Tài liệu BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY ppt

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ







Bài giảng


TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY




BIÊN SOẠN: G V NGUYỄN THỊ NGỌC SOẠN





LƯU HÀNH NỘI BỘ
Nha trang, tháng 9 năm 2011

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY

Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 2

NHẬP MƠN

I. Sự phát triển của trang bò điện tàu
Sự phát triển của ngành trang bò điện tàu gắn liền với sự phát triển của kỹ thuật điện.
- 1834 Giáo sư Iakobi đã chế tạo ra động cơ điện đầu tiên.
- 1838 Sử dụng quay chân vòt dưới tàu.
- 1882 Hoàn chỉnh hệ thống chiếu sáng trên tàu.
- 1892 Sử dụng truyền động điện bánh lái.
- 1897

1903 Bắt đầu sử dụng truyền động điện tời neo và cần trục.
- 1908 trở đi Đã sử dụng rộng rãi trên tàu hệ thống điện DC và AC.
- 1960 Đã sử dụng năng lượng nguyên tử.
II. Mục đích, ý nghóa của môn học trang bò điện tàu thủy
- Là môn học quan trọng của ngành Cơ khí, Khai thác hàng hải cũng như người làm công
tác thiết kế, chế tạo, sửa chữa điện tàu.
- Là môn học nghiên cứu toàn bộ các hệ thống thiết bò điện trên tàu phục vụ cho việc
kiểm tra tàu và điều khiển tàu.
- Những hệ thống tự động hóa được áp dụng dưới tàu là :
1. Hệ thống xác đònh vò trí tàu
2. Hệ thống báo hiệu đá ngầm và tai nạn
3. Hệ thống bốc dỡ hàng, kéo lưới
4. Hệ thống làm cân bằng tàu
5. Hệ thống cập bến, rời bến
6. Hệ thống neo
7. Hệ thống tính toán hành trình tối ưu.
- Môn Trang bò điện tàu sẽ đề cập đến các phần chính :
1. Khí cụ và thiết bò sử dụng dưới tàu

2. Mạng điện dưới tàu
3. Cơ sở truyền động điện
4. Hệ thống truyền động điện trên tàu
5. Hệ thống ánh sáng và tín hiệu trên tàu.
III. Điều kiện làm việc của trang thiết bò điện trên tàu và yêu cầu của chúng
1. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC :
Khi chọn các thiết bò làm việc dưới tàu cần chú ý các điều kiện làm việc .
- Chòu rung động tạo nên do chân vòt quay và các máy móc khác như máy phát lực chính,
tời kéo lưới, tời neo, nâng hạ.
- Chấn động do sóng nước f=10 lần/s, biên độ lớn.
- Chòu lắc lớn : lắc dọc :10

15
0
, lắc ngang : 22
0
,5 /mp nước.
- Chòu tác dụng của nước biển, sương mù, dầu.
- Trọng lượng kích thước hạn chế.
- Dễ bò quá tải, ngắn mạch .
2. YÊU CẦU KHI CHỌN KHÍ CỤ, THIẾT BỊ SỬ DỤNG DƯỚI TÀU
- Vật liệu chế tạo phải có chất lượng cao, độ cách điện cao, độ bền cơ khí cao.
- Kín, có bảo vệ nước, dầu, bụi, hóa chất, chắn văng, chống nổ.
- Độ tin cậy hoạt động cao.
- Kinh tế.
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 3


CHƯƠNG 1

HỆ THỐNG ĐIỆN NĂNG TRÊN TÀU

Hệ thống điện năng trên tàu gồm: trạm phát điện, mạng điện phân phối, thiết bò phân phối
điện, tải tiêu thụ điện, hệ thống điều khiển mạng điện và các hệ điều khiển tải tiêu thụ.












Hình 1.1: Sơ đồ ngun lý hệ thống điện năng trên tàu
 Hình 1.1 là sơ đồ cấu trúc của một hệ thống điện trên tàu cơ bản, với bảng điều khiển
điện áp trung bình (thơng thường 3,3kV, 6,6kV hoặc 11kV). Các động cơ diesel tốc độ trung bình
(tốc độ khoảng 5001000 vòng/phút) được sử dụng để lai máy phát điện tạo ra nguồn năng lượng
điện chính trên tàu. Các biến áp có chức năng tạo các điện áp thích hợp cho động cơ làm việc ở
các tần số khác nhau. Các động cơ điện thường hoạt động ở điện áp 1500V và cơng suất lên tới
2330MW. Bảng điều khiển điện áp thấp điều khiển nhiều tải tiêu thụ cơng suất thấp như: máy
BPPĐPHỤ
BPPĐPHỤ
Ụ

MĐK
ĐCSC

ĐCSC

MĐK

MĐK

MĐK

MĐK

MĐK

PHỤ TẢI 1
PHỤ TẢI 2

PHỤ TẢI 3

PHỤ TẢI 4

PHỤ TẢI 5

PHỤ TẢI 6

Bảng phân phối điện chính

MF

MF

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY

Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 4

bơm, máy nén khí, quạt thơng gió… với cơng suất thấp hơn 100200KW và điện áp 440V hoặc
690V. Các thiết bị nhạy với sự thay đổi của điện áp thì cần phải sử dụng thiết bị UPS để ổn định
điện áp và dòng điện.
 Hệ thống điện trên độc lập với nhau-một cái ở mạn trái (port side) và một cái ở mạn
phải (starboard) của tàu. Mỗi hệ thống đều có máy phát điện, bảng điện áp trung bình, bảng điện
áp thấp và bộ thay đổi tần số-điều khiển truyền động thay đổi tốc độ động cơ. Tất cả các bộ phận
của hệ thống điện trên tàu đều được kết nối với hệ thống điều khiển.
Hệ thống điện trên tàu có thể được chia ra thành 9 thành phần chính sau:
1. Hệ thống phát điện: với máy thủy (động cơ diesel hoặc turbin) và các máy phát điện.
2. Hệ thống phân phối năng lượng: bao gồm các tủ phân phối điện chính có điện áp trung
bình, các tủ phân phối điện phụ và dây dẫn điện.
3. Các biến áp: Để biến đổi nguồn điện áp xoay chiều phù hợp với tải tiêu thụ.
4. Bảng tủ điện áp thấp và các bộ phận điều khiển động cơ
5. Biến tần: Điều khiển động cơ điện xoay chiều hoặc các thiết bị khác bằng tần số.
6. Hệ thống lọc và giảm nhiễu để ổn định dòng điện.
7. Hệ thống chuyển đổi để làm sạch nguồn cung cấp năng lượng.
8. UPS: cung cấp cho các hệ thống tự động hoặc các thiết bị nhạy cảm.
9. Các động cơ cao áp và thấp áp: cung cấp cho nhiều u cầu khác nhau (truyền động, máy
nén khí AC, quạt…)


Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ thống năng lượng điện tàu thủy cơng suất lớn
I. TRẠM ĐIỆN TÀU
1. Khái niệm
Trạm phát điện trên tàu là hệ thống sinh ra năng lượng điện trên tàu cung cấp cho thiết bò,
nó biến các dạng năng lượng khác thành điện năng.
Hiện nay các tàu thủy thường sử dụng trạm phát điện diesel xoay chiều gồm: động cơ diesel
trung tốc hoặc cao tốc lai máy phát xoay chiều đồng bộ 3 pha điện áp 380V tần số 50Hz hoặc điện

áp 440V tần số 60Hz. Trong giới hạn tài liệu này, chúng ta nghiên cứu trạm phát điện diesel xoay
chiều. Tùy thuộc vào quy mơ của tàu mà trạm phát điện có thể bao gồm hai đến sáu máy phát
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 5

chính và một máy phát sự cố. Tàu hàng khơ, tàu container thường có hai đến ba máy phát, tàu
khách thường có bốn đến sáu máy phát…Các máy phát này có thể cơng tác độc lập hoặc song song
nhau.
Hình 1.3 là sơ đồ hệ thống trạm phát điện trên tàu cơng suất lớn. Hệ thống có 4 phòng máy, điện
áp hệ thống là 11kV, mỗi phòng máy có 2 máy phát điện 5,2MW và 2 thiết bị truyền động chân vịt
3,2MW.

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống trạm phát điện trên tàu có cơng suất lớn.

a) Phân loại
- Theo chức năng: trạm phát cho hệ thống điện, cho động cơ lai chân vòt, trạm phát dự
phòng.
- Theo loại dòng điện: DC hay AC
- Theo loại điều khiển: bằng tay, tự động, bán tự động.
b) Yêu cầu đối với trạm phát
- Độ tin cậy cung cấp điện cao
- Chất lượng điện năng cao U, f (∆U=

10%; ∆f=

0,1%)
- Dễ sử dụng và dễ điều khiển
- Có tính kinh tế cao.
2. Thiết bò chính của trạm phát
a) Động cơ sơ cấp

 Điêzen: Khởi động tốt (nhanh); hiệu suất cao (60

70%), thời gian phục vụ hạn chế,
khả năng quá tải nhỏ.
 Tuốc bin hơi, tuốc bin khí
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 6

Công suất lớn, tốc độ cao, tuổi thọ cao, chi phí nhiên liệu cao.
 Trên tàu còn trích lực của động cơ chính quay chân vòt để kéo máy phát, máy phát
trục lai thường là công suất nhỏ.
 Để đảm bảo truyền động tốt trong mọi chế độ công tác, công suất động cơ sơ cấp
được chọn theo công thức:

(1)


Trong đó : P
SC
: công suất của động cơ sơ cấp sẽ chọn
P
MF
: công suất của máy phát
P
KT
: công suất của máy phát kích từ

MF

: Hiệu suất của máy phát

CK

: Hiệu suất cơ khí của bộ phận truyền

KT

: Hiệu suất của máy phát kích từ.
Đối với máy phát AC cơng suất được tính bằng cơng thức P
MF
=
dd
IU .3 (Kw)
 Điều kiện cơ bản để chọn động cơ sơ cấp
- Động cơ sơ cấp phải có đặc tính cơ cứng
- Số vòng quay của của động cơ sơ cấp phù hợp với số vòng quay của máy phát
- Công suất được chọn theo công thức (1)
- Chi phí nhiên liệu riêng ít, gọn, thuận lợi trong sử dụng, sửa chữa.
- Kinh tế.
b) Máy phát
Trên tàu thường sử dụng máy phát AC đồng bộ ba pha và máy phát DC kích từ song song hoặc
hỗn hợp.
Yêu cầu khi chọn máy phát
- Có công suất đủ cung cấp cho phụ tải trên tàu làm việc ở chế độ nặng tải nhất
- Có đặc tính ngoài cứng: U= f(I)
- Hiệu suất cao.
- Có bộ phận tránh nước, dầu, bụi.
3. Các tham số chính của trạm phát
a. Điện áp
- Điện áp DC: thường sử dụng ở cấp 12V, 24V, 110V, 220V.

- Điện ápđAC: thường sử dụng ở cấp 24V, 48V,110V, 220V, 380V,1000V.
b. Dòng điện
c. Tần số: Nếu là điện AC thì thường sử dụng tần số 50

60 Hz thuận lợi là có thể dùng điện
năng của bờ khi cập bến, các thiết bò được tiêu chuẩn hóa trên bờ có thể dùng được ở dưới
tàu.
4. Chọn công suất máy phát
- Công suất điện sử dụng của tàu thay đổi theo từng chế độ làm việc của tàu.
- Các bước để chọn công suất trạm phát
Gọi P
1
: công suất của một phụ tải P
1
=

đm
P


: hiệu suất.
P
đm
: Cơng suất định mức của phụ tải;

: hiệu suất
P
SC
=
CKMF

MF
P

.
+
KT
KT
P


BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 7

Gọi k
đt
: hệ số đồng thời k
đt
=
n
n
1

n: tổng số phụ tải ; n
1
: số lượng phụ tải làm việc trong từng chế độ.
Gọi k
t
: hệ số mang tải
k
t

=
đm
lv
P
P

P
lv
: công suất thực tế khi làm việc với một phụ tải
Bước 1: Sau khi phân tích các phụ tải làm việc trong từng chế độ, thống kê được số lượng
phụ tải, xác đònh các thông số riêng của phụ tải ta thành lập biểu bảng sau:(các mục 1, 2, 3, 4 ở
các chế độ làm giống nhau)
Bảng 1
Chế độ
hành trình
Chế độ
ở
bến khơng
làm việc
Chế độ
ở bến
làm
việc
Thiết bò
lạnh
khơng
làm việc

Thiết bò
lạnh làm

việc
Chế độ
kéo
neo
Chế độ
đánh
bắt
Chế độ
dự
phòng
1

2

3

4

1
2

3

4

1

2

3

4
1

2

3

4

1

2

3

4
1

2

3

4
1

2

3

4
Số thứ tự

Tên ph
ụ tải

S
ố l
ư
ợng (
n)

Cơng su
ất định mức P
đm
(KW)

Hiệu suất η
H
ệ số cơng suất cos
φ

P
1

Q
1

kđt
k

t

n1P1
n1Q1

























Bước 2: Tính tổng công suất ở từng chế độ làm việc i

P
i
=

1
11
i
n
Pn
. k
đt
. k
t
. K
Q
i
=

1
11
i
n
Qn
. k
đt
. k
t
. K
K : hệ số chế tạo = 0,8
Bước 3: Tính tổng công suất ở từng chế độ có tính đến tổn hao đường dây

P
i
’
= P. 1,05 (KW)
Q
i
’
= Q. 1,05 (KVAR)
Bước 4: Công suất biểu kiến ở từng chế độ có tính đến tổn hao đường dây
S
i
’
=
2'2'
ii
QP  (KVA)
Chọn công suất máy phát theo chế độ nặng tải nhất
Bước 5: Tính cos

trung bình ở chế độ nặng tải nhất
cos
tb

=
'
'
i
i
S
P

Khi cos
tb

8,0

chọn công suất máy phát theo P
’

cos
tb

< 0,8 chọn công suất máy phát theo S
’
Yêu cầu : Tổng số phụ tải trong chế độ nặng tải nhất chỉ chiếm khoảng (75

