Báo cáo nhập môn ngành điện

Báo cáo nhập môn ngành điện

VIỆN ĐIỆN -   -

BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

Họ và Tên : Phạm Trọng Thủy MSSV : 20122533

Lớp : KT ĐK&TĐH 05 K57 Giảng viên hướng dẫn : Cô Nguyễn Thị Liên Anh

Hà Nội 03/12/2013

Mục Lục

CHƯƠNG I: NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN .4

I Kế hoạch học tập 4

1 Học kỳ 4 .4

2 Học kỳ hè .4

3 Học kỳ 5 .4

4 Học kỳ 6 .4

5 Học kỳ hè .5

6 Học kỳ 7 .5

7 Học kỳ 8 .5

II Nội dung môn học .5

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU NGÀNH ĐIỆN .10

I Sơ đồ truyền tải điện năng từ nhà máy đến nơi tiêu thụ 10

II Nhà máy điện .10

1 Nhà máy nhiệt điện 10

2 Nhà máy thủy điện .10

3 Nhà máy điện nguyên tử .10

4 Nhà máy điện nhiệt hạch Nhà máy điện từ - thủy động .11

5 Nhà máy điện dùng năng lượng tái sinh 11

III Truyền tải điện năng 11

1 Từ nhà máy điện cần truyền điện bằng dây dẫn. 11

2 Trong quá trình truyển tải: hao hụt điện áp và hao hụt công suất. 12

IV Trạm biến áp .12

1 Khái quát chung. 12

2 Phân loại. 12

V Tải tiêu thụ .13

1 Hộ dân. 13

2 Công ty nhà máy (sản xuất công nghiệp) 13

CHƯƠNG III: TÌM HIỂU MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT .14

I Sơ lược về sự phát triển của điện tử công suất 14

II Các linh kiện điện tử công suất điển hình và phạm vi ứng dụng của chúng .14

1 Điôt công suất. 14 2 Tranzito lưỡng cực công suất BJT 14

3 Tranzito hiệu ứng trường FET .15

4 Tranzito lưỡng cực cổng cách ly IGBT .15

5 Tiristo.15 6 Tiristo khóa bằng cực điều khiển GTO .15

7 Triac .15

8 Tiristo điều khiển bằng MOSFET MCT .15

9 Linh kiện cảm ứng tĩnh SID .15

III Các bộ biến đổi điện tử công suất 16

1 Bộ chỉnh lưu Diot. 16

2 Bộ chỉnh lưu có điều khiển. 16

3 Bộ điều áp xoay chiều ứng dụng trong điều khiển chiếu sáng, lò đốt, điều khiển tốc độ 17

4 Biến đổi tần số. 17

IV Điều khiển thiết bị điện tử công suất 18

1 Các loại xung mồi Tiristo .18

2 Một số mạch mồi tiristo đơn giản 18

3 Mạch điều khiển các linh kiện công suất chuyển mạch 18

V Ghép nối, làm mát, bảo vệ thiết bị điện tử công suất 19

1 Ghép nối các thiết bị, linh kiện .19

2 Làm mát 19

3 Bảo vệ thiết bị điều khiển điện tử công suất .19

VI Truyền tải điện một chiều cao áp 20

CHƯƠNG I:

NHẬP MÔN NGÀNH ĐIỆN

I KẾ HOẠCH HỌC TẬP (từ học kỳ 4)

1 Học kỳ 4

 Trang điện điện - điện tử cho các máy công nghiệp 3TC

II NỘI DUNG MÔN HỌC

EE3280 Lý thuyết điều khiển 1

3(3-1-0-6)

Học phần học trước: EE2000 (Tín hiệu và hệ thống)

Nội dung: Điều khiển hệ liên tục trong miền tần số: mô tả các hệ tuyến tính, hàm truyền, phân tích chất lượng hệ thống trên cơ sở hàm truyền, hàm đặc tính tần Những chỉ tiêu đánh giá chất lượng hệ thống Điều khiển hệ liên tục trong miền thời gian: cấu trúc mô hình trạn thái Xác định trạng thái quỹ đạo tự do và trạng thái quỹ đạo cưỡng bức Phân tích chất lượng động học Thiết kế bộ điều khiển phản hồi trạng thái

EE2110 Điện trở tương tự

3(3-0-1-6)

