Nước ta là một nước đang phát triển và đang dần tiếp cận với khoa học kỹ thuật hiện đại. Nhiều khu công nghiệp hiện đại, khu chế xuất, các nhà máy, công ty sản xuất ra đời phục vụ cho nhu cầu của con người. Đi cùng sự phát triển đó là những ngành điện, điện tử, kỹ thuật số … giúp cho ngành công nghiệp nước ta hiện đại hoá với việc tiếp cận và sử dụng đồng loạt các thiết bị tự động. Ngày nay các mạch điều khiển trong công nghiệp thường dùng kỹ thuật số với các chương trình phần mềm đơn giản, linh hoạt và dễ dàng thay đổi được cấu trúc tham số hoặc các luật điều khiển. Nó làm tăng tốc độ tác động nhanh và có độ chính xác cao cho hệ thống, làm chuẩn hóa các hệ thống truyền động điện và các bộ điều khiển tự động hiện đại. Mạch nạp ắc quy tự động là một thiết bị điện có khả năng nạp điện cho ắc quy trong thời gian ngắn, tự động ngắt khi ắc quy đã no và có khả năng cảnh báo khi người sử dụng lắp ngược cực ắc quy khi sạc. Việc áp dụng mạch nạp ăc quy tự động là một nhu cầu cần thiết bởi việc sử dụng ắc quy trong đời sống rất rộng rãi. Ắc quy là nguồn cấp điện một chiều cho các thiết bị điện trong công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày, cung cấp nguồn điện một chiều cho các nơi chưa có nguồn điện lưới như chiếu sáng , tivi, thông tin liên lạc, điều khiển đo lường, cung cấp cho các thiết bị trên giàn khoan ngoài biển … Chính vì vậy việc nghiên cứu, chế tạo nguồn nạp cho ăc quy là hết sức cần thiết, nó ảnh hưởng rất lớn tới dung lượng và độ bền của ăc quy, đảm bảo được tính an toàn về cháy nổ.
1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ TÀU ĐIỆN MỎ 1.1. Đặc điểm của một số tàu điện mỏ Các mỏ than hầm lò nước ta chủ yếu sử dụng tàu điện của Nga và Trung Quốc sản xuất để vận chuyển than từ nơi khai thác, vận chuyển đất đá từ các lò chuẩn bị ra ngoài chân giếng, sau đó chuyển tiếp lên mặt mỏ bằng trục tải, băng tải, và vận chuyển vật liệu, máy móc từ ngoài vào các khu vực sản xuất. Tàu điện sử dụng ở các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh có hai loại là: tàu điện cần vẹt và tàu điện ắc quy. Các loại tàu này có đặc điểm khối lượng đầu tàu nhỏ và vừa; công suất từ 2,05 kW đến 90 kW; tỉ số truyền hộp giảm tốc lớn; tốc độ chuyển động của tàu thấp. Bảng 1.1 và 1.2 dưới đây là một số thông số kỹ thuật của 02 loại tàu điện mỏ được sử dụng để vận chuyển trong mỏ hầm lò của Việt Nam. Theo quy hoạch phát triển ngành than của Việt Nam đến năm 2020, để đảm bảo sản lượng khai thác trong những năm tới, thì các mỏ than phải khai thác mở rộng xuống mức sâu hơn, điều này sẽ dẫn đến loạt các vấn đề an toàn cần phải giải quyết bao gồm: hàm lượng khí mê tan càng tăng cao, độ ẩm và nhiệt độ môi trường tăng. Để đảm bảo an toàn chống cháy nổ trong khai thác than hầm lò, các mỏ bắt buộc phải chuyển sang sử dụng tàu điện ắc quy thay thế cho tàu điện cần vẹt để vận chuyển. 