Bài giảng điện tàu đại cương Khoa điện, điện tử ĐHGTVTP.HCM

TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Phần : TRẠM PHÁT ĐIỆN Chương 1: TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THUỶ §1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 Khái niệm: Trạm phát điện tầu thuỷ làm nhiệm vụ cung cấp, truyền phân bố lượng điện cho thiết bò dùng điện Tất thiết bò để vận hành tàu phần lớn sử dụng nguồn lượng điện, lượng điện đóng vai trò quan trọng đònh cho sống tàu Từ máy móc điện hàng hải như: Vô tuyến, VHF, Rada, Máy đo sâu… đến thiết bò buồng máy như: Các loại bơm, máy lọc, máy Phân ly, động Diezel … thiết bò phục vụ cho người như: Chiếu sáng, đốt nóng, Máy lạnh… sử dụng chung nguồn lượng, nguồn lượng điện Sở dó có điều nguồn lượng điện có nhiều ưu nguồn lượng khác chỗ: - Dễ tạo từ nguồn lượng khác biến đổi từ lượng điện sang dạng lượng cách đơn giản thuận tiện - Năng lượng điện dễ dàng tập trung, truyền tải phân bổ toàn hệ thống - Các thiết bò điện hoạt động tin cậy, tuổi thọ cao, không gây tiếng ồn, dễ dàng vận hành, khai thác, bảo dưỡng hệ thống - Các thiết bò vô tuyến, thông tin liên lạc phải sử dụng đến lượng điện - Năng lượng điện nguồn lượng không gây ô nhiễm môi trường Ngày số dạng lượng khác đưa vào sử dụng lượng mặt trời, lượng nguyên tử không phổ biến nhiều hạn chế 1.2 Các yêu cầu bản: Do điều kiện làm việc tàu thủy khác nghiệt phải chòu tác động môi trường rung lắc, chênh lệch nhiệt độ tàu qua vùng biển khác nhau, độ ẩm, nước muối….và nhiều điều kiện khác nên phải trạm phát điện tàu thủy phải đảm bảo đầy đủ yêu cầu trạm phát điện bình thường phải thỏa mãn số yêu cầu sau : - Phải có kết cấu đơn giản, chắn, gọn nhẹ chiếm diện tích lắp đặt ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT - Hoạt động tin cậy, an toàn điều kiện làm việc tàu theo quy - đònh đăng kiểm Dễ dàng việc vận hành, khai thác bảo dưỡng - Đảm bảo tính động - Hiệu suất sử dụng cao Tránh gây tiếng ồn gây nhiễu cho thiết bò radio… 1.3 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 ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT phụ tải phụ tải quan trọng CB CB1 CB2 CB3 CB5 EG DE1 G1 G2 DE2 D.E G3 DE3 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) 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 dòch vụ, tàu cứu hộ, … Hai máy phát đồng trục chủ yếu cấp điện cho phụ tải công suất lớn chân vòt mũi, chân vòt 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 Hình 1.2 Trạm phát điện điển hình tàu dòch vụ ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG DE4 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT §2 ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI TRẠM PHÁT ĐIỆN 2.1 Đònh nghóa : Đònh nghóa : trạm phát điện hệ thống lượng điện làm nhiệm vụ cung cấp, truyền tải, phân phối lượng từ lưới đến phụ tải Một trạm phát tối thiểu phải bao gồm phần sau : - Nơi tạo nguồn điện : Các máy phát xoay chiều, máy phát - chiều acquy( nguồn điện cố ) Nơi phân phối điện : hệ thống bảng điện chính, hệ thống dây dẫn, thiết bò đo kiểm tra - Các phụ tải : chủ yếu motor điện thiết bò sử dụng lượng điện 2.2 Phân loại trạm phát: a.Phân loại theo động lai - Trạm phát diesel: có động lai diesel - Trạm phát turbin: có động lai turbin - Trạm phát hỗn hợp: có động lai diesel turbin Trên số tàu sử dụng thêm số máy phát đồng trục lai động diesel lai chân vòt CB2 CB1 D.E1 G1 D.E2 a) ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG G2 D.E3 CB3 G3 Diesel lai máy phát TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT CB1 G1 TB1 NH1 CB2 NH2 b) G2 TB2 G1 TB1 G3 TB3 NH3 Turbin lai máy phát CB1 N.H1 CB3 D.E2 CB2 G2 CB3 G3 D.E3 c) Hỗn hợp Hình 1.3 Sơ đồ trạm phát điện tàu thủy b.Phân loại theo dòng điện - Trạm phát chiều: máy phát máy phát chiều - Trạm phát xoay chiều: máy phát máy phát điện xoay chiều đồng pha phụ tải CB1 G1 phụ tải CB2 G2 (a) CB1 CB3 G3 G1 CB2 G2 CB3 G3 (b) Hình 10.2 Sơ đồ trạm phát điện tàu thủy: a) Máy phát điện chiều; b) Máy phát điện xoay chiều ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT c.Phân loại theo chức - Trạm phát điện chính: trạm phát hoạt động thường xuyên, đảm bảo cung cấp đủ nguồn điện cho chế độ hoạt động tàu - Trạm phát điện cố: trạm phát hoạt động chế độ cố nguyên nhân mà trạm phát không hoạt động Trạm phát điện cố có máy phát có công suất nhỏ đủ cung cấp điện cho thiết bò quan trọng trường hợp cố thiết bò vô tuyến điện, hệ thống chiếu sáng cố, hệ thống phát tín hiệu, … Máy phát cố thường đặt cao mặt boong đề phòng trường hợp cố nước ngập buồng máy Công suất máy phát cố thường từ 20kVA đến 200KVA §3 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TRẠM PHÁT ĐIỆN TÀU THỦY 3.1 Loại dòng điện: Cơ sở để chọn tải nó( tải chủ yếu động cơ), xu hướng dùng trạm xoay chiều Những thiết bò dùng điện chiều qua biến đổi Sở dó hay dùng điện xoay chiều lý sau đây: - Độ tin cậy cao, chế tạo dễ, hỏng hóc - Chi phí bảo dưỡng rẻ nhiều so với chiều - Mức độ phức tạp quấn dây xoay chiều dễ chiều - Trọng lượng kích thước bé( riêng máy fát xoay chiều lớn chiều) - Thay đổi tốc độ động xoay chiều khó chiều( ngày có biến đổi tần số để điều chỉnh láng động xoay chiều) n ~ = 60f/p = n tt (1-s) thay đổi tốc độ cấp - Cáp dẫn điện : Động xoay chiều chiều tương đương Nhưng bên xoay chiều có khả tăng áp dễ nên giảm dòng - Về thiết bò khởi động: Bên xoay chiều nhỏ chiều - Công tắc tơ, rele : Công tắc tơ chiều tin cậy xoay chiều, kích thước xoay chiều nhỏ chiều thiết bò dập hồ quang bé ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT 3.2 Cấp điện áp: Theo quy đònh Đăng kiểm Việt nam có cấp điện áp sau: - Áp xoay chiều : 12v, 24v, 36v, 127v, 220v, 380v, 440v, 600v Áp 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 bò chuyên dùng ( chân vòt điện) 3.3 Tần số trạm phát : Thường chọn theo tiêu chuẩn nhà nước chế tạo trạm fát đó: Xu hướng tăng tần số Khi f tăng  n tăng  M giảm( P = const )  d ( đường kính rotor) giảm  giảm kích thước trọng lượng máy điện kéo theo số vấn đề vềbạc đỡ ổ bi Tàu Nhật, tàu Châu Âu: 60hz, Tàu nước XHCN : 50hz 3.4 Công suất trạm phát : Thông thường công suất trạm phát cụ thể tàu thủy phụ thuộc vào tổng công suất thiết bò trang bò tàu Việc bố trí số lượng công suất máy phát phải đảm bảo yêu cầu sau : - Trạm phát phải cung cấp đủ công suất cho phụ tải hoạt động chế độ hoạt động tàu - Bắt buộc phải có trạm phát điện cố đặt mớn nước tàu boong hở đảm bảo cấp nguồn cho số tải quan trọng tàu theo quy đònh đăng kiểm ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT §4 MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MÁY PHÁT ĐỒNG BỘ 4.