Học phần học trước: EE2020 (LT mạch điện 1)

Nội dung: Diode và các ứng dụng Transistor lưỡng cực và các ứng dụng khuếch đại Transistor hiệu ứng trường và các ứng dụng khuếch đại Khuếch đại thuật và các ứng dung Mạch ổn áp một chiều Mạch chỉnh lưu tích cực

EE2120 Lý thuyết mạch điện 2

2(2-0-1-4)

Học phần học trước: EE2020 (LT mạch điện 1)

Nội dung: Cung cấp cho sinh viên các phương pháp phân tích mạch điện phi tuyến trong các chế độ xác lập dừng, dao động gần hình sin, phân tích chế độ quá độ trong mạch điện tuyến tính và nghiên cứu một mô hình mạch mới – mạch có thông số rải (mô hình đường dây dài)

EE2030 Trường điện từ

2(2-0-0-4)

Học phần học trước: MI1120 (Giải tích 2), PH1120 (Vật lý 2)

Nội dung: Những khái niệm cơ bản về trường điện từ Điện trường tĩnh Điện trường dừng trong vật dẫn Từ trường dừng Trường điện từ biến thiên

EE2130 Thiết kế hệ thống số

3(3-0-1-6)

Học phần học song hành: EE2020 (Điện tử tương tự)

Nội dung: Biều diễn tín hiệu số trong các thiết bị điện tử, mã nhị phân và phép xử lý số học – logic đối với các biến trong hệ nhị phân Đặc tính điện của các khối chức năng trong thiết bị điện tử số, quan hệ vào ra và đặc tính thời gian của các mạch điện tử số Các mạch logic tổ hợp, logic dãy và phương pháp mô tả chúng Phương pháp thiết kế mạch điện tử

số Các bộ biến đổi tín hiệu số - tương tự và tương tự - số

và các loại thống kê lượng tử

EE3110 Kỹ thuật đo lường

3(3-0-1-6)

Học phần học trước: EE2110/EE3051/EE3052

Nội dung: Phần 1: Cơ sở lý thuyết của KT đo lường: các khái niệm cơ bản trong kỹ thuật

đo như sai số, phép đo, thiết bị đo và gia công số kết quả đo (tính toán độ không đảm bảo

đo, các bước thiết hành đánh giá một thiết bị đo) Phần 2: Phương pháp và đo các đại lượng thông dụng: dòng điện, điện áp, điện tích, điện trở, điện cảm, điện dung, tần số, góc lệch pha, công suất và năng lượng điện Phần 3: Các phương pháp và thiết bị đo các đại lượng không điện Khái niệm cảm biến và cấu thành các thiết bị đo các đại lượng không điện thường gặp trong công nghiệp: đo nhiệt độ, đo lực, áp suất, trọng lượng, lưu lượng, vận tốc động cơ, di chuyển, mức

EE3410 Điện tử công suất

3(3-0-1-6)

Học phần học trước: EE2110 (Điện tử tương tự)

Nội dung: Đặc tính của những phần tử bán dẫn: đi-ôt, tiristo, GTO, BJT, MOSFET, IGBT Chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc Các bộ biến đổi xung áp: xoay chiều, một chiều, bộ chuyển đổi nguồn một chiều Nghịch lưu độc lập: nghịch lưu nguồn dòng, ngịch lưu nguồn áp Khái niệm về các bộ biến tần: biến tần tần số thấp có khâu trung gian một chiều, biến tần trực tiếp Biến tần cộng hưởng, biến tần với dòng điện, điện áp ra hình sin, tần số cao cho các quá trình nung nóng cảm ứng Phương pháp xây dựng hệ thống điều khiển phát xung cho các bộ biến đổi

3(3-0-1-6)

Học phần học trước: EE2020/EE3010

Nội dung: Nghiên cứu về: máy biến áp, máy điện không đồng bộ, máy điện đồng bộ, máy điện một chiều Nội dung bao gồm cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại máy điện, các mô hình mô tả quá trình biến đổi năng lượng, các phương pháp xác định thông số và đặc tính chủ yếu của các loại máy điện

và thuật toán (tổng quát) Bên cạnh các bài tập về nhà thường xuyên, sinh viên phải hoàn

thành một bài tập lớn với nội dung xuyên suốt chương trình nhằm rèn luyện phương pháp giải quyết vấn đề và kỹ năng thực hành các kỹ thuật được học

