Giáo trình điện tàu thuỷ (nghề sửa chữa máy tàu thuỷ trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐIỆN TÀU THUỶ NGÀNH/NGHỀ: SỬA CHỮA MÁY TÀU THUỶ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày ………tháng năm Trường cao đẳng Cơ giới) Quảng Ngãi (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Điện tàu thuỷ môn học chuyên môn biên soạn dựa chương trình khung nghề Sửa chữa máy tàu thuỷ Trường Cao đẳng Cơ giới Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu nhất, có ví dụ tập áp dụng để làm sáng tỏ lý thuyết Khi biên soạn, dựa kinh nghiệm giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp tham khảo nhiều giáo trình có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung mơn học gồm có chương Giáo trình tài liệu giảng dạy tham khảo tốt cho ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện cơng nghiệp, tự động hố vận hành sửa chữa máy điện Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiến thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cung cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Tuy nhiên, tuỳ theo điều kiện sở vật chất trang thiết bị, trường có thề sử dụng cho phù hợp Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để chúng tơi hiệu chỉnh hồn thiện Quảng Ngãi, ngày tháng năm Tham gia biên soạn Hồ Văn Tịnh Chủ biên MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU .2 CHƯƠNG I: MÁY BIẾN ÁP 15 MỤC TIÊU: 15 2) Nội dung 16 2.1 Những khái niệm máy biến áp 16 2.1 Định nghĩa Máy biến áp .16 2.1.2 Phân loại máy biến áp 16 2.1.3 Các đại lượng định mức MBA 17 2.1.4 Công dụng MBA .17 2.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc MBA pha 17 2.2.1 Cấu tạo máy biến áp .18 2.2.1.1 Lõi thép máy biến áp 18 2.2.1.2 Dây quấn máy biến áp 19 2.2.2 Nguyên lý làm việc máy biến áp 20 2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 20 2.2.2.2 Nguyên lý làm việc .21 2.3 Máy biến áp ba pha 22 2.3.1 Cấu tạo máy biến áp ba pha 22 2.3.2 Các cách nối dây máy biến áp ba pha 22 2.4 Máy biến áp đặc biệt 23 2.4.1 Máy biến áp tự ngẫu .24 2.4.2 Máy biến áp đo lường .24 2.4.2.1 Máy biến điện áp .24 2.4.2.2 Máy biến dòng điện 24 CHƯƠNG II: MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ 27 MỤC TIÊU: 27 2) Nội dung 27 2.1 Khái niệm chung 27 2.1.1 Định nghĩa phân loại .27 2.1.2 Ứng dụng .28 2.1.3 Các số liệu định mức động không đồng .28 2.2 Cấu tạo động không đồng ba pha 29 2.2.1 Stato .29 2.2.1.1 Lõi thép .29 2.2.1.2 Dây quấn Vỏ máy 30 2.2.2 Rotor .30 2.2.2.1 Lõi thép .30 2.2.2.2 Dây quấn 31 2.3 Nguyên lý làm việc động không đồng pha 32 2.3.1 Sơ đồ nguyên lý .33 2.3.2 Nguyên lý làm việc .33 2.4 Khởi động động không đồng ba pha: 33 2.4.1 Khởi động động rô to dây quấn .33 2.4.1.1 Sơ đồ 34 2.4.1.2 Ưu nhược điểm .34 2.4.2 Khởi động động rơ to lồng sóc 34 2.4.2.1 Khởi động trực tiếp 34 2.4.2.2 Khởi động giãm điện áp stator .35 2.5 Điều chỉnh tốc độ quay động không đồng ba pha 37 2.5.1 Phương pháp thay đổi điện áp .37 2.5.1.1 Dùng máy biến áp tự ngẫu ba pha .38 2.5.1.2 Dùng cuộn kháng ba pha .39 2.5.2 Dùng phương pháp thay đổi tần số 40 2.5.3 Phương pháp thay đổi số đôi cực 40 2.5.4 Phương pháp thay đổi điện trở phụ mạch