PHẦN I: KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH CHƯƠNG1: ĐẠI CƯƠNG VỀ KỸ THUẬT LẠNH (KTL) 11. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA KTL Cách đây hàng ngàn năm , ở Ấn Độ, Trung Quốc, Ai Cập… con người đã biết sử dụng kỹ thuật lạnh bằng cách trộn muối với nước để được nhiệt độ thấp hơn. KTL hiện đại được phát triển mạnh mẽ từ thế kỷ 18, khi các hiện tượng bay hơi chất lỏng, hoá lỏng chất khí được nghiên cứu và công bố rộng rãi ở Âu châu. Năm 1834, máy lạnh nén hơi đầu tiên đã được đăng ký bằng phát minh ở Anh quốc bởi Jacob Perkins với đầy đủ các bộ phận như một máy lạnh nén hơi hiện đại gồm máy nén, giàn ngưng tụ, giàn bay hơi và tiết lưu (hình 11) Hình 1.1 : Văn bản phát minh của J.Perkins Từ đó, hệ thống máy lạnh không ngừng được cải tiến như đưa amôniắc (NH3) làm môi chất lạnh,rồi dùng Freon năm 1930 đã đánh dấu một bước nhẩy vọt trong KTL. Đồng thời với máy lạnh nén hơi, các loại máy lạnh làm việc trên nguyên lý hấp thụ, máy lạnh ejectơ cũng lần lượt ra đời. Ngày nay KTL đã đạt được những thành tựu đáng kể về kích cỡ, quy mô, hiệu suất và ứng dụng nó ngày một mở rộng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Một trong những ứng dụng quan trọng của KTL là bảo quản thực phẩm, và theo kinh nghiệm,thời gian bảo quản thực phẩm là hàm mũ của nhiệt độ. Quan hệ giữa số ngày bảo quản các loại thực phẩm và nhiệt độ bảo quản cho ở bảng sau: nhiệt độ loại thực phẩm 300C 200C 100C 00C 100C Cá 230 ngày 110 40 15 7 Thịt bò 2300 ngày 1000 100 30 8 Gia cầm 800 ngày 230 70 7 2 Trong thực tế, thời gian bảo quản phụ thuộc vào các yếu tố khác nhau như độ ẩm, phương pháp bao gói, thành phần không khí… nhưng nhiệt độ là thông số quan trọng nhất. Các thiết bị lạnh dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, đánh bắt hải sản dài ngày trên biển, các khe lạnh bảo quản, chế biến, phân phối. Các máy lạnh thương nghiệp,tủ lạnh gia dụng… ngày càng được sử dụng rộng rãi. Một ứng dụng quan trong của KTL là điều hoà không khí trong công nghiệp và điều hoà không khí tiện nghi. Điều hoà không khí công nghiệp như công nghiệp hoá học, công nghiệp dệt may… là để ổn định và nâng cao chất lượng sản phẩm. Điều hoà không khí tiện nghi được dùng trong các công sở, nơi công cộng, nhà hàng, khách sạn, bệnh viện, gia đình… nhằm nâng cao điều kiện làm việc và sinh hoạt cho con người. Ngoài ra, KTL còn được sử dụng trong công nghệ sấy thăng hoa, công nghệ siêu dẫn, kỹ thuật cryocông nghệ sinh học dung lạnh sâu tới 2000C để bảo quản các giống quý hiếm. Các thiết bị lạnh hiện đại được điều khiển bằng các khí cụ điện bảo vệ, điều khiển. Vì vậy, kỹ thuật điện lạnh trang bị những kiến thức cơ bản vì các thiết bị điện sử dụng trong KTL nhằm phối hợp tối ưu giữa thiết bị lạnh và thiết bị điện đảm bảo hệ thống hoàn thiện nhất. 12. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH NHÂN TẠO Để hạ nhiệt độ của đối tượng, người ta sử dụng các phương pháp sau: bay hơi khuyếch tán, hoà trộn lạnh, tiết lưu không sinh ngoại công, giãn nở khí có sinh ngoại công, hoá lỏng hoặc thăng hoa vật rắn, bay hơi chất lỏng và hiệu ứng điện nhiệt. 1 Bay hơi khuyếch tán Khi phun nước vào không khí khô có cùng nhiệt độ, nước sẽ bay hơi khuyếch tán vào không khí, làm giảm nhiệt độ không khí xuống vài độ. Phương pháp này chỉ sử dụng ở nơi không khí khô như dùng quạt có phun hơi nước. Trong máy lạnh hấp thụ khuyếch tán, giàn bay hơi amôniắc lỏng bay hơi khuyếch tán vào khí hydro, làm lạnh khí này. 2 Hoà trộn lạnh Cách đây 2000 năm, người Trung Quốc và Ấn Độ đã biết làm lạnh bằng cách hoà trộn muối và nước theo những tỷ lệ nhất định. Nếu hoà trộn 31 gam NaNO3 và 31 gam NH4Cl với 100 gam ở nhiệt độ 100C thì hỗn hợp sẽ giảm nhiệt độ đến 120C. Hoặc nếu trộn 200 gam CaCl2 với 100 gam nước đá vụn, nhiệt độ sẽ giảm từ 00C xuống 420C. Hiệu ứng này cũng xảy ra khi hoà trộn muối ăn với nước hoặc nước đá nhưng ở mức độ kém hơn. Hiệu ứng lạnh phụ thuộc nồng độ và nhiệt độ điểm cùng tinh. Cho đến đầu thế kỉ 20 ở Mỹ vẫn còn bán các loại muối làm lạnh. Sau khi sử dụng, hỗn hợp dùng làm phân bón rất tiện lợi. Ngày nay người ta vẫn sử dụng nước đá muối để ướp cá mới đánh bắt khi cần bảo quản cá ở nhiệt độ thấp hơn 00C. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là giá thành muối cao và phần lớn các loại muối đều có tính ăn mòn mạnh. 3 Phương pháp tiết lưu không sinh công Đây chính là hiệu ứng JouleThomson, tiết lưu khí qua cơ cấu tiết lưu (hình 12) từ áp sất cao p1 xuống áp suất thấp p2 không có trao đổi nhiệt với môi trường ngoài thì nhiệt độ hầu hết các chất khí và hơi đều giảm, đặc biệt khi tiết lưu hơi ẩm hoặc chất lỏng. Trong công nghiệp, Linde(Đức) là người đầu tiên sử dụng hiệu ứng tiết lưu kết hợp với các thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng để hoá lỏng không khí. Giản nở khí có sinh ngoại công Đây là phương pháp làm lạnh nhân tạo quan trọng. Các máy lạnh làm việc theo nguyên lý giản nở khí có sinh ngoại