Chuyên đề 1: Thiết kế mạch điện tử với phần mềm eagle layout editor

chuột trái chọn Slect All Chuột trái tiếp chọn Smart Grid Insert Hộp thoại Smart Grid Insert xuất hiện, chọn Automaticaly Detemine Paste OK. Xóa chân 1 được tạo ra ban đầu. Sắp xếp chân linh kiện thành 2 hàng đối xứng nhau. Click chuột trái SCH SCHLIB Inspector Hộp thoại SCHLIB Inspector xuất hiện. Bước này là nhằm quay chân linh kiện đối xứng ra ngoài. Nó cũng được dùng để sắp xếp các chân linh kiện theo các góc 00, 900, 1800, 2700. Để vẽ đường bao cho thân linh kiện ta Place Rectangle (Phím tắt: P R). Tên các chân linh kiện đã bị che lấp, để hiển thị lên ta làm như sau: Edit Move Send To Back (Phím tắt: M B). Chỉnh các thông số linh kiện: Click vào SCH Library, tiếp tục click đúp vào Component, hộp thoại Library Component Properties xuất hiện, chỉnh các thông số như sau Một số chú ý: Default Designator: Số hiệu của linh kiện, U?: Số hiệu của IC R?: Số hiệu của điện trở C?: Số hiệu của tụ Q?: Số hiệu của Transistor, FET, .... Y?: Số hiệu của thạch anh ...... Dấu "?" là các số tự nhiên (1 2 3 4 ...) mà sau này chúng ta dùng đến trong chức năng đánh số tự động của Altium. Comment: Giá trị của linh kiện được ghi trên vỏ, cái này là dùng làm kí hiệu cho lắp ráp, dùng để cho công nhân lắp ráp và List linh kiện. Symbol Reference: Tên của linh kiện khi được List trong danh sách của thư viện, mặc định là Component_1. Value: Giá trị của linh kiện trên bản vẽ nguyên lý, dùng cho người thiết kế và phân tích mạch, cũng có thể dùng để list linh kiện. Nếu không có Value, thì ta phải tạo mới bằng nút Add. Tiếp tục vào Tool Rename Component để hiệu chỉnh linh kiện như sau: Save để hoàn thiện thư viện linh kiện nguyên lý của IC NE555 2.5.2. Tạo thư viên chân linh kiện (PCB Library) Ở phần trên đã tạo được thư viện nguyên lý cho IC NE555, để có thể thiết kế mạch in dùng IC NE555 thì phải tạo thư viện chân linh kiện cho IC NE555. Thêm thư viện chân linh kiện của NE555: Click chuột trái vào Mylib.LibPkg Add New to Project PCB Library Đặt tên cho thư viện nguyên lý ta làm như sau: Click chuột trái vào Schlib1.SchLib Save. Hộp thoại Save [Schlib1.SchLib] As xuất hiện, đặt tên cho thư viện rồi ấn Save. Tiếp theo chọn Tool Component Winzard, hộp thoại Component Winzard xuất hiện chọn Next, chọn Dual In-line Packages [DIP], chọn Metric [mm] rồi ấn Next. 0.6mm: đường kính trong của lỗ chân mạch in, chỗ để khoan lỗ cắm chân linh kiện. 1.2mm: đường kính ngoài của lỗ chân mạch in. Khoảng giữa đường kính ngoài và đường kính trong chính là độ dày lớp đồng phủ của chân linh kiện Phải điều chỉnh các thông số trên cho phù hợp với kích thước thực của IC NE555 theo DataSheet dưới đây: Điều chỉnh kích thước đường kính trong và ngoài lỗ chân mạch in. Kinh nghiệm là nên lấy các giá trị trung bình của Max và Min theo hệ Milimeters b = (Maxb + Minb)/2 = (0,356 + 0,55)/2 = 0,453 mm Khoảng cách giữa 2 chân linh kiện theo DataSheet là e = 2.54mm, vì vậy phải chọn đường kính ngoài chân linh kiện phải nhỏ hơn, chọn 2mm chẳng hạn. Điều chỉnh khoảng cách giữa 2 chân linh kiện trên một hàng chân: e = 2,54 mm: khoảng cách giữa 2 chân linh kiện trên 1 hàng chân Điều chỉnh khoảng cách giữa 2 chân linh kiện của 2 hàng chân đối xứng nhau: e4 = 7,62 mm: khoảng cách giữa 2 chân linh kiện trên 2 hàng chân đối xứng nhau. Khoảng cách đường viền bao khung linh kiện: để nguyên 0.2mm rồi ấn Next Vì IC NE555 là IC có 8 chân dạng chân đang tạo là DIP8 nên chọn thông số là 8 rồi ấn Next. Tiếp tục ấn Next Ấn Finish để kết thúc. Ta được như sau: Ở mục PCB Library có 1 file PCBCOMPONENT_1 click chuột trái chọn Clear và ấn Yes để xóa nó đi. Nhấp đúp chuột vào chân số 1, chỉnh sửa các thông số như hình dưới Nhấp đúp chuột vào chân số 2 chỉnh các thông số như hình vẽ Các chân 3, 4, 5, 6, 7 và 8 điều chỉnh giống chân số 2. Chú ý: Không nên tạo thư viện tích hợp vì bất tiện cho việc cập nhật linh kiện mới. Luôn để tâm của linh kiện trùng vào gốc tọa độ của bản vẽ (Orignal) Các kích thước lỗ khoan chân linh kiện thông dụng: 0.6mm, 0.8mm, 1mm, 1.2mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm, 3mm, 3.2mm .... Không nên để kích thước lỗ là mil, vì ở điều kiện làm mạch ở Việt Nam, sẽ không sử dụng đơn vị này khoan không đúng kích thước chân linh kiện Bề mặt bám thiếc (X-size, Y-size) thường thì để gấp đôi kích thước lỗ, nhưng còn tùy thuộc vào điều kiện thực tế của mạch. Chuyển đổi linh hoạt giữa đơn vị Mil và mm, không nên gò bó vào một đơn vị nào đó. Ví dụ: Lỗ chân linh kiện để là 0.8mm, khoảng cách các chân để là 100mil. Phím tắt để chuyển đổi qua lại giữa 2 đơn vị là: Q Nên dùng phương pháp tọa độ và sử dụng thành thạo công cụ Inspector để có được một kích thước chuẩn nhất. Điều này rất quan trọng đối với linh kiện đòi hỏi sự ghép khít, chính xác như: Led matrix, Led 7 thanh, ... Linh kiện có kích thước càng sát với kích thước thật thì sắp mạch sẽ càng gọn và khoa học. 2.5.3. Kết nối linh kiện giữa hai thư viện nguyên lý và thư viện chân linh kiện Lưu ý: Thư viện PCB và SCH nên để chung ở cùng một thư mục, khác thư mục chứa hệ điều hành. Thực hiện: Mở thư viện SCH và thư viện PCB vừa tạo Ở thư viện SCH, chọn linh kiện cần liên kết chân và làm theo các bước lần lượt sau: Kết quả được như sau: hai thư viện linh kiện đã được kết nối với nhau. Save tất cả lại để hoàn thiện. 