Bài giảng điện tàu thủy đại cương phần 1 nguyễn bảo trung

ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01năm 2010 Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG CHƯƠNG 1: MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ VÀ CÁC THIẾT BỊ NGUỒN ĐIỆN NĂNG §1 CẤU TRÚC TRẠM PHÁT ĐIỆN Cấu trúc trạm phát điện tàu thủy : Hiện tàu thủy thường sử dụng trạm phát điện diesel xoay chiều gồm động diesel trung tốc cao tốc lai máy phát xoay chiều đồng pha điện áp 380V tần số 50Hz điện áp 440V tần số 60 Hz Trong giới hạn tài liệu này, nghiên cứu trạm phát điện diesel xoay chiều Tùy thuộc vào loại tàu mà trạm phát điện bao gồm đến máy phát máy phát cố Tàu hàng khô, tàu container thường có đến máy phát, tàu khách thường có đến máy phát, … Các máy phát công tác độc lập song song Hình 1.1 vẽ sơ đồ dây trạm phát điện có máy phát máy phát công suất, máy phát có công suất nhỏ máy phát cố Đây trạm phát điển hình thường thấy tàu hàng, tàu container Trong cấu trúc sử dụng thêm máy phát công suất nhỏ để tăng tính linh hoạt tính kinh tế khai thác trạm phát điện Khi tàu đỗ bến không làm hàng tải tiêu thụ nhỏ, lúc máy phát công suất nhỏ sử dụng phụ tải phụ tải quan trọng CB CB1 CB2 CB3 CB5 EG DE1 G1 DE2 G2 DE3 G3 D.E Hình 1.1 Trạm phát điện điển hình tàu hàng 02 máy phát công suất lớn 400KVA-380V-50Hz (G1, G2) 01 máy phát công suất nhỏ 180KVA-380V-50Hz (G3) 01 máy phát cố 50KVA-380V-50Hz (G4) Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Hình 1.2 vẽ sơ đồ dây trạm phát điện có máy phát công suất, máy phát cố máy phát đồng trục Đây trạm phát điển hình tàu dịch vụ, tàu cứu hộ, … Hai máy phát đồng trục chủ yếu cấp điện cho phụ tải công suất lớn chân vịt mũi, chân vịt mạn, bơm cứu hỏa, … Cấu trúc có ưu điểm nâng cao hiệu suất sử dụng máy chính, giảm chi phí khai thác bảo dưỡng trạm phát (các diesel lai máy phát) phụ tải quan trọng phụ tải công suất lớn phụ tải CB7 CB6 CB1 CB5 EDE EG DE1 G1 DE2 CB3 CB2 G2 CB4 SG1 DE3 SG2 DE4 Hình 1.2 Trạm phát điện điển hình tàu dịch vụ Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG §2 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ PHA 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy phát đồng : thường có hai loại máy phát cực ẩn máy phát cực 2.1.1 Cấu tạo : thường có hai phần stator rotor 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, thép kỹ thuật điện ghép điện để giảm dòng Fuco 2- Vỏ máy: thường thép đúc gang, máy phát điện công suất nhỏ hai phía có nắp máy, máy phát điện công suất lớn nắp thường không chịu lực ổ đỡ, mà phía gắn cứng với động sơ cấp, phía bên đặt ổ đỡ gắn với vỏ satxi 3-Các cuộn dây ba pha lấy điện gọi cuộn dây phần ứng Chế tạo từ dây đồng hợp kim có độ dẫn điện cao, chịu nhiệt độ, bên tráng lớp emay, men cách điện, tơ sợi tổng hợp, sợi thuỷ tinh, mục đích làm cách điện dây cuộn dây, dây quấn rãnh theo quy luật định, số đầu dây cuộn pha 3, 9… tùy theo hãng chế tạo Các đầu dây đặt hộp kín nước, có trụ nối để nối với mạch ngòai Giữa lõi cực từ cuộn dây điện từ lót lớp điện giấy cách điện, mica cách điện, đặc điểm lớp bià hay mica dai, dẻo, chịu độ ẩm điều kiện môi trường, có tuổi thọ cao thông thường phần cách điện phải chịu nhiệt độ làm việc từ 135-1800C Phần lấy điện gọi phần ứng, gồm có cuộn dây, cuộn dây điện từ đặt lệch 120 