rô to .40 2.6 Động không đồng pha: 41 2.6.1.Cấu tạo nguyên lý làm việc 41 2.6.1.1 Cấu tạo 42 2.6.1.2 Nguyên lý làm việc .42 2.6.2 Khởi động động không đồng pha .42 CHƯƠNG III: MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ BA PHA 44 MỤC TIÊU: 44 2) Nội dung 44 2.1 Cấu tạo máy phát điện đồng ba pha 45 2.1.1 Stato .45 2.1.2 Rotor .46 2.2 Nguyên lý làm việc máy phát điện đồng ba pha .46 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 47 2.2.2 Nguyên lý làm việc .47 CHƯƠNG IV: MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU 48 MỤC TIÊU: 48 2) Nội dung 49 2.1 Cấu tạo máy điện chiều: 50 2.1.1 Stato 50 2.1.1.1 Thân máy 50 2.1.1.2 Cực từ 50 2.1.1.3 Dây quấn kích từ 50 2.1.1.4 Chổi than giá đỡ .50 2.1.2 Rotor .51 2.1.2.1 Lõi thép 51 2.1.2.2 Dây quấn 51 2.1.2.3 Cổ góp .51 2.2 Nguyên lý làm việc máy điện chiều: 51 2.2.1 Nguyên lý làm việc máy phát điện chiều: 52 2.2.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều: 52 CHƯƠNG V: MÁY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG 53 MỤC TIÊU: 53 2) Nội dung 53 2.1 Máy phát tốc 53 2.1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc .54 2.1.2 Đặc tính máy phát tốc chiều 54 2.2 Sensin 55 2.2.1 Cấu tạo Sensin pha .55 2.2.2 Nguyên lý làm việc Sensin chế độ thị 55 CHƯƠNG VI: CÁC KHÍ CỤ ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 57 MỤC TIÊU: 57 2) Nội dung 57 2.1 Khí cụ điều khiển tay: 58 2.1.1 Cầu dao 59 2.1.2 Công tắc 59 2.1.3 Nút nhấn 60 2.1.4 Bộ khống chế 60 2.1.5 Công tắc hành trình .62 2.2 Khí cụ điều khiển tự động:: 62 2.2.1 Cầu chì .62 2.2.2 Áptomat .63 2.2.3 Công tắc tơ 63 2.2.4 Rơ le .65 2.2.4.1 Role điện từ 67 2.2.4.2 Rơle thời gian 68 2.2.4.3 Rơle nhiệt 73 CHƯƠNG VII: ĐO LƯỜNG ĐIỆN 76 MỤC TIÊU: 76 2) Nội dung 76 2.1 Các loại cấu đo 77 2.1.1 Phân loại ký hiệu 77 2.1.1.1 Phân loại .78 2.1.1.2 Ký hiệu 78 2.1.2 Cơ cấu kiểu từ điện 79 2.1.2.1 Cấu tạo .79 2.1.2.2 Nguyên lý hoạt động 80 2.2 Đo thông số mạch điện 81 2.2.1 Đo dòng điện .81 2.2.2 Đo điện áp 83 2.2.3 Đo điện trở, công suất, tần số 86 CHƯƠNG VIII: TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TÀU THUỶ 90 MỤC TIÊU: 90 2) Nội dung 91 2.1 Khái niệm hệ thống truyền động điện 91 2.1.1 Khái niệm chung 91 2.1.1.1 Sơ đồ khối 91 2.1.1.2 Chức khâu 91 2.1.2 Các trạng thái làm việc 92 2.1.2.1 Trạng thái ổn định .92 2.1.2.2 Trạng thái không ổn định: 93 2.2 Truyền động điện cho bơm quạt gió .93 2.2.1 Đặc điểm động điện truyền động cho bơm quạt gió .93 2.2.2 Khai thác bảo dưỡng 93 2.3 Truyền động điện cho khí làm hàng 93 2.3.1 Phân loại .94 2.3.2 Khai thác bão dưỡng 94 2.4 Truyền động điện cho thiết bị lái .95 2.4.1 Khái niệm chung 95 2.4.1.1 Lái đơn giản 96 2.4.1.2 Lái lặp .96 2.4.1.3 Lái tự động 96 2.4.2 Kiểm tra hệ thống lái 97 2.4.2.1 Kiểm tra trước chạy máy lái 97 2.4.2.1 Chạy thử kiểm tra chế độ không tải có tải .97 2.5 Truyền động điện cho tời neo .98 2.5.1 Thả neo 98 2.5.2 Kéo neo 98 2.5.3 Khai thác bảo dưỡng 99 2.6 Truyền động điện cho máy nén gió 100 2.6.1 Đặc điểm động điện truyền động cho máy nén gió 101 2.6.2 Khai thác bảo dưỡng 102 CHƯƠNG IX: TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THUỶ 104 MỤC TIÊU: 104 