2.5.4. Bài tập rèn luyện Tạo thư viện vẽ Shematic từ DataSheet Tạo các thư viện cần thiết cho mạch Schematic sau: Để ý và chọn đúng loại linh kiện, là linh kiện dán hay linh kiện thường. Nên tìm kiếm các linh kiện nào dễ mua và phù hợp để thiết kế mạch. Mạch sử dụng các loại linh kiện: Diode SSB44. Tụ điện 330uF/35V. IC nguồn LM2596S-ADJ. Cuộn dây 330mH. Điện trở (giá trị điện trở trong mạch cần tính toán lại để đáp ứng đúng yêu cầu ngõ ra của mạch). Các Diode, tụ điện, cuộn dây và điện trở đều là linh kiện 2 chân, cách tạo giống nhau trong thư viện Schematic. Còn Footprint khác nhau tùy vào loại linh kiện và kích thước linh kiện. Tạo thư viện Schematic cho tụ điện, các linh kiện đã nói ở trên hoàn toàn tương tự. Đầu tiên chọn loại linh kiện thỏa mãn yêu cầu. Ở đây chọn “330uF35V-SMD100102”. Chọn tab SCH library sau đó tạo thư viện cho linh kiện cần tạo Nhấn vào Add để thêm linh kiên, sau đó xuất hiện ra hộp thoại, đặt tên cho linh kiện. Ở đây đặt là “Tu 330uF”. Trong Place trên menubar có hoặc phím tắt P chọn các biểu tượng để vẽ ký hiệu cho linh kiện. Ở đây chọn Line, và Elliptical Arc để vẽ. Để ý rằng linh kiện tụ điện là linh kiện có 2 chân, vẽ nó như kí hiệu của tụ điện. Xem hình vẽ bên dưới. Sau đó vẽ đường Pin (mục này là quan trong nhất, nó liên kết đến Footprint theo thứ tự chân tương ứng đã đặt). Trong Place chọn Pin. Sau đó đặt Pin vào 2 đầu linh kiện đã vẽ, Chú ý đầu có dấu X (xuất hiên khi di chuyển Pin) sẽ là đầu được nối với các linh kiện khác nên xoay ra ngoài (Sử dụng phím SpaceBar). Nhấp đúp vào Pin đã tạo ra sẽ xuất hiện hộp thoại Pin properties như hình. Trong Display name: Tên hiển thị thứ tự chân linh kiện được kết nối với Footprint. Trong Designator: thứ tự chân sẽ được kết nối với Footprint. Tạo thư viện Schematic cho IC-LM2596S-ADJ Đầu tiên cần có Schematic cho IC-LM2596S-ADJ. Datasheet rất dễ kiếm trên mạng. Tạo thư viện linh kiện có nhiều chân, có nhiều cách tạo. Có thể tạo theo kiểu truyền thống như tạo thư viện cho điện trở hay tụ điện hay ứng dụng Paster special, Pin sheet editor. Đối với các linh kiện nhiều chân nên tạo theo cách này. Đối với LM2596S-ADJ chỉ có 5 chân tạo theo cách truyền thống cũng nhanh, không nhất thiết phải ứng dụng Paster special, Pin Sheet editor.Để làm quen với phương pháp này, phần tiếp theo trình bày tạo linh kiện cho một linh kiện phức tạp hơn PIC16F877A, loại rất thông dụng hiện nay. Đầu tiên mở thư viện Schematic và tạo mới 1 linh kiện. phần này đã được trình bày trong tạo tụ điện nên không trình bày lại nữa. Tạo 1 Pin để tham khảo. Sau đó thực hiện như hình vẽ. Tiếp theo mở Excel lên và Paste qua. Chỉnh sửa như sau: Nhấn Copy toàn bộ khung dữ liệu bên Excel sau đóc chuyển sang lại giao diện của Altium, Chọn Smart Gird Insert như hình vẽ: Tìm chân tham khảo và xóa đi. Ta được như 40 chân như sau: Chọn 20 Chân bên dưới sau đó nhấn SpaceBar để xoay lại, và di chuyển đến vị trí như mong muốn như hình Datasheet. Lưu ý các vị đặt chân không nhất thiết phải đặt giống như DataSheet, nhưng các thứ tự Pin phải kí hiệu cho đúng tên. Chọn Place Rectangle (Phím tắt: P R) vẽ đường bao cho IC. Chọn Edit Move Sent To Back, nhấn vào khung IC để hiển thị chữ lên trên. Lưu lại linh kiện. Như vậy là đã tạo xong thư viện linh kiện trong Schematic. Tiếp đến vẽ và add Footprint cho linh kiện được trình bày ở phần sau. Ngoài ra có thể sao chép thư viện từ thư viện khác về thư viện của bạn bằng cách thêm thư viện đó vào Project (Add Exiting To Project) sau đó chọn các loại linh kiện cần sao chép, sang thư viện của bạn và dán vào. Đa số các nhà sản xuất có sẵn các thư viện cho sản phẩm của họ, chỉ cần tải về sau đó thêm những linh kiện cần thiết để tránh mất thời gian, và sai sót khi tạo thư viện. Các linh kiện thiếu hoặc không có, có thể tự bổ sung như cách trên. Vẽ Footprint cho mạch in Altium hỗ trợ cho việc cả tạo thư viện 2D và 3D. Trong bài này chỉ trình bày tạo thư viện 2D. Tạo Footprint cho tụ điện. Trong WorkSpace chọn Project để hiện thị giao diện làm việc chính. Nhấp đúp vào thư viện PSU.PcbLib để tạo thêm thư viện cho linh kiện. Chọn Tab PCB Library để bắt đầu vẽ Footprint cho linh kiện. Thực hiện như hình vẽ bên dưới. Dựa vào thông số của của linh kiện. Loại G có các kích thước như datasheet. Các Pad ,phần quan trọng nhất của Footprint, các đường đồng được hiển thị trên mạch in, nơi được hàn linh kiện và kết nối qua các đường đồng đến các linh kiện khác,các pad kết nối với các pin theo thứ tự chân tương ứng bên thư viện Schematic sau khi Add FootPrint sẽ được trình bày ở mục sau. 2 pad có cùng kích thước W*I=0.9mm*3.5mm. Khoảng cách giữa 2 Pad P=4.6mm. Các Pad nên vẽ lớn hơn giá trị cho trong datasheet một tí dễ hàn linh kiện khi thi công mạch hơn.có thể vẽ W*I=1mm*3.6mm. Chú ý: 1mm tương đương xấp xỉ 40mil. Các Pad dùng trong mạch này là linh kiện dán được vẽ trên lớp Top Layer. Đối với linh kiện thông thường thì chọn vẽ trên MultiLayer để hiện thị thêm kích thước lỗ khoan. Để thêm Pad chọn Place trên memu Tab hoặc nhấp đúp vào khoảng trống ở giữa của giao diện, chọn Pad, hoặc sử dụng phím tắt P P. Nhấp đúp vào Pad để chọn thuộc tính cho Pad. Dùng phương pháp canh tọa độ đặt các Pad chính xác. Các linh kiện có thể xoay, đặt ở vị trí tùy ở. Vẽ ở gần trục tọa độ dễ canh khoảng cách hơn. Pad 2 vẽ tương tự. Chọn lại tọa độ để đạt được khoảng cách giữa 2 Pad là P=4.6mm. Tương ứng có tọa độ Pad 2 (X= 0mm, Y= 4.1mm).Chú ý X,Y là tâm linh kiện. Để P=4.6mm, thì khoảng cách từ tâm đến mỗi Pad là 2.3 mm. Do đó tọa độ Y là I/2+P/2=4.6/2+3.6/2 = 4.1mm Tiếp theo vẽ đường bao cho linh kiện. Các giá trị tương ứng trong Datasheet. Phần này hiển thị để biết rõ hơn linh kiện được in giống như chú thích trên mạch in nên chỉ cần tương đối. Lưu ý phần này được vẽ trên lớp Top Overlay. Sau khi thực hiện xong lưu lại vào thư viện. Đối với các linh kiện còn lại tạo hoàn toàn tương tự. Tuy nhiên đối với linh kiện nhiều chân thực hiện theo cách sau.Ở đây chọn Linh kiện PIC16F877A tương ứng với đã tạo Schematic ở trên. Tạo footprint sử dụng công cụ Component Wizard Ví dụ tạo footprint cho Pic 16F877A, Loại 40 Chân PDIP Chọn Tools Component Wizard (Phím tắt: T C). Xuất hiện hộp thoại sau : Nhấn Next Xuất hiện ra hộp thoại chọn loại chân. Ở đây chọn Dual In-line Packages(DIP) .