2 Bảng 1.1. Đặc tính kỹ thuật của một số tàu điện cần vẹt: Các thông số Đơn vị Loại tàu điện 7KP-1Y 10KP-2 14KP K-14 Trọng lượng đầu tàu kN 70 100 140 140 Cỡ đường mm 600-900 750-900 750-900 750-900 Lực kéo N 16500 16500 24000 24000 Vận tốc chế độ giờ km/h 10,5 10,5 12,6 12,6 Đường kính bánh xe theo vòng tiếp xúc mm 680 680 760 760 Tỷ số truyền hộp giảm tốc 10,97 10,97 14,83 14,83 Động cơ kéo ϶P-22 ϶P-255 K-809A ϶ T-46 Số lượng động cơ 2 2 2 2 Công suất tổng kW 50 50 90 90 Tốc độ động cơ vòng/phút 900 900 1320 1320 Kích thước cơ bản: Dài Rộng Cao mm 4500 1050 1500 4500 1050 1500 5200 1350 1650 5200 1350 1650 3 Bảng 1.2. Đặc tính kỹ thuật của tàu điện ắc quy CĐXT-8 Các thông số Đơn vị Loại tàu điện CĐXT-8 Trọng lượng đầu tàu kN 80 Lực kéo N 13000 Cỡ đường mm 600/900 Cương cự mm 1150 Kích thước cơ bản Dài Rộng Cao mm 4400 1350 1600 Đường kính bánh tàu mm 610 Động cơ điện Loại DZQ-15dl Tốc độ tàu km/h 7,8 Số lượng động cơ 2 Tỉ số truyền hộp giảm tốc 11,59 Tốc độ động cơ vòng/phút 1080 Công suất động cơ kW 15 Điện áp V 132 Ắc quy Loại DG-400KT 1.2. Giới thiệu một số tủ nạp ắc quy sử dụng tại các mỏ than ở Việt Nam Hệ thống nạp ắc quy hiện có tại các mỏ than hầm lò hiện nay phần lớn sử dụng tủ nạp đơn giản có biến áp và chỉnh lưu cầu có lọc điện với sơ đồ nguyên lý như hình 1.1 dưới đây. 4 + _ + _ + _ 1 2 3 4 5 Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý chung các tủ nạp ắc quy cho tàu điện mỏ 1 – máy cắt dầu; 2 – máy biến áp; 3 – thiết bị phân phối; 4 – chỉnh lưu; 5 – ắc quy. Đa số trường hợp hiện nay ở mỏ sử dụng tàu điện ắc quy làm phương tiện vân tải, trạm nạp được lắp đặt trong sân giếng chính của mỏ. 1.2.1 Tủ nạp ắc quy tại mỏ Khe Chàm và Vàng Danh Mỏ than Vàng Danh và Khe Chàm sử dụng trạm nạp ắc quy tàu điện mã hiệu ZYK – 75/120 do Trung Quốc sản xuất. Đặc tính kỹ thuật của tủ nạp ZYK – 75/120 được thể hiện trên bảng 1.3. 5 Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật của tủ nạp ZYK – 75/120 STT Thông số Giá trị Ghi chú 1 Công suất định mức 9 kW Thiết bị điều khiển và cung cấp điện cho tủ: Khởi động từ có công suất tương đương 2 Điện áp chỉnh lưu 120 VDC 3 Dòng điện chỉnh lưu 75 A 4 Điện áp nguồn Xoay chiều 3 pha - 380/660 V 5 Hiệu suất 86% 6 Sơ đồ nắn Cầu 3 pha 7 Van điện BK2-200-3A 8 Số van trong sơ đồ 6 cái 9 Phương pháp làm mát Thông gió tự nhiên 10 Chế độ làm việc Dài hạn 11 Kích thước tủ (dài x rộng x cao) 620 x684 x1130(mm) 12 Trọng lượng 235 Kg Tủ nạp ZYK-75/120 được sử dụng có cấu tạo đơn giản gồm 01 máy biến áp chỉnh lưu loại 3 pha có điều chỉnh điện áp vào, nối sao/tam giác và khối chỉnh lưu không điều khiển có 6 Diode mắc theo sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha. Để bảo vệ và tạo dòng cân bằng qua các Diode chỉnh lưu, người ta mắc nối tiếp với mỗi Diode một cuộn kháng. Để lọc thành phần sóng hài tần số cao, phía sau mạch chỉnh lưu có cuộn lọc điện cảm дc. Để điều khiển dòng nạp ắc quy, trên sơ đồ có thiết kế bộ khuếch đại từ YM-3/7 -25. Ngoài ra, để thuận tiện cho việc vận hành tủ chỉnh lưu, mạch điều khiển tủ nạp có các nút ấn khởi động, đồng hồ đo dòng nạp, vôn kế đo điện áp nạp. Trọn bộ tủ nạp ắc quy ZYK-75/120 có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện xoay chiều 3 pha thành 6 nguồn điện 1 chiều phù hợp để nạp điện cho tổ hợp ắc quy tàu điện. Sơ đồ nguyên lý tủ nạp ZYK-75/120 được mô tả trên hình 1.2. 