›
›

Giáo trình Điện tàu thủy

doc 58 trang ngocly 150
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điện tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docgiao_trinh_dien_tau_thuy.doc

Nội dung text: Giáo trình Điện tàu thủy

  1. BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM GIÁO TRÌNH ĐÀO TẠO THUYỀN TRƯỞNG HẠNG BA MƠN ĐIỆN TÀU THỦY Năm 2014 0
  2. LỜI GIỚI THIỆU Thực hiện chương trình đổi mới nâng cao chất lượng đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa quy định tại Thơng tư số 57/2014/TT-BGTVT ngày 24 tháng 10 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giao thơng vận tải. Để từng bước hồn thiện giáo trình đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa, cập nhật những kiến thức và kỹ năng mới. Cục Đường thủy nội địa Việt Nam tổ chức biên soạn “Giáo trình điện tàu thủy”. Đây là tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên và học viên nghiên cứu, giảng dạy, học tập. Trong quá trình biên soạn khơng tránh khỏi những thiếu sĩt, Cục Đường thủy nội địa Việt Nam mong nhận được ý kiến đĩng gĩp của Quý bạn đọc để hồn thiện nội dung giáo trình đáp ứng địi hỏi của thực tiễn đối với cơng tác đào tạo thuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa. CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM 1
  3. Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN Mở đầu Trong phần đầu của chương trình này chúng ta đi nghiên cứu những khái niệm về các đại lượng điện, tạo điều kiện nghiên cứu phần điện tàu thuỷ sau này. Để hiểu và tính tốn hay sửa chữa đơn giản hệ thống điện thì ta phải biết cách đọc ký hiệu về các đại lượng điện cũng như trong cơng thức chứng minh các đặc tính. I-Khái niệm về các đại lượng điện 1.1.Khái niệm về điện áp a.Điện thế Tại một điểm nào đĩ của mạch điện được chọn là điểm gốc và cĩ điện thế bằng 0 (Điểm đất ) khi đĩ điện thế của mọi điểm khác trong mạch cĩ giá trị âm hay dương được mang so với điểm gốc và được hiểu là điện thế tại điểm tương ứng. Giả sử tại điểm B so với gốc thì thế tại điểm B tương ứng là: V B Đơn vị đo của điện thế là vơn (V) b.Điện áp Điện áp là hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau của mạch điện. Khái niệm điện áp này được rút ra từ khái niệm điện thế trong vật lý. Vậy: Điện áp giữa hai điểm A và B của mạch (Kí hiệu là U AB ) được xác định bởi: UAB = VA - VB = - UBA ( 1.1 ) V A :điện thế tại điểm A so với gốc. VB : điện thế tại điểm B so với gốc. Điện áp được ký hiệu là U,đại lượng đo là vơn (V), kV, MV .v.v. 1.2.Khái niệm về dịng điện a.Khái niệm Dịng điện là dịng chuyển dời cĩ hướng của các hạt mang điện tích (Hạt mang điện tích là các hạt electron mang điện tích âm). Dịng điện trong mạch cĩ chiều chuyển động từ nơi cĩ điện thế cao đến nơi cĩ điện thế thấp và do đĩ dịng điện cĩ chiều ngược với chiều chuyển động của các hạt điện tử (electron). Ký hiệu dịng điện:I 2
  4. Đại lượng đo là Ampe (A) b.