Đơn vị chọn mm cho dễ thực hiện. Tiếp tục nhấn Next Xem lại datasheet và chọn các thông số cho phù hợp. Các thông số cần chú ý ở đây là kích thước. Chọn xong kích thước lỗ khoan và kích thước PAD nhấn Next. Sau khi chọn xong chọn Next> chọn kích thước outline (đường bao) cho footprint. Tiếp tục nhấn Next. Chọn số lượng chân cho footpint - ở đây là 40 chân. Tiếp tục nhấn Next, đặt tên cho footprint. Nhấn next và finish là đã hoàn thành footprint cho linh kiện như hình vẽ: Add FootPrint Từ thư viện Schematic. Chọn Linh kiện Tu 330uF sau đó add Footprint tương ứng. Add Footprint có thể được thực hiện theo sau khi vẽ mạch Schematic . Tuy nhiên khi tạo thư viện nên làm luôn mục này để sau này sử dụng không cần phải Add Footprint mà chỉ cần sử dụng. Ngoài ra có thể tham khảo thêm cách lấy một thư viện có sẵn từ nhà sản xuất linh kiện để đỡ tốn thời gian cho việc tạo linh kiện, Chỉ nên tạo các thư viện không được hỗ trợ. CHUYÊN ĐỀ 3 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ VỚI PHẦN MỀM PROTUES 3.1. TỔNG QUAN VỀ PROTUES 3.1.1. Khởi động chương trình Start All Programs Protues 8 Professional Protues 8 Professional Chương trình khởi động với giao diện như sau: 3.1.2. Giao diện chương trình a. Thanh trình đơn: Bao gồm các Menu quen thuộc như File, View, Edit . Ta có thể thực hiện hầu hết các lệnh của ISIS tại đây (trừ các lệnh của thanh công cụ). b. Thanh tác vụ Chứa một số lệnh của thanh trình đơn ở dạng Shortcut như: New, Save, Open và các nút sau: Biểu tượng lệnh Chức năng “Làm tươi” màn hình và các chỉnh sửa. Bật/Tắt chế độ lưới cho bản vẽ Chọn gốc tọa độ Các công cụ phóng to, thu nhỏ, toàn mạch Undo/Redo Cắt, sao chép, dán Các lệnh tác động lên đối tượng đã được chọn trước Các công cụ chỉnh sửa, tạo thư viện linh kiện Bật/Tắt chế độ mô phỏng trên nền thời gian thưc Bật/Tắt chế độ đi dây trong sơ đồ nguyên lý Tìm kiếm linh kiện Chỉnh sủa các thuộc tính chung Các công cụ quản lý trang làm việc Xuất danh sách linh kiện Kiểm tra lôi mạch điện (ERC) Liên kết ARES để vẽ mạch in c. Thanh công cụ Biểu tượng lệnh Chức năng Component – Thêm linh kiện vào bản vẽ Junction Dot – Thêm điểm nối nơi giao nhau của đường dây Wire Lable – Gán tên cho đường dây Text Script – Thêm Text vào bản vẽ Bus – Vẽ Bus Sub Circuit – Mạch phụ Instant Edit Mode – Chỉnh sửa nhanh thuộc tính linh kiện Inter – Sheet Terminal – Nối đầu cực Device Pin – Vẽ chân linh kiện Simulation Graph – Vẽ đồ thị mô phỏng Tape Recorder – Băng ghi Generator – Các máy phát tín hiệu Voltage Probe – Đầu dò điện áp Current Probe – Đầu dò dòng điện Virtual Instrument – Các thiết bị ảo Các công cụ vẽ 2D d. Các nút mô phỏng e. Vùng hiển thị Hiển thị khái quát vùng làm việc hiện hành, khung màu xanh dương biểu hiện cho toàn bản vẽ; khung màu xanh lá biểu hiện cho phần bản vẽ đang hiển thị trên vùng làm việc chính. Khi ta chọn một linh kiện, ký hiệu nguyên lý của nó cũng được hiển thi lên vùng này. f. Vùng làm việc Đây là nơi thực hiện toàn bộ các thao tác để hoàn thành bản vẽ 3.1.3. Các thao tác cơ bản trong vùng làm việc chính Chọn đối tượng: Nhấp chuột phải lên đối tượng Bỏ chọn: Nhấp chuột phải lên vùng trống Xóa đối tượng: Nhấp đôi chuột phải lên đối tượng Di chuyển: Chọn, kéo rê bằng chuột trái đến vị trí mới Để đưa đối tượng vào giữa vùng làm việc, chỉ cần đưa con trỏ đến vị trí đó và nhấn F5. Hoặc dùng nút Re-center trên thanh tác vụ. Dùng bánh xe của chuột để phóng to hoặc thu nhỏ đến từng đối tượng. Dùng bàn phím: F6: Phóng to F7: Thu nhỏ F8: Xem toàn mạch Để phóng to một phần mạch: Giữ Shift và kéo chọn vùng cần thao tác (Shift Zoom). Đè Shift và rê chuột đến lề của vùng làm việc để di chuyển đến vị trí khác (Shift Pan), hay đơn giản hơn, hãy click lên phần đó trên vùng hiển thị. 3.1.4. Sử dụng thư viện ISIS Để mở thư viện ISIS ta chọn nút Component nhấp trái lên nút P (Pick Devices). Thư viện ISIS được mở: Trong thư viện của mình ISIS chia thành 4 loại thư viện linh kiện: Linh kiện chỉ dùng để mô phỏng (No PCB Package) Linh kiện không dùng để mô phỏng (No Simulator Model) Linh kiện có đủ các chức năng Linh kiện chỉ để vẽ sơ đồ nguyên lý Click đúp chuột vào các linh kiện cần dùng, các linh kiện này sẽ xuất hiện ở vùng lấy thiết bị. Khi lấy đủ linh kiện, bấm OK để đóng thư viện. Trên vùng chọn lựa, nhấp trái để chọn linh kiện, sau đó nhấp trái lên vùng làm việc để đặt linh kiện lên mạch. Trong khi đang chọn linh kiện, ta có thể sử dụng các nút để xoay các góc 900, 1800, 2700; và các nút để lấy đối xứng ngang, dọc cho linh kiện. 3.1.5. Điều chỉnh thư viện Chọn Component, Click chuột phải lên nút L (Manager Libraries). Hay Menu Library\ Library Manager. Tại đây, ta có thể lựa chọn một số linh kiện thường dùng nhất và đưa vào thư viện người dùng có tên là USERDVC để nhanh chóng tìm được sau này (khi cần ta vào Pick Device rồi vào thẳng thư viện USERDVC để lấy). Ngoài ra, còn có các lệnh khác như: Kết xuất thư viện (Dump Library), Tạo thư viện mới, Khôi phục thư viện cũ 3.1.6. Tạo mạch tích hợp Trong quá trình thiết kế mạch điện tử, có những mạch mà ta gặp đi gặp lại nhiều lần trong các hệ thống khác nhau. Để tránh vẽ lại các mạch này mãi một cách vô ích, bạn hãy tạo một mạch tích hợp sẵn nó bên trong, khi cần ta sẽ lấy ra sử dụng một cách nhanh chóng. Sử dụng lệnh Subcircuit Mode để làm mạch phụ theo các bước sau đây: Tạo một bản vẽ mới: Trên thanh công cụ chọn Subcircuit Mode Click chuột trái và kéo rê trên vùng làm việc để vẽ hình dạng của mạch phụ theo kích thước mong muốn: Click chuột trái lên mạch để xuất hiện cửa sổ Edit Subcircuit sau đó thay đổi tên mạch, chức năng và các ghi chú khác: Trên vùng lựa chọn linh kiện, nhấp chọn Input để gắn các ngõ vào cho mạch. Lưu ý chỉ có thể gắn các ngõ vào ở hai bên thành của mạch. Hoàn toàn tương tự cho các ngõ ra Sau khi gắn đủ các ngõ cho mạch, bạn có thể thay đổi lại các vị trí mạch, vị trí chân, cho phù hợp ý thích. Tiếp theo hãy đặt tên cho các ngõ vào/ra theo yêu cầu mạch cần vẽ bằng cách click chuột trái lên ngõ vào/ra cần thay đổi tên và nhập tên vào ô String và nhấp OK. Tiếp theo ta sẽ thiết kế các thành phần bên trong mạch. Click chuột lên mạch vừa tạo bấm Ctrl+C. Một sheet con xuất hiện với tên là tên của mạch đã đặt ở trên. Từ đây để chuyển xuống giữa 2 sheet, bấm Ctrl+X (lên) hoặc Ctrl+C (xuống). Trên Sheet con nhấp chọn Inter – Sheet, bấm chọn Inter-Sheet Terminal Chọn INPUT trên vùng lựa chọn và đặt các ngõ vào này lên mạch với số lượng đúng bằng số ngõ vào đã vẽ cho mạch ở trên. Sau đó đặt tên các ngõ Bây giờ dùng thư viện ISIS để lấy linh kiện và ráp mạch cho mạch phu, chú ý nối các ngõ vào/ra đúng theo nguyên lý mạch cần tạo. Mạch cụ thể như sau: Đến đây đã cơ bản đã tạo xong một mạch phụ. Để quay lại Sheet ban đầu, dùng phím Ctrl + X. Để lưu mạch vừa tạo, chọn File\Export Section. Trong cửa sổ Export Section bạn chọn thư mục để lưu và sau đó nhấp Save. Sau này khi cần dùng đến, chọn File\Import Section và tìm đến File Section này và nhấp Open. Mạch phụ này sẽ được chèn vào bản vẽ như một IC bình thường. 