độ điện, người ta quấn cuộn dây thành pha đối xứng có số cặp cực tùy thuộc vào tốc độ Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG động lai để có tần số phù hợp, Toàn phần ứng đặt vỏ máy theo thiết kế có khe hở thóang thoáng để giải nhiệt dễ dàng Hình 2.1 Cấu tạo stator máy phát đồng b Rotor: Là phần kích từ có cấu tạo gồm mạch từ cuộn dây kích từ: Mạch từ làm thép đúc: Có dạng kết cấu kiểu cực lồi kiểu cực ẩn, phần mỏm cực tiếp giáp với khe khí Stato thường chế tạo từ thép kỹ thuật điện ghép lại để giảm dòng Fuco làm việc Số cực từ số chẵn, với tốc độ quay cố định rotor, số cực nhiều tần số nguồn điện cao, hay ngước lại với tần số nguồn điện cần tạo cố định (50,60Hz) số cực tốc độ động sơ cấp phải cao Cuộn dây: Cuộn dây điện từ chế tạo kim lọai đồng hợp kim có độ dẫn điện cao cấp dòng điện chiều gọi dòng kích từ, cuộn dây kích từ nối theo quy luật để hình thành cực nam châm xen kẽ nhau, nối song song nối tiếp cuộn dây cực từ Trên phần mỏm cực rotor có dẫn kim loại luồn theo dọc cực từ hàn hai phía theo kiểu lồng sóc lồng ổn định (chống dao động máy tải thay đổi) Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Hình 2.2 Cấu tạo rotor máy phát đồng c Các chi tiết máy phát đồng bộ: Vành trượt - hai đầu dây quấn kích từ luồn trục nối với hai vành trượt đầu trục, thông qua hai chổi điện để nối với nguồn kích từ bên ngòai,(cần lưu ý máy phát điện không chổi than chi tiết nàyxem máy phát điện không chổi than) Máy phát điện tàu thủy thường làm mát không khí nhờ hệ thống quạt làm mát gắn hai đầu trục máy kết cấu thông gió thân máy Quạt gió bố trí phía vành trượt – chổi than Khe khí rotor, stator thường từ –15mm tuỳ theo công suất 2.1.2 Nguyên lý hoạt động : Khi cuộn dây kích từ cấp dòng điện chiều DC rotor trở thành nam châm điện hình thành cực từ N-S xen kẽ þ, độ lớn þ tỷ lệ với giá trị doứng ủieọn kớch thớch: ỵ =K.Ikt [1-1] Neỏu rotor ủửụùc quay động sơ cấp từ trường từ trường quay so với Stator có tốc độ n=60f/P Từ trường quét qua mặt phẳng cuộn dây pha suất cuộn dây pha sức điện động có giá trị tức thời tính theo công thức: [1-2] k- hệ số cấu tạo có liên quan tới kích thước dây quấn kq - hệ số quấn dây máy phát w - số vòng dây cuộn dây máy phát Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG - tốc độ góc rotor: [1-3]   2* * f f- tần số s.đ.đ hình thành : [1-4] Nếu viết dửụựi daùng hieọu duùng thỡ : E = 4,44*K*f* ỵ*w Vì trục cuộn dây pha đặt lệch 120 không gian, nên hệ thống sức điện động pha viết lại sau: eA(t) = E max sinωt (V) eB(t) = E max sin(ωt -1200) (V) eC(t) = E max sin(ωt - 2400) (V) Caùc sức điện động ghép nối Y (hình 1.3c) ∆ (hình 1.3d), Thông thường thực tế máy phát điện tàu thủy nối Y ea c x a y Ik z + Uk - + ec b x - z n y S eb (b) a a a a ea ec ea c N c (a) ec Ik n a eb b b b c c eb (c) b c (d) Hình 2.3 a) Máy phát đồng ba pha hai cực đơn giản; b) Biểu diễn đơn giản máy phát đồng bộ; c) đấu hình sao; d) đấu hình tam giác Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG 2.2 Các đặc tính máy phát đồng : Khi nghiên cứu máy điện xoay chiều có đặc tính sau: Đặc tính không tải : U o = E = f (Ikt) Khi It = 0, f = const Đặc tính ngắn mạch: I ng = f (Ikt) Khi U = 0, f = const Đặc tính ngoài: U = f (It ) Khi Ikt = const, f = const cos  = const Đặc tính tải : = f (Ikt) Khi It = const, f= const cos  = const Ikt = f (It ) Khi U = const, f= const cos  = const U Đặc tính điều chỉnh: Đặc tính không tải: điều kiện U o = E = f (Ikt) Khi Itaûi = 0, f = const Đặc tính ngoài:trong điều kiện U = f (Itaûi ) Khi Ikt =const,f = const cos  = const Đặc tính ngắn mạch:trong điều kiện I ng = f (Ikt) Khi U =0 , f = const Phần ứng cuộn dây nối tắt đầu máy Đặc tính tải:trong điều kiện U= f(Ikt) Khi I u = const,f = const Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT cos  =const ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Đặc tính điều chỉnh: điều kiện Ikt = f (It) Khi U = const, f = const cos  = const Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG §3 ẮC QUY TRÊN TÀU THỦY I Khái niệm chung * Chức Acqui dùng làm nguồn điện dự trữ cho phụ tải ánh sáng cố, hệ thống thông tin liên lạc, nguồn khởi động động diesel lai máy phát cố, … *Yêu cầu acqui sử dụng acqui tàu thủy Acqui tàu thủy phải chịu chấn động, công tác điều kiện tàu bị nghiêng mà dung dịch không bị đổ ngoài, tuổi thọ cao dễ dàng thay cực Dây cáp nối acqui axit làm hợp chất đồng - chì, cáp nối acqui kiềm làm hợp chất đồng – niken Acqui đặt thùng gỗ có sơn chịu dung dịch điện phân Acqui đặt phòng có thông gió để tránh cháy nổ Acqui axít acqui kiềm không đặt chung phòng axit H2SO4 phản ứng hóa học với dung dịch điện phân acqui kiềm *Các thông số kỹ thuật acqui: Điện áp: đo V, acqui thường chế tạo có điện áp 6V, 12V, 24V Muốn có điện áp cao ta phải ghép nối tiếp nhiều bình Dung lượng: Q   Idt đo Ah (ampe giờ) Ví dụ acqui 12V-50Ah nghóa điện áp acquy 24V, dung lượng 50Ah Nếu phóng liên tục với dòng 5A sử dụng 10 Những loại acquy sử dụng tàu thủy: a Acqui axit: Cấu tạo acqui axit gồm bình làm vật liệu chống axit nhựa ebonit, bên đặt xen kẻ cực dương âm Mỗi cực dương xen kẻ hai cực âm, số cực âm nhiều số cực dương Các cực có kết cấu dạng lưới chì có pha thêm – 8% angtimon để tăng độ bền học Các cực dương làm đioxit chì PbO2 nối với tạo thành tổ cực dương Các cực âm làm chì Pb nối với tạo thành tổ cực âm Để giảm kích thước điện trở Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG §3 THIẾT BỊ NEO VÀ TỜI QUẤN DÂY Khái niệm chung 1.1 Chức Thiết bị neo tời quấn dây thuộc nhóm phụ tải quan trọng tàu có chức sau: - Giữ tàu vị trí thả neo Trợ giúp đảm bảo an toàn cho trình điều động vào luồng, cảng Thiết bị neo trang bị trống tời để thu thả dây buộc tàu (tời quấn dây) 1.2 Phân loại Phân loại theo cấu tạo Tời neo đứng: có trục công tác thẳng đứng, vuông góc với mặt boong chính, đóa hình trốùng tời nằm mặt boong; động thực hiện, cấu truyền động thiết bị điều khiển nằm mặt boong Tời neo đứng có u6u điểm trang thiết bị điện đặt buồng kín tránh ảnh hưởng môi trường, chiếm diện tích mặt boong Nhược điểm động thực lắp đặt dạng treo nên công suất bị hạn chế Tời neo đứng thường sử dụng tàu dầu, thiết bị điện đặt cách ly với môi trường dễ cháy nổ Tời neo nằm: có trục công tác nằm ngang, động thực thiết bị điều khiển đặt mặt boong Ưu điểm không bị hạn chế công suất Nhược điểm chiếm diện tích mặt boong lớn Tời neo nằm thường sử dụng tàu vận tải Phân loại theo cấu truyền động Truyền động điện – cơ: cấu truyền động động điện lai đóa hình thông qua truyền động khí Cơ cấu truyền động phải có phanh hãm (phanh đai), phanh điện từ hãm trục động