Điều kiện duy trì dịng điện Để cĩ dịng điện và duy trì được nĩ thì phải cĩ hai điều kiện sau: -Tồn tại điện áp tại hai điểm. -Nối hai điểm cĩ điện áp với mạch kín. 1.3.Khái niệm về điện trở c.Khái niệm Điện trở là thơng số đặc trưng cho sự tiêu hao năng lượng chủ yếu dưới dạng nhiệt. Mức tiêu hao năng lượng của điện trở được đánh giá bằng cơng suất của nĩ và xác định theo cơng thức sau: P = U.I = I2 R ( 1.2 ) P:Cơng suất tiêu hao năng lượng tính bằng Woắt (W), U:Điện áp đặt vào hai đầu điện trở (V), I:Dịng điện chạy trong điện trở (A), R:Điện trở,tính bằng ơm (  ). d.Sự phụ thuộc của điện trở vào vật dẫn Để xác định được sự phụ thuộc của điện trở vào vật dẫn ta phải dựa vào cơng thức tính điện trở của một đoạn dây dẫn,cơng thức này là cơng thức trong vật lý: R = . l ( 1.3 ) s Trong đĩ: R:Điện trở của đoạn dây dẫn,tính bằng . : (Rơ) điện trở suất của vật liệu làm điện trở. l:Chiều dài đoạn dây dẫn,tính bằng mm. 2 s:Tiết diện của đoạn dây dẫn,tính bằng mm . Dựa vào cơng thức ta thấy: vật liệu cĩ điện trở suất ( ) càng lớn thì điện trở (R) của nĩ càng lớn,tiết diện dây càng lớn thì điện trở càng nhỏ. Vậy:điện trở phụ thuộc vào 3 yếu tố sau: -Tỉ lệ thuận với điện trở suất ( ). -Tỉ lệ thuận với chiều dài (l). -Tỉ lệ nghịch với tiết diện (s). e.Điện dẫn 3
  5. Giá trị nghịch đảo của điện trở R được gọi là điện dẫn. g = 1 (1.4) R Đơn vị tính của điện dẫn là Simen (S). 1.4.Khái niệm về mạch điện a.Định nghĩa Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bởi các dây dẫn. Các thiết bị điện và dây dẫn tạo thành những vịng kín trong đĩ dịng điện chạy qua được. b.Ví dụ về mạch điện U:nguồn điện năng,nguồn này cĩ thể là nguồn điện một chiều hoặc nguồn điện xoay chiều tuỳ thuộc vào phụ tải. Đ:bĩng đèn, R:điện trở. H-1.1 1.5.Các thành phần trong mạch điện a.Nguồn điện Nguồn điện là thiết bị phát ra điện năng, về nguyên lý thì nĩ được biến đổi từ các dạng năng lượng như: cơ năng, hố năng, nhiệt năng.v.v. Ví dụ: pin, ắc quy biến đổi hố năng thành điện năng, máy phát điện biến đổi cơ năng thành điện năng, pin mặt trời biến đổi năng lượng bức xạ mặt trời thành điện năng. Nguồn điện cĩ hai loại nguồn điện năng chính: - Nguồn điện một chiều, - Nguồn điện xoay chiều. b.Dây dẫn Là thiết bị quan trọng trong mạch điện nĩ gĩp phần nối từ nguồn tới tải, nối các tải với nhau và cĩ nhiệm vụ làm kín mạch. c.Tải (vật tiêu thụ điện ) Tải là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng.v.v. Ví dụ: động cơ điện tiêu thụ điện năng và biến điện năng thành cơ năng, bếp điện biến điện năng thành nhiệt năng, bĩng điện biến điện năng thành quang năng.v.v. 4
  6. II-Nguồn điện xoay chiều và nguồn điện một chiều Trên tàu sơng hiện nay nguồn điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi: hoặc lấy trực tiếp từ máy phát điện xoay chiều trên tàu hoặc lấy từ điện trên bờ khi tàu cập bến. Chúng ta biết rằng ngày nay sự phát triển của thiết bị bán dẫn nên tính năng chỉnh lưu dịng điện xoay chiều thành dịng điện một chiều rất dễ dàng và đơn giản. Về cấu tạo của máy điện xoay chiều và máy điện một chiều được giới thiệu ở phần sau. Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu về những đặc điểm cơ bản của dịng điện xoay chiều và dịng điện một chiều. 2.1.Nguồn điện một chiều Nguồn điện một chiều được ký hiệu hầu hết trên các thiết bị tiêu sử dụng nguồn một chiều là : DC (Direct Curent) hoặc là :- Các đặc trưng của nguồn điện một chiều bao gồm: -Điện áp định mức : Uđm (V) thường 6V, 12V, 24V.v.v. -Cơng suất định mức : Pđm (W). -Dịng định mức : Iđm (A). -Dấu cực tính : Dương (+) và âm (-). Một điều cần chú ý là trong mạch điện một chiều thường dây dương cĩ màu đỏ và dây âm cĩ màu đen. Nhưng chúng ta cũng khơng nên tin tưởng quá về màu của dây sẽ xác định đúng cực tính, bởi vì trong nhiều trường hợp người ta lắp ráp mạch khơng tuân theo quy phạm. 2.2.Nguồn điện xoay chiều Ký hiệu nguồn điện năng xoay chiều là : AC (Auto curent) hoặc là : Các đại lượng đặc trưng của nguồn điện năng xoay chiều bao gồm: -Số pha: cĩ thể là nguồn 1;2 hoặc 3 pha, -Điện áp định mức : Uđm (V) thường 110V, 220V hoặc 380V .v.v, -Cơng suất tồn phần định mức : Sđm (KVA), -Dịng định mức : Iđm (A), -Hệ số cos đm : thường giao động từ 0,9-0,98, -Tần số định mức f đm (HZ): đây là thơng số rất quan trọng trong nguồn năng lượng điện xoay chiều. Hiện nay các nguồn điện năng thường sử dụng loại tần số : 50HZ hoặc 60HZ. III-Một số định luật cơ bản của mạch điện 3.1.