Nghiên cứu phân tích bảng điện chính mô phỏng của khoa điện điện tử đi sâu xây dựng mạch khởi động động cơ phục vụ thực hành thí nghiệm

LỜI CẢM ƠN

Đƣợc sự phân công của khoa Điện- Điện tử Trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam,
và sự đồng ý của giảng viên hƣớng dẫn T.S Vƣơng Đức Phúc, em đã thực hiện đề
tài: “Nghiên cứu phân tích hệ thống mô phỏng bảng điện chính của Khoa ĐiệnĐiện tử.Đi sâu xây dựng mạch khởi động phục vụ công tác thực hành thí nghiệm”.
Để hoàn thành đề tài này, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa đã tận
tình giảng dạy trong suất quá trình học tập và nghiên cứu, rèn luyện tại trƣờng Đại
Học Hàng Hải Việt Nam.
Xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vƣơng Đức Phúc đã tận tình chỉ bảo em trong
quá trình làm đồ án.Từ đó em củng cố lại kiến thức đã đƣợc giảng dạy trên giảng
đƣờng cũng nhƣ đi sâu hơn về các hệ thống đã học. Hình thành cho em kỹ năng
làm việc thực tế, kỹ năng làm việc nhóm.
Em xin chân thành cảm ơn!


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan:
Những nội dung trong đồ án này là do em thực hiện, dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp
của T.S Vƣơng Đức Phúc.Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều đƣợc trích dẫn rõ
ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố.Mọi sao chép không
hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Sinh viên
Nguyễn Anh Phƣơng


Mục lục
LỜI CẢM ƠN....................................................................................1
LỜI CAM ĐOAN..............................................................................2
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................4
Chƣơng I: Nghiên cứu phân tích bảng điện chính mô phỏng của khoa Điện –Điện

tử.
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3

Giới thiệu bảng điện chính mô phỏng của Khoa Điện –Điện tử
Mục đích và yêu cầu của hệ thống...........................................7
Các thông số kĩ thuật của máy phát chính................................8
Giới thiệu các phần tử chính.....................................................9
Hoạt động và bảo vệ của hệ thống...........................................17
Các hệ thống đo........................................................................17
Các hệ thống điều khiển...........................................................19
Hòa đồng bộ và phân chia tải trên bảng điện chính..................22

Chƣơng II: Đi sâu xây dựng mạch khởi động động cơ phục vụ công tác thực hành
thí nghiệm
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4

1.3.5
1.4
1.5
1.5.1

Giới thiệu về mạch khởi động động cơ phục vụ công tác thực hành thí
nghiệm..................................................................................26
Bố chí và giới thiệu các phần tử chính.......................................27
Bố chí chung...............................................................................27
Giới thiệu các phần tử.................................................................28
Hoạt động của mạch khởi động động cơ phục vụ công tác thực hành thí
nghiệm...........................................................................32
Mạch khởi động từ đơn................................................................32
Mạch khởi động từ kép.................................................................33
Mạch đổi nối sao –tam giác..........................................................34
Mạch khởi động động cơ dùng biến áp tự ngẫu............................34
Mạch khởi động động cơ bằng cách nối thêm điện trở phụ vào roto dây cuốn
Các bảo vệ của hệ thống..............................................................35
Triển khai đấu nối lắp đặt............................................................36
Tính chọn thiết bị.........................................................................36


1.5.2 Sơ đồ đấu nối...............................................................................36
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

STT

Số hình

Tên hình

Trang

1

Hình 1

Bảng điện chính mô phỏng của Khoa

9

2

Hình 2.1

Bảng bố trí mạch khởi động động cơ

25

3

Hình 2.2

Động cơ không đồng bộ

26

4

Hình 2.3

Mạch khởi động động cơ tại phòng thí nghiệm

28

5

Hình 2.4

Sơ đồ đấu nối mạch khởi động từ đơn

6

Hình 2.5

Sơ đồ đấu nối mạch khởi động từ kép

34

7

Hình 2.6

Sơ đồ đấu nối mạch đổi nối sao – tam giác

35

8

Hình 2.7

Sơ đồ đấu nối mạch khởi động động cơ dùng biến 36
áp tự ngẫu

33


LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hoá đất nƣớc, ngành giao thông vận
tải có một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó đem lại hiệu quả
cao về kinh tế cho đất nƣớc, đặc biệt là giao thông vận tải biển. Nƣớc ta với lợi thế
có bờ biển dài tạo điều kiện thuận lợi cho ngành giao thông vận tải biển phát triển,
là tiền đề để ngành công nghiệp đóng tàu của nƣớc ta phát triển mạnh mẽ.Trong
những năm gần đây ngành công nghiệp tàu thuỷ chúng ta đã đóng đƣợc những con
tàu cỡ lớn, đủ các loại: tàu dầu, tàu hàng rời mang tầm cỡ quốc tế thu hút sự chú ý
các bạn bè trên thế giới.
Trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam với đội ngũ giảng viên giỏi chuyên môn và
giàu kinh nghiệm giảng dạy, là nơi đào tạo nên những kỹ sƣ có tay nghề trình độ
chuyên môn cao, đảm bảo đáp ứng đƣợc các yêu cầu khai thác công việc trên tàu
và trong các nhà máy đóng mới và sửa chữa tàu biển.
Xuất phát từ yêu cầu cần thiết phải nghiên cứu những hệ thống trên tàu nhằm nâng
cao chất lƣợng, độ chính xác, độ tin cậy của việc vận hành,khai thác, ban chủ
nhiệm khoa Điện - Điện Tử đã giao cho em đồ án: “Nghiên cứu phân tích bảng
điện chính mô phỏng của Khoa Điện-Điện tử. Đi sâu xây dựng mạch khởi
động động cơ không đồng bộ phục vụ công tác thực hành thí nghiệm”.