điện Truyền động điện – thủy lực: động thủy lực lai trực tiếp đóa hình 1.3 Yêu cầu Thiết bị phải có khả hoạt động điều kiện thời tiết với yêu cầu kỹ thuật cho trước Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 104 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG - Có thể khởi động động với toàn phụ tải, mô-men khởi động phải lớn hai lần mô-men cản đóa hình Động thực phải có khả chịu tải lớn, có khả dừng điện khoảng thời gian 30s công tác với công suất định mức - Động thực phải chế tạo dạng kín nước, chống nổ Thời gian thu neo từ độ sâu quy định không 30 phút - Đảm bảo lực kéo neo cần thiết động bị dừng điện tốc độ động bị giảm Hệ thống phải có khả tạo nhiều cấp tốc độ phù hợp với trạng thái tải yêu cầu chung tốc độ thu neo - Hệ thống phải có khả hạn chế dao động dòng tải tải thay đổi, không gây xung dòng thiết bị bắt đầu đưa vào làm việc Phải có khả giữ cố định neo xích neo hệ thống đột ngột điện Hệ thống điều khiển, tay điều khiển phải bố trí gần máy neo để thuận tiện cho người điều khiển - Thiết bị gọn nhẹ, chắn, giá thành thấp, hệ thống lắp đặt thuận tiện cho vận lắp ráp sửa chữa Ngoài thiết bị phải thỏa mãn: - Hiệu suất khai thác cao - Kết cấu chắn, gọn nhẹ Các đại lượng đặc trưng cho chế độ công tác truyền động điện neo Công tác truyền động điện neo đặc trưng đại lượng sau: - Tốc độ thu xích neo: theo qui định đăng kiểm, tốc độ thu neo trung bình với tải định mức V  10 m/phút, thu xích neo để đưa neo vào lỗ tốc độ V < m/phút, tốc độ thu cáp buộc tàu V = (25 – 35) m/phút - Thời gian công tác chu kỳ: phụ thuộc vào chiều dài đoạn xích neo thả điều kiện nhỏ neo khỏi bùn Theo qui định đăng kiểm thời gian không 30 phút - Vận tốc tàu lúc thu neo v, vận tốc tàu thay đổi theo giai đoạn thu neo Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 105 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG - Lực kéo đóa hình Tk: phụ thuộc vào đường kính mắc xích chiều dài đường xích neo thả Ngoài phụ thuộc vào yếu tố bên tác động tới tàu gió, dòng chảy, … - Hình dạng đoạn xích neo nước: đặc trưng góc  hợp lực kéo Tk với mặt phẳng nằm ngang Các giai đoạn thu neo Trong hệ thống neo, chế độ làm việc thu neo từ độ sâu cho phép chế độ thả neo tận dụng trọng lượng neo xích neo thả neo tự Đặc điểm hệ thống làm việc chế độ thu neo mô men cản Mc trục động luôn thay đổi, phụ thuộc vào giai đoạn thu neo, điều kiện thời tiết, độ nông sâu bãi thả neo, … Người ta chia giai đoạn thu neo thàn h giai đoạn với điều kiện sau: Độ sâu thả neo quy định Độ dài xích neo cực đại Sóng gió từ cấp đến cấp Tốc độ dòng chảy từ knot đến knot Tk Tk   900 IV Tk    900 III Tk Tk Tk v   II  I Hình 3-1 Các giai đoạn thu neo Giai đoạn Đây giai đoạn thu phần xích neo nằm bùn, xích neo thu với tốc độ không đổi Cứ mắc xích neo nhấc lên khỏi bùn có mắc xích neo qua đóa hình Tàu từ từ đến điểm thả neo với tốc độ không đổi Trong suốt giai đoạn đoạn xích neo nước không thay đổi hình dạng, sức căng Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 106 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG xích neo lực kéo neo đóa hình không thay đổi, tức T k = const,  = const, v = const Giai đoạn kết thúc mắt xích neo cuối nhấc nên khỏi bùn neo nằm bùn Giai đoạn Giai đoạn bắt đầu giai đoạn kết thúc, giai đoạn thu phần xích neo võng nước