Định luật ơm Sự phụ thuộc của cường độ dịng điện vào hiệu điện thế : muốn cĩ dịng điện trong một vật dẫn thì ta phải đặt vào hai đầu vật dẫn một hiệu điện thế. Xét sơ đồ : 5
  7. Khi khố K mở, ta đọc được U = 0, I = 0, Khi khố K đĩng, ta đọc được U 0, I 0, Khi tăng giảm nguồn điện tức là U V thay đổi thì I thay đổi theo. Vậy cường độ dịng điện tỉ lệ thuận với điện áp. Giữ nguyên điện áp U nhưng ta thay đổi giá trị M N điện trở của vật dẫn thì dịng điện I cũng thay đổi theo. Vậy cường độ dịng điện A H-1.2 phụ thuộc vào điện trở của vật dẫn. + - K Phát biểu định luật ơm: Cường độ dịng điện trong vật dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của vật. I = U ( 1.5 ) R Từ cơng thức trên ta suy ra U = I.R R = U (1.6) I Nếu điện thế U tính bằng vơn ( V ), cường độ dịng điện tính bằng ampe ( A ) thì điện trở R tính bằng ơm (  ). V 1 = 1 (1.7) A 1 ơm là điện trở của một dây dẫn khi giữa hai đầu dây cĩ hiệu điện thế 1 vơn thì tạo ra dịng điện cĩ cường độ 1 ampe. 1k = 1000 1M = 1000000 3.2.Ứng dụng định luật ơm cho đoạn mạch cĩ n điện trở a.Định luật ơm ứng dụng cho đoạn mạch cĩ n điện trở mắc nối tiếp 6
  8. Cường độ dịng điện: R1 R2 R3 Rn I = I1 = I2 = I3 = . = In (1.8) Hiệu điện thế: A U = U1 + U2 + U3 + + Un (1.9) V Điện trở tương đương: + - R = R1 + R2 + R3 + . + Rn (1.10 ) H-1.3 b.Định luật ơm ứng dụng cho đoạn mạch cĩ n điện trở mắc song song R Cường độ dịng điện: 1 R I = I1 + I2 + I3 + . + In (1.8) 2 R 3 Hiệu điện thế: Rn U = U1 = U2 = U3 = = Un (1.9) A Điện trở tương đương: + - 1 1 1 1 1 H-1.4 (1.10) R R1 R2 R3 Rn 3.3.Định luật Jun - Lenx Dịng điện tích chuyển động trong vật dẫn làm va chạm với các phân tử trong vật dẫn và truyền năng lượng cho các phân tử từ đĩ làm tăng sự chuyển động nhiệt trong vật dẫn. Quá trình này là quá trình chuyển hố từ điện năng sang dạng nhiệt năng hay nĩi cách khác là dịng điện cĩ tác dụng nhiệt. Tác dụng nhiệt của dịng điện được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế như bàn ủi, bếp điện Để hiểu sâu hơn về tính chất nhiệt của dịng điện ta nghiên cứu định luật Jun –Lenx. Thí nghiệm: Sự tăng nhiệt độ của bình nhiệt lượng kế chứa nước do tác dụng nhiệt của dịng điện chạy trong dây điện trở thuần nhúng trong nước ta cĩ thể đo được nhiệt độ do dây dẫn toả ra. Cho một trong ba đại lượng I, R, t thay đổi và giữ cố định hai đại lượng cịn lại ta thấy: 7
  9. R A K Q ~ I 2 V Q ~ R ( 1.11 ) Nhiệt kế Điện trở đốt nĩng Bình nước H-1.5 Gọi Q là nhiệt lượng nhận được từ điện trở thuần R, khi cĩ dịng điện I chạy qua nĩ trong thời gian t và gọi A là cơng của dịng điện sinh ra trong thời gian đĩ ta sẽ cĩ quan hệ: Q = A A = U.I.t ( 1.12 ) Q = U.I.t Đơn vị của Q được tính bằng Jun. Ta cũng cĩ thể tính nhiệt lượng Q theo điện trở thuần R, cường độ dịng điện và thời gian t. Theo định luật Ơm ta cĩ: U = I.R ( 1.13 ) Nhiệt lượng toả ra là: 2 Q = I Rt ( 1.14 ) I 3.4. Tác dụng từ của dịng điện a.Thí nghiệm Khi