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy phát đồng : thường có hai loại máy phát cực ẩn máy phát cực 4.1.1 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 chòu lực ổ đỡ, mà phía gắn cứng với động sơ cấp, phía bên đặt ổ đỡ gắn với vỏ satxi 3-Các cuộn dây cuộn dây ba pha (hoặc pha) lấy điện gọi cuộn dây phần ứng Chế tạo từ dây đồng hợp kim có độ dẫn điện cao, chòu 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 đònh, 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, chòu độ ẩm điều kiện môi trường, có tuổi thọ cao thông thường phần cách điện phải chòu 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 ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT quấn cuộn dây thành pha đối xứng có số cặp cực tùy thuộc vào tốc độ 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 4.1 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 đònh rotor, số cực nhiều tần số nguồn điện cao, hay ngước lại với tần số nguồn điện cần tạo cố đònh (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 đònh (chống dao động máy tải thay đổi) ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Hình 4.2 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 thankhông có 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 4.1.2 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 trò dòng điện kích thích (þ =K.Ikt ) [1-1] Nếu rotor quay động sơ cấp từ trường naỳ 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 trò 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 ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 10 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Cảm biến mức dạng điện cực R U U SS KĐ R Chuẩn a) Điện trở b) Điện dung (ON/OFF tương tự) Hình 12-3 Cảm biến mức dạng điện cực Với cảm biến mức điện cực dạng điện trở (hình 12-3a), mức chất lỏng ngập hai điện cực, xuất dòng điện chạy qua hai cực chất lỏng cấp điện cho rơ-le Với chất lỏng có độ dẫn điện khu vực dễ cháy nổ ta sử dụng điện cực dạng tụ (hình 12-3b), tụ điện nối vào mạch phân áp cho khuếch đại KĐ, đưa tín hiệu đến so sánh (SS) với tín hiệu chuẩn đóng mạch cho rơle ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 182 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Cảm biến áp suất Với loại cảm biến dạng màng (hình 12-4a), màng chế tạo đồng kết cấu theo dạng hộp xếp, áp suất P đưa vào màng có diện tích A tạo lực đẩy F = P.A, lò xo tạo lực phản kháng Flx = - K.x, với x khoảng dòch chuyển màng Nếu F > Flx màng đẩy lên tác động làm thay đổi trạng thái tiếp điểm Với loại piston (hình 12-4b) hoàn toàn tương tự Với loại ống Bourdon, áp suất P vào ống làm ống giãn ra, làm thay đổi trạng thái tiếp điểm Cảm biến áp suất loại tương tự P P 1 KĐ BĐ KĐ BĐ a) Cảm biến áp suất dạng cảm ứng ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG b) Cảm biến áp suất dạng điện dung 183 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT V mA 20 Pmax P c) Đặc tính dòng – áp suất Pmax P d) Đặc tính điện áp – áp suất Hình 12-5 Các loại cảm biến áp suất tương tự Hình 12-5a mô tả nguyên lý đo áp suất dựa nguyên tắc cảm ứng, áp suất thay đổi, khoảng cách phần động phần tónh thay đổi, điện cảm cuộn dây thay đổi, đưa vào cầu cân bằng, khuếch đại KĐ, sau biến đổi thành tín hiệu điện, thường tín hiệu dòng điện – 20mA, điện áp (1 – 5V) tần số Hình 12-5b mô tả nguyên lý đo áp suất dựa nguyên tắc điện dung Khi áp suất thay đổi, khoảng cách cực thay đổi làm thay đổi điện dung, trình xảy tương tự ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 184 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Cảm biến nhiệt Cảm biến nhiệt ON/OFF Ống đồng chứa công chất Ống đồng dẫn công chất a) Cảm biến nhiệt dùng màng b) Cảm biến nhiệt dùng ống Bourdon Hình 12-6 Cảm biến nhiệt ON/OFF Cảm biến nhiệt tương tự MgO Điện trở R Dây dẫn Ni Ống bảo vệ Ống thép không gỉ bảo vệ Cặäp nhiệt Ống bảo vệ mV Chất cách điện MgO Dây dẫn 100 Nhiệt độ a) Nhiệt điện trở: cấu trúc đặc tính ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 