉ báo, nhưng bo mạch EHPA có ba đèn LED mỗi pha để cho biết trạng thái hoạt động của bảng EMCS cho pha đó. Khi phát hiện dòng điện trong một pha, đèn LED tương ứng sẽ sáng lên, cho phép nhân viên hiện trường nhanh chóng đánh giá trạng thái dẫn điện.

6. Nồng độ thông lượng

Các vòng thép có khe hở gắn vào bảng tập trung từ thông do xe buýt tạo ra, cho phép cảm biến Hiệu ứng Hall phát hiện dòng điện nhạy hơn. Khe hở trong các vòng đảm bảo nồng độ từ thông hiệu quả đồng thời ngăn ngừa sự hình thành mạch từ kín.

---

III. Ứng dụng hệ thống

1. Ứng dụng trong Hệ thống điều khiển kích từ EX2100

IS200EMCSG1A là bảng cảm biến quan trọng để phát hiện trạng thái dẫn truyền SCR trong Hệ thống kiểm soát kích thích EX2100. Vai trò của nó trong hệ thống bao gồm:

• Phát hiện trạng thái dẫn điện: Phát hiện thời gian thực về độ dẫn điện trong mỗi chân cầu SCR, xác định xem SCR có kích hoạt chính xác hay không.

• Chẩn đoán lỗi: Thông tin dẫn truyền được truyền qua EHPA và EMIO đến hệ thống điều khiển để chẩn đoán và bảo vệ lỗi SCR.

• Phản hồi dự phòng: Mỗi EMCS cung cấp hai tín hiệu đầu ra giống hệt nhau, đảm bảo truyền thông tin dẫn truyền đáng tin cậy ngay cả khi một đường dẫn tín hiệu bị lỗi.

• Giám sát hệ thống: Đèn chỉ báo LED trên bảng EHPA cung cấp chỉ báo trạng thái dẫn truyền cho nhân viên hiện trường.

2. Phối hợp với EHPA và EMIO

Bo mạch IS200EMCSG1A phối hợp chặt chẽ với EHPA và EMIO trong hệ thống:

• Điều hòa tín hiệu và nguồn EHPA: EHPA cung cấp năng lượng cho EMCS và lọc tín hiệu đầu ra từ EMCS trước khi gửi thông tin đã xử lý đến EMIO.

• Chỉ báo trạng thái EHPA: EHPA có đèn LED mỗi pha; khi phát hiện dòng điện trong pha đó, đèn LED sẽ sáng lên, giúp đánh giá nhanh chóng tại chỗ.

• Thu thập tín hiệu EMIO: EMIO nhận thông tin dẫn truyền từ EHPA để hệ thống điều khiển sử dụng.

3. Phương thức kết nối chuỗi Daisy

Bảng EMCS cho từng pha được kết nối theo cấu hình chuỗi vòng:

• EHPA kết nối thông qua một cáp được bảo vệ 4 chân với EMCS cho chân SCR đầu tiên của một pha (ví dụ: EMCS cho chân dương SCR1 của pha A).

• EMCS đó kết nối thông qua đầu nối P1B và cáp được bảo vệ 4 chân khác với EMCS cho chân SCR khác cùng pha (ví dụ: EMCS cho chân âm SCR4 của pha A).

• Do đó, EHPA thu được thông tin dẫn truyền cho cả hai chân SCR của pha đó bằng hai dây cáp.

4. Các kịch bản ứng dụng điển hình

• Giám sát dẫn truyền SCR cho hệ thống kích thích máy phát điện đồng bộ lớn

• Chẩn đoán lỗi cho bộ nguồn kích thích máy phát điện tua bin hơi nước

• Bảo vệ hệ thống kích thích máy phát điện tua bin thủy điện

• Giám sát hệ thống kích thích tuabin khí

• Nâng cấp và trang bị thêm cho hệ thống kích thích công nghiệp

  
  

---

IV. Mô tả giao diện chi tiết

1. Đầu nối P1A và P1B

Bo mạch IS200EMCSG1A có hai đầu nối 6 chân, P1A và P1B. Các đầu nối này có cách bố trí chân cắm giống hệt nhau, cung cấp đầu ra dự phòng. Việc gán pin như sau:

Ghi chú:

• P1A thường được sử dụng để kết nối với EHPA hoặc EMCS trước đó.

• P1B thường được sử dụng để kết nối với EMCS (chuỗi cúc) tiếp theo.

• Cả hai chân 2 và 5 trên mỗi đầu nối đều cung cấp cùng một đầu ra logic; có thể được sử dụng hoặc cả hai đều có thể được sử dụng để dự phòng.

2. Vòng thép và cảm biến hiệu ứng Hall

Bảng IS200EMCSG1A có gắn các vòng thép có khe hở. Tuyến xe buýt đi qua các vòng này. Khi dòng điện chạy qua bus, các vòng sẽ tập trung từ thông, cho phép các cảm biến Hiệu ứng Hall được gắn trong các khoảng trống của vòng có thể phát hiện nó một cách đáng tin cậy. Hai cảm biến được gắn ngược chiều nhau, đảm bảo rằng bất kể hướng hiện tại, ít nhất một cảm biến có thể phát hiện ra nó.

