Đề cương ôn tập môn điện tàu thủy

Đề cương ôn tập môn điện tàu thủy , dành cho sinh viên tàu thủy

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH

-

KHOA ĐÓNG TÀU THỦY & CTN

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN - ĐIỆN TÀU THỦY

Câu hỏi: KHOA ĐIỆN - ĐTVT Trả lời: SV Nguyễn Văn Hùng

TP Hồ Chí Minh tháng 10/2010

CÂU HỎI ÔN TẬP MÔN: ĐIỆN TÀU THỦY

Cho lớp: 2 ĐVHT

1 Trình bày vai trò, tầm quan trọng và những yêu cầu cơ bản của hệ thống trạm phát điện tàu thủy

2 Trình bày cách phân loại và các thông số cơ bản của trạm phát điện tàu thủy

3 Trình bày những hiểu biết của bạn về máy phát điện đồng bộ 3 pha và các đặc tính của chúng

4 Tại sao phải ổn định điện áp cho các máy phát điện xoay chiều 3 pha? Các nguyên nhân gây dao động điện áp

5 Trình bày các nguyên lý điều chỉnh điện áp cho máy phát điện xoay chiều 3 pha

6 Tại sao phải cho các máy phát công tác song song? Trình bày đặc điểm của quá trình công tác đó

7 Trình bày điều kiện, thao tác và phương pháp hòa đồng bộ chính xác các máy phát công tác song song

8 Tại sao phải phân chia tải P và Q khi các máy phát công tác song song? Hậu quả của việc phân chia tải phản tác dụng không đều là gì?

9 Làm thế nào để phân chia đều tải phản tác dụng cho các máy phát công tác song song? Trình bày 1 phương pháp đặc trưng mà bạn biết

10.Bảng điện chính là gì? Có những yêu cầu gì khi vận hành và khai thác bảng điện chính tàu thủy? Trình bày rõ chức năng của các thiết bị lắp trên bảng điện chính

11.Trình bày các phương pháp phân chia điện năng trên tàu thủy

12.Trình bày ý nghĩa của việc bảo vệ trạm phát điện, những yêu cầu cơ bản của việc bảo vệ đó là gì?

13.Hậu quả của sự cố ngắn mạch là gì? Nguyên nhân gây ngắn mạch, phương pháp bảo vệ ngắn mạch và các thiết bị bảo vệ ngắn mạch

14.Hậu quả của sự cố quá tải là gì? Nguyên nhân gây quá tải, phương pháp bảo vệ quá tải và bày các thiết bị bảo vệ quá tải

15.Hậu quả của sự cố công suất ngược là gì? Trình bày các thiết bị bảo vệ công suất ngược 16.Tại sao phải trang bị trạm phát điện sự cố trên tàu thủy? Trình bày những yêu cầu của đăng kiểm về vấn đề này

17.Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của acquy axit, phương pháp nạp điện với dòng không đổi? Những lưu ý khi sử dụng acquy axit

18.Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của acquy kiềm, phương pháp nạp điện với dòng không đổi? Những lưu ý khi sử dụng acquy kiềm

19.Trình bày hiểu biết của bạn về các loại đèn thường sử dụng trên tàu thủy

20.Trình bày chức năng, vai trò, tầm quan trọng và những yêu cầu cơ bản của hệ thống lái tàu thủy

21.Trình bày sơ đồ khối và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ở chế độ lái lặp, cơ cấu tạo lặp có thể sử dụng các thiết bị gì, làm việc theo nguyên tắc gì

22.Trình bày sơ đồ khối và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ở chế độ lái Tự động, cơ cấu tạo lặp có thể sử dụng các thiết bị gì, làm việc theo nguyên tắc nào

23.Trình bày chức năng, vai trò, tầm quan trọng và những yêu cầu cơ bản của hệ thống neo – tời quấn dây tàu thủy

24.Trình bày các giai đoạn thu neo Tại sao lại hay xảy ra hiện tượng dừng dưới điện khi thu neo, để hạn chế điều này người ta thường thiết kế hệ thống điều khiển như thế nào

25.Đặc điểm của động cơ thựïc hiện và hệ thống điều khiển neo là gì?