85)% công suất
máy phát.
Bước 6: Tính số lượng máy phát
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 8

- Nên chọn 2 máy phát làm việc song song.
- Chọn cơng suất máy phát dự phòng theo chế độ dự phòng, cơng suất máy phát dự phòng
phải cung cấp điện đủ cho các hệ thống và thiết bị quan trọng trên tàu như: Hệ thống lái, xuồng
cứu sinh, bơm cứu hỏa, mạng chiếu sáng sự cố, thiết bị hàng hải, thơng tin liên lạc.
Bước 7: Chọn công suất động cơ sơ cấp theo công suất máy phát.
5. Chọn vò trí trạm phát
Yêu cầu:
- Vò trí trạm phát gần tâm phụ tải để tổn hao trên đường dây là ít nhất (vò trí thực tế: đặt tại

buồng máy thuận tiện cho người vận hành)
- Tổ máy F-Đ phải đặt trục truyền động song song với trục tàu để khi tàu lắc không bò gãy
trục.
- Máy phát một chiều phải đặt cách xa la bàn từ.
- An toàn, thuận lợi.
- Trạm phát dự phòng phải đặt trên boong hoặc gần xuồng cứu sinh.
6. Bảo vệ cho trạm phát
- Bảo vệ ngắn mạch: Dùng cầu chì, áp tô mát.
- Bảo vệ quá tải: Dùng rơle dòng cực đại.
- Bảo vệ đứt pha: Dùng đèn báo, rơle kém áp.
- Bảo vệ kém áp: Dùng rơ le điện áp thấp, khi điện áp của trạm điện tàu chỉ còn 60% Uđm
thì phải đưa trạm dự phòng hoạt động.
II. TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP (Automatic voltage regulation-AVR).
1. Mục đích
Do phụ tải thay đổi nhiều (sóng gió, lượng cá), hoặc khi tăng giảm tải nên dòng điện tải
tăng, giảm đột ngột, điện áp ra máy phát sẽ thay đổi tương ứng. Một máy phát khơng có bộ điều
chỉnh hoặc một máy phát khơng có kích từ phức hợp sẽ khơng phát hiện được sự thay đổi điện áp
đó. Lúc này, bộ tự động điều chỉnh điện áp rất cần thiết để nhanh chóng điều chỉnh điện áp về giá
trị định mức.
2. Yêu cầu đối với các bộ tự động điều chỉnh điện áp
- Tác dụng nhanh, chính xác (khi tải

50%, sự phục hồi U < 3S)
- Sai số cực đại

10% U
đm
khi tải thay đổi 50%.
3. Nguyên tắc
Dựa trên sự sai lệch giá trò điện áp đầu ra của máy phát đưa phản hồi về để điều chỉnh. Một

bộ AVR sẽ điều chỉnh điện áp máy phát với độ chính xác2,5% trên tồn dải thay đổi của tải.
Trường hợp này được gọi là điều chỉnh điện áp ở trạng thái ổn định. Ở chế độ q độ thì sụt áp
vào khoảng 15% khi thay đổi tải đột ngột (khi khởi động một động cơ cơng suất lớn), điện áp lúc
này sẽ được điều chỉnh về trạng thái ổn định sau 1,5 giây.
Bộ tự động điều chỉnh điện áp về cơ bản có các phần tử sau:
 Khối cảm biến điện áp: Là một biến áp đo lường.
 Bộ chỉnh lưu và gia cơng tín hiệu điện áp ra của máy phát: Khối này tạo ra một tín hiệu
điện áp một chiều có trị số nhỏ và tỷ lệ với điện áp thực tế của máy phát. Tín hiệu này được so
sánh với giá trị đặt được tạo ra bởi một mạch chuẩn gồm các điơt zener và các điện trở. Tín hiệu
sai lệch từ bộ so sánh này được đưa đến một bộ khuếch đại.
 Bộ khuếch đại tín hiệu: Khuếch đại tín hiệu sai lệch và gia cơng thành tín hiệu xung để
điều khiển thyristor.
 Khối điều khiển thyristor: Đóng mở cấp dòng, kích từ cho mạch kích từ máy phát.
Thyristor làm một chuyển mạch điện tử tác động nhanh được điều khiển bởi một tín hiệu gửi đến
chân điều khiển (G) của nó. Thiết bị này chỉnh lưu và điều chỉnh dòng kích từ máy phát.
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 9



Hình 1.4 Kết nối máy phát AC đồng bộ với AVR


a b
Hình 1.5 a) Sự thay đổi điện áp máy phát khi có và không có AVR; b) Bộ AVR
 Ngoài ta còn có các phần tử khác được thêm vào AVR để đảm bảo tăng tính ổn định của
hệ thống, cải thiện quá trình tự kích khi khởi động máy phát, bảo vệ và báo động điện áp
cao hoặc thấp.
 Một bộ AVR hoàn chỉnh tương đối phức tạp và bao gồm một vài biến trở để chỉnh định độ
nhạy, chỉnh định sai lệch và chỉnh độ ổn định (điều khiển tỷ lệ, tích phân và vi phân).

Chúng được chỉnh và đặt trong quá trình chạy thử để đạt được các quá trình hoạt động tối
ưu trước khi đưa máy phát vào hoạt động.
 Khi chạy thử AVR, theo hướng dẫn của nhà sản xuất, bao gồm việc đo các điện áp AC và
DC tại những điểm xác định trong mạch. Các giá trị điện áp này được so sánh với các giá
trị chuẩn phù hợp với máy phát được lắp đặt AVR. Hầu hết trên các tàu đều có trang bị bộ
AVR dự trữ để có thể thay thế khi AVR đang hoạt động bị sự cố hoặc cần tháo ra để bảo
dưỡng định kỳ. Việc thay thế chỉ được thực hiện sau khi dừng máy phát. Kiểm tra và chỉnh
định giá trị điện áp trên các tiếp điểm thử của bộ AVR mới phải phù hợp với máy phát.
Sau đó cho các máy phát làm việc song song, kiểm tra sự phân chia tải phản kháng giữa
các máy phát.