công gọi là máy lạnh nén khí. Phạm vi ứng dụng rất rộng lớn từ máy điều tiết không khí cho đến các máy sử dụng trong kỹ thật cryô để sản xuất nitơ, ôxy lỏng. hoá lỏng không khí và tách khí, hoá lỏng khí đốt… Nguyên tắc làm việc của máy lạnh nén khí được trình bày trên hình 13 Hình 13 : Nguyên tắc làm việc của máy nén khí. a) Sơ đồ thiết bị; b) Chu trình lạnh biểu diễn Máy lạnh nén khí gồm 4 thiết bị chính: Máy nén, bình làm mát, máy giãn nở và buồng lạnh. Môi chất lạnh là không khí hoặc một chất khí bất kỳ, không biến đổi pha trong chu trình. Không khí được nén đoạn nhiệt s1= const từ trạng thái 1 đến trạng thái 2. Ở chu trình làm máy, không khí thải nhiệt cho môi trường ở áp suất không đổi đến trạng thái 3,sau đó được giãn nở đoạn nhiệt s3 = const xuống trạng thái 4 có nhiệt độ thấp và áp suất thấp. Trong phòng lạnh không khí thu nhiệt của môi trường ở áp suất không đổi và nóng dần lên điểm 1, khép kín vòng tuần hoàn. Như vậy chu trình máy lạnh nén khí gồm 2 quá trình nén và giãn nở đoạn nhiệt với hai quá trình thu và thải nhiệt đẳng áp nhưng không đẳng nhiệt. 4 Hoá lỏng hoặc thăng hoa chất rắn Đây là phương pháp làm lạnh nhờ chuyển pha các tải lạnh như nước đá và đá khô. Nước đá khi tan ở 00C thì thu một nhiệt lượng cỡ 333KJKg. Nếu cần nhiệt độ thấp hơn, phải trộn đá vụn với muối ăn. Đây là phương pháp làm lạnh để bảo quản hải sản ở các thuyền đánh bắt cá không có máy lạnh. Đá khô là cacbonic ở thể rắn. Khi bay hơi nó chuyển pha từ dạng rắn qua hơi mà không qua lỏng. Nhiệt ẩn thăng hoa của đá khô là 637,3 KJKg. Đá khô vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong vận chuyển thực phẩm. 5 Bay hơi chất lỏng Quá trình bay hơi chất lỏng gắn liền với quá trình thu nhiệt. Chất lỏng bay hơi đóng vai trò quan trọng trong KTL như là môi chất lạnh và tải lạnh. Các môi chất lỏng ở máy lạnh nén hơi hấp thụ và ejectơ là amoniắc, nước, các freôn đều thu nhiệt của môi trường khi bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra môi trường khi ngưng tụ ở nhiệt dộ cao và áp suất cao. 6 Hiệu ứng điện nhiệt Còn được gọi là hiệu ứng Peltier(Mỹ). Nếu cho dòng điện một chiều đi qua vòng dây dẫn gồm 2 kim loại khác nhau thì một đầu sẽ nóng lên, một đầu nguội đi đó là hiệu ứng ngược với pin nhiệt điện. Hiệu ứng điện nhiệt có thể đạt tới 60k, ưu điểm chính của loại máy lạnh dùng hiệu ứng điện nhiệt là không có phần chuyển động nên không ồn, gọn nhẹn, không cần môi chất lạnh, nhưng hiệu suất thấp, giá thành cao. 13. MÔI CHẤT LẠNH Môi chất lạnh( còn được gọi là tác nhân lạnh, ga lạnh) là môi chất được sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt của môi trường có nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn. Môi chất được tuần hoàn trong hệ thống nhờ quá trình nén. Ở máy lạnh nén hơi, sự thu nhiệt của đối tượng nhờ quá trình bay hơi của môi chất ở nhiệt độ thấp áp suất thấp còn sự thải nhiệt được thực hiện bởi quá trình ngưng tụ ở nhiệt độ cao và áp suất cao. Sự tăng áp suất nhờ quá trình nén hơi, còn sự giảm áp suất nhờ quá trình tiết lưu. Ở máy lạnh hơi, môi chất thay đổi trạng thái từ hơi sang lỏng và ngược lại, còn ở máy lạnh nén khí, môi chất không thay đổi trạng thái, luôn ở thể khí. A – Các yêu cầu đối với môi chất lạnh. 1 Về hoá học Trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc môi chất không được phân huỷ, không được polymer hoá, không ăn mòn cácchi tiết máy, không phản ứng với dầu bôi trơn, không cháy nổ 2 Về vật lý Áp suất ngưng tụ không quá cao vì nếu cao thì độ bền chi tiết tăng làm tăng kích cỡ, trọng lượng máy và dễ rò rỉ môi chất. Áp suất bay hơi không quá thấp, vì nếu thấp thì độ chênh lệch áp lớn dễ rò rỉ không khí vào hệ thống. Nhiệt độ hoá lỏng phải cao hơn nhiệt độ bay hơi vì nhiệt độ tới hạn phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ. Nhiệt dung riêng của môi chất càng lớn càng tốt vì chỉ cần một khối lượng nhỏ môi chất vẫn có năng suất lạnh lớn. Độ nhớt động của môi chất càng bé càng tốt vì sẽ giảm tổn thất áp suất trên đường ống. Hệ số dẫn nhiệt của môi chất càng lớn càng tốt vì sẽ giảm kích cỡ của các thiết bị trao đổi nhiệt. Môi chất hoà tan dầu hoàn toàn thì thuận tiện hơn cho việc bnôi trơn các chi tiết chuyển động. Khả năng hoà tan nước sẽ tránh được tắc ẩm ở tiết lưu. Không dẫn điện của môi chất là ưu tiên lớn vì có thể dùng môi chất cho các máy nén kiểu kín và nửa kín. 3 Về sinh lý Môi chất không được độc hại với người và cơ thể sống và phải có mùi đặc biệt để dễ phát hiện khi rò rỉ. Môi chất không ảnh hưỏng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản, không gây ra các hiện tượng tác hại đến môi trường. 