EE3550 Điều khiển quá trình

3(2-2-0-6)

Học phần học trước: EE3280/EE3281/EE3282

Nội dung: Đặt bài toán điều khiển quá trình Mô tả các thành phần và chức năng hệ thống điều khiển quá trình Xây dựng mô hình quá trình công nghệ: phương pháp lý thuyết và phương phá thực nghiệm; đặc tính động học của các quá trình cơ bản Thiết kế cấu trúc và lựa chọn sách lược điều khiển: phản hồi, truyền thẳng (bù nhiều), điều khiển tầng, điều khiển tỉ lệ, Phân tích và đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển quá trình; thiết kế và chỉnh định bộ điều khiển PID Ngoài các bài tập về nhà thường xuyên, sinh viên sẽ thực hiện một bài tập lớn theo nhóm

2(0-0-4-4)

Học phần học trước: EE3280/EE3281/EE3282, EE2120, EE2130, EE3110

Nội dung: Yêu cầu phải có sản phẩm mô phỏng theo yêu cầu của giáo viên hướng dẫn

EE3600 Hệ thống đo và điều khiển công nghiệp

3(3-0-1-6)

Học phần học trước: EE3280/EE3281/EE3282, EE3110

Nội dung: Mô hình phân cấp chức năng, cấu trúc và các thành phần cơ bản của hệ thống

tự động hóa công nghiệp Thiết bị đo và truyền đổi tín hiệu, thiết bị đo thông minh Cơ cấu chấp hành: điện, khí nén, thủy lực; Van điều khiển và băng tải Thiết bị điều khiển chuyên dụng (PID) và khả trình (PLC, CNC, PC-based, PAC ) Hệ thống truyền thông: cấu trúc mạng và các kỹ thuật thực hiện, chuẩn HART, các chuẩn bus trường và mạng truyền thông cấp trên Giao diện người máy (HMI) Hệ thống an toàn và bảo vệ Nghiên cứu các lĩnh vực ứng dụng Sinh viên được giới thiệu và thực hành trên các hệ thống đo lường, điều khiển và tự động hóa điện đại

EE3510 Truyền động điện

3(3-0-1-6)

Học phần học trước: EE3410, (EE3140/EE3141/EE3142/EE3162)

Nội dung: Những vấn đề chung về động lực học truyền điện Các đặc tính và vấn đề điều chỉnh tốc độ của hệ thống: chỉnh lưu điều khiển – động cơ một chiều kích từ độc lập Các đặc tính và vấn đề điều chỉnh tốc độ của hệ thống: biến tần nguồn áp – động cơ không đồng bộ, biến tần nguồn áp – động cơ đồng bộ Khái quát về chọn công suất động cơ truyền động

EE3420 Hệ thống cung cấp điện

4(3-1-1-8)

Học phần học trước: EE2020

Nội dung: Khái niệm về hệ thống điện Các vấn đề kinh tế, kỹ thuật cơ bản của hệ thống nguồn truyền tải và phụ tải điện Hệ thống thiết bị mang điện trung và hạ áp (bao gồm cả mạch lực + đo lường, điều khiển, bảo vệ) Tính toán, lựa chọn các thiết bị trung và hạ áp Phân tích an toàn điện của hệ thống cung cấp điện Tính toán nối đất và chống sét Phân tích chất lượng điện năng Thiết kế chiếu sáng

EE4220 Điều khiển logic và PLC

3(3-0-1-6)

Học phần học trước: EE2130

Nội dung: Giới thiệu về vị trí, vai trò của máy tính công nghiệp, dưới dạng bộ điều khiển lập trình được PLC, trong điều khiển các quá trình Cơ sở toán học về đại số logic, tổng hợp mạch logic tổ hợp và mạch logic tuần tự Giới thiệu về PLC, cấu tạo, hoạt động, các chức năng Các ngôn ngữ lập trình của PLC: LD, STL, FB, SFC, chuẩn IEC61131 Phương pháp tiếp cận một cách hệ thống quá trình thiết kế tự động hóa dùng PLC Các thiết bị trong hệ thống điều khiển logic, tính toán, lựa chọn và ghép nối PLC với các thiết

bị khác trong hệ thống tự động hóa Các kỹ thuật xây dựng chương trình điều khiển, phương pháp lập trình cho PLC Một số hệ thống điều khiển tiêu biểu dùng PLC