3. Nguồn và luồng tín hiệu

• Dòng điện: EHPA → Cáp → P1A (Chân 1) → Mạch bên trong EMCS → P1B (Chân 1) → EMCS tiếp theo

• Luồng tín hiệu: Cảm biến hiệu ứng Hall → Mạch bên trong EMCS → P1A (Chân 2/5) → Cáp → EHPA

  
  

---

V. Lắp đặt và thay thế

1. Vị trí lắp đặt

Bo mạch IS200EMCSG1A được gắn bên trong tủ Mô-đun chuyển đổi nguồn (PCM). EMCS cho mỗi SCR được đặt phía trên bộ tản nhiệt SCR liên quan của nó, gần mặt trước của tủ. Vị trí từng giai đoạn như sau:

• Chân dương pha A (SCR #1): Phía trên bên trái

• Giai đoạn A chân âm (SCR #4): Phía trên bên phải

• Các giai đoạn khác diễn ra tương tự.

2. Thủ tục thay thế

Cảnh báo an toàn quan trọng:

• Bảng EMCS được đặt trong mạch điện áp cao. Phải tắt nguồn điện của hệ thống kích thích trước khi thay thế (để sửa chữa trực tuyến, hãy đảm bảo PCM bị ảnh hưởng đã được ngắt điện theo quy trình sửa chữa trực tuyến).

• Thực hiện theo quy trình ngắt điện hoàn chỉnh được nêu trong Hướng dẫn cài đặt và khởi động (GEH-6631). Tuân thủ tất cả các thông lệ Khóa/Gắn thẻ ra tại địa phương. Để thời gian cho tụ phóng điện.

• Sử dụng thiết bị kiểm tra an toàn được thiết kế cho điện áp cao để xác nhận các mạch đã được ngắt điện trước khi chạm vào chúng.

• Tuân thủ các biện pháp phòng ngừa ESD (Xả tĩnh điện) khi xử lý bo mạch. Đeo dây nối đất và bảo quản bảng trong túi chống tĩnh điện.

Các bước thay thế:

1. Xác minh Tắt nguồn: Đảm bảo hệ thống kích thích hoặc PCM bị ảnh hưởng đã được ngắt điện hoàn toàn.

2. Open Cabinet Door: Mở cửa tủ PCM. Sử dụng thiết bị kiểm tra điện áp cao, xác minh rằng các mạch đã được ngắt điện.

3. Tháo Vỏ bảo vệ: Tháo dải kính và tấm chắn LEXAN® để tiếp cận bảng EMCS cần thay thế.

4. Xóa phần xe buýt:

• Tháo ba bu lông 5/16 inch nối mảnh bus hình chữ L nhỏ với tản nhiệt và ba bu lông 5/16 inch nối nó với mảnh bus đi qua các vòng từ tính của cảm biến dẫn. Tháo mảnh xe buýt hình chữ L.

5. Ngắt kết nối cáp:

• Xác minh rằng cáp được dán nhãn với tên đầu nối chính xác (như được đánh dấu trên bo mạch) để dễ dàng kết nối lại.

• Bóp và kéo lỏng các đầu nối cáp P1A và P1B (nếu có) ra khỏi bo mạch.

6. Loại bỏ hội EMCS:

• Tháo các vít giữ cụm EMCS vào thành bên PCM.

• Cẩn thận trượt bộ phận về phía trước và ra khỏi tủ.

7. Ban riêng biệt:

• Tháo bốn vít giữ bo mạch EMCS và các vòng từ tính vào giá đỡ bằng nhựa.

• Tháo bảng ra khỏi giá đỡ.

8. Cài đặt bảng mới:

• Định hướng bảng EMCS mới giống như bảng ban đầu và cố định nó bằng các vòng từ tính vào giá đỡ bằng nhựa bằng bốn vít.

• Hãy cẩn thận để không làm hỏng các thiết bị cảm biến trên EMCS.

• Trước khi siết chặt các vít, hãy giữ các vòng từ để giảm thiểu khe hở ở các cảm biến.

9. Cài đặt hội:

• Trượt cụm trở lại tủ và gắn nó vào đúng vị trí.

• Đảm bảo các vòng từ không chạm vào bất kỳ thanh cái nào lộ ra ngoài và ống cách điện trên thanh cái được đặt đúng vị trí để bảo vệ các vòng.

10. Kết nối lại cáp: Kết nối lại cáp P1A và P1B đã ngắt kết nối ở bước 5.

11. Cài đặt phần Bus:

• Lắp thanh cái hình chữ L đã tháo ở bước 4.

• Sáu bu lông 5/16 inch phải được vặn tới 115 inch-lbs.

12. Khôi phục Vỏ bảo vệ: Lắp các miếng LEXAN và Glass đã được tháo ở bước 3.

13. Khôi phục nguồn: Đóng cửa tủ PCM, khôi phục nguồn theo quy trình và vận hành thử.

---