2) Nội dung 105 2.1 Phân loại trạm phát điện tàu thuỷ 105 2.1.1 Theo phương pháp truyền động cho máy phát điện .105 2.1.2 Theo loại dòng điện 106 2.1.3 Theo mức độ quan trọng 106 2.1.4 Phân loại theo đặc điểm sử dụng .107 2.2 Các loại máy phát điện đồng ba pha dùng tàu thủy 107 2.2.1 Máy phát điện đồng ba pha kích từ ngồi .107 2.2.2 Máy phát điện đồng ba pha tự kích 108 2.2.2.1 Máy phát điện đồng ba pha tự kích có chổi than 109 2.2.2.2 Máy phát điện đồng ba tự kích khơng chổi than .110 2.3 Bảng phân chia điện 111 2.3.1 Nhiệm vụ .112 2.3.2 Cấu tạo 114 2.3.3 Các yêu cầu 115 2.4 Hệ thống phân chia điện tàu thuỷ 116 2.4.1 Mạch động lực tổ hợp 117 2.4.1.1 Mạch động lực 117 2.4.1.2 Tổ hợp .117 2.4.2 Các hệ thống phân phối mạch động lực .118 2.4.2.1 Hệ thống phân phối diện hình xuyến 118 2.4.2.2 Hệ thống phân phối điện hình tia đơn giản .118 2.4.2.3 Hệ thống phân phối điện hình tia phức tạp .118 2.5 Làm việc song song máy điện tàu thuỷ .119 2.5.1 Hoà đông .119 2.5.2 Các điều kiện hòa đồng 119 2.5.3 Các phương pháp kiểm tra điều kiện hoà đồng 120 2.5.3.1 Phương pháp kiẻm tra đèn tắt 120 2.5.3.2 Phương pháp kiẻm tra đèn quay 121 2.5.3.3 Phương pháp kiẻm tra đồng kế 121 2.6 Ắc quy dùng tàu thuỷ 121 2.6.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc ắc quy a xít 122 2.6.2 Hệ thống nạp phương pháp nạp điện cho ắc quy .112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: ĐIỆN TÀU THUỶ Mã môn học: MH 21 Thời gian môn học: 60 (Lý thuyết: 38 Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 19 Kiểm tra: giờ) Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Điện tàu thuỷ bố trí học sau môn sở nghề học trước mô đun chun mơn nghề - Tính chất: Là mơn học nghiên cứu loại máy điện, khí cụ điện, trạm phát điện, hệ thống truyền động điện sử dụng tàu thủy Mục tiêu môn học: - Kiến thức: A1.Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc máy điện, thiết bị điện số hệ thống truyền động điện tàu thủy A2.Trình bày phương pháp khởi động điều chỉnh tốc độ quay động điện A3 Mô tả chức truyền động điện, hệ thống trạm phát điện tàu thủy - Kỹ năng: B1 Vận hành bảng điện chính, máy phát điện làm việc song song B2 Liệt kê số hư hỏng, đưa phương án khắc phục cách hiệu - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Chủ động, nghiêm túc học tập công việc C2 Giữ gìn vệ sinh cơng nghiệp, đảm bảo an tồn cho người thiết bị Chương trình khung nghề Sửa chữa máy tàu thuỷ Mã MH/ MĐ/HP I Tên môn học, mơ đun Các mơn học chung Số tín 12 Thời gian học tập (giờ) Trong Thực hành Tổng Lý /thực tập/ Kiểm số thuyết thí tra nghiệm/ tập 255 94 148 13 Hình vẽ 9.6: Sơ đồ tổng thể Máy phát đồng không chổi than hãng TAIYO Trong : G : Máy phát EX : Máy phát kích từ Si1 : Bộ chỉnh lưu quay Si2 : Cầu chỉnh lưu silic S1,2 : Hai bảo vệ xung cho chỉnh lưu F1 : Cuộn kích từ máy phát F2 : Cuộn kích từ máy phát kích từ CT : Biến dịng cấp tín hiệu dịng cho mạch phức hợp pha song song RT : Cuộn kháng cấp tín hiệu áp cho mạch phức hợp VR : Biến trở hiệu chỉnh điện áp AVR : Mạch hiệu chỉnh điện áp CCT : Biến dòng cấp cho mạch hiệu chỉnh SP : Điện trở sấy cho máy phát b) Nguyên lý hoạt động máy phát đồng không chổi