26.Trình bày chức năng, vai trò, tầm quan trọng và những yêu cầu cơ bản của hệ thống làm hàng tàu thủy

27.Trình bày chức năng, vai trò, tầm quan trọng và những yêu cầu cơ bản của hệ thống tự động kiểm tra và bảo vệ buồng máy tàu thủy

28.Trình bày sự hiểu biết của bạn về hệ thống đèn ánh sáng tín hiệu, đèn hành trình trên tàu thủy

29.Trình bày cấu tạo, nguyên lí hoạt động của động cơ dị bộ 3 pha Các thông số ảnh hưởng đến đặc tính cơ

Câu 1: Trình bày vai trò, tầm quan trọng và những yêu cầu cơ bản của hệ thống trạm

phát điện tàu thủy

Vai trò

Trạm phát điện tầu thuỷ làm nhiệm vụ cung cấp, truyền và phân bố năng lượng điện cho các thiết bị dùng điện

Tầm quan trọng

Tất cả các thiết bị để vận hành một con tàu phần lớn đều sử dụng nguồn năng lượng điện, vì vậy năng lượng điện đĩng vai trị rất quan trọng quyết định cho sự sống cịn của con tàu Từ các máy mĩc điện hàng hải như: Vơ tuyến, VHF, Rada, Máy đo sâu… đến các thiết bị buồng máy như: Các loại bơm, máy lọc, máy Phân ly, động cơ Diezel … và cả các thiết bị phục vụ cho con người như: Chiếu sáng, đốt nĩng, Máy lạnh… đều sử dụng chung một nguồn năng lượng, đĩ là nguồn năng lượng điện

Yêu cầu cơ bản

- Phải cĩ kết cấu đơn giản, chắc chắn, gọn nhẹ và ít chiếm diện tích lắp đặt

- Hoạt động tin cậy, an tồn trong mọi điều kiện làm việc của tàu theo quy định ĐK

- Dễ dàng trong việc vận hành, khai thác và bảo dưỡng

- Đảm bảo tính cơ động

- Hiệu suất sử dụng cao

- Tránh gây tiếng ồn và ít gây nhiễu cho các thiết bị radio…

Câu 2: Trình bày cách phân loại và các thông số cơ bản của trạm phát điện tàu thủy

 Phân loại

Theo động cơ lai

+ Trạm phát diesel: cĩ động cơ lai là diesel

+ Trạm phát turbin hơi: cĩ động cơ lai là turbin

+ Trạm phát hỗn hợp: cĩ động cơ lai là diesel và turbin

Theo loại dịng điện:

+ Trạm phát một chiều: các máy phát là máy phát một chiều

+ Trạm phát xoay chiều: các máy phát là máy phát điện xoay chiều đồng bộ 3 pha

Theo chức năng của trạm điện trên tàu thủy:

+ Trạm phát điện chính: trạm phát hoạt động thường xuyên, đảm bảo cung cấp đủ nguồn điện năng cho mọi chế độ hoạt động của tàu

+ Trạm phát điện sự cố: trạm phát hoạt động ở chế độ sự cố khi vì một nguyên nhân nào

đĩ mà trạm phát chính khơng cĩ khả năng cung cấp điện

 Thông số cơ bản

1 Loại dòng điện:

Cơ sở để chọn là các tải của nó( tải chủ yếu là động cơ), xu hướng hiện nay là dùng

trạm xoay chiều Những thiết bị dùng điện một chiều thì qua bộ biến đổi Sở dĩ hay dùng điện xoay chiều vì những lý do sau đây:

- Độ tin cậy cao, chế tạo dễ, ít hỏng hóc

- Chi phí bảo dưỡng rẻ hơn rất nhiều so với một chiều

- Mức độ phức tạp khi quấn dây xoay chiều dễ hơn một chiều

- Trọng lượng và kích thước bé( riêng máy fát xoay chiều lớn hơn một chiều)

- Thay đổi tốc độ đối với động cơ xoay chiều khó hơn một chiều( ngày nay đã có những bộ biến đổi tần số để điều chỉnh láng động cơ xoay chiều)

n ~ = 60f/p = ntt(1-s) chỉ thay đổi tốc độ từng cấp

- Cáp dẫn điện : Động cơ xoay chiều và một chiều tương đương Nhưng bên xoay chiều có khả năng tăng áp dễ hơn nên có thể giảm dòng

- Về thiết bị khởi động: Bên xoay chiều nhỏ hơn một chiều

- Công tắc tơ, rele : Công tắc tơ một chiều tin cậy hơn xoay chiều, nhưng kích thước xoay chiều nhỏ hơn một chiều vì thiết bị dập hồ quang bé hơn

2 Cấp điện áp:

Theo quy định của Đăng kiểm Việt nam có các cấp điện áp sau:

- Áp xoay chiều : 12v, 24v, 36v, 127v, 220v, 380v, 440v, 600v

- Áp một chiều : 12v, 24v, 36v, 110v, 220v

- 12v : dùng cho nơi ẩm ướt

- 24v : dùng cho nơi có độ ẩm cao

- 110v, 220v : dùng cho mạch ánh sáng, động lực

- 380v, 440v : dùng cho mạch động lực

- 600v : Dùng cho thiết bị chuyên dùng ( chân vịt điện)

3 Tần số của trạm phát

Thường chọn theo tiêu chuẩn nhà nước chế tạo ra trạm fát đó: Xu hướng là tăng tần số