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 10

III. MÁY PHÁT ĐIỆN LÀM VIỆC SONG SONG
Để đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện, người ta thường ghép 2 máy phát điện làm việc song
song. Ưu điểm: Khi hư một máy thì còn một máy cung cấp cho những tải cần thiết. Khi chỉ vận
hành nửa tải có thể chuyển tải qua một máy cho một máy nghỉ.
1. Hai máy phát AC làm việc song song
a. Điều kiện
- Giá trò điện áp phải bằng nhau U
1
= U
2

- Tần số phải bằng nhau f
1
= f
2

- Các pha có thứ tự trùng nhau.
- Góc pha các điện áp phải trùng nhau.
Phương pháp đưa máy phát điện đồng bộ vào làm việc với lưới mà thỏa mãn điều kiện trên
gọi là phương pháp hòa đồng bộ.
b. Các phương pháp hòa đồng bộ
- Hòa đồng bộ thô; Tự hòa đồng bộ; Hòa đồng bộ chính xác.
c. Phương pháp hòa đồng bộ chính xác
Lưới điện
(MF1)














Hình 1.6 Sơ đồ nối dây hòa đồng bộ hai máy phát điện
Đầu tiên quay máy phát lên đến tốc độ đồng bộ và điều chỉnh kích từ, tăng dần điện áp
máy phát. Dùng vônmét V
1
và Hecmét Hz để kiểm tra xem điện áp và tần số máy phát đã
bằng điện áp và tần số lưới chưa bằng cách đóng cầu dao K
2

sang a rồi lại sang b, đồng thời
theo dõi đồng hồ V
0
, theo dõi sự sáng tối của đèn để chọn thời gian khi nào cả 3 đèn cùng tối
và tối hơi lâu và chỉ số đồng hồ V
0
= 0 là thời điểm đóng cầu dao CD đưa MF
2
vào làm việc với
lưới. Gọi: Điện áp pha của lưới là U
A1
, U
B1
, U
C1
;
Điện áp pha của MF: U
A2
, U
B2
, U
C2
.
A
1
A
2

A
1

A
2







Trường hợp 1 Trường hợp 2 Trường hợp 3


V

HZ

V
O

K1
Đ1
Đ2
Đ3
K2
a
b
B1
C1
A2 B2 C2
MF2

.
.
.
.
.
.
A1
B
2

B
1

C
1

C
2

A
2

A
1

B
1


B

2

C
1

C
2

B
1,
C
2

B
2,
C
1


BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 11

Điện áp đặt lên đèn là: U
Đ1
= U
A1
– U
A2

U

Đ2
= U
B1
– U
B2
U
Đ3
= U
C1
– U
C2

Trường hợp 1 : Khi điện áp lưới và máy phát chưa trùng pha
U
Đ1
= U
A1
– U
A2
: đèn sáng
Trường hợp 2 : Khi điện áp lưới và máy phát bằng nhau, U
Đ
= 0 : đèn tối.
Trường hợp 3 : Khi nối sai thứ tự pha đèn không sáng tối đồng thời được .
Nếu tần số máy phát và lưới không bằng nhau các vectơ điện áp lưới và máy phát sẽ quay
với tốc độ góc khác nhau, góc lệch pha


0
180,0


, U
Đ



U2,0 đèn lần lượt sáng tối. Sự sai
khác càng lớn thì đèn sáng tối càng nhanh. Khi f lưới và f máy phát gần bằng nhau thì đèn sáng
tối chậm dần.

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 12

CHƯƠNG 2

HỆ THỐNG PHÂN PHỐI ĐIỆN NĂNG

I. Khái niệm và phân loại
1. Khái niệm: Hệ thống phân phối điện năng là hệ thống dây dẫn và dây cáp truyền điện
năng từ máy phát điện đến phụ tải thông qua các bảng phân phối điện.
- Bảng phân phối điện là một khâu quan trọng liên kết phần tạo ra năng lượng điện (trạm
phát điện) và phần tiêu thụ năng lượng (phụ tải).

- Bảng phân phối điện bao gồm bảng phân phối điện chính và bảng phân phối điện phụ
- Bảng phân phối điện chính (Main Switchboard) là nơi tập trung, điều khiển và phân phối
tồn bộ năng lượng điện tàu thủy.
- Cấu trúc chung bảng phân phối điện chính tàu thủy: Bảng phân phối điện chính tàu thủy
thường được chia làm nhiều ngăn phụ thuộc vào số lượng máy phát, cơng suất trạm phát, số
lượng và cơng suất phụ tải, chủng loại và trọng tải tàu.

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc bảng phân phối điện chính tàu thủy
2. Phân loại
+ Theo nhiệm vụ :
- Mạng động lực : cung cấp điện cho thiết bò động lực, thiết bò có công suất lớn.
- Mạng chiếu sáng : cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, thông tin.
+ Theo loại dòng :
- DC (2 đường dây, 1 đường dây)
- AC (3 pha 4 dây hay 3 dây).

II. Cấu trúc hệ thống phân phối điện năng
Mạng điện tàu thủy thường có các loại hệ thống phân phối điện năng sau:
1. Hệ thống phân phối hình tia đơn giản: tất cả các máy phát cấp điện lên bảng điện chính và
từ đó cấp trực tiếp đến các phụ tải. Hệ thống phân phối thường được áp dụng trên các tàu có trọng
tải trung bình và nhỏ.
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 13

2. Hệ thống phân phối hình tia phức tạp: tất cả các máy phát cấp điện lên bảng điện chính và
từ đó cấp trực tiếp đến các phụ tải và các bảng điện phụ, các bảng điện phụ này lại cấp điện cho
các phụ tải và các bảng điện phụ nhỏ hơn, … Các phụ tải được cấp điện trực tiếp từ bảng điện
chính thường là các phụ tải có công suất lớn như các chân vịt mũi, chân vịt mạn, … hoặc là các
phụ tải quan trọng như bơm cứu hỏa, máy lái …

Hình 2.2 Các sơ đồ phân phối điện năng
3. Sơ đồ thanh cái

 Trong trạm phát điện tàu thủy, toàn bộ năng lượng điện được tập trung lên hệ thống thanh
cái và từ hệ thống thanh cái điện năng mới được phân phối đến các phụ tải.
 Thanh cái (bus bar) được chế tạo bằng đồng vì đồng có độ dẫn điện tốt, độ bền cơ học
cao, có khả năng chống ăn mòn hóa học. Thanh cái có tiết diện hình chữ nhật và kích thước được
chọn phụ thuộc vào các chỉ tiêu kinh tế hoặc theo điều kiện phát nóng và kiểm tra ổn định lực điện
động khi có dòng ngắn mạch chạy qua.
 Thanh cái được gắn cố định trong bảng điện chính nhờ các ống sứ cách điện. Khoảng cách
giữa các ống sứ cách điện phụ thuộc vào tính toán ổn định điện động và thường vào khoảng 30cm.
Với lưới điện 3 pha thì hệ thống thanh cái gồm 3 thanh cái đặt song song nhau. Khoảng cách giữa
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 14

các thanh cái phụ thuộc vào tính tốn ổn định điện động và đủ khơng gian để thao tác đo kiểm tra
và siết bulơng trên thanh cái, khoảng cách này thường vào khoảng 8 12 cm.
 Có các sơ đồ hệ thống thanh cái sau:
 Trạm phát với một hệ thống thanh cái khơng phân đoạn: hệ thống thanh cái
khơng phân đoạn có cấu trúc đơn giản, nhưng có nhược điểm là nếu có một phụ tải nào đó bị ngắn
mạch mà thiết bị bảo vệ phụ tải đó khơng hoạt động thì các máy phát sẽ ngắt ra khỏi lưới và tồn
bộ tàu mất điện; và khi tiến hành bảo dưỡng thanh cái phải cắt điện tồn bộ các máy phát.
G1
CB1
G2
CB2
G3
CB3
G4
CB4