0 Nhiệt độ b) Cặp nhiệt ngẫu: cấu trúc đặc tính 185 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT c) Hình dáng bên Hình 12-7 Cảm biến nhiệt tương tự Nhiệt điện trở sử dụng tàu thủy thường có dạng dây màng mỏng kim loại có điện trở suất thay đổi nhiều theo nhiệt độ, Phổ biến kim loại Platin Niken Platin chế tạo với độ tinh khiết cao, cho phép tăng độ thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ, Platin trơ hoá học ổn đònh tinh thể nên cho phép hoạt động tốt dải nhiệt độ rộng (-200 – 10000C) Platin có hai loại sử dụng rộng rãi Pt100 JPT100 Niken có độ nhạy nhiệt cao nhiều so với Platin, điện trở Ni 1000C 1.617 so với 00C, với Platin 1.385 Tuy nhiên Ni có hóa tính cao, dễ bò oxy hóa nhiệt độ tăng dải nhiệt độ làm việc hạn chế (< 2500C) Ưu điểm nhiệt điện trở không cần dây bù nhiệt, nhược điểm không đo nhiệt độ cao Cặp nhiệt ngẫu mạch có hai dẫn kim loại khác (Ni, Ni-Cr) nối với hai điểm, điểm nối số đặt vò trí cảm biến nhiệt độ, điểm nối số bên ngoài, nhiệt độ hai điểm nối khác hai dẫn xuất dòng điện, để hở mạch điểm nối số xuất sức điện động sức điện động biến thiên theo nhiệt độ Cặp nhiệt ngẫu có loại J (IC) sử dụng cho dải nhiệt độ – 7500C, K (CA) sử dụng cho dải nhiệt độ – 12000C, R (PR) sử dụng cho dải nhiệt độ – 16000C ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 186 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Ưu điểm cặp nhiệt ngẫu đo nhiệt độ cao, nhược điểm phải sử dụng dây bù nhiệt THÔNG SỐ TÁC ĐỘNG TỨC THỜI CLOCK RESET LAMP TEST THÔNG SỐ CÓ TRỄ TRIGER DÒNG 4-20mA CẶP NHIỆT ĐIỆN TRỞ NGẪU THÔNG SỐ TƯƠNG TỰ THÔNG SỐ ON/OFF Sơ đồ khối hệ thống tự động kiểm tra báo động thông số buồng máy: KĐ SS/ DELAY TRIGER SS/ DELAY TRIGER R R L R BZ CHỈ THỊ R/I(F) KĐ TRIGER SS/ DELAY R CHỈ THỊ U/I(F) KĐ TRIGER SS/ DELAY R CHỈ THỊ BẢO VỆ THIẾT BỊ GIÁM SÁT TRUYỀN TIN Hình 12-8 Sơ đồ khối hệ thống tự động kiểm tra & báo động thông số buồng máy Bộ điều khiển hệ thống tự động kiểm tra báo động chế tạo rơ-le, linh kiện điện tử, kỹ thuật số, vi xử lý, PLC, máy tính Sơ đồ khối mô tả chức hình 12-8 R/I(F) biến đổi điện trở thành dòng điện (4-20mA) tần số U/I(F) biến đổi điện áp thành dòng điện (4-20mA) tần số Việc chuyển đổi tín hiệu vật lý khác sang dòng điện tần số cho phép truyền tín hiệu xa không bò tổn hao tín hiệu không bò ảnh hưởng nhiễu KĐ khối khuếch đại tín hiệu chuyển tín hiệu vào thành tín hiệu điện áp SS/DELAY khối so sánh tạo trễ, thông số đạt đến giá trò tới hạn sau thời gian trễ (nếu cần), gửi tín hiệu đến khối TRIGER (tạo tín hiệu ON/OFF hai trạng thái) để báo động ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 187 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Ví dụ minh họa Hệ thống tự động kiểm tra & báo động sử dụng rơ-le Hình 12-9 vẽ sơ đồ mạch hệ thống tự động kiểm tra báo động rơ-le Trên sơ đồ vẽ minh họa số kênh ON/OFF không trễ có trễ, mạch báo động (còi, đèn quay) Nguyên lý hoạt động sau: (với kênh không tre,ã giả sử xét kênh thứ nhất) Khi bình thường, rơ-le R1, S1 điện, đèn không sáng, còi không kêu; Khi xảy cố, tiếp điểm SENSOR đóng, rơ-le R1 có điện, đóng tiếp điểm R1 cấp nguồn xung (1 – 2Hz) cho đèn nháy, đóng tiếp điểm R1 cấp điện cho role R làm cho còi đèn quay hoạt động; Ấn nút nhận biết cố (ACCept/Reset), rơ-le S1 có điện, mở tiếp điểm thường đóng ngắt điện R1, đóng tiếp điểm S1 cấp nguồn liên tục cho đèn, đèn L1 chuyển từ nháy sang sáng liên tục, R1 mở tiếp điểm ngắt điện còi đèn quay ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 188 