cĩ dịng điện chạy trong dây dẫn thì kim nam châm được kéo 3 b lệch chứng tỏ dịng điện cũng gây ra lực từ tác dụng lên kim nam châm hay a.Khi dây dẫn khơng cĩ dịng điện b. Khi dây dẫn cĩ dịng điện nĩi cách khác là dịng đện cĩ tác dụng từ. Từ thí nghiệm ta thấy tác dụng H-1.6 từ khơng những xảy ra xung quanh nam châm mà xung quanh dây dẫn cĩ dịng điện cũng cĩ tính chất tác dụng từ. b.Tác dụng lực của dịng điện Đặt một đoạn dây dẫn cĩ dịng điện trong từ trường thì dây dẫn đĩ cĩ lực điện từ tác dụng lên nĩ, chiều của lực điện từ được xác định theo quy tắc bàn 8
  10. tay trái. Để hiểu sâu hơn về tác dụng lực của dịng điện thì ta sẽ nghiên cứu các phần sau ( Động cơ điện ). c.Tác dụng hố học của dịng điện Tác dụng hố học của dịng điện là những ứng dụng của nĩ: dịng điện cĩ rất nhiều tác dụng hố học cụ thể như : mạ điện, pin . - Mạ điện: đây là phương pháp dùng dịng điện để phủ lên các đồ vật một lớp kim loại khơng rỉ như kiềm, vàng, bạc Muốn mạ một vật nào đĩ, làm sạch bề mặt cần mạ rồi nhúng vào bình điện phân làm thành cực âm. Cực dương là thỏi kim loại của lớp mạ ( như kiềm, bạc, vàng . ). Dung dịch điện phân là một muối tan của kim loại mạ, khi dịng điện qua dung dịch một lớp kim loại mạ sẽ phủ kín bề mặt cần mạ cịn cực dương bị mịn dần. - Pin: pin là loại biến đổi hố năng thành điện năng ( ở chương trình sau ta đi sâu nghiên cứu về ắc quy axit một ứng dụng quan trọng và rộng rãi ). IV.Các mạch đo lường điện đơn giản A I 4.1.Đo dịng điện + a.Sơ đồ R Để đo được dịng điện trong mạch - ta dùng đồng hồ Ampe kế mắc nối tiếp với mạch cần đo. H1.7 b.Phương pháp mở rộng giới hạn thang đo của Ampekế Dùng điện trở phụ mắc song song với đồng hồ Ampekế để mở rộng thang đo, điện trở này thường ký hiệu là R .S Điện trở R Scĩ trị số biết trước và cố định, khi biết điện áp đặt vào mạch và ta tính được dịng qua điện trở khi đĩ trị số dịng của mạch bằng tổng trị số dịng qua Ampekế và trị số dịng qua điện trở R S I I = IA + IS ( 1.15 ) A I:dịng điện của tồn mạch. + U R I :trị số dịng đo được ở Ampekế. S Tải A - I S :trị số dịng qua điện trở RS . H1.8 9
  11. Thường RS đã mắc ngay bên trong đồng hồ, nếu trị số dịng trong mạch quá lớn (dựa vào điện áp và tải) thì ta nhận thấy đồng hồ Ampekế khơng đo được vì vậy phải mắc thêm điện trở phụ nữa vào mạch. 4.2.Đo điện áp + U V Tải a.Sơ đồ - Dụng cụ đo điện áp là đồng hồ Vơn kế. Để đo được điện áp trong mạch ta dùng đồng hồ vơn kế mắc song song với mạch cần đo. H-1.9 Dùng đồng hồ vơn kế mắc song song với mạch, nếu mắc đồng hồ vơn trong mạch điện một chiều ta dùng loại đồng hồ vơn kế kiểu từ điện và phải chú ý đến dấu cực. b.Phương pháp mở rộng giới hạn đo của vơn kế Dựa vào định luật ơm áp dụng cho đoạn mạch nối tiếp, điện áp mạch bằng tổng điện áp rơi trên các phần tử mắc nối tiếp. Để mở rộng thang đo ta mắc nối tiếp với đồng hồ vơn kế một điện trở phụ R P Vậy ta cĩ : Điện áp trên RP là U P Điện áp trên vơn kế là U V Điện áp mạch là U M Suy ra: U = U + U ( 1.16 ) M V P Trong đĩ RP cĩ giá trị cố định Thực tế trong vơn kế đã cĩ RP để dải đo rộng, ta chỉ nối thêm điện R trở phụ vào khi nào nguồn áp quá + P lớn. U Tải - V H-1.10 4.3.Đo cơng suất a.Đo cơng suất trong mạch xoay chiều 10