than Khi động sơ cấp lai rotor máy phát (động sơ cấp tàu thuỷ thường động Diesel) chạy với tốc độ ổn định giá trị định mức, ban đầu máy phát có từ dư nên điện áp máy phát nhanh chóng thành lập tín hiệu kích từ lấy từ cầu chỉnh lưu Si2 đưa tới cuộn kích từ F máy phát kích từ Từ trường cuộn dây từ trường tĩnh rotor máy phát quay nên cuộn dây ba pha máy phát kích từ có sức điện động dòng cảm ứng Dòng điện xoay chiều ba pha chỉnh lưu cầu ba pha S i1 chỉnh lưu thành dòng chiều cung cấp cho cuộn kích từ F1 từ trường quay nên cảm ứng cuộn dây ba pha máy phát G sức điện động tạo lên điện áp cực máy phát * Đặc điểm máy phát điện hãng TAIYO - Kích thước nhỏ gọn so với máy phát hãng khác có - Thiết kế phận hệ thống hợp lí, tiện sử dụng dễ khai thác, dễ kiểm tra sửa chữa quan sát 113 - Độ tin cậy cao - Đơn giản, tiện ích số chất lượng cao - Ngun lí xây dựng khơng phức tạp mà vẫn có số yêu cầu kĩ thuật phù hợp với tàu thuỷ - Đa dạng công nghệ, khả thay thế, lắp lẫn cao phù hợp với tính yêu cầu đăng kiểm - Mang tính quốc tế cao - Đặc thù máy Nhật Bản rõ rệt : gọn nhẹ, hợp lí, tiện ích giá thành rẻ 2.3 Bảng phân chia điện 2.3.1 Nhiệm vụ Năng lượng tàu tạo cách sử dụng máy phát điện máy phát điện làm việc Đối với máy phát điện xoay chiều sử dụng tàu hoạt động nguyên tắc từ trường xung quanh dây dẫn thay đổi, dòng điện gây dây dẫn 2.3.2 Cấu tạo Máy phát điện bao gồm dây dẫn cố định cuộn cuộn dây lõi sắt gọi stator Một nam châm quay gọi rotor quay stator tạo từ trường Trường cắt ngang dây dẫn, tạo EMF gây lực điện từ đầu vào học khiến rotor quay trở lại Từ trường tạo cảm ứng (trong máy phát không chổi than) cuộn dây rôto kích hoạt dịng điện xoay chiều qua vịng bàn chải trượt Vài điểm cần lưu ý quyền lực boong tàu là:  AC, công suất pha ưa chuộng DC có cơng suất lớn cho kích cỡ  Tải pha ưa thích pha 2.3.3 Các yêu cầu bảng phân chia điện Hệ thống điện phân phối boong tàu cần cung cấp hiệu suốt tàu Một hệ thống bao gồm thành phần khác để phân phối hoạt động an tồn hệ thống Có thể kể đến như:  Máy phát điện tàu thủy bao gồm máy phát điện máy phát điện Bộ chuyển đổi vỏ bao kim loại lấy điện từ máy phát điện diesel cung cấp cho máy móc khác 114  Bars Bars hoạt động tàu sân bay cho phép chuyển tải từ điểm sang điểm khác Bộ phận ngắt mạch hoạt động công tắc điều kiện khơng an tồn bị trật bánh để tránh cố tai nạn Cầu chì thiết bị an tồn cho máy móc  Transformers để bước lên bước xuống điện áp Khi cung cấp cung cấp cho hệ thống chiếu sáng bước xuống biến áp sử dụng hệ thống phân phối  Trong hệ thống phân phối điện, điện áp mà hệ thống hoạt động thường 440v Có số cài đặt lớn, nơi có điện áp cao đến 6600v  Nguồn cung cấp qua thiết bị ngắt mạch tới thiết bị phụ trợ lớn điện áp cao  Đối với cầu chì cung cấp nhỏ máy cắt nhỏ thu sử dụng  Hệ thống phân phối ba dây cách ly trung tính nối đất  Hệ thống cách điện ưa chuộng so với hệ thống uỷ thác trình thiết bị cần thiết cho máy móc thiết bị cần thiết bánh lái bị 2.4 Hệ thống phân chia điện tàu thuỷ 2.4.1 Mạch động lực tổ hợp 2.4.1.1 Mạch động lực Là nơi tập hợp lượng điện từ tổ máy phát điện để phân phối cho phụ tải, bảng điện có cấu trúc hình hộp chữa nhật hình