Hình 2.3 Trạm phát với hệ thống thanh cái khơng phân đoạn
 Trạm phát với một hệ thống thanh cái phân đoạn: thanh cái được chia ra một số
đoạn khơng phụ thuộc vào nhau và mỗi đoạn được cấp nguồn độc lập. Các đoạn này được nối với
nhau bằng cầu dao, cầu nối hoặc aptomát. Phân đoạn thanh cái bằng aptomat cho phép bảo vệ tự
động ngắt phân đoạn bị sự cố ra khỏi hệ thống thanh cái. Phân đoạn bằng cầu dao hoặc cầu nối chỉ
có tác dụng ngắt từng phân đoạn ra để bảo dưỡng sửa chữa.
G1
CB1
G2
CB2
G3
CB3
G4
CB4

Hình 2.4 Trạm phát với hệ thống thanh cái phân đoạn
III. Cáp điện và dây dẫn
 Cáp điện có một vài cấu trúc cơ bản sau:

Hình 2.5 Các cấu trúc cơ bản của cáp điện
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 15


 Dây dẫn điện hay còn gọi là cáp điện ó chức năng truyền dẫn điện năng và truyền dẫn điện
tín hiệu. Cáp điện tàu thủy phải có khả năng chịu được sự thay đổi lớn của điều kiện môi trường
làm việc như nhiệt độ, độ ẩm. Cáp điện tàu thủy phải được thiết kế chịu được nồng độ muối, nồng
độ dầu và các hóa chất khác và phải có độ bền cơ học cao.
 Điện áp thông thường trên tàu là 380V hoặc 440V và cáp điện được thiết kế chịu được

mức điện áp 600/1000V, có nghĩa là 600V giữa dây dẫn với mát và 1000V giữa các dây dẫn.
1. Lõi cáp
o Lõi cáp điện được chế tạo từ các sợi đồng và có dạng tròn hoặc định hình trong vỏ bọc cáp
(hình 4.22). Cáp có lõi định hình có kích thước nhỏ hơn và nhẹ hơn cáp có lõi tròn.
o Lớp cách điện của cáp có độ dày phù hợp với cấp điện áp. Vật liệu cách điện thường là hợp
chất dẻo hữu cơ. Cao su butyl có khả năng chịu nhiệt, ozone và chống ẩm cao, đồng thời có khả
năng co giãn tốt nên được sử dụng làm vật liệu cách điện.
 Ngày nay, loại cao su EPR (Ethylene Propylene Rubber) có thuộc tính vật lý và điện
tương tự cao su butyl nhưng có khả năng chịu ẩm và ozone tốt hơn được sử dụng rộng rãi, tuy
nhiên EPR lại chịu dầu và mỡ kém.
 Loại XLPE (Cross-link Polyethylene) có khả năng chịu dầu mỡ tốt hơn nhưng thuộc tính
nhiệt và cơ kém hơn EPR.
 Loại PVC (Polyvinil Chloride) được sử dụng rộng rãi trên bờ nhưng không được sử dụng
dưới tàu thủy. PVC mềm và nóng chảy ở nhiệt độ cao (150
0
C), cứng và giòn ở nhiệt độ thấp (-
8
0
C), cơ tính và lý tính kém ngay ở nhiệt độ thường.
 Cáp nhiều lõi sử dụng trên tàu thủy có các màu khác nhau cho các lõi hoặc có in số trên
mỗi lõi.
 Vỏ bọc ngoài cáp được làm từ vật liệu chịu nhiệt, chịu dầu, hóa chất và không bắt lửa
(Heat–Oil–Flame Retardant: HOFR). Loại vật liệu CSP (Chlorosulphonated Polyethylene)
thường được sử dụng làm vỏ cáp điện sử dụng trên tàu thủy. Vật liệu này ngoài khả năng
HOFR còn có cơ tính và lý tính cao.
 Lưới bảo vệ để tăng cường bảo vệ cơ khí cho cáp điện thì bên trong vỏ bọc ngoài của cáp
còn bố trí một lớp lưới bọc được làm bằng thép mạ kẽm hoặc đồng mạ thiết.
 Sụt áp trên cáp điện từ bảng điện chính đến các phụ tải không được quá 6% (thực tế là
2%). Việc lựa chọn cáp phải thỏa mãn cả hai điều kiện về dòng định mức và sụt áp cho phép.
Bảng 1 đưa ra các thông số của cáp cao su butyl liên quan đến hai điều kiện này ở nhiệt độ môi

trường 45
0
C. Căn cứ vào bảng 1để tính toán lựa chọn cáp phù hợp.
2. Đầu cốt (Cable terminal socket) (hình 2.6) Đầu cốt thường được làm bằng đồng mạ thiếc hoặc
đồng mạ bạc và được hàn hoặc kẹp chặt vào đầu lõi cáp nhờ dụng cụ bóp đầu cốt. Đầu cốt phải
được nối vào các đầu nối dây bằng bu-lông. Trong quá trình bảo dưỡng hệ thống điện cần phải
kiểm tra và siết chặt các bu-lông bắt cáp này.
3. Đầu cút luồn cáp (Cable Gland) (hình 2.6) Cáp điện phải được cách điện, bảo vệ cơ khí và kín
nước. Khi cáp đi qua vách ngăn, vào các hộp nối, vào các thiết bị điện như động cơ điện … thì
phải được luồn qua một đầu cút bảo vệ đảm bảo các điều kiện trên. Trong đầu cút có đệm làm kín
nước thường làm bằng cao su chịu nhiệt. Đầu cút có thể bằng nhựa hoặc kim loại (thép không gỉ,
nhôm, đồng ….) và phải có kích thước phù hợp với đường kính ngoài của cáp.
4. Đầu cáp điện phải được bảo vệ kín nước đề phòng thối cáp. Để bảo vệ kín nước thì ngoài đầu
cốt ra còn sử dụng thêm một ống bọc bằng cao su đặc biệt luồn vào phủ kín giữa đầu cốt và lõi
cáp sau đó gia nhiệt cho ống bọc này ôm chặt lõi cáp. Để đánh dấu đầu cáp người ta sử dụng các
đầu số bằng các bulông, khoảng cách giữa các cổ dề vào khoảng 30–40 cm.
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 16

5. Bán kính uốn cong cáp: khi cần uốn cong cáp thì bán kính trong của vòng uốn tối thiểu bằng
12 lần đường kính ngoài của cáp. Ví dụ cáp có đường kính ngoài là 35mm thì bán kính uốn cong
tối thiểu là 12 x 35 = 420mm.
6. Đi cáp trong ống: khi đi cáp dưới sàn lacanh hoặc ở khu vực dễ va chạm cơ khí thì phải đi cáp
trong ống sắt tráng kẽm, đường kính trong của ống tối thiểu bằng 1,5 lần đường kính ngoài của
cáp. Hai đầu ống cáp phải được làm kín nước bằng các đầu cút hoặc bằng silicon.