  12. Phương pháp đo này là dùng đồng hồ Woắt kế, đọc trị số là ta biết được cơng suất của mạch. Đồng hồ Woắt kế cĩ 4 đầu dây đấu vào mạch, trong đĩ : Cĩ hai đầu là cuộn áp của Woắt kế mắc song song với tải. Cuộn này cịn được gọi là cuộn động. Cĩ hai đầu là cuộn dịng của Woắt kế mắc nối tiếp với tải.Cuộn này cịn được gọi là cuộn tĩnh. # Dùng phương pháp đo trực tiếp này khi + ta cĩ sẵn đồng hồ Woắt kế. M Rp - H-1.11 b.Đo cơng suất trong mạch một chiều Phương pháp này chỉ dùng khi khơng cĩ đồng hồ Woắt kế mà ta cĩ trong tay 2 đồng hồ ( vơn kế và ampe kế ). Dựa vào cơng thức tính cơng suất : P = U.I ( 1.17 ) A Mắc đồng hồ vơn kế song + song với tải và mắc đồng hồ ampe kế nối tiếp với tải, lấy hai chỉ số trên hai V M đồng hồ và dùng phép nhân là ta biết được cơng suất của mạch cần đo. - H-1.12 R 4.4.Đo điện trở x N a.Ơm kế C C: cơ cấu đo kiểu từ điện, + R N: nút ấn thường mở, e p : nguồn điện một chiều (pin), - RP : điện trở hạn chế trong mạch, RX : điện trở cần đo. H-1.13 11
  13. Trước khi đo ta ấn nút N để kiểm tra xem đồng hồ cịn hoạt động tốt hay khơng: Nếu kim chỉ quay về hết mặt chia độ thì đồng hồ cịn hoạt động tốt. Nối hai cực của đồng hồ vào hai đầu điện trở cần đo, sau đĩ đọc trên thang đồng hồ thì ta biết được trị số của điện trở RX . b.Giải thích:  I = ( 1.18) Rx Rc R p Rc: điện trở của đồng hồ C, Mà gĩc quay của đồng hồ:  = s.I, s: Độ nhạy của đồng hồ, nĩ phụ thuộc vào phần cơ khí của đồng hồ, Do ( Rp + Rc ) khơng đổi, s và  cũng khơng đổi. Nên R =  - ( R + R ) x s. p c =  - ( R + R ) ( 1.19 ) s 2 I p c V- Các định luật điện từ 5.1.Hiện tượng cảm ứng điện từ a.Thí nghiệm và hiện tượng Tiến hành thí nghiệm: nối hai đầu của cuộn dây với điện kế sau đĩ đưa một nam châm vĩnh S S cửu vào trong lịng cuộn dây. Trong quá trình nam châm di N N chuyển ở trong lịng cuộn dây thì kim điện kế bị lệch, điều đĩ chứng tỏ cĩ sức điện động và dịng điện trong cuộn dây. Khi nam châm đứng yên thì điện kế lại chỉ giá trị 0. Nếu kéo nam châm theo chiều ra khỏi cuộn H-2.1 dây thì kim điện kế lại lệch nhưng ngược so với ban đầu. b.Kết luận Qua thí nghiệm này chứng tỏ đây chính là hiện tượng cảm ứng điện từ, khi từ thơng qua cuộn dây biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện một sức điện động và được gọi là sức điện động cảm ứng. Sức điện động cảm ứng chỉ xuất 12
  14. hiện khi từ thơng biến thiên, chiều của nĩ phụ thuộc vào chiều biến thiên của từ thơng. Để hiểu rõ về sự xuất hiện sức điện động cảm ứng ta xét một dây dẫn thẳng chuyển động trong từ trường đều (B) cĩ vận tốc khơng đổi theo phương vuơng gĩc với đường sức từ là (v) . Trong dây dẫn cĩ các điện tử tự do, khi dây dẫn chuyển động các điện tử tự do cũng chuyển động theo. Sự chuyển động của các điện tử tạo thành dịng điện ngược chiều với phương chuyển động của các điện tử. Chiều của sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải: Đặt lịng bàn tay phải hứng vuơng gĩc với các đường cảm ứng từ B (B), chiều chỗi ra của ngĩn tay cái là Ecư chiều chuyển động của thanh dẫn, chiều từ cổ tay đến ngĩn tay là chiều của sức điện động cảm ứng. Nhìn vào sơ đồ H-2.2. v H-2.2 5.2.Một số ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng rất rộng rãi đặc biệt là trong loại điện năng xoay chiều như : máy biến áp, máy phát điện, động cơ điện Tất cả các ứng dụng này ta sẽ học ở các chương sau này. a.Ứng dụng là máy phát điện E Máy phát điện là ứng dụng của hiện cư n tượng cảm ứng điện từ, khung dây chuyển động trong từ trường sinh ra một sức điện động cảm ứng, nối hai + đầu của khung dây với mạch ngồi ta Tải - được một điện áp cảm ứng. Dịng điện I cảm ứng xuất hiện khi hai đầu mạch cư B ngồi được nối với tải. H-2.3 Sức điện động cảm ứng cĩ chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải, như vậy cơ năng trong trường hợp này đã biến thành điện năng. Đây là nguyên lý cơ bản của tất cả các loại máy phát điện. b.