2H (201) §Õn khëi ®éng tõ Z Y X B1 H B2 OYT a c b OYH R3 R1 C3 R2 C1 C2 a1 b1 c1 y x TP z B -10 -10 A -10 C +10 +10 +10 III B3 B5 B4 B6 V A _ KhuÕch §¹I Tõ YM-3/7-25 C C P KYB-11 + Tñ n¹p zyk - 75 / 120 PHÝCH N¹P Nót c¾t Nót K§ Vµo tæ hîp ¾c quy + _ 297 Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý tủ nạp ZYK-75/120 1.2.2.Tủ nạp YZA-200/230 cho tàu điện mỏ than hầm lò Mạo Khê Trạm nạp ắc qui tàu điện mỏ Mạo Khê sử dụng tủ nạp loại YZA- 200/230. Sơ đồ nguyên lý của tủ nạp YZA-200/230 được trình bày trên hình 1.3. Tương tự như tủ nạp ZYK-75/120, tủ nạp YZA-200/230 có cấu tạo đơn giản gồm 01 máy biến áp chỉnh lưu loại 3 pha không điều chỉnh điện áp vào, 7 nối sao/tam giác. Khác với tủ ZYK-75/120 khối chỉnh lưu ở đây sử dụng loại có điều khiển gồm 03 Diode và 03 Thyristor mắc theo sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng. Để bảo vệ và tạo dòng cân bằng qua các Diode chỉnh lưu, người ta mắc nối tiếp với mỗi Diode một cuộn kháng. Đặc tính kỹ thuật tủ nạp loại YZA-200/230 trên bảng 1.4. Bảng 1.4. Đặc tính kỹ thuật tủ nạp loại YZA-200/230 STT Thông số Giá trị Ghi chú 1 Công suất định mức 46 kW Thiết bị điều khiển và cung cấp điện cho tủ: Khởi động từ 125 A hoặc loại tương đương. 2 Điện áp chỉnh lưu 230 V DC 3 Dòng điện chỉnh lưu 200 A 4 Điện áp nguồn 380 / 660 V AC 5 Tổ đấu dây ∆/Y 6 Hệ số cosφ 0,7 7 Sơ đồ nắn Cầu 3 pha có điều khiển 8 Số Thyristor trong sơ đồ 3 cái- T143-630 9 Số Diode trong sơ đồ 3 cái - D143-630 10 Phương pháp làm mát Thông gió tự nhiên 11 Chế độ làm việc Dài hạn 12 Giới hạn điều chỉnh dòng và áp chỉnh lưu Từ 50 -:- 100 % định mức. 13 Trọng lượng 965 kg 14 Kích thước (DxRxC) 800 x1000 x1620 mm 8 TV3 TV1 TV2 CY FP A V A B C a3 a2 a1 b3 b2 b1 c 3 c 2 c 1 VD5 VD6 VD7 VD2 VD3 VD4 XP1 XP2 L TA RS Tõ K§T vµo tñ Tõ K§T ®Õn SB3 Nót thö rß X Y Z K§T PhÝch n¹p §iÖn ¸p nguån 380V UP 3x50+1x10 UP 4x4 (®iÒu khiÓn) UP 2x70 Ra phÝch n¹p S¬ ®å cung cÊp ®iÖn S¬ ®å m¹ch lùc tñ 36V 1 2 Tñ n¹p YZA - 200/230 Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý tủ nạp YZA-200/230 Một số bộ phận chính của tủ và nguyên lý làm việc như sau: + Biến áp TV1 là loại biến áp 3 pha 3 trụ khô, nguồn điện vào 3 pha tần số 50Hz. Phía sơ cấp: Điện áp 380/660V ( đấu dây ∆/Y ). Phía thứ cấp: Đấu (Y) và có các cọc đấu để tăng giảm điện áp như sau: Đấu ở cọc a1, b1, c1 điện áp ra là 230V. Đấu ở cọc a2, b2, c2 điện áp ra là 200V. Đấu ở cọc a3, b3, c3 điện áp ra là 135V. + Biến áp điều khiển TV2 là loại khô 3 pha 3 trụ: 9 Phía sơ cấp: Điện áp 380/660V (đấu dây ∆/Y ). Phía thứ cấp: Đấu (Y) điện áp 50 V cấp điện điều khiển cho 3 Thyristor (VD2, VD3, VD4). Ngoài ra, còn có 2 cuộn riêng điện áp ra 16V cấp điện điều khiển mạch ổn định dòng điện nạp. + Biến áp TV3: là biến áp khô 1 pha . Phía sơ cấp: Điện áp 36V lấy từ KĐT vào. Phía thứ cấp: điện áp ra 12V cấp cho mạch điều khiển chung của tủ, 6V cấp cho các đèn tín hiệu từ HL1 -:- HL6. + Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha gồm: 3 Diode (VD5, VD6, VD7) và 3 Thyristor (VD2, VD3, VD4). + L : 2 cuộn lọc (cuộn san) có nhiệm vụ chặn các sóng hài bậc cao còn xuất hiện sau khi chỉnh lưu. + Khối TA: Gồm các máy biến dòng TA1, TA2, TA3. Áp và dòng của 3 máy biến dòng này được đưa tới bộ chỉnh lưu 3 pha (gồm các van VD9, VD11, VD13, VD10, VD2) và thông qua Diode VD14 dẫn đến mạch điều khiển của 3 Thyristor nhằm ổn định dòng điện nạp. Ngoài ra bộ này còn có tác dụng như một khuếch đại từ tự bão hoà hồi tiếp âm dòng điện. + Khối CY: là các Bloc lắp các thiết bị bán dẫn để điều khiển quá trình làm việc của tủ tăng giảm dòng và áp chỉnh lưu v.v + Khối FP: là các Bloc lắp các thiết bị bán dẫn để chỉnh định thời gian nạp và bảo vệ rò điện v.v + A : Đồng hồ am pe 1 chiều có thang đo từ 0-:-300A để kiểm tra dòng điện chỉnh lưu (dòng điện nạp). + V : Đồng hồ vôn có thang đo từ 0-:-300V để kiểm tra điện áp chỉnh lưu (điện áp nạp). + PS : Đồng hồ đo điện trở cách điện có thang đo từ 0-:-40 kΩ. + RS : Điện trở sun. 10 1.2.3. Tủ nạp ắc quy tại mỏ Quang Hanh Mỏ than hầm lò Quang Hanh cũng sử dụng tủ nạp do Trung Quốc sản xuất mã hiệu GWZCA – 140/210. Về cấu tạo và nguyên lý làm việc, tủ nạp ắc quy GWZCA – 140/210 gần giống như tủ nạp ắc quy ZYK-75/120 nhưng có điện áp ra lớn hơn. Trong thiết kế của tủ nạp ắc quy GWZCA – 140/210 không có khuếch đại từ, vì thế để điều chỉnh dòng nạp cho tổ hợp ắc quy, người ta điều chỉnh điện áp vào của máy biến áp ba pha trong tủ chỉnh lưu. Đặc tính kỹ thuật của tủ nạp ắc quy GWZCA – 140/210 được giới thiệu trên bảng 1.5. Bảng 1.5. Đặc tính kỹ thuật của tủ nạp ắc quy GWZCA – 140/210 STT Thông số Giá trị Ghi chú 1 Công suất định mức 29 kW Thiết bị điều khiển và cung cấp điện cho tủ: Khởi động từ loại tương đương. 2 Điện áp chỉnh lưu 210 VDC 3 Dòng điện chỉnh lưu 140 A 4 Điện áp nguồn 380 VAC 5 Tổ đấu dây Y/∆ 6 Hệ số công suất 0,7 7 Sơ đồ nắn Cầu 3 pha không điều khiển 8 Số Diode trong sơ đồ 6 cái 9 Phương pháp làm mát Thông gió tự nhiên 10 Chế độ làm việc Dài hạn 11 Trọng lượng 600 kg 12 Kích thước (DxRxC) 700 x600 x1200 mm Sơ đồ nguyên lý của tủ nạp ắc quy GWZCA – 140/210 được giới thiệu trên hình 1.4. [...]... loi sau: + c quy axit chỡ; + c quy st kim; + c quy km-bc; + c quy cat i mi-bc 16 Tuy nhiờn, c quy axit chỡ v c quy kim c s dng nhiu hn c trong cỏc lnh vc nh iu khin o lng, chy ng c in mt chiu, Trong ngnh cụng nghip m trc õy, ngi ta ch yu s dng c quy st kim do bn ca loi c quy ny cao hn nhiu ln c quy axit Hn na trc õy ngnh cụng nghip ch to c quy cha phỏt trin, giỏ thnh cho t hp c quy dựng cho tu in cao... sn xut c quy rt phỏt trin, cụng ngh ch to v vt liu s dng ch to c quy ó tin n mc hon ho do vy c quy axit ó cú c tui th s dng ngang tm vi c quy st kim (n trờn 10 nm), dung lng c quy axit chỡ cao hn, giỏ thnh c quy axit cng r hn do vy ngy nay ngi ta ang chuyn dn s dng c quy axit chỡ thay cho c quy st kim trong cỏc tu in chy c quy trong m 1.3.2 Phõn loi c quy 1.3.2.1 c quy st kim V cu to, c quy st kim... t thay i lm cho in ỏp ca cun s cp mỏy bin ỏp lc cng thay i theo, dn n in ỏp ra phớa th cp T2 cng thay i gi cho in ỏp ra n nh trong gii hn quy nh Nhn xột chung: Cỏc t np c quy