thành panel riêng cho tổ máy, panel chung, panel điện động lực, panel điện chiếu sáng, đồng thời cung cấp dịch vụ đo lường, kiểm tra, điều khiển, bảo vệ… Panel tổ máy phát gồm có: Áptomat tổ máy, biến áp, biến dịng đo, cầu chì thiết bị biến đổi, thiết bị phụ trợ điều khiển, kiểm tra, dự báo… phục vụ cho tổ máy phát điện, bên mặt đồng hồ báo điện áp, dòng điện, tần số, công suất, công tắc chuyển mạch đo, điều hiển, nút đóng mở áptomat, điều chỉnh điện áp, điều khiển động tốc độ động cơ, ngồi cịn có báo thơng số động lai Panel chung chia thành hai ngăn,ngăn dùng cho việc đo lường, lựa chon điều khiển tổ máy phát, ngăn dành cho bảng điện cấp điện bờ, mặt panel chung công tắc lựa chọn nút ấn, đồng hồ đồng để hoà đồng 115 máy phát 2.4.1.2 Tổ hợp Nhiệm vụ cái: trạm phát điện tàu thủy, toàn lượng điện tập trung lên hệ thống từ hệ thống điện phân phối đến phụ tải Thanh (busbar ) chế tạo đồng đồng có độ dẫn điện tốt, độ bền học cao, có khả chống ăn mịn hóa học có tiết diện hình chữ nhật kích thước chọn phụ thuộc vào tiêu kinh tế theo điều kiện phát nóng kiểm tra ổn định lực điện động có dịng ngắn mạch chạy qua gắn cố định bảng điện nhờ ống sứ cách điện khoảng cách ống sứ cách điện phụ thuộc vào tính tốn ổn định điện động thường vào khoảng 30cm với lưới điện pha tàu thủy hệ thống gồm đặt song song khoảng cách phụ thuộc vào tính tốn ổn định điện động đủ không gian để thao tác đo kiểm tra siết bulông cái, khoảng cách thường vào khoảng đến 12 cm 2.4.2 Các hệ thống phân phối mạch động lực 2.4.2.1 Hệ thống phân phối điện hình xuyến Trạm phát với hệ thống không phân đoạn (a): hệ thống khơng phân đoạn có cấu trúc đơn giản, có nhược điểm có phụ tải bị ngắn mạch mà thiết bị bảo vệ phụ tải khơng hoạt động máy phát ngắt khỏi lưới toàn tàu điện; tiến hành bảo dưỡng phải cắt điện tồn máy phát Hình vẽ 9.7: Hệ thống không phân đoạn 2.4.2.2 Hệ thống phân phối điện hình tia đơn giản Sơ đồ hình tia 116 Ưu điểm sơ đồ hình tia nối dây rõ ràng, hộ dùng điện cung cấp từ đuờng dây độc lập Dạng sơ đồ thích hợp cho phụ tải Đặc điểm sơ đồ hình tia là:  Các phụ tải khơng phụ thuộc  Tính cung cấp điện cao  Dễ xây dựng đường đường dây dự phòng cho phụ tải loại loại  Ít xãy cố  Vốn đầu tư ban đầu lớn  Chi phí bảo trì bảo quản cao 2.4.2.3 Hệ thống phân phối điện hình tia phức tạp Đối với phụ tải quan trọng, để nâng cao tình liên tục cung cấp điện ngồi việc dùng sơ đồ hình tia, đặt thêm đường dây song song lấy điện từ nguồn thứ hai từ phân đoạn thứ hai đến sơ đồ sau: Hình vẽ 9.7: Sơ đồ cung cấp điện kiểu hình tia cung cấp hai đường dây 2.2.5 Làm việc song song máy điện tàu thuỷ 2.2.5.1 Hòa đồng + Sẽ đảm bảo cung cấp lượng điện cho chế độ hoạt động tầu, ngắt hay số máy tải + Có khả khởi động động dị có cơng suất lớn so với cơng suất 117 máy phát + Có khả phục hồi điện áp nhanh + Khi chuyển từ máy sang máy không sẩy tượng ngắt điện ( Nguồn lúc có điện) + Giảm trọng lượng thiết bị phân phối - Yêu cầu máy phát làm việc song song: + Cung cấp đầy đủ lượng điện cho chế độ hoạt động tầu + Các máy phát phải làm việc ổn định với phạm vi thay đổi tải lớn + Quá trình phân phối tải máy phát phải + Giá trị dịng cân phải bé (lý