Ở giai đoạn đoạn xích neo rút ngắn dần thẳng dần nước, sức căng đóa hình tăng dần, tàu tiếp tục tiến điểm thả neo với tốc độ không đổi, tức T k = tăng,  = tăng, v = const Giai đoạn kết thúc xích neo thẳng nướ c Giai đoạn Đây giai đoạn ngắn trình thu neo, tính từ xích neo hết độ võng đến neo nhổ bật nên khỏi bùn Lúc tàu tiến đến gần điểm thả neo, sức căng đóa hình đạt giá trị lớn nhất, neo không nhổ bật khỏi bùn động bị dừng điện (do lực kéo neo nhỏ lực cản neo neo mắc vào đá ngầm) Tốc độ tàu giảm T k = max = const,  = tăng (900 cuối giai đoạn III), v = giảm Chú ý: Cuối giai đoạn III, tàu tiến đến điểm thả neo, đoạn xích neo từ lỗ neo đến neo ngắn (bằng độ sâu thả neo) Theo quán tính tàu tiếp tục tiến phía trước làm neo bật khỏi bùn Giai đoạn Giai đoạn tính từ neo nhổ nên khỏi bùn chuẩn bị đưa vào lỗ neo Ở giai đoạn neo xích neo thu ngắn dần, việc thu neo không ảnh hưởng đến tốc độ tàu T k = giảm,  = 900, v = tăng dần Quá trình thả neo Nếu độ sâu thả neo 25m, thả neo rơi tự Thả neo tự thực cách nhả ly hợp, tách đóa hình khỏi hệ thống truyền động khí, nới lỏng phanh khí, trọng lượng neo làm neo xích rơi tự Nếu độ sâu thả neo lớn, việc thả neo thực nhờ động điện Trường hợp không để neo rơi nguy hiểm cho hệ thống Động sử dụng truyền động điện neo – tời quấn dây Loại động sử dụng truyền động điện tời neo tương tự truyền động điện thiết bị làm hàng Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 107 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG 5.1 Loại truyền động điện - Loại truyền động điện – thường sử dụng loại động sau: Động không đồng ba pha rotor lồng sóc ba cuộn dây riêng biệt đấu có số đôi cực 8/16/32 Loại có cấp tốc độ Động không đồng ba pha hai cuộn dây ba cấp tốc độ Cuộn thứ đổi nối  - YY có số đội cực 8/16, cuộn thứ hai đấu có số đội cực 32 Loại có cấp tốc độ Động điện không đồng ba pha rotor lồng sóc: sử dụng với điều khiển biến tần Loại điều khiển tốc độ láng 5.2 Loại truyền động điện – thủy lực Loại truyền động điện – thủy lực thường sử dụng loại động rotor lồng sóc cấp tốc độ có đặc tính khởi động tốt (rotor rãnh sâu, rotor hai lồng) Hệ thống điều khiển 6.1 Khái niệm chung phần giới hạn thiết bị neo điện Hệ thống điều khiển truyền động điện thiết bị neo lựa chọn sở đáp ứng cao yêu cầu đặt cho thiết bị neo, cụ thể là: Phải có khả điều khiển để tạo nhiều cấp tốc độ Không thay đổi tốc độ đột ngột mà phải theo thứ tự từ thấp đến cao ngược lại để tạo xung lực đột ngột lên đóa hình Phải có bảo vệ điện khí để đảm bảo an toàn cho thiết bị người Ngày thiết bị truyền động điện neo tàu thủy thường có hình thực điều khiển sau: Dùng tay khống chế điều khiển trực tiếp động điện Loại thường sử dụng cho thiết bị có công suất nhỏ Hệ thống có cấu tạo đơn giản, dễ dàng lắp ráp sửa chữa Dùng tay điều khiển kết hợp với trạm từ Tay điều khiển đặt vị trí thuận lợi cho việc điều khiển, trạm từ đặt buồng riêng biệt đảm bảo kín nước, dễ bảo dưỡng sửa chữa, … Loại sử dụng cho thiết bị có công suất trung bình lớn Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 108 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Dùng biến tần điều khiển động điện Loại có tốc độ điều khiển láng đặc tính điều khiển tốt nhất, dải tốc độ điều khiển rộng, ngày sử dụng rộng rãi cho thiết bị có công suất từ nhỏ đến lớn 6.2 Các thông số bảo vệ Thiết bị neo phải có thông số bảo vệ sau: Bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực mạch điều khiển Bảo vệ tải cấp tốc độ Bảo vệ “không” tránh hệ thống tự khởi động tay điều khiển đặt vị trí khác không Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 109 T S R 380 V Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT C5 e5 C3 C1 e4 c a u wi v ac v C4 C2 va e7 bc u a w C8 C8 e6 C6 e3 e2 e1 m1 c v m2 r5 e8 Uc r4 c d1 16 c8 15 B1 C1 d6 C2 e4 d1 01 b2 d1 05 C2 15 C1 16 16 15 C d3 e5 07 14 13 16 15 C6 16 21 C4 22 d 15 C5 03 C1 N C 19 C6 20 d3 C3 b1 220V 20 19 09 d4 r2 C5 18 17 C4 C6 14 13 r 16 15 d2 3d 44 011 11 C2 e6 d5 r3 Hình 14-2 Sơ đồ nguyên lý tời neo hãng SIEMENS w s1 C n1 P 15 d2 d5 d2 d6 18 C5 + C4 17 16 C3 C6 ~ ~ 16 15 - C7 C b3 C8 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Ví dụ minh họa VÍ DỤ 1: Thiết bị tời neo hãng SIEMENS 110 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Giới thiệu phần tử: m1 động thực hiện, động dị rotor lồng sóc rãnh sâu , stator có hai cuộn dây Cuộn thứ đổi nối  - YY có số đội cực 8/16, cuộn thứ hai có số đôi cực S1 phanh điện từ chiều, cấp nguồn từ biến áp m (380V/220V) chỉnh lưu n1 Sử dụng phanh điện từ chiều để tạo lực hút ổn định R4 điện trở phóng điện cho cuộn phanh, bảo vệ cầu chỉnh lưu khỏi bị đánh thủng R5 điện trở hạn chế, điều khiển công tắc tơ C Khi hút cần lực hút lớn hút xong cần lực hút nhỏ, đưa điện trở hạn chế vào để khỏi cháy cuộn phanh b1 tay điều khiển có vị trí, vị trí vị trí phía thu thả neo tương ứng với cấp tốc độ b2 nút dừng khẩn cấp,đặt tay điều khiển d1, d2 rơ-le trung gian d4, d5, d6 rơ-le thời gian C1, C2 công tắc tơ đảo chiều C3, C4, C5, C6 công tắc tơ tốc độ 1, 2, C7 công tắc tơ cấp nguồn cho phanh điện từ C8 công tắc tơ trung gian b3 ngắt hành trình, gắn phanh điện từ S1, má phanh hút hoàn toàn phía lõi thép má động tác động mở tiếp điểm b e6 rơ-le dòng cực đại, bảo vệ tải tốc độ cao cho động e5 rơ-le nhiệt bảo vệ tải cho động tốc độ e4 rơ-le nhiệt bảo vệ tải chung cho ba cấp tốc độ Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 111 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Nguyên lý hoạt động: Cấp nguồn cho hệ thống sẵn sàng làm việc Giả sử tay trang nằm vị trí tiếp điểm 1-01 đóng, b2 đóng dẫn đến role d1 có điện, tiếp điểm d1(1-2) đóng cấp điện cho hệ thống điều khiển, tiếp điểm d 1(3-4) đóng để tự trì nguồn cấp cho d1 C8 có điện, tiếp điểm C8(15-16) mở Khi đưa tay trang từ vị trí sang vị trí thu neo (phía trên),1-01 nhả,5-05 đóng,7-07 đóng, công tắc tơ C1, C3 có điện đóng tiếp điểm C1(13-14) cấp nguồn cho mạch điều khiển sau, đóng tiếp điểm C1, C3 mạch động lực cấp điện cho động hoạt động theo chiều thu neo Lúc động nối  Tiếp tục đưa tay trang sang vị trí thu neo,7-07 nhả,9-09 đóng, công tắc tơ C4, d4 có điện, mở tiếp điểm C4(21-22) ngắt điện C3, đóng tiếp điểm C4(17-18) cấp điện cho C5 C4, C5 đóng tiếp điểm động lực cấp điện cho động hoạt động tốc độ (nối YY) Sau khoảng thời gian trễ tiếp điểm d4(3-4) đóng nằm chờ tốc độ Tiếp tục đưa tay điều khiển sang tốc độ thu neo, 11-011 đóng C6 có điện, mở tiếp điểm C6(19-20) ngắt điện C4, C5, đóng tiếp điểm C6 mạch động lực cấp điện cho động hoạt động tốc độ Sau khoảng thời gian trễ d5 tiếp điểm d5(3-4) đóng đưa mạch