4.1. Khái quát chung về đo lường điện
4.1.3. Công tơ điện 1 pha
Cấu tạo:
87
Gồm 2 phần: - Phần tĩnh: gồm
+ Nam châm chữ G quấn dây cỡ nhỏ, số vòng nhiều, được mắc song song với mạch cần đo làm cuộn áp
+ Nam chân chữ U quấn số vịng ít, tiết diện dây lớn, được mắc nối tiếp với mạch cần đo làm cuộn dòng
+ Nam châm vĩnh cữu để tạo ra moment cản.
- Phần động: Gồm đĩa nhơm trịn, ở tâm đĩa có gắn trục quay, hệ thống bánh răng xe Nguyên lý hoạt động:
- Khi có dịng điện xoay chiều chạy qua phụ tải, tức là có điện năng tiêu thụ thì các bộ phận của cơng tơ điện sẽ bắt đầu làm việc. Khi có dịng điện xoay chiều chạy qua cuộn dịng sẽ sinh ra một từ thơng biến thiên tác động lên đĩa nhôm. Tương tự, ở cuộn áp cũng có dịng điện xoay chiều tạo ra từ thông biến thiên tác động lên đĩa nhôm. Dưới tác động 2 luôn từ thông sẽ tạo ra moment làm quay đĩa nhôm trong nam châm vĩnh cữu, nam châm vĩnh cữu tạo ra moment cản làm cân bằng hệ thống quay số, từ đó cho ra chỉ số điện năng tiêu thụ dựa vào các vịng quay đĩa nhơm.
Sơ đồ đấu dây công tơ điện 1 pha
Từ trái qua phải là 1, 2, 3, 4. - Nguồn: 1 dương, 3 âm - Tải: 2 dương, 4 âm
88
4.1.4. Một số đồng hồ khác được sử dụng dưới tàu thủy
- Đồng hồ báo thứ tự pha (PHASE SEQUENCE DETECTOR):
Hình 4.27: Đồng hồ báo thứ tự pha và sơ đồ chân trong hộp điện bờ
- Đồng hồ đồng bộ kế: Dùng để xác định tần số của máy phát và lưới điện.
89
- Đồng hồ xác định vịng quay máy chính lai chân vịt:
Hình 4.29: Đồng hồ xác định vịng quay máy chính
- Đồng hồ chỉ góc lái:
90
4.2. Các hư hỏng thường gặp và cách sửa chữa các cơ cấu đo chỉ thị kim
- Kim bị đứng yên, không chỉ giá trị nào khi cho điện áp hoặc dòng điện vào cơ cấu đo. + Nguyên nhân: Đứt khung dây, đứt dây dẫn phụ trong cơ cấu đo, đứt điện trở phụ, đứt dây treo hoặc lò xo cản, khung dây bị kẹp chặt vào lõi sắt non hoặc cực từ. + Cách khắc phục: Mở cơ cấu ra, tìm nguyên nhân và khắc phục. Nếu bị đứt khung dây thì phải quấn lại.
- Khi cho dòng điện hoặc điện áp vào cơ cấu đo, cơ cấu đo chỉ sai giá trị cần đo. + Nguyên nhân: lò xo cản bị xoắn quá mức hoặc bị rối, từ cảm của nam châm vĩnh cữu bị giảm, lò xo cản bị thay đổi hệ số đàn hồi, tiếp xúc xấu ở các mối nối
+ Cách khắc phục: Mở cơ cấu ra, tìm nguyên nhân và khắc phục. Nếu bị lỗi lị xo thì phải thay lị xo.
- Khi cho dòng điện hoặc điện áp vào cơ cấu đo, kim chỉ vào giá trị nào đó rồi bị mắt kẹt và không trở về 0 khi ngắt dòng vào cơ cấu đo.
+ Nguyên nhân: Kẹt kim vào mặt đồng hồ hoặc kẹt lá gió cản dịu, kẹt khung dây vào lõi sắt non hoặc mạch từ.
+ Cách khắc phục: Tháo đồng hồ, nắn lại kim, chỉnh lại khung dây cho cân bằng, cân bằng lại lá thép gió.
- Khi cho dòng điện hoặc điện áp vào cơ cấu đo, kim chỉ thị bị dao động rất lâu mới ổn định, hoặc kim bị lệch quá giá trị 0, không điều chỉnh được.
+ Nguyên nhân: lá gió cản dịu bị hỏng, quả đối trọng cân bằng kim bị mất hoặc sai vị trí.
+ Cách khắc phục: Tháo đồng hồ ra, thay lá gió, cân bằng lại kim. Sau mỗi lần sửa chữa, phải cân chỉnh đồng hồ đo với đồng hồ mẫu.
4.3. Một số cảm biến được sử dụng trên tàu thủy
- Cảm biến là một thiết bị đo dùng để biến đổi tín hiệu khơng điện (áp suất, nhiệt độ,…) thành tín hiệu điện (dịng điện, điện áp,…) để thu thập thông tin về trạng thái hay các q trình vật lí, hóa học hay sinh học của mơi trường cần khảo sát.
- Các cảm biến thường được dùng trên tàu thủy như: cảm biến phao, cảm biến nhiệt, cảm biến báo khói, cảm biến đo độ sâu nước biển.
4.3.1. Cảm biến phao
Khái niệm:
- Cảm biến phao là cảm biến dùng để chuyển đổi mực nước thành tín hiệu điện và đo mực nước.
- Trên tàu thủy, cảm biến phao thường trong các bồn chứa nước, két nước dằn tàu,… nhằm phát hiện mực nước trong các khu vực đó.