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Khi hết cố, tiếp điểm SENSOR mở, đèn tắt Hệ thống trở lại bình thường Với kênh có trễ, giả sử kênh thứ k Khi bình thường, rơ-le Rk, Sk điện, đèn không sáng, còi không kêu; Khi xảy cố, tiếp điểm SENSOR k đóng, rơ-le Tk có điện, sau khoảng thời gian trễ đóng tiếp điểm Tk cấp nguồn cho role Rk có điện, đóng tiếp điểm Rk cấp nguồn xung (1 – 2Hz) cho neon Lk nhấp nháy, đóng tiếp điểm Rk cấp điện cho role R làm cho còi đèn quay hoạt động; Ấn nút nhận biết cố (ACCept/Reset), rơ-le Sk có điện, mở tiếp điểm thường đóng ngắt điện Rk, đóng tiếp điểm Sk cấp nguồn liên tục cho đèn, đèn Lk chuyển từ nháy sang sáng liên tục, Rk mở tiếp điểm ngắt điện còi đèn quay Khi hết cố, tiếp điểm SENSOR k mở, đèn tắt Hệ thống trở lại bình thường Thử đèn: Ấn nút Test, tất đèn sáng, đèn không sáng bò hỏng, cần thay Ưu điểm hệ thống sử dụng rơ-le đơn giản, tin cậy Nhược điểm thực thuật toán bản, kênh ON/OFF, khó thực cho kênh tương tự VÍ DỤ MẠCH SỬ DỤNG KĨ THUẬT SỐ: ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 189 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT IC1 gồm mạch nhân đảo ( 4011); IC2 gồm mạch cộng đảo ( 4001); IC3 gồm mạch khuyếch đại (4050) Trạng thái bình thường : Cảm biến đóng nên đầu 11 IC3 có điện 0v Thế 0v từ đầu 12 IC3 đưa tới đầu 6(IC1) 8(IC2) Như đầu 11(IC1) 0v, đầu 1(IC2) 0v, đầu 10(IC2) 12v dẫn tới đầu 11(IC2) 0v đèn không sáng Đồng thời đầu 3(IC2) 0v nên còi không kêu Khi trạng thái cố : Cảm biến hở mạch đầu 11(IC3) 12v, 12v từ đầu 12(IC3) đưa tới đầu 6(IC1) không làm thay đổi trạng thái đầu 11(IC1) (vẫn 0v) Và đưa tới đầu 8(IC2) làm thay đồi trạng thái đầu 10(IC2) – 0v dẫn tới đèn nhấp nháy, Đồng thời đầu 3(IC2) 12v làm cho còi kêu Khi khẳng đònh cố: Người ca sau biết cố nhấn nút ‚Accep” làm cho đầu 3(IC1) tức thời lên 12v, điện đưa vào đầu 8(IC1) Kết hợp với đầu 9(IC1) 12v, làm cho đầu 12(IC1) 0v, điều làm cho đầu 11(IC1) lên 12v Xét IC2 : đầu 8(IC2) 12v, đầu 1(IC2) lên 12v làm cho đầu 10(IC2) đầu 3(IC2) xuống 0v Kết còi bò tắt đèn sáng liên tục ( đầu 11(IC2) tín hiệu nhấp nháy, đầu 11(IC1) 12v làm cho đèn sáng) Khi cố loại bỏ đèn tắt trạng thái bình thường Hệ thống sử dụng PLC/Vi xử lý thò số: Đèn Đèn quay Còi Cảm biến ON/OFF Cảm biến tương tự Test Reset Chỉ thò & rơle PLC Máy tính/ thiết bò tự ghi Bảo vệ Hình 12-10 Hệ thống tự động kiểm tra báo động sử dụng Vi xử lý/PLC ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 190 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Khối Chỉ thò & rơ-le có chức thò thông số tương tự đưa tác động rơ-le, khối có núm chỉnh giá trò giới hạn để báo động bảo vệ PLC vixử lý thực toàn thuật toán tạo trễ, báo động, nhận biết cố, … ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 191 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM CHƢƠNG KHOA ĐIỆN-ĐTVT HỆ THỐNG BÁO CHÁY VÀ CHỮA CHÁY 4.1 KHÁI QT CHUNG HỆ THỐNG Khái niệm - Trên tàu thuỷ mơi trường làm việc khắc ngiệt, tác nhân cháy tồn nhiều Hậu sựa cháy nguy hiểm, gây thiệt hại lớn tải sản, tính mạng người tàu Có yếu tố để hình thành cháy : Vật cháy – xy – Nguồn nhiệt Vật cháy chủ yếu dầu, giẻ, khí dễ cháy nổ, xốp cách nhiệt,… xy tồn xung quanh ta để đảm bảo sống Do nguy sinh cháy cao, cần sơ suất để phát sinh nguồn nhiệt gây cháy Do theo quy định Đăng kiểm tất tàu phải có hệ thống báo cháy tự động Đặc biệt giàn khoan, tàu chứa dầu, tàu khí hố lỏng, gas đòi hỏi cao - Để cảm biến cháy người ta dùng cảm biến: Có hai loại cảm biến nhiệt độ cảm biến khói, hai yếu tố sinh có cháy - Để nhanh chóng nhận biết khu vực có cháy hệ thống phải chia làm kênh khác cho khu vực khác Tuỳ kích thước kết cấu tính chất tàu mà hệ thống có nhiều hay khu vực số lượng cảm biến khác - Để chữa cháy người ta trang bị trạm khí CO2, bọt FOAM Việc điều khiển chữa cháy tập trung cách cấp điện cho van điện từ để xả tác nhân chữa cháy vào khu vực có cháy Trước xả khí chữa cháy phải có tín hiệu báo động cho người biết Thường kèm hệ thống cửa kín nước, trước xả khí chữa cháy, đóng cửa để cách lu khu vực cháy Các u cầu chức - Hệ thống phải có hai nguồn cung cấp, AC DC Nguồn tự động chuyển sang nguồn cố đồng thời có tín hiệu báo động âm ánh sáng - Hệ thống phải có nút nhấn tay đặt khu vực cơng cộng hành lang, cửa buồng máy, buồng lái,… - Các tín hiệu báo động âm ánh sáng phải đặc biệt để dễ phân biệt với tín hiệu báo động khác Các chng báo động đèn phải sơn màu đỏ ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 192 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT - Khi có tín hiệu báo cháy hệ thống phải có tín hiệu cắt tất bơm dầu, quạt thơng gió phải có trạm dừng cố tất thiết bị đồng thời phải có tín hiệu báo khu vực cháy - Phải có chức test hệ thống báo cháy - Phải có chức báo lỗi hệ thống báo cháy : chạm mass, ngắn mạch, đứt cáp, cảm biến… - Phải có chức reset hệ thống báo cháy - Phải có nút test đèn, còi - Phải có chức tắt báo động, xác nhận cố (Các u cầu cụ thể xem thêm quy định Đăng kiểm) 4.2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG Cấu trúc chung hệ thống thể hình 11.1 BAO KHU VUC CHAY BAO DONG CHUNG COI HU, DEN QUAY, CHUONG BAO SU CO MACH NGAT BOM DAU, QUAT GIO KHOI XU LY TIN HIEU TRUNG TAM KENH BAO CHAY NGUON CAP AC DC KENH BAO CHAY KENH BAO CHAY n - Hệ thống gồm kênh báo cháy từ 1-n, tuỳ thuộc vào kích thước tàu mà số kênh từ vài đến vài chục Số lượng cảm biến từ vài chục đến vài trăm - Bộ nguồn cấp gồm hai nguồn AC DC Có báo động hai nguồn - Khối báo động chung gồm có chng ,còi hụ, đèn quay - Khối sử lý tín hiệu trung tâm phát cháy khu vực, phát lỗi hệ thống đứt cáp, chạm chập,… - Khi có tín hiệu cháy hệ thống xuất tín hiệu ngắt bơm dầu, quạt gió, điều hồ khơng khí chung tồn tàu ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 193 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT 1.Cảm biến cháy: Có hai loại cảm biến khói cảm biến nhiệt a.Cảm biến nhiệt: Dùng ba loại, phạm vi hoạt động khoảng 65-900C, tùy thuộc vào khu vực Các tiếp điểm thường đóng thường mở, thay đổi giá trị tới ngưỡng tác động trung tâm điều khiển Ba loại cảm nhận với giá trị tuyệt đối nhiệt độ khu vực đặt cảm biến  Cảm biến nhiệt dạng bimetal: Tiếp điểm gắn đĩa thu nhiệt , nhiệt độ thay đổi lớn nhiệt độ quy định, đĩa biến dạng làm tiếp điểm tiếp xúc với  Cảm biến nhiệt kiểu nóng chảy: Sử dụng chất nóng chảy có nhiệt độ 60-850C Khi nhiệt độ tăng, chất chảy nóng chảy, tác dụng lực lò xo làm tiếp điểm hở mạch Loại ngày sử dụng  Cảm biến nhiệt kiểu bán dẫn: Khi nhiệt độ tắng, giá trị điện trở thay đổi, đưa tới mạch khuyếch đại, thay đổi giá trị ngưỡng cảm biến, tác động b Cảm biến tốc độ gia nhiệt: Dùng khu vực nguy hiểm, có nguy cháy cao tàu dầu, kho sơn,… Cảm biến tốc độ tăng nhiệt khu vực đặt Mặc dù nhiệt độ thấp, tốc độ tăng nhiệt q nhanh, thay đổi giá trị, tác động đến trung tâm( Rate of rise) c.Cảm biến khói: có ba loại hay sử dụng tàu biển:  Tế bào quang điện: Quạt gió, hút gió từ khu vực đưa vào buồng kín, buồng kín có đèn, tế bào quag điện Khi có cháy, khói hút vào buồng kín, thay đổi cường độ ánh sáng tác động lên tế bào quang điện, qua mạch khuyếch đại, gửi tín hiệu tác động đến trung tâm Hệ thống hay dùng tàu hàng, dùng báo cháy khu vực hầm hàng tàu chở hàng khơ  Dùng ngun lý tàn xạ ánh sáng: Dùng diod quang, chưa có khói cảm biến, ánh sáng truyền thẳng, phần tử nhận khơng có ánh sáng tới, khơng cháy Khi có khói, ánh sáng bị tán xạ, cảm nhận ánh sáng, gửi tín hiệu tới trung tâm báo cháy.