Ứng dụng là động cơ điện Ngược lại với ứng dụng của máy phát điện là ứng dụng của động cơ điện, trong trường hợp này thì điện năng được biến đổi thành cơ năng. Khi ta đưa dịng điện vào khung dây nối kín mạch đặt trong từ trường, khung dây sẽ chịu một lực điện từ, lực điện từ này được xác định 13 H-2.4
  15. theo quy tắc bàn tay trái. F I n I + F - B Quy tắc bàn tay trái: Đặt lịng bàn tay trái hứng vuơng gĩc với các đường cảm ứng từ, chiều từ cổ tay đến ngĩn tay là chiều của dịng điện, chiều chỗi ra của ngĩn tay cái là chiều của lực điện từ . Hai thanh tác dụng của khung dây chịu tác dụng của cặp ngẫu lực điện từ ( Hai lực cùng phương, cùng độ lớn nhưng ngược chiều ), cặp ngẫu lực này sinh ra mơ men làm quay khung dây. Đây là nguyên lý của tất cả các loại động cơ mà sau này ta nghiên cứu. Chương 2: ẮC QUY AXIT 14
  16. Loại dịng điện dùng trên tàu thuỷ là dịng điện xoay chiều và dịng điện một chiều. Vì vậy máy phát điện tàu thuỷ dùng cả hai loại máy phát: máy phát điện xoay chiều và máy phát điện một chiều. Đối với ngành đường sơng thì hầu hết các tàu đều cĩ trọng tải nhỏ và đĩ là đặc trưng nên tải điện năng trên tàu sơng phần nhiều là tải ánh sáng, động cơ manơ và một số động cơ xoay chiều cơng suất nhỏ hoặc phụ tải nhỏ khác.v.v.Vì vậy trang bị máy phát trên tàu đa phần là máy phát điện xoay chiều cơng suất nhỏ và máy phát điện một chiều dùng cho tải ánh sáng, nạp ắc quy. Ắc quy gĩp phần rất quan trọng trong nguồn điện năng tàu thuỷ. I-Cấu tạo của ắc quy axit 1.1.Vỏ bình Vỏ bình được đúc bằng nhựa tổng hợp Ebonit, đây là loại nhựa chống được ăn mịn của dung dịch axit, cĩ độ bền cơ học cao. Đáy vỏ bình cĩ sống đỡ các tấm bản cực với mục đích hạn chế hiện tượng chập mạch bên trong ắc quy. Mỗi ngăn của ắc quy cĩ một nắp đậy bằng nhựa Ebonit và được gắn với vỏ, mỗi nắp đều cĩ lỗ để đổ dung dịch, trên lỗ cĩ nút bằng nhựa và cĩ ren lắp chặt vào nắp bình, trên mỗi nút đều cĩ lỗ thơng hơi, các ngăn của ắc quy được đấu nối tiếp với nhau bằng tấm chì. 1.2.Chùm cực a.Tấm bản cực Tấm bản cực là một lưới bằng chì cĩ pha (6 - 7)% Ăng ti moan để tăng độ bền cơ học cho lưới , tại các mắt lưới nhét đầy chất tác dụng là Ơxit chì ( Pb3O4 ) và PbO nhào với axit sunfuric ( H 2SO4 ) dựa vào phương pháp điện phân đặc biệt mà sau đĩ ở bản cực dương chất tác dụng trở thành PbO2 cĩ màu nâu. Cịn ở bản cực âm chất tác dụng trở thành chì xốp nguyên chất cĩ màu xám sáng. b.Chùm cực Để tăng dung lượng cho ắc quy thì mỗi ắc quy gồm nhiều bản cực dương và nhiều bản cực âm, các bản cực dương hợp thành chùm cực dương. Các bản cực âm hợp thành chùm cực âm.Vậy chùm cực bao gồm nhiều tấm cực ghép lại song song với nhau. H-2.1 15
  17. 1.3.Tấm cách điện Tấm cách điện làm bằng gỗ mỏng hoặc nhựa mỏng cĩ nhiều lỗ, trong nhiều trường hợp tấm cách điện cịn được làm bằng thuỷ tinh sợi. Yêu cầu của tấm cách điện là phải mỏng và cĩ nhiều lỗ cho dung dịch điện phân thấm qua. Tấm cách điện được đặt giữa chùm cực âm và chùm cực dương nhưng chùm cực âm và chùm cực dương được ghép sao cho: Một chùm cực dương bao giờ cũng nằm giữa 2 chùm cực âm và như vậy chùm cực âm bao giờ cũng nhiều hơn chùm cực dương một chùm cực trong tổ ắc quy. 1.4.Dung dịch Dung