CHƯƠNG III ĐI SÂU NGHIÊN CỨU HÒA ĐỒNG BỘ CÁC MÁY PHÁT TRÊN TÀU VÀ PHÂN CHIA TẢI KHI CÁC MÁY PHÁT CÔNG TÁC SONG SONG
3.5. Phân chia tải phản tác dụng cho các máy phát khi công tác
3.5.1.Khái niệm chung.
Tải phản tác dụng được quan niệm đó là tải phản tác dụng mang tính chất cảm kháng và tải phản tác dụng mang tính chất dung kháng.Ta chỉ quan tâm đến tải mang tính cảm kháng. Việc thực hiện phân bố tải phản tác dụng được thực hiện nhờ thay đổi dòng kích từ và hoạt động của bộ tự động điều chỉnh điện áp.
Theo quy định của đăng kiểm thì sự chênh lệch tải phản tác dụng giữa hai máy phát không được vượt quá 10% công suất phản tác dụng định mức của máy lớn nhất. Khi các máy công tác song song nếu nhận tải phản tác dụng không đều sẽ dẫn đến hậu quả sau :
- Máy này nhận toàn bộ tải phản tác dụng của máy kia dẫn đến cắt một máy ra khỏi mạng do quá tải
- Hiệu suất sử dụng máy có tải phản tác dụng lớn sẽ rất thấp.
- Tăng tổn hao giữa các cuộn dây vì luôn có dòng cân bằng chạy trong hai máy.
Để thực hiện phân bố tải phản tác dụng cho các máy phát công tác song song thực tế áp dụng những cách sau :
. Điều khiển đặc tính ngoài của máy phát.
.Tự điều chỉnh phân bố tải phản tác dụng.
.Nối dây cân bằng.
3.5.2.Điều chỉnh phân chia tải phản tác dụng bằng phương pháp điều khiển đặc tính ngoài .
Độ nghiêng của đặc tính ngoài máy phát là yếu tố quyết định đến phân bố tải phản tác dụng khi công tác song song. Mặc dù các máy phát được chế tạo cùng một sêri, cùng hệ thống tự động điều chỉnh điện áp nhưng chúng ta vẫn không thể có được đặc tính ngoài của chúng giống hệt nhau.
Hình 3.16. Phân bố tải phản tác dụng cho máy phát 1 và 2.
Để có thể điều chỉnh được độ nghiêng của đặc tính ngoài (độ hữu sai) các nhà chế tạo đã đưa vào hệ thống tự động điều chỉnh điện áp một khối mà thông qua nó điều chỉnh được độ nghiêng phụ thuộc vào mức độ tải phản tác dụng. Tín hiệu mức độ tải phản tác dụng được lấy từ dòng kích từ hoặc thông qua dòng tải của máy phát.
Phương pháp điều chỉnh đặc tính ngoài của máy phát bằng cách lấy tín hiệu từ dòng kích từ của máy phát ít được sử dụng vì dải điều chỉnh không lớn.
Điều chỉnh đặc tính ngoài của máy phát bằng cách lấy tín hiệu từ dòng tải của máy phát Đây là phương pháp được ứng dụng rất nhiều trên tàu thuỷ hiện nay.
Hình 3.17. Sơ đồ nguyên lý và đồ thị vec tơ lấy tín hiệu từ dòng tải của máy phát.
Ta có : UV =URS+UR
Thành phần điện áp ITT.R làm thay đổi điện áp tổng đưa đến phần tử so sánh là rất bé.
Còn điện áp rơi trên R do thành phần phản tác dụng (ITP.R) làm thay đổi điện áp tổng đưa đến phần tử so sánh ở mức độ lớn. Do đó ta có:
∆U = U0 – (URS + ITP.R)
Từ kết quả tính ∆U ta thấy độ nghiêng của đặc tính ngoài phụ thuộc vào thành phần tải phản tác dụng. Như vậy muốn thay đổi độ nghiêng của đặc tính với cùng chỉ số dòng ITP ta chỉ việc điều chỉnh biến trở R.