EE4240 Trang bị điện – điện tử cho các máy công nghiệp

4(3-1-0-6)

Học phần học trước: EE3410, EE3510

Nội dung: Khái quát chung về các máy công nghiệp Đặc tính cơ điện của các loại máy gia công kim loại, băng tải, máy nâng hạ, bơm – quạt Tính toán phụ tải, momen, công suất, vùng điều chỉnh tốc độ, độ chính xác của quá trình điều chỉnh Tính chọn công suất động

cơ truyền động Các hệ thống điều chỉnh truyền động điện Tính chọn các thiết bị điện và các thiết bị điều khiển Phân tích một số sơ đồ điều khiển và hệ thống trang bị điện – điện

tử của các máy tiêu biểu: các máy gia công kim loại, điều khiển số CNC, cần trục, thang máy, bơm – quạt, lò điện

CHƯƠNG II:

TÌM HIỂU NGÀNH ĐIỆN

I SƠ ĐỒ QUÁ TRÌNH TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG TỪ NHÀ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐẾN NƠI TIÊU THỤ

II NHÀ MÁY ĐIỆN

Khai thác nhiều dạng: thủy năng, than và dầu mỏ, năng lượng mặt trời, năng lượng gió

1 Nhà máy nhiệt điện

Nhà máy nhiệt điện => dùng nhiệt lượng thu được từ nguyên liệu đốt => nước bốc hơi => tuabin với vận tốc lớn => quay tuabin => phát điện

Phân loại: 2 loại: + nhà máy điện ngưng hơi

+ nhà máy điện rút hơi

2 Nhà máy thủy điện

Sản xuất điện bằng cách dùng thế năng của dòng nước => tận dụng quay tuabin

=> Chiếm sản lượng nhiều nhất

Đặc điểm: + hiệu suất cao

+ vốn đầu tư lớn, thời gian xây dựng kéo dài + giá thành điện thấp

3 Nhà máy điện nguyên tử

Giống như nhà máy nhiệt điện, nhiệt lượng được dùng ở đây được lấy từ quá trình bắn phá phân tử của nguyên tử uran

Nguyên liệu hạt nhân: uran, phetoni, thori,

Đặc điểm: + có khả năng làm việc độc lập

+ khối lượng nhiển liệu ít

Hộ dân Máy biến

+ vận hành linh hoạt + hiệu suất cao - đồ thị tự do + không thải khí ra ngoài môi trường xung quanh + vốn xây dựng lớn

=> có tính kinh tế và tiềm năng lớn

4 Nhà máy điện nhiệt hạch

Nhà máy điện từ - thủy động

5 Các nhà máy điện dùng năng lượng tái sinh

+ Năng lượng mặt trời: - hiệu suất thấp

- công suất nhỏ, giá thành cao + Trạm thủy điện: - hiệu suất thấp

- công suất nhỏ + Địa nhiệt và năng lượng sinh khối

III TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG

1 Từ nhà máy điện cần truyền điện bằng dây dẫn

 Đường dây cao áp

+ Sơ đồ mạng điện cao áp: - sơ đồ truyền tải

- sơ đồ phân phối + Sơ đồ mạng điện hạ áp: - sơ đồ tia

- sơ đồ phân nhánh

 Cấu tạo mạng điện

Cấu tạo: + dây dẫn

+ xà, sứ cách điện + cột điện, móng cột + các thiết bị phụ như néo, tiếp địa, tạ cân bằng

 Dây dẫn: + chế tạo bằng kim loại: - 1 sợi

- nhiều sợi + các loại dây: - A: dây nhôm

 Dây dẫn bọc cách điện

2 Trong quá trình truyển tải: hao hụt điện áp và hao hụt công suất

IV TRẠM BIẾN ÁP

1 Khái quát chung

Trạm biến áp là phần tử quan trọng của hệ thống điện, biến đổi từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác

Trạm tăng áp thường đặt tại các nhà máy điện để tăng áp dùng mục đích truyền tải đi

xa => trạm biến áp trung gian và trạm giảm áp => cung cấp cho các lưới phân phối

=> trạm biến áp tiêu thụ tiếp nhận điện năng từ mạng phân phối => cung cấp cho hạ áp