tưởng khơng) 2.5.2 Các điều kiện hòa đồng Điều kiện để hòa đồng điện áp tức thời máy phát điện áp tức thời lƣới Giả sử điện áp tức thời là: uA1 = U1 sin(w1t + j1 ) uB1 = U1 sin(w1t + j1 + 120 ) uC1 = U1 sin(w1t + j1 + 240 ) điện áp tức thời máy phát định hòa là: uA2 = U2 sin(w2 t + j2 ) uB2 = U2 sin(w2 t + j2 + 120 ) uC2 = U2 sin(w2 t + j2 + 240 ) Điều kiện hòa yêu cầu: - Điện áp máy phát điện áp lưới điện tàu thuỷ - Tần số máy phát tần số lưới điện tàu thuỷ - Thứ tự pha máy phát trùng thứ tự pha lưới điện tàu thuỷ - Pha điện áp máy phát trùng với pha điện áp lưới Thông thường máy phát đƣợc lắp đặt thử nghiệm nhà máy nên điều kiện thứ tự pha thỏa mãn, điện áp tần số máy phát lƣới đƣợc quan sát đồng hồ Điều kiện góc pha trùng điều kiện cần thiết phải xác định thơng qua phương pháp hịa đồng 2.5.3 Các phương pháp kiểm tra điều kiện hoà đồng 2.5.3.1 Phương pháp kiểm tra đèn tắt  Phương pháp kiểm tra đèn tắt Các đèn D1,D2,D3 nối pha tên, đèn tắt, sáng theo độ chênh lệch tần số góc pha 118 điện áp lưới suất điện động máy hoà Điểm đồng để đóng áptơmát A đèn tắt (với độ nhấp nháy < 0.5HZ) R S R S T R T R' D3 j: góc lệch pha  D1 D2 T' R' S' T' 1200  D2 S T Sơ đồ hệ thống đèn tắt D1  D2  D1 D3  T' 1200 S R'S' T' D2  D3   T bố trí đèn trên bảng   điện chính  D1 S' G S' Sơ đồ vectơ hệ thống đèn  tắt R' D2 giữa điện áp  lưới và điện áp máy  phát  đưa vào  công tác song  song D1 G1 R sơ đồ hệ thống đèn quay  sơ đồ vectơ hệ thống đèn  quay  2.5.3.2 Phương pháp kiểm tra đèn quay Các đèn Đ1 nối pha tên, đèn Đ2, Đ3 nối chéo pha với nhau, đèn tắt, sáng theo độ chênh lệch tần số góc pha điện áp lưới suất điện động máy hoà, tạo thành quay hệ thống ánh sáng Điểm đồng để đóng áptơmát A đèn Đ1 tắt, Đ2 Đ3 sáng (với độ nhấp nháy < 0.5HZ) 2.5.3.3 Phương pháp kiẻm tra đồng kế Đồng kế thực chất máy điện đặc biệt có sơ đồ nguyên lý hình vẽ Stator có cuộn dây pha nối với lưới, rotor có cuộn dây pha nối với máy phát trục rotor gắn kim tần số điện áp máy phát điện áp lưới chênh lệch lớn kim đồng kế quay nhanh tần số điện áp máy phát lớn tần số điện áp lưới, f1 > f2 , kim đồng kế quay thuận chiều kim đồng hồ ngược lại kim đồng kế qua điểm thị góc pha đầu điện áp máy phát điện áp lưới thời điểm đóng máy phát vào lưới kim đồng kế quay chậm theo chiều kim đồng hồ qua điểm 119 Hình 9.7: Sơ đồ đấu nối phương pháp dùng đồng hồ kế kim 2.6 Ắc quy dùng tàu thuỷ 2.6.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc ắc quy a xít a 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 cực có kết cấu dạng lưới có pha thêm đến 8% angtimon để tăng độ bền học cực dương làm đioxit chì PbO2 nối với tạo thành tổ cực dương cực âm làm pb nối với tạo thành tổ cực âm để giảm kích thước điện trở acqui khoảng cách cực phải nhỏ để tránh ngắn mạch hai cực có đặt ngăn lưới nhựa ebonit dung dịch điện phân acqui axít dung dịch axit sunfurich H2SO4 tùy điều kiện công tác mà nồng độ dung dịch khác nồng độ dung dịch cao kích thước trọng lượng acqui nhỏ, điện trở acqui nhỏ nhiên nồng độ dung dịch cao sinh tượng sun phát hóa cực làm giảm tuổi thọ acqui trọng lượng riêng dung dịch điện phân acqui đặt tĩnh 1,20g/cm2, acqui di động 1,28g/cm2 