Hình 2.6 Đầu đánh số và đầu cốt cáp điện

Hình 2.7 Máng cáp và cổ dề cố định trong cáp trong máng
6. Đi cáp trong máng cáp: khi cáp đi trên trần hoặc trên vách cao không có khả
năng xảy ra va chạm cơ khí thì đi cáp trong máng. Cáp phải được bắt chặt cố
định vào máng nhờ các cổ dề bằng sắt dẹp tráng kẽm, các cổ dề này được gắn cố
định vào máng cáp bằng các bulông, khoảng cách giữa các cổ dề vào khoảng
3040cm.

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 17


Bảng 1
Cáp đơi Cáp 3 và 4 lõi
Sụt áp trên ampe trên mét
Tiết diện
dây dẫn
(mm
2
)
Dòng DC hoặc
AC một pha (A)
DC

(mV)
AC 1 pha
(mV)
Dòng ba pha
AC (A)
Sụt áp trên
ampe trên mét
(mV)
1.0
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
13
17
24
32
41

57
76
100
125
155
190
235
270
310
350
415
475

54
35
18
12
7,8
4,6
2,7
1,7
1,2
0,98
0,68
0,49
0,39
0,31
0,25
0,19
0,15

54
35
18
12
7,8
4,6
2,7
1,7
1,2
1,0
0,70
0,53
0,43
0,36
0,32
0,27
0,24
11
14
20
27
34
47
63
84
100
125
160
195
225

255
290
345
390
47
30
16
10
6,7
4,0
2,3
1,5
1,1
0,89
0,64
0,50
0,44
0,38
0,34
0,31
0,29


IV. Kiểm tra đo tình trạng cách điện trên tàu
Trong q trình vận hành và khai thác thiết bị điện, điện trở cách điện là một thơng
số quan trọng và cần được kiểm tra thường xun.
Khi điện trở cách điện của một thiết bị điện q thấp sẽ dẫn đến ngắn mạch và làm
hỏng thiết bị điện đó và cũng ảnh hưởng đến tồn bộ mạch điện. Điện trở cách điện thấp
rất nguy hiểm cho người vận hành thiết bị.
Bảng điện chính của tàu thủy đều được trang bị hệ thống kiểm tra điện trở cách điện.

Hai hệ thống điện 440V (380V) và 220V đều được bố trí thiết bị kiểm tra riêng. Cần phải
thường xun theo dõi trị số cách điện của hệ thống điện năng để có biện pháp khắc phục
1. Yêu cầu về cách điện đối với các thiết bò và mạng điện














Điện trở cách điện nhỏ
nhất khi t = 25
0
C
Tên thiết bò

trạng thái
lạnh (M)
Trạng thái
nóng (M)
1. Máy điện
P<100kw

5


2
P =100

1000kw
3 1
2. Biến áp
5 2
3. Bảng pp điện
1
4. Thiết bò ĐK
5

Mạng nguồn Điện trởû cách
điện M
125V 125

500
(V)



1. Nguồn chiếu
sáng
2. Mạng động lực
3. Mạng dòng
nhỏ

0,3

1,0
0,3
1,0

1,0
1,0
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 18

2. Kiểm tra đo điện trở cách điện của mạng điện
Để đảm bảo an toàn cho thiết bò và cả người sử dụng nên phải thường xuyên kiểm tra điện
trở cách điện của lưới và có bảo vệ cách điện cho thiết bò.
a. Đo cách điện lưới một chiều
Dùng Vơnkế
1
2 Thanh cái
U
a b
r
1
r
2




vỏ tàu

Hình 2.8 Sơ đồ nối dây đo điện trở cách điện
Giá trò điện trở cách điện của thanh cái 1 và vỏ tàu : r
1
= r
0

2
21
)(
U
UUU 

Giá trò điện trở cách điện của thanh cái 2 và vỏ tàu : r
2
= r
0

1
21
)(
U
UUU 

Giá trò điện trở cách điện của 2 thanh cái : r
c
= r
0

21
21

)(
UU
UUU



Dùng Mêgômmét
Khi sử dụng Mêgômmét để đo cách điện, yêu cầu cắt nguồn và tải ra khỏi mạng điện.
1
R
3

2




Hình 2.9 Sơ đồ nối dây đo điện trở cách điện

vỏ tàu
Nếu có tải R
3
, ta chỉ cần đo một dây là đủ.
b. Đo cách điện lưới điện AC
+ Dùng đèn: Các bóng đèn được nối hình sao thơng qua nút ấn tiếp đất như hình vẽ.
Khi khơng có pha nào chạm mát thì ba bóng đèn này sáng đều nhau. Khi có một pha chạm
mát thì các bóng đèn sẽ có độ sáng khác nhau. Bóng đèn được nối với pha có điện trở cách
điện thấp hơn so với các pha còn lại sẽ có độ sáng kém nhất. Các đèn này được lắp đặt sẳn
và bố trí trên bảng điện chính để kiểm tra lưới điện trên tàu. Người vận hành phải thường
xun quan sát và ấn nút kiểm tra điện trở cách điện của mạng.

r
0
: điện trở vôn kế
r
1
: điện

trở cách điện của thanh cái 1
và vỏ tàu
r
2
: điện trở cách điện của thanh cái 2
và vỏ tàu :
Vò trí a: đo U
2;
điện áp giữa thanh 2
và vỏ tàu
Vò trí b: đo U
1;
điện áp giữa thanh 1
và vỏ tàu
Vò trí c: đo áp 2 thanh cái (MF)
Giá trò R
cđ
được chỉ trực tiếp trên mặt
đồng hồ đo.
Lần lượt đo cách điện 2 thanh, thanh 1
và vỏ tàu, thanh 2 và vỏ tàu.
a

b
c
c
.
.
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 19


Hình 2.10 Kiểm tra điện trở cách điện bằng đèn
+ Dùng vônmét: tương tự như bóng đèn khi R
cđ
giảm dẫn đến chỉ số của U giảm.
3. Kiểm tra điện trở cách điện bằng thiết bị đo điện trở cách điện
 Thiết bị đo điện trở cách điện (hình 2.11 có một mạch điện tử cảm biến giá trị điện
trở cách điện và hiển thị thường xun trên đồng hồ chỉ thị được đặt cố định trên bảng
điện chính. Người vận phải thường xun quan sát để kiểm tra điện trở cách điện của
mạng. Ngun tắc chung của thiết bị đo điện trở cách điện là cho dòng một chiều chạy qua
mạng điện xoay chiều cần kiểm tra.
 Hình 2.12 là sơ đồ ngun lý thiết bị bảo vệ điện trở cách điện thấp cho từng phụ
tải (động cơ điện, máy biến áp, thiết bị sấy, …). Biến dòng có một cuộn thứ cấp, sơ cấp là
3 dây của phụ tải, khi điện trở cách điện của một pha thấp, dòng tổng 3 pha khác 0, đưa tín
hiệu đến bộ khuếch đại và so sánh với tín hiệu chuẩn, báo động bằng đèn và thực hiện ngắt
mạch phụ tải.
 I/U là thiết bị biến đổi dòng điện thành điện áp.
 KĐ/SS là khối khuếch đại và so sánh tín hiệu ngõ ra của khối I/U với tín hiệu
chuẩn.