Các trạm biến áp phải thỏa mãn yêu cầu cơ bản sau:

+ Sơ đồ và kết cấu phải đơn giản đến mức có thể + Dễ thao tác và vận hành

+ Đảm bảo cung cấp điện liên tục và tin cậy với chất lượng cao + Có khả năng mở rộng và phát triển

+ Có các thiết bị hiện đại có thể áp dụng các công nghệ tiên tiến trong vận hành và điều khiển mạng điện

+ Giá thành hợp lý và có hiệu quả kinh tế cao

+ Cấu trúc của trạm biến áp: có thiết bị phân phối phía sơ cấp và thiết bị phân phối phía thứ cấp:

- Các thành phần điện cao áp:

~ hệ thanh cái cùng sứ và dây cáp

~ thánh cái là thiết bị dùng để tiếp nhận và phân phối điện năng

~ sứ cách điện

- Thiết bị phân phối cao áp:

~ máy cắt: + nhiều dầu + chân không

~ máy cắt phụ tải

~ dao cách ly

~ dao ngắt mạch và dao ngắn mạch

~ cầu chảy

~ máy biến đổi đo lường: + máy biến động

+ máy biến điện áp + kháng điện

- Các thiết bị phân phối phía thứ cấp: là thiết bị điện, tải tiêu thụ

V TẢI TIÊU THỤ

1 Hộ dân

Chủ yếu là các thiết bị điện dân dụng công suất nhỏ mạch điện đơn giản, hoạt động chủ yếu dòng xoay chiều 220V

2 Công ty nhà máy (sản xuất công nghiệp)

Dùng các động cơ một chiều, xoay chiều, đồng bộ, không đồng bộ và các đông cơ đặc biệt khác

Dùng loại mạng điện 3 pha, công suất lớn, yêu cầu phải giải quyết các vấn đề về nguồn, về tải, về công suất truyền động

CHƯƠNG III:

TÌM HIỂU VỀ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

I SƠ LƯỢC VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Trong một thời gian dài cho đến chiến tranh thế giới thứ II, do điều kiện khoa học và công nghệ còn hạn chế, kỹ thuật điện chủ yếu tập trung vào lĩnh vực phát truyền tải và biến đổi năng lượng điện từ thông qua công nghệ điện cơ Sự phát triển của truyền động điện đã thúc đẩy sự ra đời của điện tử công nghiệp Tuy nhiên ứng dụng của nó còn bị hạn chế vì thiếu những linh kiện điện tử công suất có hiệu suất cao kích thước nhỏ và đặc biệt độ tin cậy cao Các đèn điện tử chân không, có khí, các đèn thủy ngân không đáp ứng được những nhu cầu, đòi hỏi khắt khe của điện tử công nghiệp Sự phát minh ra tranzito vào năm 1948 do Bardeen, Brattain và Schockley tại phòng thí nghiệm Bell Telephone đã đánh dấu bước phát triển cách mạng trong kỹ thuật điện tử Từ đó kỹ thuật điện tử phát triển mạnh theo hai hướng:

+ Kỹ thuật điện tử tín hiệu với đặc điểm chủ yếu là xử lý tín hiệu qua khuếch đại, điều chế tần số cao

+ Điện tử công suất với đặc điểm chủ yếu (đóng - cắt) dòng điện lớn, điện áp cao để thay đổi độ lớn của dạng sóng, tần số dòng công suất Như vậy điện tử công suất nghiên cứu ứng dụng các mạch điện tử công suất để khống chế dòng công suất

II CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐIỂN HÌNH VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG

1 Điôt công suất

Điôt công suất có dòng điện định mức từ 1A đến 5000A, điện áp định mức từ 10V đến 10KV và lớn hơn, chuyển mạch với thời gian nhanh nhất 20ns, thấp nhất là 100µs Chức năng chủ yếu là chỉnh lưu và biến đổi DC-DC

2 Tranzito lưỡng cực công suất BJT

Tranzito lưỡng cực công suất BJT dẫn dòng một chiều khi có dòng bazo thích hợp, dòng điện định mức từ 0.5A đến 500A và lớn hơn, điện áp định mức từ 30V đến 1200V, thời gian chuyển mạch từ 0.5 đến 100µs Chức năng chủ yếu là biến đổi DC-DC và phối hợp với Diot trong các bộ nghịch lưu