Khi f tăng  n tăng  M giảm( P = const )  d ( đường kính rotor) giảm  giảm được kích

thước trọng lượng máy điện nhưng kéo theo đó là một số vấn đề vềbạc đỡ và ổ bi Tàu Nhật, tàu Châu Âu: 60hz, Tàu các nước XHCN : 50hz

4 Công suất trạm phát :

Thông thường thì công suất của một trạm phát cụ thể dưới tàu thủy thì phụ thuộc vào tổng công suất của thiết bị được trang bị trên tàu Việc bố trí cũng như số lượng và công suất của mỗi máy phát phải đảm bảo các yêu cầu sau :

- Trạm phát phải cung cấp đủ công suất cho các phụ tải hoạt động trong mọi chế độ hoạt động của tàu

- Bắt buộc phải có trạm phát điện sự cố và được đặt trên mớn nước của tàu trên boong hở và đảm bảo cấp nguồn cho một số tải quan trọng trên tàu theo quy định của đăng kiểm

Câu 3: Trình bày những hiểu biết của bạn về máy phát điện đồng bộ 3 pha và các đặc

tính của chúng

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát đồng bộ : thường có hai loại là máy phát cực ẩn và máy phát cực hiện

a- Stator

1- Mạch từ :Là loiõ thép kỹ thuật điện

có độ dày từ 0,3-0,5 mm dập hình

vành khăn xẻ rãnh trong, các lá thép

kỹ thuật điện ghép các điện để giảm

dòng Fuco

2- Vỏ máy: thường bằng thép đúc

hoặc gang, các máy phát điện công

suất nhỏ hai phía có nắp máy, các

máy phát điện công suất lớn các nắp

thường không chịu lực ổ đỡ, mà một

phía gắn cứng với động cơ sơ cấp,

phía bên kia đặt trên ổ đỡ gắn với vỏ

satxi

3-Các cuộn dây cuộn dây ba pha (hoặc 1 pha) lấy điện ra gọi là cuộn dây phần ứng Chế tạo từ dây đồng hoặc hợp kim có độ dẫn điện cao, chịu được nhiệt độ, bên trên tráng một lớp emay, men cách điện, tơ sợi tổng hợp, hoặc sợi thuỷ tinh, mục đích làm cách điện giữa các dây trong cuộn dây, dây được quấn trong các rãnh theo quy luật nhất định, số đầu dây ra của cuộn 3 pha có thể là 3, 6 9… tùy theo hãng chế tạo Các đầu dây được đặt trong hộp kín nước, có trụ nối để nối với mạch ngòai Giữa lõi cực từ và cuộn dây điện từ lót một lớp các điện bằng giấy cách điện, mica cách điện, đặc điểm của lớp bià hay mica là dai, dẻo, chịu được độ ẩm và điều kiện môi trường, có tuổi thọ cao thông thường thì phần cách điện này phải chịu được nhiệt độ làm việc từ 135-1800C Phần này lấy điện ra được gọi là phần ứng, gồm có 3 cuộn dây, các cuộn dây điện từ này đặt lệch nhau 120 độ điện, người ta quấn các cuộn dây thành 3 pha đối xứng và có số cặp cực tùy thuộc vào tốc độ của động cơ lai để có tần số phù hợp, Toàn bộ phần ứng được đặt trong vỏ máy theo thiết kế có khe hở thóang thoáng để có thể giải nhiệt dễ dàng

b Rotor: Là phần kích từ có cấu tạo gồm mạch từ và cuộn dây kích từ:

1 Mạch từ làm bằng thép đúc Có 2 dạng kết cấu kiểu cực lồi và kiểu cực ẩn, phần mỏm cực tiếp giáp với khe khí Stato thường chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại để giảm dòng Fuco khi làm việc Số cực từ là số chẵn, với một tốc độ quay cố định rotor, số cực càng nhiều thì tần số nguồn điện càng cao, hay ngước lại với một tần số nguồn điện cần tạo cố định (50,60Hz) số cực càng ít thì tốc độ động cơ sơ cấp càng phải cao

2 Cuộn dây: Cuộn dây điện từ được chế tạo bằng kim lọai đồng hoặc hợp kim có độ dẫn điện cao được cấp dòng điện một chiều gọi là dòng kích từ, các cuộn dây kích từ được nối theo quy luật để hình thành các cực nam châm xen kẽ nhau, có thể nối song song hoặc nối tiếp các cuộn dây cực từ Trên phần mỏm cực của rotor có thể có các thanh dẫn kim loại

luồn theo dọc các cực từ và được hàn hai phía theo kiểu lồng sóc đó là lồng ổn định (chống dao động máy khi tải thay đổi)

c Các chi tiết của máy phát đồng bộ:

- Vành trượt - hai đầu dây quấn kích từ đi luồn trong trục và nối với hai vành trượt ở đầu trục, thông qua hai chổi điện để nối với nguồn kích từ bên ngòai,(cần lưu ý rằng các máy phát điện không chổi thankhông có chi tiết này-xem máy phát điện không chổi than)