Sức điện động acqui nạp no 2,1 đến 2,2 v để hay 12 v ta phải nối bình thành tổ acqui b Nguyên lí hoạt động acqui phóng điện, phản ứng hóa học xảy sau: 120 Pb02 + H2SO4 + pb => PbSO4 + 2H2O nồng độ dung dịch giảm, điện trở tăng, điện áp cực acqui giảm, dịng phóng lớn điện áp giảm nhanh điện áp cịn 1,8v phải dừng lại, khơng sun phát chì tạo thành cực dày, acqui bị hỏng không nạp lại nạp điện cho acqui, trình xảy ngược lại: 2PbSO4 + 2H2O => Pb02 + H2SO4 + pb Nồng độ dung dịch tăng, điện áp cực tăng, điện trở tăng tượng tự phóng điện: khơng cho acqui phóng điện dung lượng giảm dần, khoảng 1-2% dung lượng định mức ngày đêm nguyên nhân dung dịch điện phân cực có lẫn nhiều tạp chất tượng sun phát hóa: cực bị bao phủ lớp tinh thể sun phát chì màu trắng lớp tinh thể không dẫn điện ngăn cách cực dung dịch làm cho điện trở lớn phóng, điện áp giảm nhanh khơng sử dụng Hình 9.8: Ngun lý hoạt động Acquy chì 2.6.2 Hệ thống nạp phương pháp nạp điện cho ắc quy 121   Công tác nạp xả ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ, hiệu suất Ắc quy Do đó, điều bắt buộc nhân viên chuyên bảo dưỡng Ắc quy người sử dụng cần phải hiểu rõ kiến thức sở kỹ thuật công tác nạp xả Ắc quy a Kỹ thuật nạp Ắc quy Hình 9.9: Mạch tương đương Ắc quy nạp Quá trình nạp Ắc quy diễn ta đặt điện nạp (Un) lên đầu cọc bình Ắc quy với điện nạp (Un) lớn suất điện động Ắc quy (E) thời điểm nạp Dòng điện nạp In vào cực dương (+) chảy cực (-) Ắc quy Vì Ắc quy ln có điện trở nội (r), nên có điện rơi điện trở nội với giá trị r.In (Vdc) Phương trình điện trình nạp sau: E = Un – r.In Quá trình nạp suất điện động Ắc quy (E) tăng dần đạt tới suất điện động Ắc quy đầy (E đ) Thực tế nạp Un tăng theo suất điện động Ắc quy (E), người ta kiểm soát điện áp nạp Un cách đo hiệu điện đầu cọc bình Ắc quy Ví dụ: Ta nạp cho bình ắc quy 2V, bình đầy suất điện động bình tầm Eđ=2.7V Un = Eđ + In.r >2.7V, ta thấy Un khoảng 2.9V nghĩa bình Ắc quy 2V nạp gần đầy, thực tế người ta tiếp tục giữ điện áp Un=2.9V 122 để nạp hấp thụ khoảng vài dòng nạp In gần (vài chục mA), Un~Eđ hồn thành việc nạp * Các phương pháp nạp Ắc quy  Nạp với dịng điện khơng đổi Phương pháp nạp điện với dịng nạp khơng đổi cho phép chọn dịng điện nạp thích hợp với loại ắc quy, đảm bảo cho ắc quy nạp no Đây phương pháp sử dụng xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho ắc quy nạp sửa chữa cho ắc quy bị sunfat hố Nhược điểm phương pháp nạp với dịng không đổi thời gian nạp kéo dài yêu cầu ắc quy đưa vào nạp có cỡ dung lượng định mức Để khắc phục nhược điểm thời gian nạp kéo dài người ta sử dụng phương pháp nạp với dòng điện nạp thay đổi hai hay nhiều nấc Ví dụ: Trong trường hợp nạp hai nấc cho Ắc quy có dung lượng C20=232Ah, dịng điện nạp nấc thứ chọn 0,2C20=46.4A sau khoảng giờ, ta chuyển qua dòng điện nạp nấc thứ hai 0,05 C20=11.6A  Nạp với điện áp không đổi Phương pháp nạp với điện áp nạp không đổi yêu cầu ắc quy mắc song song với nguồn nạp Hiệu điện nguồn nạp không đổi tính ( 2,3 ÷2,5 )V cho ngăn ắc quy Axit-chì & (1.7÷1.9)V cho ngăn ắc quy Ni-Cd kiềm Phương pháp nạp với điện áp nạp khơng đổi có thời gian nạp ngắn, dịng điện nạp tự động giảm theo thời gian