Hình 2.11 Thiết bị đo điện trở cách điện

Hình 2.12 Bảo vệ cách điện thấp cho phụ tải
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 20


CHƯƠNG 3

CHỌN CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ TRONG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

I. Các chế độ làm việc của động cơ trong truyền động điện
Căn cứ vào đặc điểm và thời hạn làm việc , người ta chia chế độ làm việc của truyền động
điện thành 3 loại : dài hạn, ngắn hạn và ngắn hạn lặp lại.
1. Chế độ dài hạn
Chế độ làm việc của truyền động điện được gọi là dài hạn nếu phụ tải được duy trì trong
thời gian dài. Trong thời gian đó, nhiệt độ của động cơ đạt tới trò số ổn đònh.
Ví dụ : Máy bơm, nén khí, quạt gió v.v…
2. Chế độ ngắn hạn
Phụ tải chỉ duy trì trong thời gian ngắn còn thời gian nghỉ dài. Trong thời gian làm việc,
nhiệt độ của động cơ chưa đạt tới trò số ổn đònh thì động cơ đã nghỉ. Thời gian nghỉ dài nên
nhiệt độ của động cơ giảm tới trò số ban đầu. Đặc trưng cho chế độ làm việc ngắn hạn là thời
gian làm việc t
lv
, thường t
lv
< 90
’
.
Ví dụ : Kéo lưới, kéo neo.
3. Chế độ ngắn hạn lặp lại
Thời gian có tải và nghỉ xen kẻ nhau, tiếp diễn nhiều lần. Trong thời gian làm việc, nhiệt độ

của động cơ chưa đạt đến trò số ổn đònh thì mất tải. Trong thời gian nghỉ, nhiệt độ của động cơ
chưa giảm tới trò số ban đầu thì động cơ lại có tải.
Đặc trưng cho chế độ ngắn hạn lặp lại là thời gian đóng điện tương đối TĐ% hoặc

%

ck
lv
lv
lv
t
t
tt
t



0

ck
lv
lv
lv
t
t
tt
t




0



%100.%
ck
lv
t
t


%100%
ck
lv
t
t



thường t
ck
<10’.
P  P  P 






t t t


a. Chế độ dài hạn b. Chế độ ngắn hạn c. Ngắn hạn lặp lại
Hình 3.1 Đồ thị phụ tải các chế độ làm việc của đơng cơ điện
II. Đồ thò phụ tải của truyền động điện
Đồ thò phụ tải là cơ sở để tính toán xác đònh công suất và chọn loại động cơ.
Đồ thò phụ tải gồm hai loại: Đồ thò phụ tải của động cơ, Đồ thò phụ tải của máy sản xuất

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 21


1. Đồ thò phụ tải của máy sản xuất
M
c
= f(t), P
c
= f(t) (Mômen cản tỉnh) thành lập do đặc tính làm việc, yêu cầu công nghệ của
sản xuất. Sau khi xác đònh phần truyền cơ khí ta qui đổi mômen cản tổng về trục động cơ từ đó
xác đònh công suất và chọn sơ bộ động cơ.
2. Đồ thò phụ tải của động cơ
M
đ
= f(t) , P

đ
= f(t)
với M
đ
= M
c
+ J
dt
dw

M
c
: mômen cản tỉnh đã qui đổi về trục động cơ.
J : mômen quán tính của toàn bộ hệ thống qui đổi về trục động cơ.
w : tốc độ quay của động cơ.
Đối với những truyền động có thể bỏ qua các giai đoạn quá độ thì đồ thò quá tải của động cơ
trùng với đồ thò tónh của máy sản xuất đã qui đổi về trục động cơ.
M
đ
(t) = M
c
(t) ; P
đ
(t) = P
c
(t)
Đồ thò phụ tải động cơ được sử dụng để tính toán kiểm tra lại động cơ đã chọn sơ bộ ban
đầu, theo diều kiện phát nóng : quá tải, khởi động.
3. Tính qui đổi lực cản, mômen cản, khối quán tính và mômen quán tính về trục động cơ.
III. Tính chọn công suất động cơ cho những truyền động không điều chỉnh

1. Tính chọn công suất động cơ khi phụ tải dài hạn
a. Tải dài hạn không đổi

Pc




Hình 3.2




Ví dụ 1: Công suất trên trục động cơ qụat gió được xác đònh theo biểu thức :
P
đ
=
trQ
HQ

1000
.
[kw]
Q : lưu lượng gió m
3
/s ;
H : tổng áp lực N/m
2
;
Q


: hiệu suất của quạt ;

tr

:hiệu suất khâu truyền động.
Ví dụ 2: Công suất trên trục động cơ bơm
P
đ
=
trb
HHQ


1000
)(. 




: tỉ trọng chất lỏng cần bơm N/m
3
;
Q : lưu lượng chất lỏng m
3
/s;
Ví dụ: bơm nước, quạt gió
Điều kiện chọn
công suất động cơ :
P

đm


P
c

Thường chọn : P
đm
= (1

1,3)P
c

Hình 3.2
Đồ thò phụ tải tỉnh của máy sản xuất
đã qui đổi về trục động cơ có dạng P
c
= f(t).
t
Pc
BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 22

H : chiều cao cần bơm (tổng chiều cao hút và đẩy);


H : độ giảm cột nước trong ống dẫn chính (m).
b. Tải dài hạn biến đổi
P
c

M
2


M
3


M
4

M
1

M
0

t
1
t
2
t
3
t
4
t
0

t

ck

Hình 3.3
Động cơ chọn phải có : M
đm
= (1

1,3) M
tb

P
đm
= (1

1,3) P
tb
.

2. Tính chọn công suất động cơ khi phụ tải ngắn hạn
a. Chọn động cơ làm việc dài hạn phục vụ cho tải ngắn hạn không đổi.
Để tận dụng hết công suất và khả năng chòu nhiệt của động cơ ta chọn động cơ dài hạn có :
P
đm


P
c.nh
P
c.nh
: công suất chòu nhiệt.

Sao cho ở cuối thời gian làm việc nhiệt độ của động cơ đạt tới trò số T

.
P. T P
1

P
c.n.h
P
2

P
đt

T




t
1
t
2
t
3
t
t
t
lv

Hình 3.4 Hình 3.5
b. Chọn động cơ ngắn hạn phục vụ cho tải ngắn hạn không đổi
Loại động cơ này thường được chế tạo với thời gian làm việc tiêu chuẩn 15’, 30’, 60’, 90’.
Dựa vào đồ thò P
c
= f(t) ta chọn P
đm
= (1

1,3) P
c.nh

Có thời gian làm việc tiêu chuẩn bằng t
lv
.