- Máy phát điện tàu thủy thường được làm mát bằng không khí nhờ hệ thống quạt làm mát gắn hai đầu trục máy và kết cấu thông gió trong thân máy Quạt gió được bố trí phía không có vành trượt – chổi than

- Khe khí giữa rotor, stator thường từ 5 –15mm tuỳ theo công suất

2 Nguyên lý hoạt động :

Khi cuộn dây kích từ được cấp dòng điện một chiều DC thì rotor trở thành một nam châm điện và hình thành các cực từ N-S xen kẽ þ,

Độ lớn þ tỷ lệ với giá trị của dòng điện kích thích (þ =K.Ikt ) [1-1]

Nếu rotor được quay bởi động cơ sơ cấp thì từ trường naỳ sẽ là từ trường quay so với Stator và có tốc độ là n=60f/P Từ trường này sẽ quét qua mặt phẳng các cuộn dây 3 pha là suất hiện trong cuộn dây 3 pha một sức điện động có giá trị tức thời được tính theo công thức:

[1-2]

k- là hệ số cấu tạo có liên quan tới kích thước dây quấn

kq – là hệ số quấn dây máy phát

w- Là số vòng dây của cuộn dây máy phát

- Là tốc độ góc của rotor:  2 * * f [1-3]

f- Là tần số của s.đ.đ được hình thành : [1-4]

Nếu viết dưới dạng hiệu dụng thì : E = 4,44*K*f* þ*w

Vì trục các cuộn dây 3 pha đặt lệch nhau 1200 trong không gian, nên hệ thống sức điện động 3 pha được viết lại như sau:

 Các đặc tính của máy phát đồng bộ :

Khi nghiên cứu máy điện xoay chiều có các đặc tính sau:

1 Đặc tính không tải : Uo = E = f (Ikt) Khi It = 0, f = const

2 Đặc tính ngắn mạch: Ing = f (Ikt) Khi U = 0, f = const

3 Đặc tính ngoài: U = f (It ) Khi Ikt = const, f = const cos = const

4 Đặc tính tải : U = f (Ikt) Khi It = const, f= const cos = const

5 Đặc tính điều chỉnh: Ikt = f (It ) Khi U = const, f= const cos = const

Đặc tính không tải U o = E = f (I kt ) Khi I tải = 0, f = const

Đặc tính ngắn mạch I ng = f (I kt ) Khi U =0 , f = const

Đặc tính tải U = f (I kt ) Khi I u = const, f = const cos  = const

Đặc tính điều chỉnh I kt = f (I t ) Khi U = const, f = const cos  = const

Câu 4: Tại sao phải ổn định điện áp cho các máy phát điện xoay chiều 3 pha? Các

nguyên nhân gây dao động điện áp

Phải ổn định điện áp cho các máy phát điện xoay chiều 3 pha vì:

Tất cả các thiết bị điện đều được chế tạo để công tác với một điện áp định mức nhất

định Do đó để phát huy hết tác dụng, độ tin cậy, tuổi thọ của thiết bị thì phải đảm bảo thiết

bị đó phải được làm việc với điện áp định mức của nó

Mọi nguyên nhân gây ra sai lệch về điện áp quá giới hạn cho phép đều gây ra những

thiệt hại, hư hỏng, làm giảm tuổi thọ của thiết bị và có thể gây thiệt hại lớn cho cả hệ thống

và gây nguy hiểm cho con người Có rất nhiều nguyên nhân gây ra sự dao động điện áp như

tốc độ động cơ lai, tính chất tải thay đổi, mức tải thay đổi, nhiệt độ… Vậy để hạn chế thiệt hại do sự dao động điện áp thì cần phải trang bị hệ thống tự động ổn định điện áp cho các máy phát đồng bộ ba pha

Các nguyên nhân gây dao động điện áp

* Do dòng tải thay đổi ( khi thay đổi tải)

* Do tính chất tải thay đổi( đối máy phát điện xoay chiều)

Khi dòng tải thay đổi, điện áp cũng thay đổi theo, do đó phải thay đổi dòng kích từ để giữ điện áp không đổi Đối máy phát xoay chiều, với cùng dòng tải, tính chất tải thay đổi cũng làm điện áp thay đổi( đối tải thuần dung khi tăng tải đến lúc nào đó thì điện áp cũng giảm)

* Do nhiệt độ trong cuộn dây máy phát thay đổi: Khi nhiệt độ của cuộn dây thay đổi làm cho điện trở của cuộn dây thay đổi, dẫn tới sụt áp trên cuộn dây cũng thay đổi( cuộn dây phần ứng và cuộn dây kích từ) , dẫn tới điện áp máy phát cũng thay đổi

* Do tốc độ động cơ lai thay đổi: khi tốc độ động cơ lai thay dổi làm suất điện động của phần ứng thay đổi, do đó điện áp ra cũng bị thay đổi

* Do phân phối tải giữa các máy phát làm việc song song không đều

Khi các máy phát điện làm việc song song trên cùng một mạng, nếu xảy ra trường hợp tải phân bố không đều giữa các máy phát sẽ dẫn tới dòng cân bằng giữa hai máy, dòng điện này có tính chất cảm kháng , nên mang tính khử từ và làm giảm từ trường chính của các máy phát điện làm điện áp mạng giảm xuống

*Do các bộ tự động điều chỉnh làm việc không ổn định

Khi bộ điều chỉnh điện áp hoặc bộ điều chỉnh tần số làm việc không ổn định sẽ xảy ra hiện

tượng điện áp dao động

*Do ngắn mạch ở các vị trí khác nhau trong mạng điện

Dòng điện ngắn mạch sẽ gây sụt áp trên mạng, giá trị độ giảm điện áp phụ thuộc vị trí của điểm ngắn mạch

Ngoài các yếu tố cơ bản trên đây, cũng còn một số nguyên nhân phụ khác gây nên sự thay đổi điện áp: Tính chất mạch từ thay đổi, điện trở tiếp xúc tăng lên, hư hỏng trong máy phát hoặc bộ điều chỉnh…

Câu 5: Trình bày các nguyên lý điều chỉnh điện áp cho máy phát điện xoay chiều 3 pha Câu 6: Tại sao phải cho các máy phát công tác song song? Trình bày đặc điểm của quá

trình công tác đó

Phải cho các máy phát công tác song song vì:

Trên tầu thuỷ công suất tiêu thụ điện lớn so với công suất trạm phát, tải toàn tầu không ổn định (phụ thuộc từng chế độ làm việc của tầu ) Mặt khác để nâng cao độ tin cậy của trạm

phát thường bố trí ít nhất hai máy phát điện để tăng tính kinh tế khi khai thác năng lượng điện Do vậy trên tầu thuỷ thường thường các máy phát phải làm việc song song

Đặc điểm

Khi các máy phát điện làm việc song song thì:

- Sẽ đảm bảo cung cấp năng lượng điện cho mọi chế độ hoạt động của tầu, có thể ngắt một hay một số máy khi ít tải

- Có khả năng khởi động được các động cơ dị bộ có công suất lớn so với công suất của máy phát

- Có khả năng phục hồi điện áp nhanh

- Khi chuyển từ máy này sang máy kia không sẩy ra hiện tượng ngắt điện ( Nguồn trên thanh cái lúc nào cũng có điện)

- Giảm được trọng lượng của các thiết bị phân phối

Câu 7: Trình bày điều kiện, thao tác và phương pháp hòa đồng bộ chính xác các máy

phát công tác song song

a) Điều kiện hòa đồng bộ các máy phát

-Điều kiện thứ nhất là: điện áp tức thời của máy phát bằng điện áp tức thời của lưới Giả sử

điện áp tức thời của thanh cái là:

) 240 t

sin(

U u

) 120 t

sin(

U u

) t sin(

U u

0 1

1 1 1 C

0 1

1 1 1 B

1 1 1 1 A

sin(

U u

) 120 t

sin(

U u

) t sin(

U u

0 2

2 2 2 C

0 2

2 2 2 B

2 2 2 2 A

Điều kiện hòa yêu cầu uA1 uA2, uB1 uB2, uC1 uC2

-Điều kiện thứ 2 là: tần số của máy phát can hòa phải bằng tần số của lưới

-Điều kiện thứ 3 là: thứ tự pha của máy phát và của lưới phải trùng nhau

-Điều kiện thứ 4 là: góc pha phải trùng nhau

Thông thường các máy phát được lắp đặt và thử nghiệm ở nhà máy nên điều kiện thứ tự pha luôn thỏa mãn, nếu các bộ tự động điều chỉnh điện áp hoạt động bình thường thì điện áp cực đại hay điện áp hiệu dụng các máy cũng bằng nhau Do đó chúng ta chỉ quan tâm 2 thông số

là tần số và góc pha đầu Điều chỉnh tần số có thể được thực hiện dễ dàng thông qua việc

điều khiển động cơ servo gắn trên bộ điều tốc Điều kiện về góc pha đầu được phát hiện nhờ các phương pháp hòa đồng bộ chính xác

b) Các phương pháp hòa đồng bộ máy phát

Có 2 phương pháp hòa đồng bộ:

- Hòa đồng bộ thô: đóng máy phát vào lưới khi các điều kiện về điện áp và tần số thỏa mãn,bỏ qua điều kiện góc pha đầu Để hạn chế dòng điện tăng khi đóng máy phát vào lưới, người ta sử dụng cuộn kháng bão hòa

- Hòa đồng bộ chính xác: có các phương pháp đèn tắt, đèn quay, đồng bộ kế, bộ hòa tự động

Phương pháp đèn tắt:

Quan sát cường độ sáng và tốc độ sáng tối của đèn ta nhận thấy rằng hai đèn cùng sáng tối và tần số chênh lệnh càng nhiều thì tốc độ sáng – tối của các đèn càng cao Góc pha đầu chênh lệch càng nhiều thì đèn càng sáng Thời điểm đóng máy phát vào lưới khi tốc độ sáng tối của các đèn chậm và các đèn gần tắt hẳn

Phương pháp đèn quay:

Phương pháp đèn quay có ưu điểm hơn phương pháp đèn tắt là giúp ta xác định được tần số của máy phát lớn hơn hay nhỏ hơn tần số lưới dựa vào chiều quay của đèn Khi đèn quay thuận chiều kim đồng hồ thì tần số máy phát lớn hơn tần số lưới và ngược lại Thời điểm đóng máy phát vào lưới khi đèn quay thuận chiều kim đồng hồ và hai đèn bên sáng cực đại còn đèn giữa tắt

Phương pháp đồng bộ kế:

Đồng bộ kế thực chất là một máy điện đặc biệt có sơ đồ nguyên lý như hình vẽ Stator có cuộn dây 2 pha được nối với lưới, rotor có 2 cuộn dây 2 pha nối với máy phát Trục rotor được gắn một kim chỉ thị Tần số giữa điện áp máy phát và điện áp lưới chênh lệch càng lớn thì kim đồng bộ kế quay càng nhanh

Khi tần số của điện áp máy phát lớn hơn tần số của điện áp lưới, f1 > f2 , thì kim đồng bộ kế quay thuận chiều kim đồng hồ và ngược lại Khi kim đồng bộ kế qua điểm 0 chỉ thị thì góc pha đầu của điện áp máy phát và điện áp lưới bằng nhau Do đó thời điểm đóng máy phát vào lưới khi kim đồng bộ kế quay chậm theo chiều kim đồng hồ và sắp qua điểm 0 chỉ thị

Phương pháp hòa đồng bộ tự động:

Quá trình hòa xảy ra hoàn toàn tự động Người vận hành chỉ cần chuyển công tắc chọn máy phát cần hòa (Generator Selector), chuyển công tắc chọn chế độ hòa (Mode Selector) từ “tay” (Man) sang “tự động” (Auto)

Thiết bị hòa tự động sẽ tự động thực hiện các chức năng:

- Kiểm tra điện áp các máy phát, điều chỉnh cân bằng các điện áp nếu cần thiết

- Kiểm tra tần số, điều chỉnh cân bằng tần số nếu cần thiết

- Chọn thời điểm hòa và đóng máy phát vào lưới

Vì các thiết bị hòa được thiết kế làm việc ở chế độ ngắn hạn, cho nên khi máy phát cần

hòa được hòa thành công thì thiết bị hòa phải được ngắt ra Tổng phụ tải trên thanh cái bây

giờ được chia đều cho các máy phát khi các máy công tác song song hoặc chuyển tất cả sang máy phát mới nếu đổi máy phát Khi hoạt động song song, bộ điều tốc sẽ điều khiển trực tiếp công suất tác dụng (kW) còn bộ AVR sẽ điều khiển công suất phản tác dụng (kVAr) hoặc cos

Câu 8: Tại sao phải phân chia tải P và Q khi các máy phát công tác song song? Hậu quả

của việc phân chia tải phản tác dụng không đều là gì?

Phải phân chia tải P và Q khi các máy phát công tác song song vì:

Phân phối tải đều đặn giữa các máy phát điện làm việc song song với nhau là một việc quan trọng bởi vì nếu chênh lệch sẽ dẫn tới khả năng làm việc không đồng đều máy này non tài, máy kia quá tải, tính kinh tế không đảm bảo

Để khai thác thiết bị không ở vùng tối ưu, có hai lọai tải phải phân chia tải tác dụng P (tải kW); nếu phân phối bằng tay thực hiện bằng cách tăng thanh răng nhiên liệu ở điều tốc của máy mới hòa và giảm ở máy đã chạy trước đó thông qua việc điều khiển động cơ servo gắn

ở bộ điều tốc Việc chia đều công suất tác dụng phụ thuộc vào độ cứng của các bộ điều tốc Việc phân chia tải phản tác dụng Q (tải kVAr) phụ thuộc vào độ cứng của đặc tính ngoài các máy phát (độ cứng của AVR)

Trong hệ thống điện năng tầu thủy để việc chia tải kW và kVAr đều giữa các máy thì đặc tính công suất f = g1(P) và đặc tính ngoài U = g2(I) tương ứng của các máy phải có độ dốc giống nhau và bằng 2-4% Đối với các hệ thống điện năng hiện đại ngày nay còn áp dụng nhiều biện pháp khác để phân chia tải giữa các máy phát

Hậu quả của việc phân chia tải phản tác dụng không đều

Câu 9: Làm thế nào để phân chia đều tải phản tác dụng cho các máy phát công tác song

song? Trình bày 1 phương pháp đặc trưng mà bạn biết

Để phân chia đều tải phản tác dụng cho các máy phát công tác song song:

Muốn các máy phát điện nhận tải phản tác dụng bằng nhau để phân tải kinh tế nhất ta phải dịch chuyển tịnh tiến các đặc tính tốc độ bằng cách thay đổi tham số cho trước tốc độ n0 hoặc thay đổi tín hiệu điều chỉnh theo tải của từng máy bàng tay hay tự động làm sao các đường đặc tính cắt nhau tại một điểm có toạ độ: Udm ; I1,2,3=

3

3 2

1 I I

I  

Qua phân tích ta thấy để phân chia tải tác dụng giữa các tổ máy phát có công suất bằng nhau theo đặc tính tĩnh tốt nhất là các đặc tính đó phải trùng nhau

Đối với các tổ máy phát điện có công suất khác nhau đặc tính ngòai tương đối

Phân chia tải Q bằng cách tự động phân chia :

Khi tải không đều, nhờ có dây cân bằng mà áp trái dấu đặt lên hai bộ AVR làm thay đổi điện áp lên hướng ngược lại Phương pháp này dùng cho máy tự kích, phức hợp và tự điều chỉnh điện áp Cuộn cảm kháng làm giảm ảnh hưởng của sóng nhấp nhô

Câu 10: Bảng điện chính là gì? Những yêu cầu gì khi vận hành &ø khai thác bảng điện

chính tàu thủy? Trình bày rõ chức năng của các thiết bị lắp trên bảng điện chính

Bảng điện chính là:

Bảng phân phối điện trên tầu thuỷ là một tủ sắt, trong đó người ta đặt các thiết bị đóng ngắt, thiết bị điều khiển đo lường, tín hiệu và các thiết bị bảo vệ Bảng phân phối điện chính dùng để điều khiển, kiểm tra công tác của máy chính, máy phát điện và phân phối điện năng cho các thiết bị tiêu thụ trong một vùng nhất định

Cấu trúc bảng điện chính phải thoả mãn các yêu cầu sau :

- Thuận tiện sử dụng và có khả năng tiếp cận các thiết bị đặt bên trong

- Dễ dàng vận chuyển, lắp ráp trên tầu

- Sự phân bố các thiết bị ở mặt phải đẹp, gọn gàng sáng sủa

- Đảm bảo an toàn cho người vận hành Mặt trước, mặt sau phải có tay vịn để cho người bám khi tầu lắc, và phải có thảm cách điện Trong bảng điện chính, ngoài cầu dao chính còn có cầu dao phân đoạn nhằm đảm bảo cắt các nguồn tiêu thụ không quan trọng khi trạm phát có sự cố

Trong bảng điện chính phải được bố trí các thiết bị sau :

- Ampe metter đễ kiểm tra dòng tải các máy phát, các pha, các thiết bị tiêu thụ

- Vôn mét để kiểm tra điện áp các máy phát, các pha

- Các thiết bị bảo vệ máy phát : bảo vệ quá tải, ngắn mạch, công suất ngược

- Bộ tự động điều chỉnh điện áp

- Bộ điều chỉnh dòng kích từ bằng tay

- Thiết bị đo điện trở cách điện của trạm phát

- Cầu chì bảo vệ mạch động lực, mạch điều khiển, tín hiệu

- Bảng điện dòng xoay chiều

- Bộ điều chỉnh từ xa động cơ séc vô để đưa lương dầu vào động cơ diezen

- Hec mét để kiểm tra tần số

- Wát mét để kiểm tra công suất

- Cốt phi mét để kiểm tra hệ số công suất

- Thiết bị hoà đồng bộ : đèn và đồng bộ kế

- Cầu dao tự động cho máy fát và các thiết bị động lực khác

Câu 11 Trình bày các phương pháp phân chia điện năng trên tàu thủy

Mạng điện tàu thủy thường có các loại hệ thống phân phối điện năng sau:

- Hệ thống phân phối hình tia đơn giản: tất cả các máy phát cấp điện lên bảng điện chính và từ đó cấp trực tiếp đến các phụ tải Hệ thống phân phối thường được áp dụng trên các tàu có trọng tải trung bình và nhỏ

- Hệ thống phân phối hình tia phức tạp: tất cả các máy phát cấp điện lên bảng điện chính và từ đó cấp trực tiếp đến các phụ tải và các bảng điện phụ, các bảng điện phụ này lại cấp điện cho các phụ tải và các bảng điện phụ nhỏ hơn, … Các phụ tải được cấp điện trực tiếp từ bảng điện chính thường là các phụ tải có công suất lớn như các chân vịt mũi, chân vịt mạn, … hoặc là các phụ tải quan trọng như bơm cứu hỏa, máy lái, …

a) Hệ thống phân phối điện

năng theo hình tia đơn giản

G1

G2

Bảng điện chính

G2

Bảngđiệnchính

b) Hệ thống điện năng theo hình tia phức tạp

1 Phụ tải được cấp điện trực tiếp từ thanh cái; 2 Bảng điện phụ cấp 1;

3 Bảng điện phụ cấp 2; 4 Phụ tải được cấp điện từ bảng điện phụ; 5 Máy phát

điện

Câu 12: Trình bày ý nghĩa của việc bảo vệ trạm phát điện, những yêu cầu cơ bản của

việc bảo vệ đó là gì?