3.2. MÔ PHỎNG MẠCH TƯƠNG TỰ Xét mạch dao động RLC có sơ đồ nguyên lý sau: Bước 1: Khởi động chương trình ISIS Protues bằng cách chọn Start/ All Program/ Protues 8 Professional/ Protues 8 Professional. Cửa sổ chương trình xuất hiện chọn biểu tượng ISIS , các thao tác vẽ mạch sẽ được thực hiện trên đó. Bước 2: Lấy các thư viện cần thiết để ráp mạch Để lấy linh kiện, chọn nút Component , sau đó chọn nút Pick Devices (Phím tắt: P). Hộp thoại Pick Devices xuất hiện, đánh tên các linh kiện cần tìm vào mục Keywords. Để lấy điện trở, nhập RES (hay Resistor) vào mục Keyword được linh kiện như hình vẽ, nhấp đúp chuột vào tên linh kiện cần lấy. Để lấy tụ điện, nhập CAP. Để lấy cuộn cảm, nhập INDUCTOR. Để lấy nguồn một chiều, nhập BATTERY. Để lấy nút bấm, nhập BUTTON. Chọn xong ấn OK để tắt hộp thoại Pick Devices để sắp xếp linh kiện và nối dây. Để đưa linh kiện vào mạch ta nhấp đúp vào tên linh kiện, giả sử chọn điện trở thì nhấp đúp vào RES. Sau khi lấy đủ các linh kiện và sắp xếp Bước 3: Đi dây nối các linh kiện với nhau Ấn vào biểu tượng Để nối dây cho linh kiện, trước hết đưa con trỏ chuột tới chân linh kiện thứ nhất click chuột phải vào đó, rồi click chuột phải vào chân linh kiện thứ hai. Chú ý: Để xóa linh kiện hay xóa đường nối dây thì ta click chuột phải hai lần vào đó. Để ISIS hỗ trợ tự động đi dây thì chọn nút Wire Autorouter Sau khi nối dây các linh kiện ta có sơ đồ mạch: Lưu ý: Để nối đất cho mạch chọn Terminal Model rồi chọn GROUND Để thay đổi giá trị linh kiện click chuột phải vào linh kiện, ấn ENTER, hộp thoại Edit Component xuất hiện. Ví dụ mở hộp thoại Edit Component điện trở: Nhập tên điện trở vào ô: Part Reference Nhập giá trị linh kiện vào ô: Resistance Còn các ô khác để mặc định rồi chọn OK Các linh kiện khác tương tự. Để gắn que đo điện áp, hãy chọn nút Probe Mode , chọn VOLTAGE để đo điện áp, CURRENT để đo cường độ dòng điện, TAPE để ghi lại. Sau khi đặt tên và nhập giá trị linh kiện, ta có sơ đồ nguyên lý: Bước 4: Chạy mô phỏng Mạch dao động RLC là mạch dao động có biên độ giảm dần nếu không được bổ sung nguồn. Để thấy được điều này sử dụng biểu đồ ANALOGUE. Để lấy biểu đồ ANALOGUE, chọn nút , rồi chọn ANALOGUE. Sau đó sang vùng vẽ mạch, click chuột trái kéo rê một đoạn để tạo đồng hồ đo ANALOGUE. Để mở biểu đồ, click chuột phải vào chữ ANALOGUE ANALYSIS, biểu đồ xuất hiện: Để gán que đo điện áp vào biểu đồ, click chuột trái vào màn hình ANALOGUE ANALYSIS chọn Add Traces, ở mục Probe P1 trong hộp thoại Add Transient Trace chọn R1(2) tên que đo điện áp ở sơ đồ nguyên lý. Ấn OK. Click chuột trái vào màn hình ANALOGUE ANALYSIS chọn Edit Graph, xuất hiện hộp thoại Edit Transient Graph, nhập các thông số như sau: Ấn nút chạy mô phỏng ta có biểu đồ dạng tín hiệu của mạch dao động: 3.3. MÔ PHỎNG MẠCH SỐ Xét mạch đếm sử dụng IC 74LS90 đếm từ 0 – 99: Bước 1: Khởi động chương trình ISIS Protues bằng cách chọn Start/ All Program/ Protues 8 Professional/ Protues 8 Professional. Cửa sổ chương trình xuất hiện chọn biểu tượng ISIS , các thao tác vẽ mạch sẽ được thực hiện trên đó. Bước 2: Lấy các thư viện cần thiết để ráp mạch Để lấy linh kiện, chọn nút Component , sau đó chọn nút Pick Devices (Phím tắt: P). Hộp thoại Pick Devices xuất hiện, đánh tên các linh kiện cần tìm vào mục Keywords. Để lấy IC 74LS90, nhập 74LS90 vào mục Keyword được linh kiện như hình vẽ, nhấp đúp chuột vào tên linh kiện cần lấy. Để lấy IC 74LS47 giải mã BCD sang 7 thanh, nhập 74LS47. Để lấy điện trở, nhập RES. Để lấy LED 7 thanh, nhập 7SEG, chọn LED Anode chung màu tùy ý. Để lấy xung clock, nhập CLOCK. Chọn xong ấn OK để tắt hộp thoại Pick Devices để sắp xếp linh kiện và nối dây. Để đưa linh kiện vào mạch ta nhấp đúp vào tên linh kiện, giả sử chọn điện trở thì nhấp đúp vào RES. Sau khi lấy đủ các linh kiện và sắp xếp sẽ được như hình dưới. Bước 3: Đi dây nối các linh kiện với nhau Ấn vào biểu tượng Để nối dây cho linh kiện, trước hết đưa con trỏ chuột tới chân linh kiện thứ nhất click chuột phải vào đó, rồi click chuột phải vào chân linh kiện thứ hai. Tiến hành như thế cho đến khi nối mạch xong. Chú ý: Để xóa linh kiện hay xóa đường nối dây thì ta click chuột phải hai lần vào đó. Để ISIS hỗ trợ tự động đi dây thì chọn nút Wire Autorouter Ngoài cách nối dây thông thường, Protues còn hỗ trợ nối dây bằng các đường BUS. Để vẽ đường BUS nhấp vào biểu tượng Buses Mode rồi chọn BUS, nhấp chuột trái lên vùng làm việc cần vẽ bus, kéo dây tùy ý rồi nhấp chuột tại điểm cuối của dây, nhấp tiếp chuột phải. Đây là đường BUS . Đường BUS nối dây thuận lợi và nhanh ở chỗ nó có tính kế thừa sau khi nối đường đầu tiên, các đường kế tiếp chỉ cần nhấp đôi vào điển cần nối là chương trình mô phỏng sẽ tự động nối dây. Khi nối dây xong phải đặt tên cho các đường dây, tên đầu ra dây của điểm cần nối này phải cùng tên ngõ vào tín hiệu của đầu vào điểm nối kia trên cùng một đường tín hiệu như khi nối dây trực tiếp. Chú ý có nhiều đường BUS thì đặt tên dây cho các đường BUS khác nhau phải khác nhau. Để gấn nhãn cho các dây nhấp vào biểu tượng Wire Label Mode , rồi nhấp vào đoạn dây cần đặt tên. Đặt tên cho dây điều chỉnh ở hộp thoại Edit Wire Label. Sau khi nối dây các linh kiện ta có sơ đồ mạch: Lưu ý: Để nối đất cho mạch chọn Terminal Model rồi chọn GROUND. Để nối nguồn cho mạch chon POWER. Bước 4: Chạy mô phỏng Sau khi nối dây cho mạch hoàn chỉnh, tiến hành chạy mô phỏng bằng cách click chuột phải vào biểu tượng . Để xem xung ngõ ra chọn đồ thị mô phỏng số ở Simulation Graph. Các bước vẽ và làm việc với đồ thị mô phỏng số đã được đề cập ở mục trên. Đồ thị xung ngõ ra. CHUYÊN ĐỀ 4 THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC, MẠCH TRUYỀN TẢI ĐIỆN BẰNG ECODIAL 4.1 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ECODIAL Ecodial là một trong các chương trình chuyên dụng EDA (Electric Design Automation_Thiết kế mạng điện tự động) cho việc thiết kế, lắp đặt mạng điện hạ áp. Nó cung cấp cho người thiết kế đầy đủ các loại nguồn, thư viện linh kiện, các kết quả đồ thị tính toánvà một giao diện trực quan với đầy đủ các chức năng cho việc lắp đặt ở mạng hạ áp. (Một điều cần lưu ý:Ecodial là một chương trình cho