cho tu in ang c s dng ti cỏc m than ca Vit Nam hin nay thuc loi cụng ngh c, quỏ trỡnh vn hnh bo dng phc tp, thng gõy ra súng hi ln cho h thng cung cp in cho m Mt khỏc, hu ht cỏc t np in cho c quy loi ny cú h s cụng sut cos thp... ca c quy s gim rt nhanh Mt khỏc cỏc tinh th Sunfat chỡ (PbSO4) to thnh trong phn ng s cú dng thụ, rn rt khú ho tan nờn ngn cn quỏ trỡnh np in tr li cho c quy sau ny (hin tng sun phỏt hoỏ bn cc ca c quy) Thi im tgh gi l gii hn phúng in cho phộp ca c quy, cỏc giỏ tr EP, UP ti t , tgh gi l cỏc giỏ tr gii hn phúng in cho c quy Sau khi ó ngt mch phúng mt khong thi gian, cỏc giỏ tr sc in ng, in ỏp ca c quy, ... phúng in; IP - Dũng in phúng; raq - in tr trong ca c quy khi phúng in Trong quỏ trỡnh np in, sc in ng En ca c quy c tớnh nh sau: En = Un In raq , trong ú : En - Sc in ng ca c quy np in; In - Dũng in np; Un - in ỏp o trờn cc ca c quy khi np in; raq - in tr trong ca c quy khi np in Dung lng phúng ca c quy l i lng ỏnh giỏ kh nng cung cp nng lng ca c quy cho ph ti, c tớnh theo cụng thc: CP = IP tP trong... thit k t np c quy va khc phc c cỏc nhc im trờn li cú th nõng cao h s cụng sut l cn thit 1.3 c im v phõn loi c quy 1.3.1 c im ca mt s loi c quy c quy l ngun in hoỏ, dựng tớch tr in nng, cung cp dũng mt chiu cho cỏc thit b in trong cụng nghip v dõn dng Sc in ng ca c quy ph thuc vo vt liu ch to bn cc v cht in phõn Cú rt nhiu loi c quy khỏc nhau c sn xut tu thuc vo nhng iu kin yờu cu c th cho cỏc ng dng... l thi gian hi phc hay khong ngh ca c quy Thi gian phc hi ny ph thuc vo ch phúng in ca c quy ỏnh giỏ kh nng cung cp in ca c quy theo in ỏp danh nh, ngi ta quy nh so sỏnh dung lng phúng in thu c ca cỏc c quy khi tin hnh thớ nghim ch phúng in cho phộp l 20h Dung lng phúng trong trng hp ny c kớ hiu l C20 Thi gian phúng in cho phộp, cỏc giỏ tr gii hn phúng in ca c quy ph thuc vo dũng phúng in S ph thuc... rt ln n cht lng v tui th ca c quy Dũng in np nh mc i vi c quy qui nh bng 0,05C20 Nhn xột: c quy axit chỡ c s dng mt cỏch ph bin bi nú cú nhiu u vit: - in ỏp ln; - Hiu sut cao; - Dung lng ln, ớt ph thuc vo nhit ; - Giỏ thnh h Hin nay, cỏc m than hm lũ Vit Nam ang chuyn dn sang s dng c quy axit chỡ cho tu in phc v cụng vic vn ti Vỡ vy, vic nghiờn cu thit k t np c quy cho cỏc m than hm lũ hin nay l... trong c quy st kim l dung dch Hydro Kali (KOH) c quy st kim, sc in ng ca nú ớt ph thuc vo nng ca dung dch in phõn Mi mt c quy kim n sau khi c np y cú giỏ tr in ỏp khong 1,25 V Cỏc phng trỡnh phn ng phúng v np nh sau: Vi c quy st kim: 2Ni(OH)3 + KOH + Fe = 2Ni(OH)2 + KOH + Fe(OH)2 Nng dung dch in phõn hu nh khụng thay i trong quỏ trỡnh phúng np c quy, do ú ch cn ớt dung dch in phõn nờn c quy kim... phúng cho phộp 0,5 2 4 6 8 10 t p (h) Hỡnh 1.8 th phúng ca c quy axit - chỡ T th ta cú nhn xột sau: Trong khong thi gian phúng t tP = 0 n tP = tgh sc in ng, in ỏp, nng dung dch in phõn gim dn Tuy nhiờn trong khong thi gian ny, dc ca cỏc th khụng ln, ta gi l giai on phúng n nh hay thi gian cho phộp tng ng vi mi ch phúng in ca c quy T thi im tgh tr i dc cỏc th thay i t ngt Nu tip tc cho c quy phúng