bảo vệ tải tốc độ vào làm việc Khi động hoạt động cấp tốc độ công tắc tơ C7 có điện mở phanh trục động cơ, phanh mở hết tiếp điểm b mở ngắt điện C8 đưa điện trở hạn chế vào nối tiếp cuộn phanh Nếu phanh bị kẹt không mở C8 có điện sau khoảng thời gian trễ d6 tiếp điểm d6(3-4)mở làm d1 điện toàn hệ thống dừng Các bảo vệ: Bảo vệ gia tốc: Khi đưa nhanh tay điều khiển từ vị trí sang vị trí 3, động không hoạt động tốc độ mà khởi động tốc độ sau chuyển sang tốc độ (nhờ rơ-le thời gian d4 ) Bảo vệ tải: động tốc độ thực nhờ rơ-le dòng điện e6 Khi động bị tải, e6 (6-7) đóng cấp nguồn cho d2, tiếp điểm d2(15-16) mở ra, C6 điện, C4, C5 có điện, động chuyển hoạt động tốc độ Động không tự động chuyển lên tốc độ e mở d2(1-2) đóng tự trì Bảo vệ tải cho động tốc độ nhờ rơ-le nhiệt e5, bảo vệ tải chung cho thiết bị nhờ rơ-le nhiệt e4 Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 112 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Bảo vệ ngắn mạch: cho mạch điều khiển nhở cầu chì e 1, e2, e3 bảo vệ ngắn mạch cho phanh điện từ nhờ cầu chì e 7, e8 Bảo vệ ngắn mạch cho toàn thiết bị nhở aptomat đặt bảng điện Bảo vệ không: hệ thống làm việc tốc độ mà điện toàn hệ thống dừng có điện trở lại hệ thống không tự làm việc trở lại mà ta phải đưa tay trang vị trí hệ thống sẵn sàng làm việc trở lại Quá trình tay trang d1 đảm nhiệm Đặc tính hệ thống: n+ n03 n02 n01 M- Mc MCT Mc M+ n01 n02 n03 n- Hình 3.2 Đặc tính động thực Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 113 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG § TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN MÁY PHỤ BUỒNG MÁY 4.1 Đặc tính chung thiết bị bơm – quạt gió Đặc tính chung Trên tàu thủy, thiết bị bơm – quạt gió xếp vào nhóm máy phụ quan trọng Như ta biết, truyền động điện máy phụ tàu thủy tiêu thụ tới 90% tổng công suất toàn trạm nhóm máy phụ buồng máy chiếm 40% 60% tàu chuyên dụng (tàu dầu…) truyền động điện thiết bị bơm quạt gió có ý nghóa quan trọng công suất chúng tiêu thụ lớn hơn.Thông thường nhóm không yêu cầu điều chỉnh tốc độ đảo chiều Do động lai động lồng sóc tốc độ cao Truyền động điện thiết bị bơm – quạt gió tàu thủy thực chức năng: Phục vụ cho hành trình tàu: loại bơm dầu đốt, bơm dầu bôi trơn, loại bơm nước làm mát Đảm bảo an toàn chạy tàu: loại bơm chuyển dầu đốt, bơm chuyển dầu nhờn, bơm la canh, bơm cứu hỏa Đảm bảo sinh hoạt cho thuyền viên: quạt thông gió phòng ở, nơi sinh hoạt, bơm nước sinh hoạt cho phòng thuyền viên… Phục vụ cho khai thác: loại bơm thủy lực thiết bị thủy lực, loại bơm chuyển dầu, quạt gió thông gió hầm hàng… Các tham số Các loại bơm quạt gió có hai tham số bản: lưu lượng chiều cao cột áp Lưu lượng lượng chất lỏng chất khí qua tiết diện đường ống đơn vị thời gian Thường lấy đơn vị m3/s; m3/ph; m3/h…trên tàu thủy thường sử dụng nhóm bơm quạt có lưu lượng thay đổi phạm vi rộng từ vài m3/h đến vài nghìn m3/h Lưu lượng ký hiệu Q Chiều cao cột áp lượng để chuyển tải đơn vị trọng lượng chất lỏng chất khí qua bơm, thường đo độ cao cột chất lỏng hay chất khí bơm Năng lượng đảm bảo tốc độ cần thiết cho chất lỏng chất khí bơm thắng sức cản đường ống Nguyễn Baûo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 114 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Phân loại bơm , quạt gió P.Loại