4 Về kinh tế: Giá thành hạ, dễ bảo quản, vận chuyển. Trên thực tế, không một môi chất lạnh nào đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên. Môi chất lạnh nào đáp ứng đầy đủ trường hợp này nhưng lại không thích hợp cho trường hợp khác. Ví dụ amoniắc có nhiệt độ ẩn hóa hơi lớn, rất thích hợp cho hệ thống lạnh công suất lớn vì lượng môi chất tuần hoàn nhỏ, thiết bị gọn nhẹ nhưng lại không phù hợp cho máy lạnh công suất bé như tủ lạnh, điều hoà nhiệt độ gia dụng… B Các môi chất lạnh thường dùng Trong quá trình phát triển hàng trăm năm loại môi chất lạnh đã được phát minh, nghiên cứu, thử nghiệm, nhưng do gặp nhiều trở ngại vì công nghệ, vận chuyển, bảo quản… nên chỉ một số môi chất được ứng dụng rộng rãi, đó là: • Amôniắc ( NH3R717) dung cho hầu hết các loại máy lạnh nén hơi công suất lớn. • Freon 12(R12), Freon 22(R22) cho các loại máy lạnh rất nhỏ, nhỏ (R12) và trung bình, lớn (R22), đặc biệt R22 dùng rất rộng rãi cho điều hoà không khí. • Không khí dùng cho máy lạnh nén khí. • Nước dung cho máy lạnh hấp thụ, máy lạnh ejectơ. • Các chất hỗn hợp đồng sôi thay thế dần cho R12.Dưới đây là các môi chất lạnh thường gặp:
Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 PHẦN I: KỸ THUẬT ĐIỆN LẠNH CHƯƠNG1: ĐẠI CƯƠNG VỀ KỸ THUẬT LẠNH (KTL) 1-1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CỦA KTL Cách hàng ngàn năm , Ấn Độ, Trung Quốc, Ai Cập… người biết sử dụng kỹ thuật lạnh cách trộn muối với nước để nhiệt độ thấp KTL đại phát triển mạnh mẽ từ kỷ 18, tượng bay chất lỏng, hố lỏng chất khí nghiên cứu công bố rộng rãi Âu châu Năm 1834, máy lạnh nén đăng ký phát minh Anh quốc Jacob Perkins với đầy đủ phận máy lạnh nén đại gồm máy nén, giàn ngưng tụ, giàn bay tiết lưu (hình 1-1) Hình 1.1 : Văn phát minh J.Perkins Từ đó, hệ thống máy lạnh không ngừng cải tiến đưa amôniắc (NH3) làm môi chất lạnh,rồi dùng Freon năm 1930 đánh dấu bước nhẩy vọt KTL Đồng thời với máy lạnh nén hơi, loại máy lạnh làm việc nguyên lý hấp thụ, máy lạnh ejectơ đời Ngày KTL đạt thành tựu đáng kể kích cỡ, quy mơ, hiệu suất ứng dụng ngày mở rộng nhiều lĩnh vực sống Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 Một ứng dụng quan trọng KTL bảo quản thực phẩm, theo kinh nghiệm,thời gian bảo quản thực phẩm hàm mũ nhiệt độ Quan hệ số ngày bảo quản loại thực phẩm nhiệt độ bảo quản cho bảng sau: nhiệt độ -300C -200C -100C 00C 100C loại thực phẩm Cá 230 ngày 110 40 15 Thịt bò 2300 ngày 1000 100 30 Gia cầm 800 ngày 230 70 Trong thực tế, thời gian bảo quản phụ thuộc vào yếu tố khác độ ẩm, phương pháp bao gói, thành phần khơng khí… nhiệt độ thơng số quan trọng Các thiết bị lạnh dùng công nghiệp chế biến thực phẩm, đánh bắt hải sản dài ngày biển, khe lạnh bảo quản, chế biến, phân phối Các máy lạnh thương nghiệp,tủ lạnh gia dụng… ngày sử dụng rộng rãi Một ứng dụng quan KTL điều hồ khơng khí cơng nghiệp điều hồ khơng khí tiện nghi Điều hồ khơng khí cơng nghiệp cơng nghiệp hố học, công nghiệp dệt may… để ổn định nâng cao chất lượng sản phẩm Điều hồ khơng khí tiện nghi dùng công sở, nơi công cộng, nhà hàng, khách sạn, bệnh viện, gia đình… nhằm nâng cao điều kiện làm việc sinh hoạt cho người Ngồi ra, KTL cịn sử dụng công nghệ sấy thăng hoa, công nghệ siêu dẫn, kỹ thuật cryo-công nghệ sinh học dung lạnh sâu tới -200 0C để bảo quản giống quý Các thiết bị lạnh đại điều khiển khí cụ điện bảo vệ, điều khiển Vì vậy, kỹ thuật điện lạnh trang bị kiến thức Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 thiết bị điện sử dụng KTL nhằm phối hợp tối ưu thiết bị lạnh thiết bị điện đảm bảo hệ thống hoàn thiện 1-2 CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH NHÂN TẠO Để hạ nhiệt độ đối tượng, người ta sử dụng phương pháp sau: bay khuyếch tán, hồ trộn lạnh, tiết lưu khơng sinh ngoại cơng, giãn nở khí có sinh ngoại cơng, hố lỏng thăng hoa vật rắn, bay chất lỏng hiệu ứng điện nhiệt 1- Bay khuyếch tán Khi phun nước vào khơng khí khơ có nhiệt độ, nước bay khuyếch tán vào khơng khí, làm giảm nhiệt độ khơng khí xuống vài độ Phương pháp sử dụng nơi khơng khí khơ dùng quạt có phun nước Trong máy lạnh hấp thụ khuyếch tán, giàn bay amôniắc lỏng bay khuyếch tán vào khí hydro, làm lạnh khí 2- Hoà trộn lạnh Cách 2000 năm, người Trung Quốc Ấn Độ biết làm lạnh cách hoà trộn muối nước theo tỷ lệ định Nếu hoà trộn 31 gam NaNO3 31 gam NH4Cl với 100 gam nhiệt độ 100C hỗn hợp giảm nhiệt độ đến -120C Hoặc trộn 200 gam CaCl2 với 100 gam nước đá vụn, nhiệt độ giảm từ 0C xuống -420C Hiệu ứng xảy hoà trộn muối ăn với nước nước đá mức độ Hiệu ứng lạnh phụ thuộc nồng độ nhiệt độ điểm tinh Cho đến đầu kỉ 20 Mỹ bán loại muối làm lạnh Sau sử dụng, hỗn hợp dùng làm phân bón tiện lợi Ngày người ta sử dụng nước đá muối để ướp cá đánh bắt cần bảo quản cá nhiệt độ thấp 00C Nhược điểm chủ yếu phương pháp giá thành muối cao phần lớn loại muối có tính ăn mịn mạnh 3- Phương pháp tiết lưu khơng sinh cơng Đây hiệu ứng Joule-Thomson, tiết lưu khí qua cấu tiết lưu (hình 1-2) từ áp cao p1 xuống áp suất thấp p2 khơng có trao đổi nhiệt với Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 mơi trường ngồi nhiệt độ hầu hết chất khí giảm, đặc biệt tiết lưu ẩm chất lỏng Trong công nghiệp, Linde(Đức) người sử dụng hiệu ứng tiết lưu kết hợp với thiết bị trao đổi nhiệt ngược dịng để hố lỏng khơng khí Giản