Đồ án tốt nghiệp của em gồm 2 chƣơng:
Chƣơng I: Nghiên cứu phân tích bảng điện chính mô phỏng của Khoa Điện-Điện
tử.
Chƣơng II: Xây dựng mạch khởi động động cơ không đồng bộ phục vụ công tác
thực hành thí nghiệm.
Bằng sự cố gắng nỗ lực của bạn thân và sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của giảng viên
hƣớng dẫn T.S VƢƠNG ĐỨC PHÚC, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do
thời gian làm đồ án có hạn và trình độ còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Em mong nhận đƣợc sự góp ý chân thành của thầy cô giáo trong khoa
vàcác bạn để đồ án của em đƣợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


Chƣơng I: NGHIÊNCỨU PHÂN TÍCH BẢNG ĐIỆN
CỦA KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CHÍNH MÔ PHỎNG

1.1 Bảng điện chính mô phỏng của Khoa Điện-Điện tử.
Mở đầu: Việc đào tạo thuyền viên ở Việt Nam hiện nay đang phát triển mạnh để
đáp ứng cho nhu cầu làm việc và xuất khẩu thuyền viên có chất lƣợng ra nƣớc
ngoài công tác, chính vì vậy các đơn vị đào tạo nhƣ trƣờng Đại học hàng hải Việt
nam cần các giáo cụ, thiết bị dạy và học trực quan trong việc đào tạo và huấn luyện
thuyền viên.
Ở nƣớc ngoài đã có một số hãng chế tạo ra các thiết bị mô phỏng bảng điện chính
trong đào tạo. Với các hệ thống mô phỏng bằng đồ họa trên cơ sở máy tính có thể
mô phỏng đƣợc các chức năng của trạm phát điện nhƣng lại thiếu sự tƣơng tác thực
và khả năng vận hành thực tế cho ngƣời học trong huấn luyện . Các hệ thống mô
phỏng bằng cả bằng mô hình vật lý với ƣu điểm trực quan cao và khả năng thao tác
vận hành tốt nhƣng vẫn còn hạn chế trong các tình huống đặc biệt, hạn chế trong

khả năng chủ động mở rộng các chức năng khác cho hệ và một yếu điểm tƣơng đối
quan trọng của các hệ thống này là giá thành thiết bị vẫn còn rất cao.
Ở trong nƣớc thì chƣa có công trình nào nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị này
để đáp ứng đƣợc nhu cầu đào tạo trong ngành hàng hải mà đƣợc trang bị thông qua
các dự án tài trợ không hoàn lại nhƣ dự án Jica của chính phủ Nhật bản, tuy nhiên
số lƣợng có hạn nên chƣa đáp ứng đủ cho nhu cầu của học viên. Khi thiết bị này
đƣợc nghiên cứu, thiết kế sau đó có thể đƣa vào chế tạo mới, sử dụng các thuật
toán, các yêu cầu để lập trình điều khiển hoạt động các thiết bị trên bảng điện
chính tàu thủy thật, để đáp ứng nhu cầu của sinh viên đồng thời làm giảm giá thành
sản phẩm góp phần nội địa hóa sản phẩm và cạnh tranh với các sản phẩm cùng loại
của nƣớc ngoài và có thể chuyển giao công nghệ cho các đơn vị đào tạo trong cùng
ngành hàng hải. Vậy hệ thống mô phỏng bảng điện chính tàu thủy, là một bộ phận
không thể tách rời của trạm năng lƣợng tàu thủy nơi cung cấp và phân phối điện
năng tới tất cả các phụ tải trên tàu.

1.1.1Mục đích.yêu cầu của hệ thống.


.

Bảng điện chính là nơi tập chung năng lƣợng từ máy phát và từ đó phân phối đến

các bảng điện phụ và phụ tải.Bảng điện chính phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu sau:
+ Độ tin cậy của bảng phân phối điện chính.
+ Tính cơ động của hệ thống: Khi có sự cố phải đảm bảo nhanh chóng khác
phục,cho phép kiểm tra tháo lắp dễ dàng.
+ Vận hành và sử dụng thuận tiện: Sơ đồ phải đơn giản,cấu tạo hoàn chỉnh,có độ
tin cậy cao để thời gian sửa chữa nhanh và tăng cƣờng thời gian vận hành,áp dụng
điều khiển từ xa tập chung.
+Tính kinh tế trong vận tải và khai thác: Có thể dùng nguồn điện bờ khi tàu dừng

tại cảng và sử dụng máy phát đồng trục khi tàu hành trình trên biển

.

Thiết bị trong bảng điện chính tàu thủy đƣợc phân chia theo chức năng:Thiết bị

chính phân phối năng lƣợng điện,các bảng điện chung gian,bảng điện phụ,bảng
điện sự cố.Thiết bị bảng điện đƣợc chế tạo có bảo vệ để không có khả năng tiếp
xúc với phần có điện áp.Bảng điện chính đƣợc chia ra các panel.Các panel cho các
máy phát,các panel cho tải động lực, các panel cho ánh sáng.Trong các panel cho
máy phát điện đƣợc đặt các khí cụ,các thiết bị bảo vệ,các thiết bị đo lƣờng và điều
khiển.Trong các panel phân phối năng lƣợng đƣợc lắp đặt các thiết bị đóng
ngắt,các thiết bị bảo vệ lƣới điện phụ tải và các aptomat bảo vệ quá tải. Panel điều
khiển đƣợc đặt giữa panel các máy phát. Panel đƣợc đặt các thiết bị điều khiển hòa
đồng bộ,thiết bị kiểm tra điện trở cách điện,aptomat lấy điện bờ.
1.1.2 Các thông số kỹ thuật của máy phát chính
Thông số máy phát chính
Hãng sản xuất