dịch điện phân là dung dịch của axit sunfuric ( H2SO4 ), dùng H2SO4 nguyên chất pha với nước cất theo tỷ lệ (24 – 33)%, tùy theo điều kiện làm việc khác nhau mà nồng độ dung dịch H 2SO4 trong ắc quy khác nhau. Nếu nồng độ cao thì kích thước, trọng lượng ắc quy nhỏ, dung dịch khĩ bị đơng đặc nhưng hiện tượng sunfát hố lại xảy ra nhanh, các tấm ngăn dễ bị phá huỷ nhất là các tấm ngăn bằng gỗ do đĩ tuổi thọ của ắc quy giảm. Ắc quy đặt trên tàu thuỷ cĩ nồng độ dung dịch khoảng 1,2g/cm 3đến 1,28 g/cm .3 Về mùa hè nên pha dung dịch cĩ nồng độ thấp hơn so với mùa đơng. II-Nguyên lý hoạt động của ắc quy + - MF 2.1.Chế độ nạp A a.Sơ đồ H-2.2 R R: Biến trở dùng để tăng giảm dịng nạp A:Đồng hồ ampe đo dịng nạp H2 SO4 MF: máy phát điện một chiều PbSO PbSO 4 4 H-2.2 b. Quá trình nạp và phương trình phản ứng Để nạp điện cho ắc quy ta nối ắc quy với cực dương của nguồn nạp tương ứng và cực âm của ắc quy với cực âm của nguồn nạp. Khi nạp thì chất tác dụng trên bản cực ắc quy sẽ hồn nguyên như cũ, nước mất đi, H 2SO4 được trả lại nên nồng độ dung dịch tăng do đĩ muốn dịng điện nạp khơng đổi ( nạp bằng dịng khơng đổi ) thì ta phải tăng dần điện áp nạp ắc quy để cân bằng với sức điện động ắc quy. Khi điện áp của một ngăn đơn đạt 2,4V thì chất tác dụng trong cực bản hầu như đã được hồn nguyên, điện năng lúc này đưa vào ắc quy chỉ để điện phân nước thành Hyđrơ và Ơxy, chúng thốt ra ngồi làm cho dung dịch sủi bọt ( ta nĩi ắc quy sơi ) điện áp tăng vọt lên 2,7V, đến lúc này cĩ thể ngừng nạp nhưng để chắc chắn ta cĩ thể nạp thêm 1 - 2 16
  18. giờ nữa, khi thấy điện áp trên cực và nồng độ điện phân khơng tăng nữa thì ta cĩ thể ngừng nạp. Tĩm lại, dấu hiệu để nhận biết một ắc quy đã được nạp no hồn tồn là: - Ắc quy sơi mạnh, - Điện áp trên cực của một ngăn đơn đạt 2,7V và giữ khơng đổi, Sau khi ngừng nạp một thời gian nồng độ điện phân cân bằng giữa các lỗ bên trong bản cực và ở ngồi, điện áp ắc quy tụt xuống giá trị ổn định 2,1 - 2,2V. Phương trình nạp: 2PbSO4 + 2H2 O = PbO2 + 2H2 SO4 + Pb ( 2.1 ) 2.2.Chế độ phĩng của ắc quy + - ĐC a.Sơ đồ H-2.3 A R: Biến trở dùng để tăng giảm dịng tải, R A:Đồng hồ ampe đo dịng tải, ĐC:Động cơ điện một chiều. H SO 2 4 PbSO Pb 4 H-2.3 b.Quá trình phĩng và phương trình phản ứng Quá trình phĩng điện là quá trình đĩng tải vào ắc quy, dung lượng của ắc quy phụ thuộc vào rất nhiều giá trị của dịng điện phĩng, ắc quy phĩng với dịng điện lớn thì dung lượng của nĩ càng mau hết và dịng điện phĩng càng lớn thì nồng độ dung dịch điện phân ở các lỗ bên trong cực bản giảm rất nhanh do đĩ điện áp trên 2 cực ắc quy giảm nhanh. Khi phĩng điện chất tác dụng ở bản cực âm và bản cực dương biến thành Sunfát chì PbSO4 và đồng thời nước được tạo thành theo phương trình sau: PbO2 + 2H2 SO4 + Pb = 2PbSO4 + 2H2 O (2.2 ) Sau thời gian phĩng thì dung dịch lỗng ra, Sunfát chì là chất khơng dẫn điện nên khi phĩng điện thì điện trở trong của ắc quy tăng lên và cùng với nồng độ giảm nên điện áp trên cực ắc quy giảm đi. Dịng điện phĩng càng lớn thì điện áp càng giảm nhanh. Nếu ắc quy phĩng với dịng điện lớn thì chất tác dụng trên cực bản biến đổi khơng đều và cực bị vênh, tuổi thọ giảm. Ắc quy phĩng điện tới khi trên cực cịn 1,7 - 1,8V phải ngừng phĩng, nếu cứ tiếp tục phĩng Sunfát 17