các kết quả tương thích với tiêu chuẩn IEC nếu áp dụng vào tiêu chuẩn Việt Nam cần có sự hiệu chỉnh) 4.1.1 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của Ecodial Mức điện áp: từ 220 – 690 V. Tần số: từ 50 – 60 Hz. Các sơ đồ hệ thống nối đất: IT, TT, TN, TNC, TNS. Nguồn được sử dụng: 4 nguồn chính và 4 nguồn dự phòng. Tính toán và lựa chọn theo tiêu chuan: NFC 15100, UTE-C 15500, IEC 947-2, CENELEC R064-003. Tiết diện dây tiêu chuẩn: 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 630 mm2. Sai số khi lựa chọn tiết diện dây: 0-5% 4.1.2 Các đặc điểm chung và nguyên tắc tính toán của Ecodial Ecodial đưa ra 2 chế độ tính toán phụ thuộc và nhu cầu người thiết kế: Tính toán sơ bộ (Pre-sizing) để tình toán nhanh thông số của mạng điện. Tính toán từng bước ( Calculate), ở chế độ này Ecodial sẽ tình toán các thông số của mạng tứng bước theo các đặc tính hay các rang buộc do người thiết kế nhập vào. Nguyên tắc với Ecodial cho phép thiết lập các đặc tính mạch tải cần yêu cầu: Thiết lập sơ đồ đơn tuyến. Tính toán phụ tải Chọn các chế độ nguồn và bảo vệ mạch Lựa chọn kích thước dây dẫn. Chọn máy biến áp và nguồn dự phòng. Tính toán dòng ngắn mạch và độ sụt áp. Xác định yêu cầu chọn lọc cho các thiết bị bảo vệ. Kiểm các tính nhất quán của thông tin được nhập vào. Trong quá trình tính toán, Ecodial sẽ báo lỗi bất kỳ các trục trặc nào gặp phải và đưa ra yêu cầu cần thực hiện In trực tiếp các tính toán như các file văn bản khác có kèm theo cả sơ đồ đơn tuyến. 4.1.3 Một số hạn chế của Ecodial Ecodial không thực hiện được tình toán chống sét. Ecodial không tính toán việc nối đất mà chỉ đưa ra sơ đồ nối đất, để tính toán và lựa chọn các thiết bị khác. Trong mỗi dự án (bài tập) Ecodial chỉ cho phép tối đa 75 phần tử của mạch. 4.2 CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO Để thực hiện việc tính toán với phần mềm thiết kế cần nhập vào các thông số đầu vào cho từng phần tử của mạch. Các thông số đầu vào và các giá trị tính toán được liệt kê như sau: 4.2.1 Nguồn cung cấp Máy biến áp Máy phát Nguồn bất kỳ 4.2.2 Thanh cái Các thanh cái có phần tính toán Các thanh cái không có phần tính toán 4.2.3 Vật dẫn Cáp: Hệ số nhu cầu cho phép người dùng đưa những thông số sau vào tính toán tiết diện cáp. Hệ số hiệu chỉnh theo các ứng dụng khác. K= 0.9: đối với 10% công suất dự phòng K=1.2: đối với 20% hệ số sử dụng của cáp. Hệ số hiệu chỉnh theo số sợi cáp đi song song trên một mạch. Hệ thống các thanh cái Các giá trị tính toán cho dây dẫn( cáp và BTS) Dòng ngắn mạch cựa đại tại cuối dây dẫn: Ik1max, Ik2max, Ik3max_dòng ngắn mạch cực đại của 1 pha, 2 pha, 3 pha. RboN: điện trở pha - trung tính. XboN: điện kháng pha – trung tính Iscmax: dòng ngắn mạch cực đại phía tải của dây dẫn, dòng ngắn mạch cực đại phía nguồn của dây dẫn. Ik1min, Ik2min: dòng ngắn mạch cực tiểu 1 pha, 2 pha. XbPh-ph: trở kháng vòng pha-pha. RbNe: điện trở pha trung bình. XbNe: điện kháng pha trung bình. Ifault: dòng sự cố giữa dây pha và dây PE 4.2.4 Tải Mạch tải bất kỳ Mạch tải động cơ Mạch tải chiếu sáng 4.2.5 Máy biến áp hạ áp Các MBA hạ áp dùng để thay đổi sơ đồ nối đất, từ dạng này sang dạng khác hay để thay đổi các điện áp (chẳng hạn từ 400V của mạng 3 pha thành 220V của mạng 3 pha). Các thông số cần nhập đối với máy biến áp hạ áp tương tự như thông số cần nhập đối với MBa nguồn. 4.2.6 Thiết bị bảo vệ Bảo vệ bằng CB. Bảo vệ và điều khiển động cơ. 4.2.7 Công tắc chuyển mạch Bảo vệ chống chạm đất. Số tiếp điểm ngắt Số hiệu của công tắc. 4.2.8 Đường dẫn đếnh các dự án phía trên Giá trị của các phần tử được mô tả chung trong bảng tóm tắt sau: Mô tả Nội dung Công suất Giá trị định mức của các phần tử Sơ đồ nối đất Sơ đồ nối đất phía hạ áp: IT, TT, TNC, TNS, phía nguồn Trung tính kiểu phân bố Có trung tính phân bố cho phía hạ áp YES-NO Un ph-ph (V) Điện áp dây định mức của phía hạ áp: 220-230-240-380-400-415-440-500-525-600-660-690V. Điện áp ngắn mạch (%) Điện áp ngắn mạch của MBA tính theo %. Có thể chọn giá trị chuẩn mặc định Psc HV (MVA) Công suất ngắn mạch của phía cao áp mặc định là 500 MVA Tổ nối dây Kiểu tồ nối dây MBA: tam giác-sao, sao-sao, zig zag Hệ số công suất Hệ số công suất phía thứ cấp MBA Tần số hệ thống Tần số hệ thống 50-60Hz Thời gian cắt sự cố (ms) Thời gian tác động của các thiết bị bảo vệ (ms) Rpha của mạng (mW) Điện trở tương đương của 1 pha tính bằng mW Xph của mạng (mW) Tổng trở tương đương của 1pha tính bằng mW. Rpha máy biến áp (mW) Điện trở 1 pha của MBA tình bằng mW Xpha máy biến áp (mW) Tổng trở 1 pha của MBA tình bằng mW X’d (mW) Điện kháng quá độ thứ tự thuận mW X0 (mW) Điện kháng thứ tự không mW Xd (mW) Điện kháng một pha tình bằng mW Ib (A) Dòng định mức tổng I khởi động Dòng khởi động động cơ Isc (KA) Dòng ngắn mạch cực đại qua thiết bị Iscmin Dòng ngắn mạch cực tiểu ( giá trị được cho bởi lưới hay lấy từ phần tính toán) Chiều dài (m) Chiều dài cáp tính bằng m Phương pháp lắp đặt Phương pháp lắp đặt cáp IEC 364-5-523 Kim loại vật dẫn Kim loại dùng làm vật dẫn là đồng- nhôm Cách điện Vật liệu cách điện: XLPE: cáp cách điện bằng Polyme liên kết chéo. PVC: cáp cách điện bằng PolyVinyl Cloride Cao su: cáp cách điện bằng cao su Loại cáp Loại dây: nhiều lõi, một lõi, vật dẫn có bọc cách điện. Cách đặt Xếp chồng lên nhau Rải sát nhau Rải cách khoảng Nb pha user Số lượng dây dẫn mỗi pha CSA pha user (mm2) Tiết diện theo tiêu chuẩn của dây dẫn 1 pha tính bằng mm2: 1.5; 2.5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 630. Nb N user Số lượng dây trung tính (N) CSA N user (mm2) Tiết diện theo tiêu chuẩn của dây dẫn 1 pha tính bằng mm2: 1.5; 2.5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 630. Nb PE user Số lượng dây bảo vệ CSA PE user (mm2) Tiết diện theo tiêu chuẩn của dây dẫn 1 pha tính bằng mm2: 1.5; 2.5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 630. Số lớp Số lớp cáp K user Hệ số sử dụng Nhiệt độ môi trường Nhiệt độ môi trường DUmax Điện áp rơi cực đại cho phép của mạch đang được tính Lighting-loại đèn Loại đèn chiếu sang: huỳnh quang, cao áp, natri hạ áp, natri cao áp, Halogen, Metal iodide, nung sang Number of fixtures Số đèn trong một bộ P unit (W) Công suất mỗi đèn Power factor Hệ số công suất