nở khí có sinh ngoại cơng Đây phương pháp làm lạnh nhân tạo quan trọng Các máy lạnh làm việc theo ngun lý giản nở khí có sinh ngoại cơng gọi máy lạnh nén khí Phạm vi ứng dụng rộng lớn từ máy điều tiết khơng khí máy sử dụng kỹ thật cryô để sản xuất nitơ, ơxy lỏng hố lỏng khơng khí tách khí, hố lỏng khí đốt… Ngun tắc làm việc máy lạnh nén khí trình bày hình 13 Hình 1-3 : Nguyên tắc làm việc máy nén khí a) Sơ đồ thiết bị; b) Chu trình lạnh biểu diễn Máy lạnh nén khí gồm thiết bị chính: Máy nén, bình làm mát, máy giãn nở buồng lạnh Mơi chất lạnh khơng khí chất khí bất kỳ, khơng biến đổi pha chu trình Khơng khí nén đoạn nhiệt s1= const từ trạng thái đến trạng thái Ở chu trình làm máy, khơng khí thải nhiệt cho mơi trường áp suất khơng đổi đến trạng thái 3,sau giãn nở đoạn nhiệt s = const xuống trạng thái có nhiệt độ thấp áp suất thấp Trong phịng lạnh khơng khí thu nhiệt mơi trường áp Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 suất khơng đổi nóng dần lên điểm 1, khép kín vịng tuần hồn Như chu trình máy lạnh nén khí gồm q trình nén giãn nở đoạn nhiệt với hai trình thu thải nhiệt đẳng áp khơng đẳng nhiệt 4- Hố lỏng thăng hoa chất rắn Đây phương pháp làm lạnh nhờ chuyển pha tải lạnh nước đá đá khơ Nước đá tan 00C thu nhiệt lượng cỡ 333KJ/Kg Nếu cần nhiệt độ thấp hơn, phải trộn đá vụn với muối ăn Đây phương pháp làm lạnh để bảo quản hải sản thuyền đánh bắt cá khơng có máy lạnh Đá khơ cacbonic thể rắn Khi bay chuyển pha từ dạng rắn qua mà không qua lỏng Nhiệt ẩn thăng hoa đá khô 637,3 KJ/Kg Đá khơ cịn sử dụng rộng rãi vận chuyển thực phẩm 5- Bay chất lỏng Quá trình bay chất lỏng gắn liền với trình thu nhiệt Chất lỏng bay đóng vai trị quan trọng KTL môi chất lạnh tải lạnh Các môi chất lỏng máy lạnh nén hấp thụ ejectơ amoniắc, nước, freôn thu nhiệt môi trường bay áp suất thấp nhiệt độ thấp thải nhiệt môi trường ngưng tụ nhiệt dộ cao áp suất cao 6- Hiệu ứng điện nhiệt Còn gọi hiệu ứng Peltier(Mỹ) Nếu cho dòng điện chiều qua vòng dây dẫn gồm kim loại khác đầu nóng lên, đầu nguội đi- hiệu ứng ngược với pin nhiệt điện Hiệu ứng điện nhiệt đạt tới 60k, ưu điểm loại máy lạnh dùng hiệu ứng điện nhiệt khơng có phần chuyển động nên không ồn, gọn nhẹn, không cần môi chất lạnh, hiệu suất thấp, giá thành cao 1-3 MÔI CHẤT LẠNH Mơi chất lạnh( cịn gọi tác nhân lạnh, ga lạnh) môi chất sử dụng chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt mơi trường có nhiệt độ thấp thải nhiệt mơi trường có nhiệt độ cao Mơi chất tuần hồn hệ thống nhờ q trình nén Ở máy lạnh nén hơi, thu nhiệt đối tượng nhờ q trình bay mơi chất nhiệt độ thấp áp suất thấp thải nhiệt thực trình ngưng tụ nhiệt độ cao áp suất cao Sự tăng áp suất nhờ trình nén hơi, cịn giảm áp suất nhờ q trình tiết lưu Ở máy lạnh hơi, mơi chất thay đổi trạng thái từ sang lỏng ngược lại, cịn máy lạnh nén khí, mơi chất khơng thay đổi trạng thái, ln thể khí Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 A – Các yêu cầu mơi chất lạnh 1- Về hố học Trong phạm vi áp suất nhiệt độ làm việc môi chất khơng phân huỷ, khơng polymer hố, khơng ăn mịn cácchi tiết máy, khơng phản ứng với dầu bôi trơn, không cháy nổ 2- Về vật lý - Áp suất ngưng tụ khơng q cao cao độ bền chi tiết tăng làm tăng kích cỡ, trọng lượng máy dễ rị rỉ mơi chất - Áp suất bay khơng q thấp, thấp độ chênh lệch áp lớn dễ rị rỉ khơng khí vào hệ thống - Nhiệt độ hố lỏng phải cao nhiệt độ bay nhiệt độ tới hạn phải cao nhiệt độ ngưng tụ - Nhiệt dung riêng mơi chất lớn tốt cần khối lượng nhỏ mơi chất có suất lạnh lớn - Độ nhớt động môi chất bé tốt giảm tổn thất áp suất đường ống - Hệ số dẫn nhiệt mơi chất lớn tốt giảm kích cỡ thiết bị trao đổi nhiệt - Mơi chất hồ tan dầu hồn tồn thuận tiện cho việc bnôi trơn chi tiết chuyển động - Khả hoà tan nước tránh tắc ẩm tiết lưu - Không dẫn điện môi chất ưu tiên lớn dùng mơi chất cho máy nén kiểu kín nửa kín 3- Về sinh lý - Môi chất không độc hại với người thể sống phải có mùi đặc biệt để dễ phát rò rỉ - Môi chất không ảnh hưỏng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản, không gây tượng tác hại đến môi trường 4- Về kinh tế: Giá thành hạ, dễ bảo quản, vận chuyển Trên thực tế, không môi chất lạnh đáp ứng đầy đủ yêu cầu Môi chất lạnh đáp ứng đầy đủ trường hợp lại khơng thích hợp cho trường hợp khác Ví dụ amoniắc có nhiệt độ ẩn hóa lớn, thích hợp cho hệ thống lạnh cơng suất lớn lượng mơi chất tuần hồn nhỏ, thiết bị gọn nhẹ lại không phù hợp cho máy lạnh công suất bé tủ lạnh, điều hoà nhiệt độ gia dụng… Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 B- Các môi chất lạnh thường dùng Trong q trình phát triển hàng trăm năm loại mơi chất lạnh phát minh, nghiên cứu, thử nghiệm, gặp nhiều trở ngại cơng nghệ, vận chuyển, bảo quản… nên số môi chất ứng dụng rộng rãi, là: • Amơniắc ( NH3-R717) dung cho hầu hết loại máy lạnh nén cơng suất lớn • Freon 12(R12), Freon 22(R22) cho loại máy lạnh nhỏ, nhỏ (R12) trung bình, lớn (R22), đặc biệt R22 dùng rộng rãi cho điều hồ khơng khí • Khơng khí dùng cho máy lạnh nén khí • Nước dung cho máy lạnh hấp thụ, máy lạnh ejectơ • Các chất hỗn hợp đồng sôi thay dần cho R12.Dưới môi chất lạnh thường gặp: S ố thứ tự Ký hiệu Tên gọi Cơng thức hố học P hân tử lượng Nhiệ t độ sôi C áp suất thường Các chất vô R71 Amôniắc NH3 Nước H2O R71 Không khí - R72 Cacbơnic CO2 Nitrơoxit N2O R74 R74 4A R76 Sunfua đioxit 100 192,3 78,5 88,5 10,1 SO2 33,4 4 Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 Các chất hydrocacbon HALOGEN HIDRO CACBON R11 R12 Triclomônôflomêt an CCl2F2 R13 Điclođiflomêtan CClF3 R13 B1 Mônôclotriflomêt an CBrF3 R14 Mônôbromtriflom êtan CHCl2F Cacbontetraflorit CHClF2 CHF3 R23 Điclomônôflomêt an R11 Mônôclođiflomêt an R11 Triflomêtan CClF2C ClF2 CClCF5 R11 Triclotrifloêtan Điclotetrafloêtan R14 2b Mônôclopentafloe tan CH3CCl F2 R14 3a Mônôclođifloetan R13 4a Tetrafloetan CH3CH F2 Đifloetan R15 2a C4F8 Ơctaflocyclơbutan CH2=C F2 1 R21 2 2 R22 RC 318 R11 32a R11 50 Trifloêtan Vinyliden florit Êtilen CCl3F CF4 CCl2FC ClF2 CH3CF3 CH2FC F3 CH2=C H2 37,4 20,9 04,5 48,9 8,0 23,8 29,8 81,4 57,6 128,0 8,9 02,9 40,8 6,5 82,1 0,0 87,4 70,9 54,5 00,5 3, 02 47,7 3,6 38,5 9,10 4,67 26,5 25,0 -6,4 6,05 85,7 103,8 00 Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 HỖN HỢP MÔI CHẤT ĐỒNG SÔI Số thứ tự Ký hiệu Thành phần môi chất, kg/kg Nhiệt độ sơi áp suất khí 0C 25 R500 73,8% R12/26,2% R152a -33,5 26 R501 84,5% R22/15,5% R12 -41,5 27 R502 48,8% R22/51,2% R115 -45,5 28 R503 40,1% R23/59,9% R13 -87,9 29 R504 48,2% R32/51,8% R115 -57,2 3- Đồ thị lgp-h T – s: Năm đại lượng - Áp suất p, MPa; - Nhiệt độ T, K, t0C; - Entanpo h, kJ/kg; - Entropi s, kJ/kg.K; - Thể tích riêng v, m3/kg; đựơc biểu diễn cách rõ ràng cho trạng thái môi chất vùng làm việc Đồ thị lgp-h Mollier xây dựng lần vào năm 1912 trường đại học kỹ thuật TU Dresden (Đức), nên thường gọi đồ thị Mollier Đồ thị lgp-h chủ yếu dùng để tính tốn chu trình lạnh đồ thị T-s chủ yếu dùng để so sánh ưu nhược điểm chu trình Cấu tạo đồ thị sau ( h1.4) : Nguyễn Tuấn Anh (A) – TBĐ1 K50 Hình 1.4 : Cấu tạo đồ thị logp-h T-s Đồ thị có đường cong chia thành vùng trạng thái lỏng, ẩm nhiệt Phân cách vùng lỏng ẩm đường bão hoà lỏng ( x=0 ) đường sôi; vùng ẩm q nhiệt đường bão hồ khơ ( x=1) hay cịn goi đường ngưng Ở vài mơi chất cịn có đường hố rắn phía đường lỏng (CO2), vùng công tác mở rộng đến vùng thăng hoa vật rắn Phân cách đoạn x=0 x=1 điểm tới hạn K Tất giá trị đại lượng nằm đường x=0 có ký hiệu dấu phẩy đầu biểu thị trạng thái lỏng sôi (v’,h’,s’), năm đường x=1 biểu thị trạng thái bão hoà với dấu phẩy v”,h”.s” 1-4 CHẤT TẢI LẠNH Chất tải lạnh môi chất trung gian, nhận nhiệt đối tượng cần làm lạnh chuyển tới thiết bị bay Hệ thống lạnh dùng chất tải lạnh hệ thống gián tiếp qua chất tải lạnh Người ta sử dụng chất tải lạnh trường hợp sau: - Khó sử dụng trực tiếp giàn bay để làm lạnh sản phẩm 10 Hình 6.48: Khớp ly hợp điện từ kiểu bám Trục dẫn nối với mặt bích vật liệu phi từ tính, có gắn trống tang vật liệu sắt từ Nam châm điện với cuộn dây cố định trục bị dẫn Không gian nam châm điện tang trống điền đầy bột sắt từ với hạt kích thước bé cỡ micromet Để giảm ma sát, bột sắt từ trộn lẫn với bột than chì dầu nhờn Khi khơng có dịng kích thích, trục dẫn quay tự so với trục bị dẫn chưa có lực nối trục (lực ma sát bột sắt từ không đáng kể) Khi có dịng điện vào cuộn dây kích thích, từ trường sinh làm bột sắt từ bám chặt với nối trục dẫn với trục bị dẫn, truyền mômen từ trục dẫn sang trục bị dận Lực ma sát sinh đơn vị diện tích bề tang trống tính theo công thức: f ms = K ms ⋅ f dt = K ms B2 2.µ µ c (6.14) Trong đó: Kms - hệ số ma sát quy đổi fdt - lực điện từ vng góc với bề mặt tang trống đơn vị diện tích B - từ cảm khe hở μo - từ thẩm chân khô μc - độ từ thẩm tương đối bột sắt từ Mômen truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn là: M = f ms 2πR L = K ms πR LB µo µc (6.15) Trong đó: R – bán kính tang trống L - chiều dài tang trống Nhờ có bột sắt từ nên từ dẫn mạch từ lớn cần dịng điện kích từ khơng lớn truyền mômen lớn Quan hệ mômen tốc độ quay, mơmen dịng điện kích thích cho hình 6.48b, MT mơmen truyền, Md đặc tính động sơ cấp, Mn mơmen tải Khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát có cấu tạo hình 6.49 Hình 6.49: khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát 141 Khác với khớp ly hợp điện từ kiểu cảm ứng kiểu bám, khớp ly hợp điện từ kiểu ma sát không điều chỉnh tốc độ quay trục bị dẫn mà thực thao tác “ly” “hợp” Điện chiều qua chổi than vành trượt cấp cho cuộn dây nam châm điện với mạch từ cố định trục dẫn 11 then Phần động khớp phần ứng nam châm điện, chuyển động dọc trục bị dẫn 10 qua rãnh then hoa ống dẫn hướng 7, cố định bị dẫn 10 then Khi khơng có dịng điện vào cuộn dây, lị xo đẩy phần động phía phải, tách mặt ma sát rời nhau, khớp trạng thái “ly” Khi đưa điện vào cuộn dây từ thông sinh mạch từ khép kín qua mạch ma sát làm “hợp” khớp, momen bị truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn qua lực điện từ nén lên bề mặt ma sát Mômen truyền qua đĩa ma sát tính theo cơng thức: Rn M ms = ∫ dM ms = K msπp0 Rt Trong đó: Rn3 − Rt3 = πK ms Rn − β 3 ( ) (6-16) K ms - hệ số ma sát Rn, Rt – bán kính ngồi mặt ma sát β= Rn - hệ số hình dáng mặt ma sát Rt po – áp suất bề mặt ma sát: F 4,06.Bδ2 S = = = 4,06 Bδ2 S po S Mômen loại khớp điện từ ma sát tương đối lớn hai mặt ma sát thường làm thép hợp kim dẫn từ có hệ số ma sát lớn chịu mài mòn 6.5.3 Cần trục điện từ Trong cần trục điện từ, nam châm điện phận để bốc dỡ hàng hóa vật liệu sắt từ Nguyên lý cấu tạo trình bày hình 6-50 Nó nam châm điện chiều có cuộn dây mạch từ tĩnh, cịn hàng hóa cần bốc dỡ phần mạch từ động Khi đưa dòng điện vào cuộn dây, lực điện từ hút giữ chặt hàng hóa vật liệu sắt từ Sau chuyển rời đến chỗ cần thiết, cần cắt điện cuộn dây dỡ xong Hình 6.50 Cần trục điện từ 142 1-Cuộn dây; 2- Gông từ; 5- Tấm đệm phi từ tính; 3- Cực từ giữa;4- Móc treo; 6- Cực từ xung quanh Những đặc điểm cần trục điện từ là: − Khi móc hàng không cần dây buộc − Bốc dỡ hàng điều khiển từ xa đóng cắt điện cuộn dây nam châm điện − Có thể bốc dỡ vận chuyển sắt từ trạng thái nóng nhà máy cán thép, luyện kim đen, nhiệt độ thép phải thấp điểm Quyri, từ điểm trở lên, sắt từ bị từ tính − Tải trọng có ích cần trục điện từ phụ thuộc vào kích thước, hình dạng bề mặt tính dẫn từ hàng hóa − Để khắc phục cố bị điện lưới, phải có nguồn dự phịng song song với nguồn 6.5.4 Thiết bị phân ly điện từ Dùng để tách ( phân ly) bụi sắt, sắt thép vụn…từ băng tải khỏi sản phẩm Nguyên lý cấu tạo phân ly điện từ dùng cho băng tải trình bày hình 6-51 Trong mạch từ hình tang trống có rãnh, có cuộn dây cố định nêm phi từ tính Sản phẩm vận chuyển băng tải Sau qua thiết bị phân ly, sản phẩm khơng từ tính rơi bên phải, cịn phần sắt thép vụn vật liệu từ rơi sang bên trái Trên nguyên lý này, người ta chế tạo thiết bị lọc từ dùng để tách phần tử ơxít sắt khỏi dung dịch cao lanh kĩ thuật gốm sứ 6.5.5 Van điện từ Là cấu dùng để đóng mở từ xa đường ống dẫn chất lỏng chất khí Van điện từ dùng rộng rãi kĩ thuật điều khiển thủy khí Trên hình 6-52 cho cấu tạo van điện từ thông dụng Cuộn dây bọc mạch từ 2, có phần ứng gắn chặt với mũ để đóng, mở cửa van ống dẫn Toàn nam châm điện cách ly với mơi chất đường ống qua gioăng Lị xo tạo nên lực ép cần thiết để đóng van Muốn mở van, việc đưa điện vào cuộn dây, lực điện từ thắng lực đẩy lò xo, kéo mũ khỏi cửa van 143 Hình 6-52 Van điện từ Để có lực điện từ lớn khe hở làm việc lớn, nam châm điện thường chế tạo kiểu hút ống dây, nên loại van điện từ kiểu gọi Solenoid Mật độ dòng điện cuộn dây phải chọn thích hợp điều khiển tỏa nhiệt khó khăn, Các van điện từ thừơng làm việc môi trường khắc nghiệt nên phải chọn cấp bảo vệ cao Nguồn điện cho van điện từ nguồn chiều 6.5.6 Phanh hãm điện từ Là cấu điện từ chấp hành, dùng để hãm thiết bị điện, bắt chúng không chuyển động Nó phận khơng thể thiếu thang máy, cần cẩu Ngồi ra, cịn có loại phanh điện từ dùng để đo mômen động điện Loại phanh hãm thông dụng phanh guốc phanh đai chúng có mơmen hãm lớn, kích thước nhỏ,gọn Trên hình 6-53 trình bày nguyên lý cấu tạo phanh điện từ Lò xo dùng để hãm, nam châm điện dùng để nhả phanh Hình 6-53 Phanh điện từ a) Kiểu guốc; b) Kiểu đai 1- Cuộn dây nam châm điện; 2- Mạch từ tĩnh; 3- Mạch từ động; 4- Lò xo hãm; 5- Má phanh; 6- Đĩa phanh; 7- Trục quay 144 Phanh điện từ đế mômen động điện phải đo mômen động trục quay bình thường u cầu loại có độ xác cao Nguyên lý làm việc loại giống khớp ly hợp điện từ kiểu cảm ứng, cho hình 654 145 6.6 MỘT SỐ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN Trong lĩnh vực điều khiển thiết bị điện đóng cắt có tiếp xúc nút ấn, rơle, cơng tắc tơ… sử dụng rộng rãi mạch tin cậy, khả tải cao Dưới số mạch thường gặp: Điều khiển động điện nút ấn khởi động từ Sơ đồ khởi động động pha trực tiếp không đảo chiều quay có đảo chiều quay cho hình 6-42 Với sơ đồ có đảo, cần lưu ý cách khóa liên động hai cơng tắc tơ KT KN Trong số thiết bị palăng hạ trọng vật…, người ta không dùng nút “dừng” khơng dùng tiếp điểm trì đấu song song với nút ấn, phải có khóa liên động Điều khiển hai nơi Trong số trường hợp, máy công tác động kéo nằm trường, xa tủ điện, nên thường bố trí điều khiển hai nơi, nghĩa điều khiển tủ điện chung điều khiển trường Khi có nút ấn điều khiển: nút “chạy” đấu song song, nút “ dừng” đấu nối tiếp Mạch điện cho hình 6-55a Điều khiển đồng thời nhiều đối tượng Dùng chuyển mạch khí, chuyển mạch điện ( rơle trung gian có nhiều tiếp điểm ) đấu nối tiếp với cuộn hút khởi động từ, đấu song song cuộn hút… Điều khiển hai chế độ Ví dụ đối tượng điều khiển hai chế độ tự động tay thông qua chuyển mạch hai vị trí Đầu vào nối với cuộn hút khởi động từ, đầu nối với hai mạch chức năng: tay ( nút ấn) tự động qua tiếp điểm thiết bị động ( hình 6-55b) Điều khiển có trễ Dùng rơle thời gian: ví dụ mạch bảo vệ máy bơm chạy ( cuộn hút K có điện), rơle thời gian T cấp điện bắt đầu tính thời gian Sau thời gian chỉnh định, áp lực nước không đủ, tiếp điểm thường đóng nhả chậm T tác động, cắt điện cuộn hút K nên máy bơm dừng Nhờ tiếp điểm tức thời T đấu song song với tiếp điểm phụ K, cuộn hút T có điện, giữ cho K trạng thái cắt Sau khắc phục cố, muốn cho máy chạy lại phải ấn nút RESET để cắt điện cuộn hút rơle thời gian Điều khiển Nếu có nhiều phụ tải cần phải tác động theo trình tự định, ta dùng tiếp điểm phụ thường mở công tắc tơ thứ đấu nối tiếp với cuộn hút công tắc tơ thứ 2… Bằng cách thiết bị làm việc theo trình tự cho Hình 6-55 Một số nguyên tắc điều khiển CHƯƠNG ĐO LƯỜNG ĐIỆN 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN Định nghĩa: Đo lường điện trình xác định độ lớn đại lượng cần đo so với giá trị đơn vị thơng qua dụng cụ đo Có hai phương pháp đo: đo trực tiếp đo gián tiếp Ở phương pháp đo trực tiếp, đại lượng đo đưa vào dụng cụ đo hiển thị trực tiếp cấu thị dạng kim số đo dòng điện, điện áp… Còn phương pháp đo gián tiếp, đại lượng đo đưa vào dụng cụ đo so sánh với đại lượng chuẩn Sai lệch hai đại lượng biến đổi đưa cấu thị, cầu đo điện trở… Đo trực tiếp đơn giản nên ứng dụng rộng rãi, đo gián tiếp phức tạp xác Sai số cấp xác: Sai số cấp xác thơng số đặc trưng cho dụng cụ đo lường Sai số tương đối quy đổi dụng cụ đo biểu diễn quan hệ: x − xt δ% = d 100% x dm (7-1) đó: xd – giá trị đại lượng đo xt – giá trị thực xdm– giá trị định mức dụng cụ đo Căn vào sai số dụng cụ đo, có cấp xác tương ứng thường gặp cấp xác sau: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5 Thông thường cấp xác 0,1 cho dụng cụ mẫu; cấp 0,2 0,5 dùng cho đếm điện năng; cấp 1,0 1,5 cho dụng cụ đo tủ, bảng điện; cấp 2,5 cho dụng cụ đo vạn đồng hồ vạn ( V_A_Ω)… Ngồi cấp xác dụng cụ đo cịn thơng số khác độ tin cậy, công suất tiêu thụ, số đo… 7.2 CÁC CƠ CẤU ĐO LƯỜNG: Các dụng cụ đo có hai loại: loại tương tự có cấu thị dạng kim loại số có cấu trúc mạch điện tử cấu thị dạng số Hiện dạng dụng cụ đo kỹ thuật số ngày phát triển ứng dụng rộng rãi Các dụng cụ đo kinh điển loại tương tự có cấu biến đổi điện phận quan trọng Trong dụng cụ đo trực tiếp, có cấu biến đổi điện biến đổi điện đại lượng cần đo thành làm chuyển dịch cấu thị Tùy theo nguyên lý làm việc cấu biến đổi điện cơ, ta có cấu điện từ, cấu từ điện, cấu điện động cấu cảm ứng…, ký hiệu chúng bảng Cơ cấu đo Kiểu điện từ Kiểu từ điện Kiểu điện động Kiểu cảm ứng Ký hiệu Cơ cấu điện từ Nguyên lý cấu tạo làm việc cấu đo kiểu điện từ cho hình 7.1 Cuộn dây tĩnh có dịng điện cần đo chạy qua miếng sắt đặt lệch tâm, quay khe cuộn dây Trên trục quay gắn cở cấu thị lị xo phản lực Khi có dịng điện chạy cuộn dây, khe hở cuộn dây sinh từ trường từ trường tác dụng với sắt, tạo mô men quay làm lệch kim chỉ.Mơ men tỷ lệ với bình phương dịng điện: Mq = 2) ∂WM ∂L = I ∂α ∂α (7- Trong đó: WM= L.I2 – lượng từ cuộn dây L – điện cảm cuộn dây α – góc quay cấu thị Vì mơ men quay tỉ lệ với bình phương dịng điện nên thang đo loại chia khơng đều, thường hẹp phía đầu Dụng cụ đo kiểu điện từ có cấu tạo đơn giản, khả tải tốt, thường dùng vôn mét ampe mét công nghiệp Cơ cấu đo kiểu từ điện Có nguyên lý 7-2, gồm cuộn dây phần động tiết diện bé, chuyển động lịng nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh Tang trống vật liệu dẫn từ để tạo từ trường có từ cảm cao khe hở Ngồi cịn có cấu phản lực cấu thị Khi dòng điện qua cuộn dây đặt từ trường nam châm vĩnh cửu, tác động tương hỗ chúng sinh mô men quay tỷ lệ bậc với dòng điện khung dây Chiều mô men quay phụ thuộc vào chiều dịng điện nên loại cấu có cực tính (+, -), đo dịng điện chiều Nếu muốn đo dòng điện xoay chiều, cần phải có chỉnh lưu Cơ cấu đo kiểu từ điện có độ xác cao, khả q tải bé khung dây đặt phần động nên đường kính dây quấn bé Cơ cấu đo kiểu điện động Về cấu tạo, cấu đo kiểu điện động gồm cuộn dây: cuộn tĩnh cuộn động Trên trục gắn với động 2, lò xo phản lực kim Kim có đầu quét thang đo 7, đầu gắn với cản dịu 3, quét cấu cản dịu Khi cho dòng điện cần đo I1 I2 vào cuộn dây tĩnh động mô men quay là: Mq = ∂WM ∂W = I1.I ∂α ∂α (7-3) Trong đó: M – hỗ cảm hai cuộn dây α – góc quay kim Đặc điểm loại cấu là: - Mô men quay tỷ lệ với tích hai dịng điện Thường dịng điện qua cuộn tĩnh dịng điện phụ tải có trị số lớn, dòng điện qua cuộn dây động dòng bé, tỷ lệ với điện áp cần đo Loại cấu thường dùng cho Wat mét, để đo công suất - Chịu ảnh hưởng từ trường nên cần có vỏ chống nhiễu - Cấu tạo phức tạp Cơ cấu đo kiểu cảm ứng Trên hình 7.4 trình bày nguyên lý cấu tạo cấu đo kiểu cảm ứng Phần tĩnh cấu gồm cuộn dây có lõi thép: cuộn dịng điện cuộn điện áp.Cuộn dịng điện có tiết diện lớn, số vịng ít, mắc nối tiếp với tải, cuộn điện áp có tiết diện dây bé, nhiều vịng, mắc song song với tải Phần động đĩa nhơm, có trục quay gắn với cấu thị Ngoài cịn có nam châm vĩnh cửu hình móng ngựa, tạo từ trường để cản dịu cho đĩa nhôm Mô men quay tác động lên đĩa nhôm lực tác dụng tương hỗ dòng điện cảm ứng đĩa từ thơng cuộn dịng cuộn áp sinh ra: Mq = K.φ u φ i.sinψ = KpUIcosϕ Loại cấu có cấu tạo phức tạp, thường chế tạo cho công tơ đo điện xoay chiều Cơ cấu kiểu tĩnh điện Hình 7.5 phần tĩnh cấu cực kim loại, phần động là cực, cố định trục có gắn cấu thị lò xo phản lực Khi đặt điện áp vào phần động phần tĩnh, chúng tạo nên tụ điện C lượng điện trường tích lũy tụ điện WC= CU2 Mô men quay cấu là: Mq = ∂Wc ∂C = U ∂α ∂α ( 7-5 ) Ở vị trí cân bằng, mơ men quay mơ men cản M c lị xo phản lực tạo nên, góc quay phần động : ∂α = ∂C U2 2k c ∂α ( 7-6 ) Ở loại cấu mô men quay tỷ lệ với bình phương điện áp hiệu dụng, nên đo điện áp chiều điện xoay chiều đến hang chục kV Mặt khác cấu khơng bị ảnh hưởng từ trường ngồi dạng đường cong điện áp, tiêu thụ cơng suất có độ xác cao 7.3 ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN Đo dòng điện Dùng ampe mét mắc nối tiếp với tải Với dòng điện chiều ta dùng ampe mét hệ từ điện hay hệ điện từ , dòng điện xoay chiều ta phải dùng đồng hồ đo hệ điện từ từ điện có chỉnh lưu Nếu dịng điện chiều lớn, người ta phải dùng điện trở Shunt Rs , đo dòng điện xoay chiều lớn, người ta dùng máy biến dịng điện TI Trên hình 7.6 sơ đồ đo dòng điện Điện trở Rs điện trở mẫu, có điện trở khơng đổi dải dịng điện định Trên điện trở Rs thường thông số: dòng điện, điện áp rơi Rs cấp xác Ví dụ 200A; 60mV; 0,5 – thực tế đo dòng điện chiều đến 200A, ta dùng milivônmét đấu song song với đầu Rs thang đo milivônmét chia đến 200A Dụng cụ đo có cấp xác 0,5 Máy biến dòng điện TI thiết bị dùng để đo dịng điện xoay chiều có trị số lớn Nó phần tử làm việc theo nguyên lý cảm ứng, thơng số máy biến dịng điện là: - Hệ số biến đổi: 200/5A - Công suất TI: - Điện áp định mức: 0,6 kV – hạ áp - Cấp xác: 0,5; Thường máy biến dịng điện có dịng điện thứ cấp 5A nên phía thứ cấp TI nối với đồng hồ 5A hệ điện từ Cần lưu ý không hở mạch thứ cấp máy biến dịng có điện, bị hở mạch thứ cấp, mạch từ TI bị bão hòa, cảm ứng điện áp cao, nguy hiểm cho người thiết bị Đo điện áp Dụng cụ để đo điện áp vôn mét, nối song song với nguồn điện Nếu điện áp đo điện áp chiều, ta dùng đồng hồ đo hệ từ điện điện từ Nếu điện áp đo xoay chiều dùng đồng hồ đo hệ điện từ từ điện có chỉnh lưu Khi điện áp đo có trị số lớn, ta dùng vơn mét hệ tĩnh điện, dùng điện trở phân áp (cho điện chiều) dùng máy biến điện áp (cho điện xoay chiều) Đo điện trở - Đo điện trở vôn mét ampe mét.Dùng ampe mét đấu nối tiếp vôn mét đấu song song với điện trở cần đo ta có: Rx = U I (7-7) Để loại bỏ ảnh hưởng dụng cụ đo đến cấp phương pháp đo, ta đấu ampe mét trước vơn mét, điện trở cần đo có trị số trung bình lớn, cịn ampe mét nằm sau vơn mét Rx có trị số bé - Đo điện trở dụng cụ đo khác: Để đo điện trở có trị số lớn đo điện trở cách điện thiết bị điện, người ta dùng megaômmét Với thiết bị điện hạ áp, dùng megaômmét loại 500V để kiểm tra cách điện phiến mang điện đất (vỏ) Để đo điện trở có trị số bé, người ta dùng cầu đo điện trở, đo điện trở cỡ 10-3 Ω với cầu đơn 10-6Ω với cầu kép Một dụng cụ đo vạn năng, đo điện áp, dòng điện điện trở vạn kế Nó đo dịng điện xoay chiều lớn nhờ có biến dịng dạng kìm (ampe kìm) Nó tiện lợi cho kỹ thuật viên cấp xác thấp (2,5) Đo công suất Muốn đo công suất mạch điện, ta dùng Wat mét kiểu điện động Cuộn dòng điện đấu nối tiếp với phụ tải, cuộn điện áp đấu song song với nguồn Tùy theo cấu trúc mạch điện, ta có sơ đồ đo công suất khác nhau: mạch pha, mạch ba pha dây (có dây trung tính) mạch ba pha ba dây, cho hình 7.8 Do cơng suất phần kháng mạch pha Dùng wat mét cuộn dòng đấu với pha A, cuộn áp đấu với pha B C (hình 7.9) – số dụng cụ đo là: W = UBCIAcos( U BC I ) = UBCIAcos(900-ϕ) W = UIsin ϕ = Q3pha Vì cơng suất phản kháng mạch ba pha là: Q3pha = 3W (7-8) Đo đếm điện Dùng công tơ kiểu cảm ứng công tắc tơ tĩnh (điện từ), sơ đồ đo đến điện cho hình 7.10 Tùy thuộc vào cấu trúc mạch điện, trị số đại lượng đo, ta dùng them TU TI Ví dụ cơng tơ ba pha dùng TI 600/5, TU loại 22/01 kV có số tiêu thụ điện 250 số Vậy điện tiêu thụ là: số công tơ X, hệ số biến dòng X, 600 22 hệ số biến áp: 250 = 600 000 kWh 0,1 Trên hình 7-10 cho sơ đồ đấu dây cơng tơ điên Hình 7-10 Các sơ đồ đo đếm điện a, b) Hệ pha, trực tiếp; c) Hệ pha qua BI; d) Hệ pha dây, trực tiếp; e) Hệ pha dây co BI; f) Hệ pha dây có BI BU; g) Hệ pha dây trực tiếp; h) Hệ pha dây co BI; i) Hệ pha dây có BI BU; ... nghệ siêu dẫn, kỹ thuật cryo-công nghệ sinh học dung lạnh sâu tới -200 0C để bảo quản giống quý Các thiết bị lạnh đại điều khiển khí cụ điện bảo vệ, điều khiển Vì vậy, kỹ thuật điện lạnh trang bị... MÁY LẠNH NÉN HƠI Trong trình gần hai kỷ phát triển,KTL đạt bước tiến nhảy vọt cho đời nhiều loại máy lạnh khác máy lạnh nén hơi,máy lạnh nén khí, máy lạnh hấp thụ, máy lạnh efectơ,máy lạnh điện. .. lạnh tới -2100C Ta khảo sát sơ lược chu trình lạnh nén cấp, loại thông dụng kỹ thuật đơng lạnh 1.Chu trình cấp nén, làm mát trung gian khơng hồn tồn, tiết lưu Đây chu trình cấp nén đơn giản trình