3.5.3. Phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải phản tác dụng
Khi ứng dụng phương pháp điều chỉnh đặc tính ngoài thường gặp phải một số hạn chế như trong lắp đặt, sửa chữa, thử nghiệm cần phải khảo sát, đo đạc để chỉnh độ nghiêng của đặc tính. Mặt khác một số thông số của hệ thống bị thay đổi do tác động của các yếu tố bên ngoài từ môi trường nhất là nhiệt độ và độ ẩm. Dẫn đến độ nghiêng đặc tính ngoài các máy phát lại lệch nhau. Hạn chế trên đã được khắc phục nhờ ứng dụng phương pháp tự điều chỉnh phân bố tải phản tác dụng .Phương pháp này chủ yếu dựa trên tín hiệu phân bố tải phản tác dụng không đều giữa các máy phát công tác song song.
Tín hiệu điện áp URS cộng hình học với dòng pha T đưa đến cầu chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Toàn bộ điện áp một chiều được đặt trên điện trở R6.
U6 = ( Kn.URS + Rz.sinϕ ).Kp
Trong đó : Kn : hệ số truyền đạt của biến áp.
Kp : hệ số truyền đạt của biến dòng
Các phần tử R5, R6, X3 của các máy phát đều có thông số giống nhau. Nếu hai máy phát chịu tải phản tác dụng đều nhau thì điện áp đặt trên điện trở R6 là như nhau vì vậy không có dòng điện chạy trong mạch và điện trở R5. Nếu một trong hai máy nhận tải phản tác dụng nhiều hơn thì điện áp đặt trên R6 máy đó sẽ lớn hơn, trong mạch xuất hiện dòng cân bằng và có điện áp rơi trên các điện trở R5, điện áp này được đưa đến bộ tự động điều chỉnh điện áp của các máy phát như là một tín hiệu làm thay đổi dòng kích từ của các máy phát theo hướng cân bằng điện áp rơi trên R6, tức là cân bằng tải phản tác dụng giữa các máy phát. Cuộn cảm X3 để san phẳng dòng cân bằng để không gây nhiễu cho các khối tao xung.
Hình 3.18.Sơ đồ nguyên lý tự điều chỉnh phân bố tải phản tác dụng..
3.5.4. Phương pháp phân bố tải phản tác dụng bằng cách nối dây cân bằng :
Hai phương pháp giới thiệu ở trên không thể áp dụng được cho những máy phát có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp phức hợp pha đơn thuần. Do vậy để thực hiện phân bố tải phản tác dụng cho các máy phát loại này ta áp dụng phương pháp nối dây cân bằng. Khi nối như vậy ta tạo được sự đồng thời thay đổi dòng kích từ của các máy phát công tác song song với nhau và điện áp trên cuộn kích từ là luôn luôn bằng nhau.
a/. Nối dây cân bằng phía một chiều :
Để nối dây cân bằng phía một chiều thì hai máy phát phải có : + Đặc tính từ hóa của hai máy phát phải giống nhau + Điện áp kích từ của hai máy phát phải bằng nhau.
Dây cân bằng thường được nối qua tiếp điểm của rơ le phụ. Cuộn hút của rơ le này được bố trí sao cho khi cả hai aptomat chính đều đóng thì nó mới được cấp điện. Khi đó hai máy phát gần như được cấp từ một nguồn kích từ luôn tạo nên điện áp trên hai cực máy phát bằng nhau cho dù tải thay đổi ra sao và như vậy việc phân bố tải kháng cho các máy phát cũng hoàn toàn giống nhau.
b/.Nối dây cân bằng phía xoay chiều.
Khi đặc tính từ hóa và điện áp kích từ của hai máy phát không giống nhau thì thì không thể thực hiện nối dây cân bằng phía một chiều. Lúc này ta có thể nối dây cân bằng phía xoay chiều
3.5.5. Mạch phân chia tải phản tác dụng giữa các máy phát tàu 34.000T
Việc phân chia tải phản tác dụng cho các máy phát công tác song song trên tàu 34.000T là sử dụng phương pháp nối dây cân bằng phía xoay chiều đồng thời tự điều chỉnh đặc tính ngoài nhờ chiết áp VR1.