Tuy nhiên dùng phương pháp ắc quy không nạp no, nạp với điện áp không đổi phương pháp nạp bổ xung cho ắc quy trình sử dụng Để đánh giá khả cung cấp điện ắc quy người ta dùng vôn kế phụ tải đánh giá gián tiếp thông qua nồng độ dung dịch điện phân ắc quy Quan hệ tỷ trọng Ắc quy trạng thái điện ắc quy biểu diễn đồ thị sau: 123 Hình 9.10: Quan hệ điện áp nạp với tỷ trọng ắc quy  Phương pháp nạp kết hợp dòng áp Đây phương pháp tổng hợp hai phương pháp Nó tận dụng ưu điểm phương pháp Đối với ắc quy axit: Để đảm bảo cho thời gian nạp hiệu suất nạp khoảng thời gian tn=8 tương ứng với ( 75 ÷ 80 )% dung lượng ắc quy ta nạp với dịng điện khơng đổi In = 0,1C10 Vì theo đặc tính nạp ắc quy đoạn nạp với dịng điện nạp khơng đổi suất điện động ắc quy tăng dần điện áp nạp Un tăng lên, sau thời gian khoảng điện áp nạp ắc quy đạt đến gần điện áp ngưỡng Unđầy Sau ta chuyển sang nạp chế độ ổn áp thêm 2-3 giờ, tức giữ cho điện áp nạp Ắc quy không đổi Un=Un đầy dòng điện nạp giảm dần theo thời gian đến gần 0A (vài chục mA) xem hồn thành q trình nạp Đối với ắc quy kiềm: Trình tự nạp giống ắc quy axit khả tải ắc quy kiềm lớn nên lúc ổn dịng ta nạp với dịng nạp In = 0,2 C5 Kết luận: Vì ắc quy tải có tính chất dung kháng kèm theo suất phản điện động ắc quy đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp dịng điện ắc quy tự động dâng lên không kiểm sốt làm sơi ắc quy dẫn đến hỏng hóc nhanh chóng Vì vùng nạp ta phải tìm cách ổn định dịng nạp ắc quy 124 Khi dung lượng ắc quy dâng lên đến 80% lúc ta tiếp tục giữ ổn định dịng nạp ắc quy sơi làm cạn nước Do đến giai đoạn ta lại phải chuyển chế độ nạp cho ắc quy sang chế độ ổn áp Chế độ ổn áp giữ ắc quy thực no Khi điện áp cực ắc quy điện áp nạp lúc dịng nạp tự động giảm khơng, kết thúc q trình nạp b Kỹ thuật xả Ắc quy Hình 9.11: Sơ đồ tương đương Ắc quy xả Quá trình xả Ắc quy diễn ta đặt tải R lên đầu cọc bình Ắc quy Dịng điện xả Ix cực dương (+) vào cực (-) Ắc quy Vì Ắc quy ln có điện trở nội (r), nên có điện rơi điện trở nội với giá trị r.Ix (Vdc) Điện áp đo cọc bình ắc quy điện áp xả (Ux) Phương trình điện trình xả sau: E = Ux + r.Ix Quá trình xả suất điện động ắc quy (E) giảm dần đạt tới suất điện động Ắc quy xả hết (E h) Thực tế xả Ux giảm theo suất điện động Ắc quy (E), người ta kiểm soát điện áp xả Ux cách đo hiệu điện đầu cọc bình Ắc quy CÂU HỎI ÔN TẬP 125 Câu Anh/Chị trình bày loại trạm phát điện tàu thuỷ? Câu Anh/Chị trình bày loại máy phát điện đồng ba pha dùng tàu thuỷ? Câu Anh/Chị trình bày hệ thống phân chia điện tàu thuỷ? Câu Anh/Chị trình bày hệ thống mạch động lực tàu? Câu Anh/Chị trình bày làm việc song song máy điện tàu thuỷ? Câu Anh/Chị trình bày ắc quy tàu thuỷ, cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống nạp phương pháp nạp cho ắc quy? TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] PGS TS Thân Ngọc Hồn Điện tàu thuỷ NXB Giao thơng vận tải, 1991 [2] KS Bùi Thanh Sơn Trạm phát điện tàu thuỷ NXB Giao thơng vận tải, 2000 [3] Khí cụ điện, NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Giáo trình Khí cụ điện thư viện Trường Cao đẳng Cơ giới 126 [5] Giáo trình Máy điện thư viện Trường Cao đẳng Cơ giới 127