của mạch Istart/In Tỷ số dòng khởi động so với dòng định mức Range Loại CB: Multi9, Compact, Masterpact Designation Thông số kỹ thuật của CB Trip unit/curve Đặc tuyến đường cong bảo vệ và loại tác động của CB Nb poles proteced Số tiếp điểm (xP) và bảo vệ (xTU) 4P4TU 4 tiếp điểm và 4 bộ tác động 4P3TU +N 4 tiếp điểm và 3 bộ tác động + trung tính bảo vệ 3P3TU 3 tiếp điểm và 3 bộ tác động 2P2TU 2 tiếp điểm và 2 bộ tác động 1P1TU 1 tiếp điểm và 1 bộ tác động Earth fault port Bảo vệ chạm đất YES-NO I thermal setting (A) Giá trị ngưỡng của dòng nhiệt I magnetic setting (A) Giá trị nguỡng của dòng từ Trip unit rating (A) Dòng định mức cực đại của cơ cấu tác động đối với loại CB được chọn Frame rating (A) Dòng định mức của CB được chọn Contactor Contactor Thermal relay Rơle nhiệt 4.3 CÁC THƯ VIỆN PHẦN TỬ TRONG ECODIAL Thư viện chính của Ecodial được trình bày dưới dạng sơ đổ cây rất tiện ích cho người sử dụng. Thư viện này xuất hiện ngay khi khởi động chương trình để chuẩn bị thiết kế. chỉ bằng một động tác nhấp chuột và di chuyển đến nơi muốn vẽ, nhấp chuột thêm lần nữa bạn có thể lấy ra bất kỳ phần tử nào như mong muốn. Thư viện nguồn (Sources Library): MT Source – Nguồn cấp từ lưới trung thế Un: Điện áp định mức (kV) SkQmin: Công suất ngắn mạch cực tiểu của mạng trung thế (MVA) SkQmax: Công suất ngắn mạch cực đại của mạng trung thế (MVA) Technology: Loại máy UrT2: Điện áp dây định mức phía thứ cấp (V) Type of system earthing: Kiểu nối đất Change to: Chọn cáp hoạc BTS Cable length: Chiều dài cáp Change to: Circuit breaker: Chọn CB Fuse: Chọn cầu chì Thư viện Mô tả Chức năng MT Source – Nguồn cấp từ lưới trung thế Thư viện thanh cái (Busbar Library) Thư viện lộ (ngõ) ra (Outgoing Circuits Library): Thư viện tải (Load Library) Thư viện máy biến áp (LV transformers Library) Thư viện các phần tử khác (Others Library) 4.4 TRÌNH TỰ THAO TÁC TÍNH TOÁN VỚI ECODIAL 4.4.1 Khởi động phần mềm Từ màn hình Window nhắp đôi chuột vào biểu tượng Ecodial trên desktop hoặc trình tự thực hiện như sau nếu biểu tượng không có trên desktop. Từ desktop nhắp chuột chọn Start/All Programs/Ecodial3.3 rồi chọn biểu tượng Ecodial 3.3 từ thanh menu của màn hình. Sau khi khởi động màn hình Ecodial overview xuất hiện. Các khối trên hộp thoại này chỉ dẫn các trình tự thiết kế. Trình tự trong màn hình này có thể được diễn giải theo sơ đồ khối kế bên Nhắp nút Close để đóng hộp thoại Ecodial overview. Chương trình mở ra hộp thoại thư viện library và hộp thoại chứa các đặc tính chung General characteristics như sau: Các số liệu trên hộp thoại General characteristics có thể dễ dàng thay đổi tùy theo yêu cầu của người thiết kế. Bước đầu tiên xác định các đặc tính chung cho mạng trong hộp thoại này. Nếu hộp thoại này không xuất hiện trên màn hình soạn thảo mà bạn muốn gọi ra thì vào Calculaton/ General characteristics trên thanh tiêu đề. 4.4.2 Chuẩn bị sơ đồ đơn tuyến. Trước khi bắt đầu chuẩn bị sơ đồ đơn tuyến nên kiểm tra các đặc tính chung ấn định cho mạng. Hộp thoại General characteristics được hiển thị tự đ8o65ng khi bạn khởi động phần mềm và bất cứ khi nào bạn tạo dự án mới. VD: chọn điện áp định mức 380V, mạng nối đất kiểu TNS, chọn YES ở mục yêu cầu xếp tầng và mục yêu cầu kỹ thuật chọn lọc, chọn tiết diện dây 300 mm2, chọn NO ở mục tiết diện dây trung tính bằng dây pha, chọn sai số cho phép 5%, chọn hệ số công suất 0.8 và tiêu chuẩn IEC 947-2 mặc định, sau đó nhắp chọn OK. Trên màn hình làm việc của chương trình sẽ có các công cụ giúp cho việc thiết kế như sau: Khi màn hình soạn thảo thiết kế đã sẵn sang cần tạo ra một mạng điện có sơ đồ đơn tuyến theo yêu cầu mạng điện như sau: Để tạo được sơ đồ này phải sử dụng thư viện mạch, nó được hiển thị tự động dưới dạng hộp công cụ khi khởi động chương trình. Khởi đầu là cửa sổ thư viện nguồn (Sources). Trước tiên chọn nguồn cho dự án bằng cách nhắp chuột vào phần tử nguồn gồm máy biến áp-dây dẫn-thiết bị bảo vệ. Khi bất kỳ phần tử nào được chọn đưa ra màn hình thiết kế sẽ có màu đỏ. Muốn thoát khỏi lệnh chọn chỉ cần nhắp chuột bên cạnh phần tử đó. Tương tự, có thể chọn bất cứ phần tử nguồn nào như mong muốn, sau đó nhắp chọn thư viện thanh cái cho mạch điện với biểu tượng như bước 2. Sau khi chọn thanh cái, bước tiếp theo là chọn tải tiêu thụ trên thư viện tải. Nhấp vào nút Display Load Symbols . Để hoàn thiện lộ ra thứ hai cần chọn tiếp thư viện mạch lộ ra như bước 4 trên hình. Tại thư viện này chọn cáp kết nối và thanh dẫn BTS. Cuối cùng, trở lại thư viện tải chọn tải, động cơ và đèn để hoàn chỉnh sơ đồ. 4.4.2.1 Hiệu chỉnh sơ đồ Sau khi đã hoàn chỉnh việc chọn các phần tử sẽ tiến hành hiệu chỉnh sơ đồ. Nếu muốn kéo các thanh cái dài ra hoặc ngắn lại, nhắp chuột chọn thanh cái, khi hình vẽ xuất hiện màu đỏ, di chuyển chuột đến thanh công cụ, nhắp chọn biểu tượng Resize XY. Di chuyển chuột đến vị trí đầu bên phải hay bên trái của thanh cái, khi con trỏ chuột chuyển thành hình mũi tên hai chiều, nhấn giữ chuột và dịch chuyển để kéo dài thu ngắn thanh cái theo yêu cầu. Muốn di chuyển một phầ tử nào đó (hoặc cả sơ đồ) tới vị trí mới thì nhắp chọn phần tử cho hiện thị màu đỏ rồi giữ chuột và drag tới vị trí mới và thả chuột. Trong quá trình thao tác nếu muốn xem chi tiết các phần tử thì dùng lệnh Zoom hoặc biểu tượng trên thanh công cụ. Nhấp chuột vào nút Zoom trên thanh công cụ, con trỏ có dạng kích phóng đại. Sử dụng con trỏ này để khoanh vùng muốn Zoom bằng cách giữ chuột trái kéo thành một hình chữ nhật đứt nét, buông chuột vùng được chọn sẽ hiển thị lớn hơn. 4.4.2.2 Nhập thông số cho các phần tử của mạch Bước kế tiếp cần phải nhập các thông số của các phần tử trong mạch điện và đặt tên cho chúng để dễ quan sát cũng như hiệu chỉnh. Muốn nhập thông số cho phần tử nào thì nhấp đôi vào phần tử đó, một hộp thoại sẽ xuất hiện như sau: Các thông số có thể nhập từ nguồn trở xuống hoặc ngược lại. Trong bài này giới thiệu cách nhập ngược từ tải về nguồn để dễ chọn công suất nguồn thích hợp. a/ Phân xưởng 3 Nhập tên tải: PHAN XUONG 3 vào phần Name Chọn kiểu bảo vệ Earth Protection trong phần Decription Khung Q7: ký hiệu của máy cắt Khung C7: ký hiệu dây dẫn dạng cáp Khung L7: ký hiệu tải Khung đặc tính Characteristics, lần