c. Tải ngắn hạn biến đổi
Tính công suất đẳng trò : P
đt
=
321
3
2
32
2
21
2
1
ttt

tPtPtP



T
lv
= t
1
+ t
2
+ t
3
.
- Nếu động cơ dài hạn chọn động cơ có : P
đm


(1

1,3) P
đt

- Ngắn hạn chọn động cơ có : P
đm
= (1

1,3) P
đt

- Nếu động cơ ngắn hạn lặp lại : P

đm


P
c.nh



Tính trò số trung bình
M
tb
=


n
x
n
xx
t
tM

Hoặc P
tb
=


n
x
n
xx

t
tP

t
lv
30’ 60’ 90’
% 15% 25% 40%

Thời gian dòng điện tương đối của động cơ

%

t
lv
theo bảng sau :
t

P
t
lv

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 23

3.Tính chọn công suất động cơ khi phụ tải ngắn hạn lặp lại
a. Phụ tải ngắn hạn lặp lại không đổi
P P
cnl
P
cnl

P
cnl







t
lv
t
0
t
t
ck


Hình 3.6

b. Phụ tải ngắn hạn lặp lại biến đổi
Tính P
đm
=
321
3
2
32
2
21

2
1
ttt
tPtPtP





% = %100.
0321
321
tttt
ttt



.
- Khi

% tính được <

% tiêu chuẩn của động cơ : chọn cho động cơ làm việc quá tải.
- Khi

% tính toán >

% tiêu chuẩn thì chọn động cơ làm việc non tải.
IV. Kiểm nghiệm công suất động cơ
1. Kiểm nghiệm theo điều kiện phát nóng

Sau khi tính toán công suất và chọn sơ bộ động cơ ta phải kiểm tra lại động cơ đó theo điều
kiện phát nóng, quá tải, khởi động v.v…
Để kiểm tra theo điều kiện phát nóng, ta có thể sử dụng một trong các phương pháp
a. Nhiệt sai cực đại
Động cơ được chọn phải luôn luôn đảm bảo điều kiện : T
max


T


T
max
: nhiệt độ cao nhất mà động cơ đạt tới trong quá trình làm việc với phụ tải thay đổi
trong phạm vi cho phép.
b. Tổn thất trung bình

P
tb



P
đm
= P
đm

đm
đm




1


P
tb =

m
mm
ttt
tPtPtP









21
2211

Nếu

P
tb



P
đm
thì động cơ chọn sơ bộ ban đầu là đúng.
c. Phương pháp các đại lượng đẳng trò
* Dòng điện đẳng trò I
đt
=
m
mm
ttt
tItItI




21
2
2
2
21
2
1

Khi I
đt


I
đm

: chọn đúng
* Mômen đẳng trò ( I
đt
) M = C. I C: hệ số tỉ lệ
M
đt
=
321
3
2
32
2
21
2
1
ttt
tMtMtM



M
đt


M
đm
: chọn đúng.
*. Chọn động cơ dài hạn
P
đm

< P
c.nl ;
P
c.nl
: Công suất động cơ có ngắn hạn lặp lại.
Cho động cơ làm việc quá tải
*. Chọn động cơ ngắn hạn lặp lại
P
đm
= (1

1,3)P
cnl

Loại động cơ này có đặc điểm:
độ bền cơ khí cao,
quán tính cơ học nhỏ vì phải khởi động và hãm luôn,
khả năng quá tải lớn có

%ù phù hợp với

% của phụ
tải bằng %100.
ck
lv
t
t

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 24

* Công suất đẳng trò P
đt
=
321
3
2
32
2
21
2
1
ttt
tPtPtP



P
đt


P
đm
: chọn đúng.
2. Kiểm nghiệm theo điều kiện quá tải và khởi động
Gọi k
qt
: hệ số quá tải của động cơ đã chọn
k
qt

=
đmđm
I
I
M
M
maxmax

Động cơ được chọn phải thỏa điều kiện :
k
qt
M
đm


M
cmax

k
qt
I
đm


I
cmax

M
cmax
, I

cmax
: mômen và dòng điện lớn nhất của phụ tải đã qui đổi về trục động cơ.
V. Chọn loại động cơ theo các yêu cầu kỹ thuật
1. Chọn theo loại dòng điện và cấp điện áp
- Quá trình truyền động đòi hỏi tốc độ cao, điều chỉnh tốc độ trơn; thường quá tải, khởi
động có tải, thường xuyên khởi động nên dùng động cơ một chiều.
- Phạm vi điều chỉnh tốc độ không lớn lắm, điều chỉnh có cấp, tần số đóng cắt nhỏ nên
dùng động cơ AC vì giá rẻ, sử dụng nguồn thuận tiện.
- Điều chỉnh tốc độ rộng mômen khởi động lớn nên dùng động cơ rôto dây quấn.
- Điện áp đònh mức của động cơ được chọn phải phù hợp với điện áp tại nơi lắp đặt.
2. Chọn theo cấu trúc
- Theo điều kiện môi trường: hở, bảo vệ, kín.
- Loại bảo vệ: có vỏ bao, ngăn không cho vật lạ rơi vào máy điện hay nước văng tạt vào.
Không để người va phải bộ phận quay.
- Trên tàu thường sử dụng kiểu kín : được thông gió bằng cánh quạt cùng trục hay bằng
ống dẫn khí sạch từ ngoài vào, có bộ phận chống cháy, chống nổ, chống nước ngấm nhờ
những tấm đệm cao su.

BÀI GIẢNG TRANG BỊ ĐIỆN TÀU THỦY
Biên soạn: Nguyễn Thị Ngọc Soạn Trang 25


CHƯƠNG 4
KHÍ CỤ ĐIỆN
I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI
1. Khái niệm: Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh
và bảo vệ cho mạch điện, lưới điện, máy điện.
2. Phân loại
a. Theo chức năng
- Đóng cắt: cầu dao, áp tô mát, công tắc…
- Điều khiển: công tắc tơ, rơle thời gian, bộ khống chế…
- Bảo vệ: áp tô mát, cầu chì, rơle nhiệt…
- Cấu tạo: có tiếp điểm, không tiếp điểm.
b. Theo dòng điện: một chiều (DC) và xoay chiều (AC)
c. Theo nguyên lý làm việc: điện từ, cảm ứng, nhiệt, tốc độ…
d. Theo cách vận hành: bằng tay hoặc tự động
3. Yêu cầu đối với khí cụ điện
- Đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số kỹ thuật ở định mức.
- Ổn đinh nhiệt, ổn định động, vật liệu chịu nóng tốt và có độ bền cơ khí cao.
- Vật liệu cách điện tốt, bảo đảm làm việc chính xác an toàn, kích thước phù hợp.
II. KHÍ CỤ ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY
1. CÔNG TẮC (Switch)
1.1 Định nghĩa

Công tắc là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng tay, có hai hoặc nhiều trạng
thái ổn định, dùng để chuyển đổi, đóng ngắt mạch điện công suất nhỏ.
Công tắc có thể chịu được điện áp một chiều lên đến 440V và điện áp xoay chiều
lên đến 500V. Công tắc được bố trí trong hộp kín đảm bảo các yêu cầu về cách điện,
chống ẩm, chống dầu.
Công tắc điện có bố trí cơ cấu lò xo nên việc đóng cắt xảy ra nhanh và dứt khoát,
hạn chế được hồ quang.







Hình 4.1 Công tắc 2 và 3 vị trí.
1.2 Phân loại và cấu tạo
 Theo hình dạng:
o Loại kín.