(Photo smoke )  Dùng ngun tắc ion hóa chất phóng xạ: Cảm biến có hai ngăn nối nối tiếp, ngăn tạo tín hiệu chuẩn, bịt kín Ngăn thơng với bên ngồi qua lỗ nhỏ Bên hai ngăn ion hóa chất phóng xạ, cấp nguồn điện chiều Khi có cháy, khói lọt vào ngăn cảm biến, thay đổi q trình ion hóa, làm thay đổi điện trở ngăn cảm biến, qua mạch điện tử khuyếch đại, dòng qua cảm biến tăng, tác động đến trung tâm( Ionization smoke) ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 194 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Các loại cảm biến cháy cho catalog nhà chế tạo, hãng khác có thơng số khác 2.Cách nối cảm biến mạch: a.Nối song song cảm biến: dạng tiếp điểm thường mở Nối cảm biến cháy: khói, nhiệt, tốc độ tăng nhiệt, nút ấn báo cháy tay song song với Ở trạng thái bình thường, Ġ Khi xảy cháy, giá trị cảm biến thay đổi (ngắn mạch điện trở giảm mạnh) , dòng I tăng, trung tâm cảm nhận thay đổi dòng, gửi tín hiệu báo cháy kênh, chng đèn báo Khi bị đứt cáp từ trung tâm tới cảm biến, hở mạch dòng I =0, báo lỗi hệ thống kênh REOL: điện trở cuối đường dây, để trì dòng I? hệ thống làm việc bình thường R1 S T NA S REOL Hình 11.2 Sơ đồ nối cảm biến dạng song song b.Mắc nối tiếp cảm biến: Cảm biến loại thường đóng Nối nối tiếp cảm biến, nút ấn tay Mỗi cảm biến có điện trở mác song song Khi có cháy, cảm biến hở mạch, I=I1 Khi bình thương có dòng I0 chạy qua Đứt cáp, I=0, báo lỗi tới trung tâm R R R T NA S R EOL S R Hình 11.3 Sơ đồ nối cảm biến dạng nối tiếp ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 195 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT 3.Mạch cấp nguồn - Nguồn xoay chiều: Thơng qua biến áp cầu chỉnh lưu xuống 24 VDC - Nguồn chiều 24 VDC lấy từ Acquy Bình thường hệ thống lấy nguồn xoay chiều, nguồn bị bị tự động chuyển sang nguồn Acquy kèm theo tín hiệu báo động nguồn Trong trường hợp dùng nguồn xoay chiều mà nguồn chiều có tín hiệu báo động 4.Tín hiệu báo cháy: - Tín hiệu báo động có cháy đặt nơi đơng người, ví dụ buồng lái, buồng máy, hành lang, câu lạc bộ, - Tín hiệu báo động gồm chng, còi đèn, chúng sơn màu đỏ để dễ nhận biết Trên nhiều tàu có tín hiệu báo động cháy có tín hiệu gửi qua hệ thống báo động chung tồn tàu 5.Trung tâm xử lý tín hiệu - Tập trung tín hiệu từ mạch báo cháy khu vực, xử lý tín hiệu phát tín hiệu cần thiết - Trung tâm chế tạo rơle, mạch bán dẫn, vixư lý - Trên trung tâm xử lý có đèn báo cháy rõ khu vực báo cháy, ngồi có nút ấn, cơng tắc chức năng, gồm: Cơng tắc thử chức cháy Cơng tắc tắt còi báo động Cơng tắc tắt báo động trục trặc hệ thống nguồn, đứt cáp, chạm chập hệ thống Nút ấn Reset hệ thống Nút ấn cơng tắc thủ đèn, còi báo động Aptomát cấp nguồn Đồng hồ đo điện áp,… ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 196 [...]... nối tắt ngay đầu máy ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 12 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM Đặc tính ngoài KHOA ĐIỆN-ĐTVT U = f (Itải ) Khi Ikt = const, f = const Đặc tính tải cos  = const U = f (Ikt) Khi I u = const, f = const cos  = const Đặc tính điều chỉnh ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG Ikt = f (It) Khi U = const, f = const cos  = const 13 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT §5 ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP CHO CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 5.1 Khái... ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG Hệ thống kết hợp phức hợp pha nối tiếp và độ lệch 25 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT 7.4 Một số hệ thống tự động ổn đònh điện áp trong thực tế : a Hệ thống phức hợp pha song song của hãng still ( Đức ) Thanh cái CB Cuộn kháng Biến áp kích từ Sơ cấp 1 Sơ cấp 2 Tụ cộng hưởng Cầu chỉnh lưu ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 26 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT b Hệ thống tự động điều chỉnh điện. .. nó phù hợp cho tàu thủy Nhược điểm : độ chính xác thấp, hệ thống thường có cấu tạo cồng kềnh và khả năng tự kích ban đầu chưa cao ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 23 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT 7.2 Hệ thống tự động ổn đònh điện áp theo độ lệch : SS F KĐ F Hình 7.4 Sơ đồ nguyên lí của tự động điều chỉnh điện áp theo độ lệch Nguyên lí làm việc : Đại lượng điện áp U của máy phát điện được gọi là đại lượng được... 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) ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 15 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT * Do nhiệt độ trong cuộn... phải thực hiện kết hợp với nguyên tắc điều chỉnh theo độ lệch ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 21 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT U- điện áp của máy phát BA- Biến áp 440V/…V Bd – Biến dòng I/…A Ii – Thành phần xoay chiều dòng Iu – Thành phần điện áp xoay chiều Ikt – Dòng điện kích từ một chiều CL1 Chỉnh lưu thành phần dòng điện Cl2 Chỉnh lưu thành phần điện áp Kt- cuộn dây kích từ Từ sơ đồ ta có Ikt= Ii dc + Iu... dòng điện một chiều đi qua chúng Khi rotor của máy phát quay, từ dư trong lõi thép rotor quét lên các thanh dẫn stator, trong các cuộn dây stator xuất hiện các sức điện động cảm ứng Nếu sức điện động này được chỉnh lưu đưa trở lại cuộn kích từ (rotor) máy phát thì từ trường trong rotor sẽ tăng lên, và sức điện động stator cũng vì đó mà tăng lên, … ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 16 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT... rdây= 0 ) ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 29 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT 8.2 Các phương pháp kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ chính xác : 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: u A1  U 1 sin(1 t  1 ) u B1  U 1 sin(1 t  1  120 0 ) u C1  U 1 sin(1 t  1  240 0 ) và điện áp... 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 ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 30 TRƯỜNG ĐH GTVT TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐTVT Phương pháp đèn tắt: R S R T D1 D2 T' R' S' T' R' : góc lệch pha giữa điện áp lưới và điện áp máy... 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 ĐIỆN TÀU ĐẠI CƯƠNG 34 Máy phát 1 KHOA ĐIỆN-ĐTVT Điện áp U Tần số f TRƯỜNG... được điều chỉnh , đại lượng này bò thay đổi khi có những tác động bên ngoài N vào máy phát điện, ví dụ thay đổi tải, thay đổi điện trở, phân phối không đều vv… Giá trò của Uo – đại lượng cho trước là giá trò mong muốn của điện áp cần đạt được thường là các chiết áp trên đó có thang chia và kim chỉ thò khi ta muốn đặc giá trò điện áp ban dầu cho máy phát Điện áp máy phát qua bộ đo điện áp (là phản hồi