:TAIYO ELECTRIC CO.LTD

Điện áp định mức :Uđm= 450V
Dòng điện định mức:Iđm=5.41A
Công suất

: Pđm=3.4KW,Sđm=4.22 KVA


Tần số

:f=60HZ

Hệ số công suất ( cos ᵠ):0,8
Số pha

:3 pha

Cấp cách điện

:F

Thông số Tua bin lai máy phát :
Hãng sản xuât

:TAIYO ELECTRIC CO.LTD

Điện áp định mức

:Uđm=450V

Dòng điện định mức

:Iđm=6.02A

Công suốt

: Pđm=3.8KW, Sđm=4.69KVA

Tần số

:f=60HZ

ᵠ

Hệ số công suất (cos ) :0,8
Số pha

: 3 pha

Cấp cách điện

:F

1.1.3 Giới thiệu các phần tử chính
Bảng điện chính mô phỏng của Khoa Điện - Điện tử đƣợc cấu tạo và thiết kế chia
thành 7 panel:
Panel máy phát số 1 (No.1 GEN PANEL)
Panel máy phát số 2 (No.2 GEN PANEL)
Panel tua bin lai máy phát ( TURBO GEN PANEL)
Panel cấp nguồn 440V(440V FEED PANEL)
Panel Diezel lai máy phát 1(No.1 GEN CONTROL PANEL)
Panel Diezel lai máy phát2(No.2 GEN CONTROL PANEL)


Panel điều khiển tua bin lai máy phát (TURBO GEN CONTROL PANEL)

Hình 1 : Bảng điện chính mô phỏng của Khoa Điện – Điện tử
Các phần tử chính:
a. Mặt ngoài của hệ thống
A11,A21

: Ampe kế đo dòng điện xoay chiều máy phát 1,2

A31

: Ampe kế đo dòng điện xoay chiều máy phát lai tua bin

W11,W21,W31 : Wat kế đo công suốt các máy phát
V11,V21,V31

: Vôn kế đo điện áp xoay chiều các máy phát

FM11,FM21,FM31 : Đồng hồ đo tần số các máy phát
MΩ

: Mê ga ôm kế đo điện trở cách điện

F4-1 đến F4-16 : Các phụ tải chính
SL11,SL21,SL31: Đèn báo các máy phát đang chạy
SL12,SL22,SL32: Đèn báo các ACB chính của các máy phát đang dừng


SL13,SL23,SL33: Đèn báo ACB chính các máy phát đang mở
3-106,3-206

: Đèn báo máy chính1,2 đang hoạt động

3-105,3-205

: Đèn báo máy chính 1,2 đang dừng

3-306

: Đèn báo máy phát lai tua bin đang hoạt động

3-305

: Đèn báo máy phát lai tua bin đang dừng

3R-128,3R-228,3R-328 : RESET lại hệ thống
b. Mặt trong của bảng điện chính
S01(No. 28-1): Mạch điều khiển nguồn máy phát số 1.
G

: Máy phát điện số 1

ACB1

: Áp tô mát chính máy phát số 1

CT11
: Biến dòng 40VA/5A, lấy tín hiệu dòng đƣa tới bộ đo công suất và bảo
vệ máy phát số 1.
PT11
: Biến áp hạ áp 460/115V đƣợc đƣa tới mạch đo và bảo vệ máy phát,hòa
đồng bộ bằng tay và tự động.
T14
:Biến áp hạ áp 460/115V đƣợc đƣa tới mạch điều khiển đóng mở
aptomat và điều khiển động cơ servo.
S02(No 28-2): Mạch điều khiển nguồn máy phát số 2.

G

: Máy phát số 2

ACB2

: Aptomat chính máy phát số 2

CT21
: Biến dòng 40VA 7.5/5A, lấy tín hiệu dòng đƣa tới bộ đo công suất và
bảo vệ máy phát số 2.
PT21
: Biến áp hạ áp 460/115V đƣa tới mạch đo và bảo vệ máy phát, hòa
đồng bộ máy phát số 2
T24
: Biến áp hạ áp 460/115V đƣa tới mạch điều khiển đóng mở aptomat và
điều chỉnh động cơ servo


S03(No 28-3): Mạch điều khiển nguồn cho máy phát lai tua bin
G

: Máy phát lai tua bin

CT31 : Biến dòng 40V 7.5/5A, lấy tín hiệu dòng đƣa tới bộ đo công suất của
máy phát lai tua bin
ACB3

: Aptomat chính bảo vệ máy phát lai tua bin

PT31
: Biến áp hạ áp 460/115V đƣa tới điều khiển mạch đo và bảo vệ.hòa
đồng bộ
T34
: Biến áp hạ áp 460/115V đƣa tín hiệu tới điều khiển đóng mở aptomat
và mạch điều chỉnh động cơ servo.
S05(No. 28-4): BUS điều khiển công suất
PT51

: Biến áp hạ áp 460/115V đƣa tín hiệu tới mạch đo và hòa đồng bộ

MΩ 51

: Đồng hồ mê ga ôm để đo điện trở cách điện

ES51

: Nút ấn thử cách điện

EL51

: Đèn thử cách điện

S09(No. 28-5): Sơ đồ 1 dây
S11(No. 28-6): Mạch đo và bảo vệ máy phát số 1
W11

: Đồng hồ đo công suất máy phát số 1

TD11

: Bộ chuyển đổi tín hiệu dòng và áp

A11

: Đồng hồ ampe để đo dòng

AS11

: Công tắc xoay để đo dòng điện các pha

V11

: Đồng hồ vôn kế dùng để đo điện áp máy phát 1

FM11

: Đồng hồ đo tần số của máy phát 1

VFS11

: Công tắc xoay để đo điện áp và tần số các pha

S12(No.28-7): Mạch đo và bảo vệ máy phát sô2


W21

: Đồng hồ đo công suất máy phát số2

TD21

: Bộ chuyển đổi tín hiệu dòng và áp

A21

: Đồng hồ ampe dùng đo dòng điện máy phát 2

AS21

: Công tắc xoay chiều dùng để đo dòng điện các pha

V21

: Vôn kế đo điện áp máy phát số 2

FM21

: Đồng hồ đo tần số của máy phát 2

VF21

: Công tắc xoay chiều để đo điện áp và tần số các pha

S13 (No.28-8): Mạch đo và bảo vệ maý phát lai tua bin
W31

: Đồng hồ đo công suất máy phát lai tua bin

TD31

: Bộ chuyển đổi tín hiệu dòng và áp

A31

: Ampe dùng để đo dòng điện

AS31

: Công tắc xoay để đo dòng điện các pha

V31

: Vôn kế dùng để đo điện áp

FM31

: Đồng hồ đo tần số

VFS31

: Công tắc xoay để đo điện áp và tần số các pha

S15(No.28-9): Mạch hòa đồng bộ bằng tay
SYN1

: Bộ kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ máy phát 1

SYD11 : Rơ le điều khiển đóng mở tiếp điểm SYD11
S45

: Nút ấn hòa máy phát 1

SYN2 : Bộ kiểm tra điều kiện hòa máy phát 2
SYD21 : Rơ le điều khiển đóng mở tiếp điểm SYD21
S46

: Nút ấn hòa máy phát 2

SYN3

: Bộ kiểm tra điều kiện hòa máy phát lai tua bin


SYD31

: Rơ le điều khiển đóng mở tiếp điểm SYD31

S47

: Nút ấn hòa máy phát lai tua bin

S17(No.28-10): Mạch điều khiển động cơ servo
SW

: Công tác chọn chế độ tăng giảm tốc độ

115L

: Rơ le điều chỉnh tốc độ Diezel lai máy phát 1 theo chiều giảm

115R

: Rơ le điều chỉnh tốc độ Diezel lai máy phát 1 theo chiều tăng

215L

: Rơ le điều chỉnh tốc độ Diezel lai máy phát 2 theo chiều giảm

215R

: Rơ le điều chỉnh tốc độ Diêzel lai máy phat 2 theo chiều tăng

315L

: Rơ le điều chỉnh tốc độ tua bin lai máy phát theo chiều giảm

315R

: Rơ le điều chỉnh tốc độ tua bin lai máy phát theo chiều tăng

S18(No.28-11): Mạch tự động điều chỉnh điện áp
AVR11

: Bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát số 1

CCT1
: Biến dòng lấy tín hiệu dòng đƣa tới bộ tự động điều chỉnh điện áp
máy phát 1
AVR21

: Bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát số 2

CCT 2
máy phát 2

: Biến dòng lấy tín hiệu dòng đƣa tới bộ tự động điều chỉnh điện áp

AVR31

: Bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát lai tua bin

CCT3
: Biến dòng lấy tín hiệu dòng đƣa tới bộ tự động điều chỉnh điện áp
cho máy phát lai tua bin
S21(No.28-12): Mạch điều khiển aptomat máy phát số 1
CS11

: Công tác chọn chế độ đóng mở aptomat

152 A1,A2 : Rơ le trung gian
152CX

: Rơ le trung gian để đóng aptomat


152TX

: Rơ le trung gian để mở aptomat

S22(No.28-13): Mạch điều khiển aptomat máy phát số 2
BCS21

: Công tác chọn chế độ đóng mở aptomat

252A1,A2

: Rơ le trung gian

252CX

: Rơ le trung gian để đóng aptomat

252TX

: Rơ le trung gian để mở aptomat

S23(No.28-14): Mạch điều khiển đóng mở aptomat máy phát lai tua bin
BCS31

: Công tác chọn chế độ đóng mở aptomat

352A1,A2

: Rơ le trung gian

352CX

: Rơ le trung gian để đóng mở aptomat

1.2Hoạt động và bảo vệ của hệ thống
1.2.1 Các hệ thống đo
a. Đo dòng điện
Trên các panel các máy phát có các ampe kế A11,A21,A31 dùng để đo dòng các
pha thông qua các công tắc chuyển AS11,AS21,AS31
Nguyên lý hoạt động: Đối với máy phát 1
Tín hiệu đƣợc lấy từ máy phát thông qua biến dòng CT11(S01), tín hiệu dòng pha
sẽ đi theo các đƣờng 1CR,1CS,1CT(S01) cấp đến S11để đo công suất và dòng
điện. Ở S11 tín hiệu dòng pha R sẽ vào chân 1S,pha T sẽ vào chân3S của khối bảo
vệ TD11.Còn pha S thông qua các khối xử lý RPR11,OCR11,OCR12 sẽ đi vào
trực tiếp chân A1 của A11.Thông qua công tắc chuyển AS11 có 3 vị trí tƣơng ứng
với đo dòng điện pha R,S,T và OFF.
Ban đầu AS11 ở vị trí OFF thì tín hiệu dòng pha R,T đều vào chân A1 của ampe
A11 về mát qua đó ampe kế không chỉ


Muốn đo dòng pha R. Ta chuyển công tắc AS11 sang vị tri pha R. Khi đó tín hiệu
dòng pha R sẽ vào chân A2 của A11,còn dòng pha T sẽ vào chân A1 của A11.
Ampe kế A11 sẽ hiện thị dòng đo đƣợc của pha R.Tƣơng tự với pha T.
Muốn đo dòng pha S thì ta chuyển công tắc AS11 về vị trí pha S. Khi đó tín hiệu
dòng pha R và T sẽ đều vào chân A2 của A11. Khi đó hai tín hiệu dòng pha R,T
cộng với nhau sẽ bằng tín hiệu dòng pha S (vì trên tàu thủy tải của 3 pha R,S,T là
đối xứng). Vì vậy muốn đo dòng pha S ta sẽ đo tổng dòng của 2 pha R,T.Tín hiệu
tổng này sẽ qua Ampe kế A11 qua chân A1 về pha S và tiếp mát.
Tƣơng tự với máy phát số 2 và máy phát lai tua bin.
b. Đo điện áp và tần số
Trên các panel máy phát 1,2 và máy phát lai tua bin có các Vôn kế V11,V21,V31
để đo điện áp các pha và BUS. Các tần số kế FM11,FM21,FM31 để đo tần số các
pha va BUS.
Nguyên lý hoạt động: Đối với máy phát 1

Đo điện áp
Tín hiệu đƣợc lấy từ máy phát số 1 thông qua các cầu chì F10,F11 đến biến áp
PT11 hạ áp xuống. Sau đó tín hiệu áp pha R,S,T cấp theo 3 đƣờng 1VR,1VS,1VT
ở S11 đến VFS11. Tín hiệu điện lƣới BUS đƣợc cấp từ (51V) ở S05 theo đƣờng
R,S đến công tắc VFS11.Công tắc VFS11 có 4 vị trí công tắc là R-S,S-T,T-R và
BUS.
Giả sử muốn đo điện áp pha R-S ta chuyển công tắc VFS11 sang vị trí R-S. Khi
đó tín hiệu pha R sẽ vào chân V1 của Vôn kế V11, còn tín hiệu pha S sẽ vào chân
V2 cua V11.Khi đó giá trị điện áp pha R-S sẽ hiện thị trên Vôn kế.Điện áp các pha
S-T, T-R sẽ đƣợc đo tƣơng tự.
Đo điện áp lƣới BUS thì ta chuyển công tắc VFS11 về vị tri BUS. Khi đó tín hiệu
pha R sẽ vào chân V1 của V11, còn tín hiệu pha S sẽ vào chân V2 của V11. Khi đó
giá trị điện áp lƣới sẽ hiển thị trên Vôn kế V11.
Đo tần số


Vì đồng hồ tần số đƣợc mắc song song với Vôn kế nên khi đo giá trị điện áp các
pha máy phát thì giá trị tần số cũng sẽ hiển thị luôn trên tần số kế.
Đo điện áp và tần số máy phát 2 và máy phát lai tuabin cũng tƣơng tự.
c.Đo công suất
Trên các panel hòa đồng bộ giữa các máy phát có các watt meter W11,W21,W31
để đo và hiển thị công suất các máy phát.
Nguyên lý hoạt động: (Sơ đồ S11,S12,S13)
Đo công suất máy phát 1
Tín hiệu áp đƣợc lấy từ biến áp hạ áp PT11(S01), tín hiệu 3 pha R,S,T đƣợc cấp
vào các chân P1,P2,P3 tƣơng ứng của khối TD11.Tín hiệu dòng đƣợc lấy từ biến
dòng CT11(S01).Tín hiệu dòng pha R(11A) vào chân 1S và ra chân C của
TD11.Tín hiệu pha T vào chân 3S và ra chân B của TD11.PLC(S41) cấp nguồn
nuôi 1 chiều, cực (+) theo đƣờng 1M12, cực (-) theo đƣờng 1M14. Khi công tắc
AS11 ở bất cứ vị trí nào thì tín hiệu dòng 2 pha R,T qua các cuộn dòng của W11

đều đƣợc khép kín và tiếp mát.
Đo công suất máy phát 2 và máy phát lai tua bin tƣơng tự
1.2.2 Các hệ thống điều khiển
a.Mạch điều khiển đóng mở aptomat
* Đóng ACB của máy phát số 1 (S21)
Ở chế độ bằng tay thì ta thực hiện khởi động máy phát,kiểm tra các điều kiện hòa
và chọn thời điểm hòa sau đó xoay công tắc BCS11 về vị trị CLOSE.Khi đó tiếp
điểm BCS11 ở vị trí 3-1 cấp nguồn cho rơle trung gian 152CX thông qua ICUGP1,tiếp điểm 152CX (4B)đóng lại điều khiển đóng ACB và hòa máy phát 1 lên
lƣới.Khi đó tiếp điểm ACB1 (9B) đóng lại cấp điện cho rơ le 152A1,A2.Rơ le
152A2 có điện làm cho các tiếp điểm 152A2 tại S22, S23 mở ra ngăn không cho
đóng áp tô mat máy phát 2 và máy phát lai tua bin.Rơ le 152A1 có điện làm cho
các tiêp điểm 152A1 ở S31,S32 đóng lại gửi tín hiệu đến ICU-GP1thực hiện đóng
ACB, đồng thời mở tiếp điểm 152A1 ở S15 ra ngừng hòa đồng bộ.


Ở chế độ tự động ta thực hiện nhƣ sau: ấn nút khởi động PLC1(S31) trên bảng
điều khiển , mặt khác ta có rơ le 143RX(S33) có điện làm đóng tiếp điểm
143RX(S31) tiếm điểm 143RX đóng tín hiệu đƣợc đƣa đến khối xử lý ICU-GP1
thực hiện đóng aptomat tự động. Khi đó tiếp điểm ACB1 (9B) đóng lại cấp điện
cho rơ le 152A1,A2. Rơ le 152A2 có điện làm cho các tiếp điểm 152A2 tại S22,
S23 mở ra ngăn không cho đóng aptomat máy phát 2 và máy phát lai tua bin.
*Mở ACB của máy phát 1(S21)
Ở chế độ bằng tay: Đƣa tay gạt công tắc BCS11 về vị trí OPEN( 4-2). Thông qua
ICU-GP1 cấp điện cho rơ le 152TX làm tiếp điểm 152TX đóng lại làm mở
aptomat ra ngắt điện của máy phát.
b.Mạch điều khiển động cơ servo(S17)
Việc điều chỉnh động cơ servo chính là điều khiển tần số của các máy phát hay
phân chia tải tác dụng khi các máy phát công tác song song, nó có thể thực hiện
bằng tay nhƣ sau :
Giả sử muốn tăng tần số máy phát 1 ta thực hiện nhƣ sau: Đƣa tay gạt công tắc

SW về vị trí RAISE(1-3). Tín hiệu từ SO1 qua 1-3 tới cấp điện cho rơ le 115R để
tăng nhiên liệu cho động cơ làm tăng tần số máy phát lên.
Muốn giảm tần số máy phát 1 ta thực hiện nhƣ sau: Đƣa tay gạt công tắc SW về vị
trí LOWER(2-4). Khi đó tín hiệu nhận từ S01 qua 2-4 tới cấp nguồn cho rơ le
115L để giảm nhiên liệu vào động cơ làm giảm tần số của máy phát xuống.
Làm tƣơng tự với máy phát số 2 và máy phát lai tua bin.
c.Các bảo vệ của hệ thống
Bảo vệ quá tải:Bảo vệ quá tải đƣợc thực hiện bởi khối OCR12, OCR11(OVER
CURRENT RELAY). Khối này lấy tín hiệu điện áp máy phát các pha R,S và tín
hiệu dòng pha S thông qua biến dòng.
Giả sử máy phát số 1 bị quá tải: Thì khối OCR11(S11) sẽ đóng tiếp điểm OCR11
(S31) làm Rơ le 152AL có điện.Tiếp điểm 152AL/7A(S31) đóng lại đƣa tín hiệu
tới chân 52AL của khối ICU-GP1, đồng thời tiếp điểm 152AL(S21) đóng lại sẵn
sàng mở aptomat bảo vệ máy phát 1. Khối OCR12(S11) sẽ đóng tiếp điểm


OCR12(S31) đƣa tín hiệu tới chân 51X của ICU-GP1. Khối này sẽ xử lý tín hiệu
và đƣa tới cho các cuộn ngắt (S25) ngắt các phụ tải không quan trọng. Khi đã ngắt
các phụ tải không quan trọng mà máy phát vẫn bị quá tải thì sẽ gửi tín hiệu tới chân
511 của ESCP1(S25), đầu ra 5112-5122 có điện cấp điện cho rơ le 51PT có điện.
Tiếp điểm 51PT/3B(S25) đóng lại để duy trì. Tiếp điểm 51PT(S62) đóng lại, đèn
RL(S62) sáng báo máy phát 1 đã đƣợc ngắt ra khỏi hệ thống đồng thời dừng sự cố
Diezel lai máy phát 1
Bảo vệ ngắn mạch:
Khi xảy ra ngắn mạch, tùy từng mức độ dòng mà các ACB thực hiện bảo vệ với
thời gian khác nhau:
Khi dòng đạt 115Iđm thì thời gian thực hiện bảo vệ là 20s.
Khi I=250Iđm thì thời gian thực hiện bảo vệ là 220ms.
Khi I=1200Iđmthì ACB thực hiện ngắt ngay với thời gian trễ vô cùng nhỏ
Bảo vệ công suất ngƣợc:

Bảo vệ công suất ngƣợc cho máy phát đƣợc thực hiện bởi khối
RPR11,RPR21,RPR31(REVER POWER RELAY). Khối này lấy tín hiệu áp
(1VR,1VS,1VT) từ biến áp PT11 và lấy tín hiệu dòng (1CS) từ biến dòng CT11
Giả sử máy phát 1 xảy ra công suất ngƣợc, cuộn dòng 1CS sẽ cảm nhận đƣợc sự
thay đổi chiều của dòng điện. Lúc đó khối RPR11(S11) sẽ hoạt động và đóng tiếp
điểm RPR11(S31) lại làm rơ le 167X có điện đóng tiếp điểm167X/7A(S31) để duy
trì. Tiếp điểm 167/7A(S31) đóng lại đƣa tín hiệu tới chân 67X của khối xử lý
ICU-GP1. Tiếp điểm của rơ le 67X trong khối ICU-GP1 đóng lại cấp tín hiệu đến
cuộn ngắt ACB máy phát số 1 để ngắt máy phát số 1 ra khỏi hệ thống
Quá trình bảo vệ công suất ngƣợc máy phát 2 và máy phát lai tua bin xảy ra tƣơng
tự.
Bảo vệ điện áp thấp:
UVT : Cuộn bảo vệ thấp áp của Aptomat
R-T : Tín hiệu áp


Nguyên lý hoạt động:
Giả sử máy phát 1:
Khi ACB 1 đóng thì tiếp điểm phụ ACB1(AXc1-AXa1)(S21) đóng lại cấp nguồn
từ 2 pha R-T cho các cuộn UVC.Vì một lý do nào đó điện áp giảm xuống thấp hơn
80Uđm thì lực hút của UVT không thắng đƣợc lực kéo của lò xo dẫn đến ngắt Ap tô
mát ra khỏi lƣới điện, ngắt điện toàn bộ hệ thống.
1.2.3. Hòa đồng bộ và phân chia tải trên bảng điện chính.
* Khái quát chung về công tác song song giữa các máy phát điện
Hòa đồng bộ các máy phát điện là hình thức mắc song song các máy phát điện.
Đây là giải pháp kỹ thuật cao và đòi hỏi tính chuyên nghiệp trong vận hành bảo
dƣỡng cho nên trƣớc khi sử dụng giải pháp bạn phải xác định rõ nhu cầu khi nào
phải sử dụng giải pháp máy phát điện song song hoặc máy phát điện song song với
lƣới điện.
* Tại sao phải công tác song song giữa các máy phát điện trên tàu thủy

- Khi công suất yêu cầu lớn hơn công suất của một máy
- Khi phụ tải của bạn thay đổi nhiều mà bạn lại muốn tiết kiệm nhiên liệu
- Khi bạn đã có một máy và bạn muốn mua thêm một hay vài cái nữa do công suất
sử dụng điện tăng vì tình hình sản xuất kinh doanh
- Khi hệ thống của bạn làm việc liên tục 24 giờ trong ngày và 7 ngày trong tuần và
bạn không muốn gián đoạn khi chuyển tải từ máy này sang máy khác
- Khi phụ tải của bạn lớn quan trọng và thời gian cho phép mất điện rất bé (chỉ vài
giây), hoặc tuyệt đối không đƣợc mất điện (nhƣ các data center, các nhà máy công
suất lớn, việc mất điện có thể làm hƣ hỏng sản phẩm, thiết bị mà giá trị thiệt hại là
rất lớn, các trung tâm hội nghị tầm cỡ quốc gia trong khi có hội nghị đang diễn
ra,… mà không thể trang bị hệ thống nguồn UPS.
* Các điều kiện của hòa đồng bộ chính xác
Máy phát điện muốn làm việc song song phải thỏa mãn 3 điều kiện chính nhƣ sau:


- Điện áp của các máy phát phải bằng nhau và bằng điện áp lƣới: thƣờng thì độ sai
lệch điện áp của các máy không đƣợc lớn hơn 5%
- Tần số các máy phát phải bằng nhau và bằng tần số lƣới: nếu không bằng nhau sẽ
có hiện tƣợng phân bố tải không đều trên các máy
- Thứ tự pha các máy phải giống nhau.
Ngoài ba điều kiện trên, để hệ thống làm việc ổn định, an toàn cần đƣợc trang bị
thêm:
- Thiết bị điều chỉnh điện áp cho và tần số để điều chỉnh tình trạng phân chia tải (P,
Q) cho các tổ máy;
- Thiết bị đo lƣờng và bảo vệ cho từng máy và cho hệ thống.
* Các phƣơng pháp kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác
Để kiểm tra các điều kiện hòa đồng bộ chính xác nêu trên và chọn thời điểm đóng
máy phát lên mạng ta có thể sử dụng các phƣơng pháp sau:
- Hệ thống tắt đèn
- Hệ thống đèn quay

- Hệ thống đồng bộ kế
a.Công tác song song giữa các máy phát trong bảng điện chính mô phỏng của
Khoa Điện-Điện tử
*Hòa bằng tay:
Giả sử máy phát số 2 đang công tác trên lƣới, máy phát số 1 là máy phát cần hòa
vào lƣới.
Trƣớc tiên ta khởi động tổ hợp D-G1(Diezel lai máy phát số 1). Quan sát kiểm
tra tần số máy phát 1 có bằng tần số lƣới hay chƣa, nếu chƣa thì điều chỉnh tăng
giảm bằng cách điều chỉnh tăng giảm nhiên liệu động cơ servo(S17).
Ấn nút S45(PLC1-S15) làm rơ le SYD11 có điện đóng tất cả các tiếp điểm
SYD11(S15) lại gửi tín hiệu điện áp máy phát 1 và điện áp lƣới vào bộ xử lý
SYN1(S15). Tại đây khối xử lý SYN1 sẽ kiểm tra xem điện áp máy phát 1 và điện


áp lƣới có bằng nhau không. Nếu chƣa bằng nhau thì điều chỉnh lại cho bằng nhau.
Khi điện áp máy phát 1 bằng điện áp lƣới thì đóng tiếp điểm S1-S2 lại cấp điện
cho rơ le SYD12. Rơ le SYD12 có điện sẽ đóng tiếp điểm SYD12(S21) lại sẵn
sàng cấp điện cho rơ le 152CX(S21) làm đóng ACB1 sẵn sàng hòa máy phát 1 lên
lƣới. Để đóng ACB1 ta đƣa công tắc BCS11 về vị trí CLOSE(1-3) khi đó rơ le
152CX có điện làm tiếp điểm 152CX đóng lại . ACB1 đóng đƣa máy phát 1 hòa
vào lƣới.
*Hòa tự động:
Sau khi kiểm tra điện áp trên lƣới có tự động điều khiển hòa đồng bộ ( đèn LCD
báo tự động hòa đồng bộ sáng ) sau đó kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ nếu không
đủ điều kiện sau 60s đèn LCD báo ACB không thể đóng sáng và đèn reset lỗi sáng.
Nếu điều kiện hòa đồng bộ đạt thì tiến hành đóng ACB, kiểm tra nếu ACB không
đóng, tiếp tục kiểm tra xem ACB đã đóng lần thứ 3 chƣa, nếu chƣa thì quay lại
kiểm tra điều kiện hòa đồng bộ, nếu rồi thì đèn báo ACB không đóng sáng và đèn
báo lỗi hệ thống cần đƣợc reset sáng dừng quá trình tự động hòa đồng bộ đèn LCD
báo tự động hòa đồng bộ tắt.

Nếu ACB đóng đèn báo ACB mở tắt, đèn báo ACB đóng sáng, LCD tiến hành tự
động kiểm tra nguồn, hệ thống tự động phân chia tải và tần số, đảm bảo nguồn
đƣợc cung cấp bởi 2 máy phát công tác song song.Kết thúc.
Dừng hòa đồng bộ :
Ban đầu trên lƣới đang có điện do các máy phát công tác song song ( đèn báo máy
phát đang chạy sáng, đèn báo ACB đóng sáng ), khi có tín hiệu điều chỉnh ACB
mở, trên màn hình LCD hiển thị cho ngƣời vận hành lựa chọn chế độ điều khiển tự
động hoặc bằng tay. Nếu lựa chọn điều khiển bằng tay thì mở ACB và kết thúc,
nếu lựa chọn điều khiển tự động thì trên màn hình LCD hiển thị là điều khiển
nguồn tự động hay bằng tay.
Khi chọn chế độ điều khiển nguồn bằng tay hoặc tự động nhƣng chỉ có 1 máy phát
đang công tác thì dừng quá trình này.
Khi chọn chế độ tự động, có các máy phát đang công tác song song thì hệ thông
bắt đầu phân chia tải ( đèn LCD báo tự động phân chia tải sáng ). Bây giờ hệ thống


vừa san tải của máy phát sẽ dừng sang máy phát chính vừa kiểm tra công suất máy
phát đang công tác song song.
Nếu hệ thống nhận thấy công suất của chúng cao thì dừng quá trình san tải lại (đèn
LCD báo san tải tắt ) và phân chia tải, điều chỉnh tần số của các máy phát công tác
song song.
Nếu hệ thống nhận thấy công suất của máy phát chính không cao ( sau khi đã nhận
hơn 90% tải của máy phát kia ) thì tiến hành mở ACB của máy phát phụ ra khỏi
lƣới điện (sau khi máy phát này chỉ còn nhận 5% tải ). ACB lúc này đã mở ( đèn
báo ACB đóng tắt,đèn báo ACB mở sáng ), hệ thống tự động dừng quá trình san tải
( đèn LCD báo tự động san tải tắt ) và điều chỉnh tần số của máy phát vùa nhận
toàn bộ tải.Kết thúc quá trình dừng hòa đồng bộ.
b.Phân chia tải giữa các máy phát công tác song song
*Phân chia tải bằng tay
Khi 2 máy phát đang công tác song song trên lƣới.giả sử máy phát 1 nhận nhiều

tải hơn máy phát 2.Khi đó ta cần phân chia đều tải cho 2 máy phát để đảm bảo máy
1 không bị quá tải.
Thực hiện nhƣ sau:Quan sát đồng hồ đo công suất W1,W2 sau khi hòa đồng
bộ.Điều chỉnh công tác GS11 và GS21 1 cách đồng thời nhƣ sau:máy phát 1 nhận
nhiều tải hơn thì ta điều chỉnh GS11 về vị trí LOW còn GS21 về vị trí RaISE
(chính là điều chỉnh tăng giảm nhiên liệu vào động cơ servo)
Quá trình tăng giảm nhiên liệu vào động cơ servo nhƣ sau:: Đƣa tay gạt công tắc
SW về vị trí RAISE(1-3). Tín hiệu từ SO1 qua 1-3 tới cấp điện cho rơ le 115R để
tăng nhiên liệu cho động cơ làm tăng tần số máy phát lên.
Muốn giảm tần số máy phát 1 ta thực hiện nhƣ sau: Đƣa tay gạt công tắc SW về vị
trí LOWER(2-4). Khi đó tín hiệu nhận từ S01 qua 2-4 tới cấp nguồn cho rơ le
115L để giảm nhiên liệu vào động cơ làm giảm tần số của máy phát xuống.
CHƢƠNG II : ĐI SÂU XÂY DỰNG MẠCH KHỞI ĐỘNG
ĐỘNG CƠ PHỤC VỤ CÔNG TÁC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM


1.1 Giới thiệu về mạch khởi động động cơ phục vụ công tác thực hành thí
nghiệm
Theo yêu cầu của sản phẩm , động cơ điện lúc làm việc thƣờng phải khởi động và
dừng máy nhiều lần.Tùy theo tính chất của tải và tình hình của lƣới mà yêu cầu về
khởi động với động cơ điện khác nhau. Có khi yêu cầu momen khởi động dòng
lớn,có khi cần phải hạn chế dòng khởi động và có khi cần cả 2.Những yêu cầu trên
đòi hỏi phải có tính năng khởi động thích hợp.
Trong nhiều trƣờng hợp do chọn phƣơng pháp khởi động không thích hợp nên
thƣờng gây nên những sự cố không mong muốn.
Nói chung khi khởi động một động cơ cần xét đến độ thích ứng với đặc tính cơ của
tải:
Dòng điện khởi động càng nhỏ càng tốt
Phải có momen khởi động đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.
Phƣơng pháp khởi động và thiết bị phải đơn giản,rẻ tiền, chắc chắn

Tổn hao công suất trong quá trình khởi động càng ít càng tốt.
Những yêu cầu trên thƣờng gây ra mâu thuẫn cho nhau vì vậy căn cứ vào điều kiện
làm việc cụ thể mà chọn phƣơng pháp khởi động thích hợp.
Với động cơ không đồng bộ hiện nay có các phƣơng pháp khởi động sau:
Khởi động trực tiếp
Khởi động bằng phƣơng pháp hạ điện áp đặt vào Stator động cơ.
Phƣơng pháp sử dụng cuộn kháng
Phƣơng pháp khởi động sử dụng biến áp tự ngẫu.
Phƣơng pháp khởi động đổi nối sao-tam giác
Mạch khởi động cơ đƣợc thực hiện bởi các giảng viên Khoa Điện – Điện tử
trƣờng Đại học Hàng Hải nhằm mục đích phục vụ công tác thực hành thí
nghiệm,giúp sinh viên nắm đƣợc cách đo đạt máy phát,nắm rõ các cách khởi động


động cơ. Hệ thống gồm có 4 tổ hợp mạch khởi động từ đơn, kép, mạch đổi nối sao
tam giác, sử dụng biến áp tự ngẫu.
Mạch khởi động từ đơn: Gồm có 1Công tắc tơ, dùng để điều khiển đóng cắt động
cơ điện
Mạch khởi động từ kép : Gồm 2 Công tắc tơ, dùng để điều khiển đóng cắt và đảo
chiều động cơ điện
Mạch đổi nối sao - tam giác là một trong các biện pháp khởi động của động cơ có
công suất trung bình. Chỉ áp dụng đƣợc với động cơ hoạt động với sơ đồ tam giác.
Khi khởi động, động cơ đƣợc nối sao, lúc này điện áp trên mỗi cuộn dây chỉ là U
pha (220V với lƣới điện hạ áp của Việt nam). Sau một khoảng thời gian thì chuyển
sang đấu tam giác, lúc này điện áp trên các cuộn dây là U dây. Bằng cách này giúp
cho dòng khởi động nhỏ xuống, nhƣng có nhƣợc điểm là moment khởi động cũng
giảm theo.
Mạch khởi động cơ sử dụng máy biến áp tự ngẫu: Nguyên lý của khởi động qua
biến áp tự ngẫu là khi khởi động thì cấp điện cho động cơ bằng MBA tự ngẫu với
60.. 70..hoặc 80%.. điện áp nguồn sau đó cắt ra và đóng điện trực tiếp với nguồn.

1.2 Bố chí và giới thiệu các phần tử chính trong mạch khởi động động cơ phục
vụ công tác thực hành thí nghiệm.
1.2.1 Bố chí chung


25

40

35

25

30

AT

AT

K

K

Y

T

N

K

A

V

t

Rt

Rt
U1

U2

V1

V2

Rt

Rt

W1

U1

V1

W1

U2

V2

W2

W2

Y

Hình 2.1 : Bảng bố trí mạch khởi động động cơ phục vụ công tác thực hành
thí nghiệm
1.2.2 Giới thiệu các phần tử

M : Động cơ
Thông số động cơ:
- Hãng

:TAIYO ELECTRIC

- Điện áp định mức

: 220V

- Dòng điện định mức : 3,6A
- Công suốt định mức : 1KW
- Tần số định mức

: 60HZ