TA81.24 là biến dòng lấy tín hiệu dòng của máy phát.Cuộn thứ cấp của biến dòng được nối với hai đầu K-L của bộ AVR. Các đầu K2-L2 của bộ AVR được nối nối tiếp với các đầu K2-L2 của bộ AVR các máy phát khác như hình vẽ.
Giả sử máy phát số1 công tác độc lập các tiếp điểm 21-22 của K105.21 và K125.21 sẽ đóng lại làm cho cuộn K2-L2 của bộ AVR1 ngắn mạch, máy phát một công tác độc lập.
Hình 3.19. Phân bố tải phản tác dụng giữa các máy phát khi công tác song song.
Khi các máy phát công tác song song với nhau thì các tiếp điểm của K85.21, K105.21 và K125.21 đều mở ra làm cho dòng chạy trong cuộn K2-L2 bộ AVR của mỗi máy phát không những phụ thuộc vào dòng của máy phát đó mà còn phụ thuộc vào dòng của các máy phát khác. Giả sử dòng của máy phát số 1 là lớn nhất do nhận nhiều tải phản tác dụng nhất thì sẽ làm cho dòng trong cuộn K2-L2 của máy phát số1 là lớn nhất, lúc này sẽ xuất hiện dòng chạy trong dây cân bằng sang các cuộn K2-L2 của các máy phát khác vì vậy làm cho sự thay đổi dòng kích từ của mỗi máy phát là như nhau. Các máy phát sẽ được tự động phân chia tải phản tác dụng đều nhau.
Đồng thời trong bộ AVR còn có chiết áp VR cũng tham gia vào quá trình phân bố tải phản tác dụng. Tín hiệu dòng tải được lấy từ biến dòng điều khiển CCT qua cầu chỉnh lưu và được chuyển thành tín hiệu áp thông qua chiết áp VR.( sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh điện áp). Khi dòng tải thay đổi thì điện áp rơi trên VR sẽ thay đổi. Tín hiệu này được đưa đến ngay trước khâu so sánh và khuếch đại là những khâu nhạy cảm nhất của hệ thống . Chỉ với tín hiệu điều sai lệch nhỏ qua hai tầng khuếch đại tín hiệu này sẽ đủ lớn để đưa hệ thống vào hoạt động. Khi thay đổi giá trị của VR ta có thể thay đổi được giá trị điện áp rơi trên nó từ đó thay đổi được độ nghiêng đặc tính ngoài dẫn đến thay đổi mức nhận tải phản tác dụng Như vậy sự thay đổi tải phản tác dụng của máy này luôn được máy kia cảm nhận thông qua biến dòng, nhờ đó luôn đảm bảo được sự cân bằng tải phản tác dụng giữa hai máy khi công tác song song.
3.5.6.Nhận xét, đánh giá.
Hệ thống hòa đồng bộ và phân chia tải ( tác dụng và phản tác dụng ) tàu 34000T được trang bị những thiết bị khá hiện đại như tần số kế kép, vôn kế kép, đồng bộ kế bằng đèn LED. Có thể tiến hành hòa đồng bộ và phân chia tải bằng tay hoặc tự động. Hệ thống sử dụng đồng bộ kế dạng đèn LED kết hợp hệ thống đèn quay để tăng độ chính xác và độ tin cậy.Việc điều chỉnh phân bố tải phản tác dụng cũng kết hợp hai phương pháp là nối dây cân bằng phía xoay chiều và tự điều chỉnh phân bố tải phản tác dụng.
Vì hệ thống được trang bị hiện đại nên chi phí ban đầu lớn, gồm nhiều các thiết bị điện tử nên rất khó sửa chữa khi bị hư hỏng đồng thời đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn nhất định..