91
Hình 4.31: Hình dạng bên ngồi của cảm biến phao
Cấu tạo: gồm phao được làm bằng Inox hoặc thép không gỉ, hai thanh nam châm
được đặc cùng cực (thanh nam châm chủ động và thanh nam châm bị động gắn với trục phao) và hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh).
Hình 4.32: Cấu tạo của cảm biến phao
Nguyên lý hoạt động:
- Phần đầu dò phao sẽ được nằm trên mặt nước, khi mực nước xuống thấp, phao sẽ bị đưa xuống kéo thanh nam châm bị động đi xuống, từ đó hai thanh nam châm cùng cực thì đẩy ra xa nhau, thanh nam châm chủ động sẽ quay quanh trục và tác động vào hệ thống tiếp điểm làm chuyển đổi hệ thống tiếp điểm (thường đóng thành thường mở và ngược lại).
92
Hình 4.33: Cảm biến phao được lắp ở bồn nước
93
Hình 4.35. Cảm biến phao
4.3.2. Cảm biến nhiệt loại PT100 Khái niệm: Khái niệm:
- Cảm biến nhiệt PT100 là cảm biến dùng để biến đổi đại lượng nhiệt độ thành đại lượng điện, nó cảm nhận nhiệt độ trong khoảng 0-400℃.
- Dưới tàu thủy, cảm biến nhiệt thường được lắp các két nước nóng sinh hoạt, nồi hơi, … dùng để đo nhiệt độ nước.
94
Cấu tạo:
- Gồm các thành phần chính sau:
+ Đầu dị nhiệt dùng để cảm nhận nhiệt độ
+ Dây tín hiệu nhiệt độ được kết nối với đầu dị nhiệt, thường có 3 dây + Chất cách điện làm bằng gốm, được dùng để cách điện
+ Chất làm đầy được cấu tạo từ bột alumina để khô rồi lắp đầy vào cảm biến với mục
đích bảo vệ cảm biến khi bị rung
+ Vỏ bảo vệ + Đầu nối
Nguyên lý hoạt động:
- Đầu dò cảm biến là cặp nhiệt điện hoặc điện trở nhiệt. Cảm biến nhiệt độ thay đổi giá
trị điện trở khi nhiệt độ tăng. Nếu tăng, nó được gọi là điện trở dương. Nếu tăng nhiệt độ mà giá trị điện trở giảm thì nó được gọi là điện trở âm. Khi nhiệt độ của đầu cảm biến là 0℃ thì giá trị điện trở là 100 ohm.
Hình 4.37: Biểu đồ nhiệt độ của cảm biến PT100
Thông số cơ bản của cảm biến:
Tên sản phẩm Cảm biến nhiệt PT100 0 - 400℃ Mã sản phẩm (Mode/Code/Part No) E52MY-PT10C
Dải đo 0 - 400℃
Chiều dài đầu đo 100mm
Đường kính đầu đo 6.3mm
95
Sơ đồ chân của cảm biến
- Cảm biến nhiệt độ PT100 thường có 3 dây, một dây nối với đầu dò cảm biến, hai dây
còn lại nối với bộ chuyển đổi tín hiệu có ngõ ra analog 4-20mA.
Hình 4.38: Sơ đồ chân của cảm biến pt100
4.3.3. Cảm biến báo khói quang điện
Khái niệm:
- Cảm biến báo khói giúp kịp thời phát hiện sự cố cháy nổ và truyền tín hiệu đến trung
tâm báo cháy để kích hoạt báo động.
- Cảm biến báo khói có 2 loại: Cảm biến khói quang điện, cảm biến khói ion hóa. - Trên tàu thủy, cảm biến báo khói quang điện được sử dụng rất nhiều và được lắp ở như
buồng điều khiển, buồng máy, trên các hành lang, lối đi, trong các phịng, …
96
Cấu tạo:
Hình 4.40: Cấu tạo cảm biến báo khói quang điện
- Gồm các bộ phận chính sau:
+ Buồng quang học (1): có cấu tạo đặt biệt để ánh sáng bên ngồi khơng thể lọt vào
được, nhưng khói có thể dễ dàng đi vào. Bên ngồi cịn có một lớp lưới để ngăn bụi và côn trùng chui vào.
+ Nắp che đầu báo (2) + Vỏ, đế (3)
+ Cảm biến quang (4) + Đèn phát hồng ngoại (5)
Nguyên lý hoạt động:
- Trong trường hợp bình thường là khơng có khói, chùm tia sáng được tạo ra từ đèn
phát hồng ngoại đi theo đường thẳng không đến được đầu cảm biến quang. Khi có khói vào bên trong buồng quang học đi ngang qua đường đi của chùm tia sáng hồng ngoại, một số tia sáng sẽ bị khuếch tán bởi các hạt khói đi đến đầu cảm biến quang và kích hoạt báo động. Khi đó, mạch điện sẽ chuyển tín hiệu hồng ngoại (quang) thành tín hiệu điện (báo động). Ở trạng thái báo động, đèn led trên đầu báo sẽ sáng đồng thời truyền tín hiệu về tủ báo cháy.
97
Hình 4.41: Trung tâm báo cháy
98
4.3.4. Cảm biến đo độ sâu
- Cảm biến đo độ sâu nước biển để chỉ đo độ sâu nước biển từ đó đưa về màn hình chỉ báo độ sâu.
- Cảm biến này thường lắp ở các buồng máy, cửa thông biển,…
Hình 4.43: Cảm biến đo độ sâu