lượt đặt các thông số theo xưởng yêu cầu: Nhập thông số 30 m cho chiều dài cáp. Chọn kiểu đi dây 3P+N Chọn mạng nối đất kiểu TNS Chọn công suất định mức 70 kW. Chọn hệ số công suất 0.8 Sau khi nhập các thông số đầy đủ, nhấp OK để lưu trữ thông tin đã chọn. b/ Động cơ Nhập tên DONG CO vào phần Name Chọn kiểu bảo vệ Earth Protection trong phần Decription Khung K8: thiết bị bảo vệ Contactor Khung Q8: ký hiệu bảo vệ động cơ Khung C8: ký hiệu dây dẫn dạng cáp Khung đặc tính Characteristics, lần lượt đặt các thông số theo xưởng yêu cầu Nhập thông số 20 m cho chiều dài cáp. Chọn mạng nối đất kiểu TNS Chọn công suất định mức 45 kW. Chọn kiểu cực tính: 3P c/ Chiếu sáng Nhập tên tải CHIEU SANG vào phần Name Chọn kiểu bảo vệ Earth Protection trong phần Decription Khung D9: ký hiệu dây dẫn dạng cáp Khung Q9: ký hiệu của Cầu chì Khung E9: ký hiệu tải chiếu sáng Khung đặc tính Characteristics, lần lượt đặt các thông số theo xưởng yêu cầu: Nhập thông số 25 m cho chiều dài cáp C9. Nhập thông số 10 m cho chiều dài cáp D9. Chọn loại đèn Halogen. Chọn công suất định mức đèn 45 kW. Chọn số bong trong 1 bộ đèn: 1 Chọn kiểu đi dây: 1P Chọn mạng nối đất kiểu TNS 4.4.3 Xác định công suất nguồn cần thiết Để xác định nhanh công suất nguồn cần thiết chạy Power sum calculation. Chọn Power sum trong menu calculation. Hoặc chọn Launch power sum có biểu tượng trên thanh công cụ. Một thông báo xuất hiện trên màn hình. Nhấp chọn YES, hộp thoại Power sum xuất hiện. Hộp thoại này hiển thị các giá trị đặc tính chung của mạch như: Điện áp nguồn: 380V Số nguồn : 1 Công suất tính toán của nguồn Công suất nguồn có thể chọn Hệ số đồng thời Ks Dòng điện tải của nhánh đang hiển thị. Các đặc tính tải của nhánh đang hiển thị như: dòng điện, công suất, hệ số công suất, hệ số đồng thời, số cực tính. Giá trị Ku và Ks của các phần tử trong mạch được mặc định là 100. Thay đổi các trị số này nếu muốn hoặc có thể giữ nguyên giá trị mặc định. Bên cạnh hiển thị vùng Network là sơ đồ dạng cây mô tả mạch điện. Phần tử nào được chọn sẽ được tô sang, tải của phần tử này xuất hiện trogn vùng Loads of Current Equipment. Sau khi chọn các thông số cho phần tử BTS nhấp chọn THANHCAI trong Network để thay đổi thông số. Cuối cùng, chọn lại công suất cho mạch trong vùng Normal. Công suất tính toán của mạch gần 500 KVA. Nhấp chuột vào vùng này, một danh sách nguồn có thể chọn được đưa ra. Nhấp chọn công suất nguồn tiêu chuẩn 630KVA. Chọn OK để phần mềm tín toán lại các giá trị và công suất nguồn cho toàn mạch. Lúc này công suất nguồn được chọn là 630 kVA. 4.4.4 Tính toán mạng điện từng bước Ecodial sẽ cho phép tính toán mạng điện theo 2 chế độ: Chế độ Pre sizing: ước tính rất nhanh chế độ kích thước của mạng. Chế độ Calculate: tính toán theo tứng bước theo các đặc tính hay những ràng buộc đã cho. Tính toán theo kích thước ước tính (Pre sizing) Sau khi nhập các số liệu theo sơ đồ yêu cầu, nhấp chọn mục Calculation/Pre sizing từ thanh menu. Hộp thoại Calculation xuất hiện như sau: Như vậy, cơ bản mạng điện đã được tính toán hoàn chỉnh sau khi phần mềm chạy tính toán kết thúc. Đối với những mạng điện ít phần tử thí nên tính theo các này để ước lượng một cách nhanh nhất. Phương pháp tính toán từng bước nên áp dụng cho những mạch có nhiều tải và mạng nhiều phần tử phức tạp. 4.4.5 Phối hợp đặc tuyến bảo vệ của CB, máy cắt Để kiểm tra khả năng tác động chọn lọc giữa các CB bảo vệ cần so sánh các đường cong đặc tuyến thời gian tác động theo dòng điện qua CB. Từ đó có sự lựa chọn thiết bị bảo vệ một cách chính xác cho các mạch dự an của mình. Trong bài này, muốn kiểm tra lại các thiết bị bảo vệ hay CB, máy cắt đã chọn như vậy có thõa mãn với yeu cầu của mạng thiết kế hay chưa bằng cách lần lượt xét các đường đặc tuyến giữa CB của nhánh sơ đồ nguồn và CB của nhánh sơ đồ cần kiểm tra. 4.4.5.1 Kiểm tra thiết bị đóng cắt của nguồn với nhánh sơ đồ phân xưởng 1 Xét đường đặc tuyến giữa CB nguồn và CB của nhánh sơ đồ phân xưởng 1. Nhấp chuột vào nhánh sơ đồ phân xưởng 1, nhánh sơ đồ được chọn hiện màu đỏ. Cần Zoom lớn sơ đồ để có thể thấy được dòng định mức của tải (Ib). Di chuyển con trỏ đến thanh menu nhấp chọn Tool/Cueve comparisionhay nhấn phím F6, hoặc nhấp vào biểu tượng Launch curve comparision trên thanh công cụ. Hộp thoại so sánh đường cong đặc tuyến Curve comparision xuất hiện với đường màu đỏ là đặc tuyến của CB bảo vệ nhánh phân xuởng 1. Đường màu xanh là đặc tuyến CB nguồn. Trên các danh mục Long time, short time và Instantaneous, cho phép nhấp chọn vào các nút (-), (+) để hiệu chỉnh các vị trí thông số thời gian và dòng điện tức thời, đưa dạng đường cong đặc tuyến về trị số tối ưu cho máy cắt hay CB nhằm đảm bảo tính chọn lọc. Theo tính toán ở nhánh sơ đồ phân xường 1, dòng điện tổng của sơ đồ: Ib=379.85A. Do đó sẽ hiệu chỉnh dòng cắt Ir=380A, thời gian cắt tr=120s (khi giá trị trong ô bị mờ đi thì không chỉnh được) đối với Cb hay máy cắt có dòng định mức IN=400A. 4.4.5.2 Kiểm tra thiết bị đóng cắt của nguồn với nhánh sơ đồ chiếu sáng Tiến hành các bước tương tự để kiểm tra bảo vệ cho đèn. Do đèn sử dụng điện 1 pha được bảo vệ bằng cầu chì nên có đường đặc tuyến như mô tả với dòng định mức qua cầu chì là 20A, trong khi dòng qua đèn là 16.30 A. nếu không muốn loại cầu chì có đặc tuyến này thì nhấp chọn phím Add a curve để chọn nhanh một loại cầu chì thay thế. Một danh sách được liệt kê ra các loại cầu chì, CB. Chọn mục Fuse và tìm loại tương ứng 20A, lúc đó trên hộp thoại sẽ có them đường cong mới nhập vào. Dựa vào số liệu của đường cong này có thể thay thế cầu chì trên sơ đồ để đặc tuyến như mong muốn. Dưới đây là 2 mô hình: trước và sau khi thay thế cầu chì Để kiểm tra các CB bảo vệ khác cũng tiến hành các bước tương tự. 4.4.6 Hiển thị kết quả tính toán và in. Sau khi tính toán, hiệu chỉnh lại toàn bộ mạng điện của sơ đồ, để xem tất cả các kết quả của mạng điện thiết kế, nhấp chọn biểu tượng Display calculation results trên thanh công cụ hoặc nhấp chọn Calculation/resultstừ thanh menu của chương trình. Màn hình kết quả tính toán calculation results xuất hiện. Trên màn hình này sẽ hiển thị các số liệu kết quả theo đúng với yêu cầu đã thiết đặt cho sơ đồ. Bảng kết quả tính