* Yù nghĩa của bảo vệ

a Tự động ngắt mạch những phần tử bị sự cố để loại trừ phần tử đó, đảm bảo cho các phần tử khác hoạt động bình thường Hình thức này cho phép ngăn ngừa những tác động tiếp theo của sự cố có thể dẫn tới hiện tượng ngắn mạch

b Tự động ngắt mạch một số phần tử thuộc hệ thống điện năng và dự báo các chế độ công tác khác với chế độ định mức co1 thể kể ra là :

- Dòng điện lớn hơn định mức do quá tải

- Điện trở thiết bị giảm

- Điện áp quá thấp …

* Các yêu cầu đối với bảo vệ

- Tính chọn lọc : Có nghĩa là thiết bị bảo vệ chỉ ngắt những phần tử hư hỏng, sự cố, tính chất này sẽ đảm bảo tính liên tục cung cấp điện cho các phụ tải khác không bị sự cố trong mạng điện tầu

- Tính tác động nhanh : Nhờ có đặc tính này mà có thể hạ chế được những ảnh hưởng xấu đội với máy phát điện khi làm việc song song, giảm tác hại nhiệt và điện động của dòng ngắn mạch, giảm tia lửa điện, tăng nhanh khả năng phục hồi điện áp, nâng cao tính ổn định cho hệ thống điện …

- Thời gian hoạt động của các thiết bị bảo vệ này nằm trong khoảng (0,1 –0,15) sec

- Độ tin cậy : Các thiết bị bảo vệ rất ít khi hoạt động, nhưng khi xảy ra sự cố nó phải hoạt động ngay và chính xác

- Độ nhạy : đây là một đặc tính rất quan trọng của thiết bị bảo vệ, đặc trưng cho phản ứng của thiết bị bảo vệ đối với sự cố

congtac

ngm n

I

I

k  .min k n: độ nhạy

Câu 13: Hậu quả của sự cố ngắn mạch là gì? Nguyên nhân gây ngắn mạch, phương pháp

bảo vệ ngắn mạch và các thiết bị bảo vệ ngắn mạch

Hậu quả

làm cho dòng trong cuộn dây lớn và làm xuất hiện tia lửa điện làmhư hỏng stator, rotor, các cuộn dây máy phát Hay máy phát có thể trở thành động cơ điện gây mất ổn định khi hệ thống làm việc song song

Nguyên nhân gây ngắn mạch

Phương pháp bảo vệ ngắn mạch

* Bảo vệ ngắn mạch dùng áp tômát cổ điển :

Có 2 giá trị bảo vệ:

- Igh : dòng giới hạn nhỏ nhất bảo vệ quá tải

- I2: dòng quá tải max với độ trễ tk

- I2 I3:dòng ngắn mạch bảo vệ với thời gian tb(thực tế loại này phải có cầu chì để cắt dòng lớn hơn I3)

- tb = 10  30 ms tk = 10  20 s

* Bảo vệ ngắn mạch dùng áp tômát có chọn lọc

* Bảo vệ ngắn mạch dùng áp tômát bảo vệ nhanh :

* Bảo vệ ngắn mạch dùng áp tômát kết hợp với cầu chì :

Câu 14: Hậu quả của sự cố quá tải là gì? Nguyên nhân gây quá tải, phương pháp bảo vệ

quá tải và bày các thiết bị bảo vệ quá tải

Hậu quả của sự cố quá tải

Các nguyên nhân gây ra quá tải cho máy phát :

- Việc ngắt một trong các máy phát khi các máy phát làm việc song song

- Khởi động các động cơ dị bộ công suất lớn

- Tự động khởi động lại các động cơ

Có ba nấc bảo vệ: có hai giai đoạn bảo vệ quá tải từ Igh  I

- từ I  I3:bảo vệ ngắn mạch

- áptômát này vẵn phải kết hợp với cầu chì

- Khi ngắn mạch ở thanh cái sẽ có dòng lớn nếu không có áptômát tác động nhanh thì phải có cầu chì bảo vệ máy phát cũng như các phụ tải khác

-Khi dòng quá tải và ngắn mạch nhỏ hơn I3thì áp tômát bảo vệ Khi Ingm> I3 cầu chì sẽ bảo vệ vời thời gian nhỏ hơn tb