theo nguyên lý công tác: Bơm quạt ly tâm, hướng tâm, bơm biến lượng, bơm piston … P.loại theo công dụng: Các bơm phục vụ cho máy chính, bơm phục vụ cho mục đích khác nhằm đảm bảo cho an toàn tầu phục vụ thuyền viên … P.loại theo áp lực công tác:Áp suất thấp(P< 5at);Trung bình(P = 5–50at);cao( P>50at) P.loại theo lưu lượng: Bơm có lưu lượng thấp (dưới 20m /h), trung bình(20– 40m 3/h), cao (lớn 60m /h) P.loại theodòng điện : Động chiều xoay chiều Các loại động dùng thiết bị bơm – quạt gió Động thực bơm quạt có đặc điểm sau : + Chúng thường làm việc hai chế độ Dài hạn : Quạt gió buồng máy, bơm làm mát máy chính, bôi trơn … Ngắn hạn: Bơm cấp nước nồi hơi, bơm nùc sinh hoạt, bơm phân ly … +Hệ thống không đòi hỏi đảo chiều quoay, đa số không cần điều chỉnh tốc độ : động làm việc với tải không đổi, số lần khởi động ít, thường làm môi trường có độ ẩm cao, có dầu nhiều tạp chất gây nổ +Vị trí lắp đặt : Đa số buồng máy, có cấu tạ o là: động thực lai trực tiếp máy sản suất Với đặc điểm trên, động hệ thống bơm, quạt gió chế tạo kín nước, chống nổ Có thể dùng động có đặc tính cứng ( ngày chủ yếu dùng động dị rotor lồng sóc), để hạn chế dòng khởi động với động có công suất lớn ta khởi động qua quận kháng bão hoà hay khởi động phương pháp Y /  Vẽ số sơ đồ khởi động bơm, quạt gió thông dụng ( cho SV tự vẽ) Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 115 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Quy trình kiểm tra thiết bị máy phụ buồng máy trước cho chạy ; Kiểm tra độ cách điện động lai ( Cho học sinh bảng tra cách điện động chiều xoay chiều phép chạy) Rc.điện tối thiểu cuộn dây Loại cuộn dây Khi sấy tới 60 0c Khi vận hành Rotor Stator maùy 0.5 – M 0.1 – 0.25 M M 0.5 M M 0.5 M 0.5 M - M 0.15 M M / Kv 0.3 – 0.5 M / Kv chiều ( 110v – 220v) Stator động dị bộ, đồng pha ( U < 500v) Rotor động dây Rotor máy đồng (kích từ) ( 90v – 100 v) Đối với điện áp cao cho loại động ( – Kv) Theo công thức kinh nghiệm : Rc.đ tối thiểu  3.Udm Pdm 1000 Rc.đ tối thiểu  Udm hay K / 1v 1000 Để đo điện trở cách điễn cuộn dây dùng M có U = 500v cho cuộng dây có U < 500v Dùng M có U = 1000v đo cuộn dây có U > 500v Đặc biệt đo M  đo đồng hố vạn Nếu Rcđ = 100 K bảo hành chưa bị chập -Một số hư hỏng thường gặp cách sửa chữa để học sinh quen với khai thác sửa chữa hệ thống điều khiển … TĐĐ máy phụ buồng máy Nguyễn Bảo Trung-Khoa Điện-ĐTVT 116 ĐIỆN TÀU THỦY ĐẠI CƢƠNG Maùy nén gió Trên tàu thuỷ máy nén khí sử dụng rông rãi với nhiều mục đích khác Không khí nén vào bình chứa, để cung cấp cho hệ tiêu thụ khác : khởi động máy chính, máy đèn, hệ thống điều khiển Điezen Trong trình nén khí, không khí đốt nóng đến nhiệt độ cao Nhiệt độ tuỳ thuộc áp suất nén điều kiện làm mát hệ thống Năng lượng đốt nóng gián tiếp nhận từ động lai, hay tải trục động Ngoài tải động phụ thuộc lượng không khí nén đơn vị thời gian Các mạch bảo vệ hệ thống máy nén bao gồm : bảo vệ động thông thường ( Bảo vệ không, bảo vệ áp thấp mức cho phép, bảo vệ tải, bảo vệ ngắn mạch) có thêm mạch bảo vệ nhiệt độ nước làm mát cao áp lực dầu bôi trơn máy nén thấp +Giới thiệu phần tử : R M S T CB RT K1 Compressor S T Fuse SW Stop Start K1 Stop R1-1 RT R2-1 T1 K1 T2 PS1 Reset PS2 K1 MV T2 R1-2 to T.H2O T1 R1 P.LO R2 R2-2 Ghi chú: T.H2O On at >=90oC P.LO On at = 30Bar PS2 On at