toán này cho biết các thông số của thiết bị cần lựa chọn, đồng thời dựa vào bảng kết quả tính toán có thể nhìn thấy các điểm sai cần phải hiệu chỉnh lại cho phù hợp. Ở phía trái của hộp thoại hiển thị cây thư mục của sơ đồ hệ thống. Nếu cần xem kết quả của nhánh sơ đồ nào, chỉ cần double click vào nhánh thư mục đó và kết quả của nhánh sơ đồ đó sẽ hiển thị. Bảng kết quả hiển thị dưới đây là của nhánh thư mục nguồn Muốn in kết quả tính toán của nhánh sơ đồ nào, nhấp chọn nhánh sơ đồ đó trên cây thư mục rồi nhấn nút Print trên màn hình kết quả tính toán, chương trình sẽ tự động in ra. Hãy lưu lại sơ đồ dự an, nhấp vào biểu tượng save the acive document trên thanh công cụ chuần, vào menu file chọn save hoặc tồ hợp phím Ctrl+S. Một hộp thoại mở ra yêu cầu nhập tên dự án. Chương trình sẽ lưu mặc định vào ổ đĩa C, có thể chọn nhiều ổ đĩa khác nhau. Khi nhập xong tên dự án nhấp OK, dự án sẽ được lưu lại với đuôi *.hil* 4.5 BÀI THỰC HÀNH 1 - THIẾT KẾ MẠNG ĐỘNG LỰC CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 1 4.5.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU: Tính toán, thiết kế mạng động lực cho 1 phân xưởng với sự trợ giúp của máy tính. Khai thác, sử dụng phần mềm Ecodial để tính toán thiết kế mạng động lực cho phân xưởng cơ khí. Phải nắm vững kiến thức cung cấp điện và trình tự thiết kế mạng động lực với phần mềm Ecodial. 4.5.2 NỘI DUNG THỰC HIỆN Tính toán thiết kế đầy đủ cho 1 xưởng cơ khí với các số liệu sau: STT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG Pđm (KW) cosj 1 Máy tiện 1K62 2 10 0.5 2 Máy tiện 1K61 7 4 0.5 3 Máy tiện K2H135 1 4 0.5 4 Máy tiện Rovonve 1T340 1 5 0.65 5 Máy bào 7E 35 1 5.8 0.5 6 Máy phay 6T82 3 7.5 0.5 7 Máy phay 6T10 2 2.5 0.5 8 Máy phay 675 II 2 1.5 0.5 9 Máy khoan 2H 215 2 2.2 0.7 10 Máy khoan bàn 2 0.6 0.7 4.5.3 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN Bước 1: Khởi động phần mềm Ecodial và nhập các đặc tính chung của mạng Chấp nhận giá trị mặc định trong họp thoại General Characteristics khih khởi động phần mềm. Nhập các giá trị cho mạng vào hộp thoại General Characteristics nếu không muốn sử dụng các giá trị mặc định. Bước 2: Thiết lập sơ đồ đơ tuyến cho mạng điện Mở các thư viện phần tử. Chọn nguồn Chọn thanh cái tủ phân phối chính, tủ phân phối động lực Chọn phụ tải và phần tử cần thiết cho mạng điện. Bước 3: nhập các thông số phụ tải và tính toán công suất tổng Double click vào từng phần tử, nhập các thông số phụ tải vào hộp thoại Circuit Decription. Cũng có thể nhập vào hộp thoại Calculation khi tính toán theo chế độ Execute step by step calculation. Bước 4: Tính toán các thông số phụ tải của mạng điện. có thể tính theo 2 phương pháp Chọn Calcultion /Pre sizing từ thanh menu nếu muốn tính toán theo kích thước ước tính. Chọn Calculation/calculationF5 trên thanh menu hoặc chọn biểu tượng Execute step by step calculation trên thanh công cụ nếu muốn tính theo chế độ từng bước. Bước 5: hiển thị các kết quả tính toán Chọn calculation /result trên thanh menu hoặc chọn biểu tượng Display calculation result on the diagram trên thanh công cụ. Bước 6: In kết quả tính toán 4.5.4 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC TẬP Giải thích các thông số kết quả được tính toán bởi phần mềm như: thông số nguồ, thanh cái, dây dẫn, phụ tải, loại đèn, sụt áp trên các lộ ra, dòng định mức tải, dòng bảo vệ của CB Isc uptr Ik3max Ik2max Ik1max Ik2minh Ik1minh Ifault (KA) R (mW) X (mW) Loại CB CSA (mm2) Theoretical Used Per phase Neutral PE Voltgte drop uptream Circuit Downstr DU% Tổng kết số liệu tính toán được. Nhận xét kết quả Nêu những ưu khuyết điểm của phần mềm 4.6 BÀI THỰC HÀNH 2 - THIẾT KẾ MẠNG ĐỘNG LỰC CHO PHÂN XƯỞNG CƠ KHÍ 2 4.6.1 MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU: Tính toán, thiết kế mạng động lực cho 1 phân xưởng với sự trợ giúp của máy tính. Khai thác, sử dụng phần mềm Ecodial để tính toán thiết kế mạng động lực cho phân xưởng cơ khí. Phải nắm vững kiến thức cung cấp điện và trình tự thiết kế mạng động lực với phần mềm Ecodial. 4.6.2 NỘI DUNG THỰC HIỆN Tính toán thiết kế đầy đủ cho 1 xưởng cơ khí với các số liệu sau: STT TÊN THIẾT BỊ SỐ LƯỢNG Pđm (KW) cosj 1 Máy cắt 1 2.2 0.65 2 Máy mài 2 đá để bàn 2 0.6 0.5 3 Máy mài 2 đá đứng 2 2.5 0.5 4 Máy mài tròn 3K 12M 1 5.5 0.5 5 Máy mài phẳng 3E 771B 1 2.5 0.5 6 Máy mài dụng cụ 3M 642 2 2.8 0.5 7 Máy cưa 1 1.7 0.5 4.6.3 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN Bước 1: Khởi động phần mềm Ecodial và nhập các đặc tính chung của mạng Chấp nhận giá trị mặc định trong họp thoại General Characteristics khih khởi động phần mềm. Nhập các giá trị cho mạng vào hộp thoại General Characteristics nếu không muốn sử dụng các giá trị mặc định. Bước 2: thiết lập sơ đồ đơ tuyến cho mạng điện Mở các thư viện phần tử. Chọn nguồn Chọn thanh cái tủ phân phối chính, tủ phân phối động lực Chọn phụ tải và phần tử cần thiết cho mạng điện. Bước 3: nhập các thông số phụ tải và tính toán công suất tổng Double click vào từng phần tử, nhập các thông số phụ tải vào hộp thoại Circuit Decription. Cũng có thể nhập vào hộp thoại Calculation khi tính toán theo chế độ Execute step by step calculation. Bước 4: tính toán các thông số phụ tải của mạng điện. có thể tính theo 2 phương pháp Chọn Calcultion /Pre sizing từ thanh menu nếu muốn tính toán theo kích thước ước tính. Chọn Calculation/calculationF5 trên thanh menu hoặc chọn biểu tượng Execute step by step calculation trên thanh công cụ nếu muốn tính theo chế độ từng bước. Bước 5: hiển thị các kết quả tính toán Chọn calculation /result trên thanh menu hoặc chọn biểu tượng Display calculation result on the diagram trên thanh công cụ. Bước 6: In kết quả tính toán 4.6.4 BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC TẬP Giải thích các thông số kết quả được tính toán bởi phần mềm như: thông số nguồ, thanh cái, dây dẫn, phụ tải, loại đèn, sụt áp trên các lộ ra, dòng định mức tải, dòng bảo vệ của CB Isc uptr Ik3max Ik2max Ik1max Ik2minh Ik1minh Ifault (KA) R (mW) X (mW) Loại CB CSA (mm2) Theoretical Used Per phase Neutral PE Voltgte drop uptream Circuit Downstr DU% Tổng kết số liệu tính toán được. Nhận xét kết quả Nêu những ưu khuyết điểm của phần mềm