  19. hố tạo nên trên bản cực quá nhiều cĩ thể làm cho ắc quy bị hỏng và khơng dùng được. 2,8 Nạ Tĩm lạ: dấu hiệu để biết V2, pp một ắc quy chì đã phĩng hết và 2,6 cần phải nạp lại là: điện áp một 2,4 ngăn đơn cịn 1,7 – 1,8V, trọng 2,2 lượng riêng của dung dịch tụt 1,0 Phĩng xuống cịn 1,05 – 1,1g/cm3 . 1,8 1,6 4 0, 1 1, 2 2, 3 3, 4 4, 5giờ 5 5 5 5 5 H-2.4 III-Sử dụng và bảo quản ắc quy 3.1.Sử dụng a.Nạp điên cho ắc quy - Nạp điện cho ắc quy mới: muốn kéo dài tuổi thọ cho ắc quy thì khi nạp điện lần đầu tiên ta phải đổ dung dịch vào bình ngâm từ 4 - 6 giờ để dung dịch thấm đều vào tấm bản cực. Khi dung dịch nguội ( nhiệt độ < 300 C ) ta tiến hành nạp, dịng điện nạp bằng 1/14 - 1/20Qdm . + Trong suốt thời gian nạp khơng được ngưng khi ắc quy chưa no điện, + Nếu nhiệt độ ắc quy lớn hơn 450 C thì phải giảm dịng nạp đi một nửa, + Gần cuối quá trình nạp thì cứ một giờ ta lại kiểm tra tỷ trọng và điện áp của ắc quy một lần: tỷ trọng 1,26 - 1,28g/cm3 và ổn định, điện áp 2,75 - 2,8V và ổn định. Trong 3 giờ liên tục mà tỷ trọng và điện áp khơng thay đổi thì ngưng nạp tức là ắc quy của ta đã hồn tồn no. - Nạp điện bổ sung cho ắc quy: + Đổ dung dịch sao cho trong mỗi ngăn đơn dung dịch phải ngập trên bản cực từ 10 - 15mm. + Các nút bình phải thơng hơi tốt. + Các điểm nối dây của mạch nạp phải bắt chặt. Sau đĩ tiến hành nạp: + Khi điện áp nguồn nạp đạt giá trị định mức thì ta đĩng cầu dao nạp. + Kiểm tra Ampe kế sao cho dịng điện nạp bằng 7 - 10%Qdm , trong quá trình nạp nếu ampekế báo dịng nạp giảm dần theo thời gian thì chứng tỏ ắc quy cịn tốt. + Khi nạp nhiệt độ dung dịch khơng được lớn hơn 450 C. 18
  20. + Khi thấy dung dịch sủi bọt trong các ngăn đồng đều và nhiều. Đồng thời ampe kế báo giá trị thấp và ổn định là được. Để đảm bảo chắc chắn thì ta kiểm tra tỷ trọng và điện áp của bình: điện áp một ngăn đơn khi cịn đang nạp khoảng 2,75V và đều các ngăn , tỷ trọng bằng 1,26 – 1,28g/cm3 ( ứng với 26 - 280 B ) và ổn định thì chắc chắn ắc quy đã no điện, ta tiến hành ngắt cầu dao nạp trước khi tháo đầu dây ở trụ ắc quy. b.Phĩng điện của ắc quy Nếu ắc quy phĩng điện trong thời gian dài, dịng điện phĩng khơng quá 1/10Qdm , thời gian phĩng tối đa khi điện áp một ngăn đơn cịn 1,75V. Phĩng với dịng điện lớn như khi khởi động động cơ Diesel thì một lần phĩng từ 3 - 5 giây, số lần phĩng liên tục khơng quá 3 lần, giữa 3 lần phĩng liên tiếp thì phải cĩ thời gian nghỉ khoảng 10 - 15 giây để ắc quy hạ thấp nhiệt độ và phục hồi dung lượng. 3.2.Bảo quản ắc quy a.Bảo quản hàng ngày Hàng ngày ta phải thường xuyên lau chùi sạch dầu, mỡ, nước mặn bám vào ắc quy, che đậy cho ắc quy tránh bị tia nước, tia lửa, khơng để ắc quy ở nơi cĩ nhiệt độ cao . Kiểm tra dung dịch ở trong ắc quy, nếu thiếu thì ta đổ thêm, dung dịch bao giờ cũng ngập trên tấm bản cực 10 – 15mm. Kiểm tra điện áp của ắc quy, nếu cịn thấp hoặc khơng đủ thì ta phải nạp bổ sung. Khi nạp cho ắc quy phải vặn lỏng nút bình. Khi phĩng điện với dịng lớn như khi khởi động động cơ Diesel thì phải vặn nút bình ra để tránh hiện tượng nổ bình khi phĩng với dịng lớn. b.Bảo quản ắc quy dự trữ Đối với ắc quy dự trữ thì cĩ 2 loại: nếu là ắc quy mới nhưng chưa đổ dung dịch ta phải để trong kho sạch, thống mát, khơng xếp chồng lên nhau. Nếu là ắc quy mới nhưng đã đổ dung dịch thì phải lưu trữ trong kho thống cĩ quạt thơng giĩ, định kỳ nạp bổ sung cho ắc quy. IV-Đấu ghép ắc quy 4.1.Đấu nối tiếp ắc quy a.Sơ đồ(H-2.6) b.Điều kiện Q1 = Q2 = Q3 = . . . . . . . . =Qn (2.3) +Kết quả + U - Q 19 + - + - + - U1 U2 U3 Q Q Q 1 2 3
  21. UT = U1 + U2 + U3 + . . . . . + Un (2.4) Q = