Để đáp ứng yêu cầu không thể thiếu đối với các trạm Pico, Trung tâm Thuỷ điện đã nghiên cứu chế tạo một thiết bị điều khiển tải giả đi kèm với tổ máy do trung tâm chế tạo.
5.2.1. Nguyên lý.
Thiết bị điều khiển tải giả (ELC) thực chất là một mạch ổn định điện áp. Mạch này cùng với hệ thống tải giả nối với nó hoạt động nh− một cầu dao điện điều khiển điện áp phát ra của tổ máy. Việc điều khiển điện áp thực chất là điều khiển tải giả dựa trên nguyên tắc điều khiển góc pha nh− đã trình bày ở trên.
Vì phụ tải đ−ợc nối với máy phát thông qua một số thiết bị bảo vệ nh− là ELCB, MCB ... do vậy khi l−ợng phụ tải nối vào máy phát không thay đổi thì điện áp máy phát cũng không thay đổi nh−ng khi có sự thay đổi ở phía phụ tải có thể là tăng hay giảm phụ tải làm cho điện áp thay đổi theo. Cụ thể khi ta giảm phụ tải, tốc độ máy phát sẽ tăng lên theo đó làm tăng điện áp máy phát ng−ợc lại khi ta tăng l−ợng phụ tải, tốc độ máy phát bị giảm xuống, điện áp máy phát cũng bị tụt xuống theo. Nhiệm vụ của bộ điều áp là phải ổn định lại đ−ợc điện áp cũng nh− tần số của máy phát mỗi khi có sự thay đổi phụ tải, tránh không để máy hoạt động trong tình trạng mất hoặc sụt tải đột ngột, ảnh h−ởng tới tuổi thọ của tổ máy.
Nguyên lý hoạt động của bộ điều áp là dựa vào độ sai lệch giữa điện áp phát ra thực tế với giá trị định mức của máy phát để điều khiển điện áp ra tải giả thích hợp. Tải giả là một thiết bị tiêu thụ điện năng có điện trở phải đ−ợc tính toán phù hợp với dung l−ợng của hệ thống. Yêu cầu đối với tải giả là công suất tiêu thụ lớn nhất trên tải giả phải lớn hơn từ 12 tới 15 % công suất định mức của máy phát.
PGen = Ptải + P tiêu thụ (5.1)
Công suất đổ ra tải :
Ptải =
Rt V2
Trong đó:
Ptải: Công suất tiêu thụ trên tải Rt : Điện trở tải.
V: Điện áp máy phát.
Ptiêu thụ: Công suất tiêu hao trên tải tiêu thụ. Pgen: Công suất phát ra thực tế
Khi phụ tải thấp, toàn bộ công suất d− thừa của máy phát sẽ đ−ợc chuyển hết ra tải giả và ng−ợc lại khi công suất tiêu thụ lớn, dựa vào l−ợng điện tiêu thụ, mạch sẽ điều chỉnh l−ợng công suất đổ ra tải giả hợp lý để đảm bảo đ−ợc công suất định mức máy phát là một hằng số.
Hình 29. Sơ đồ hệ thống thuỷ điện nhỏ khi nối với bộ điều khiển
5.2.2. Khối tải giả.
Tải giả thông th−ờng là phần tử phát nóng và chỉ là phần thuần trở. Để công suất đầu ra nhỏ ta th−ờng sử dụng tải làm mát bằng không khí do công suất tiêu hao trên tải giả của các trạm thuỷ điện siêu nhỏ không lớn. (loại tải giả này th−ờng đ−ợc
Hiệu suất máy phát η
η
1
Công suất trên tải tiêu thụ
Tải giả
Bộ điều khiển điện áp Công suất
phát ra
Công suất không sử dụng tới
Công suất trên tải giả Công suất cơ
lựa chọn cho các trạm công suất nhỏ hơn 10kw). Đối với các trạm công suất lớn hơn nên sử dụng loại tải giả làm mát bằng n−ớc vì công suất trạm lớn hơn, yêu cầu tiêu hao công suất trên tải giả cũng phải lớn hơn do vậy nhiệt l−ợng cần tiêu hao là khá lớn.
L−u ý công suất trên tải giả phải lớn hơn công suất phát định mức từ 10 tới 15%. Điện trở tải đ−ợc tính theo công thức:
Rtải = i tả 2 P U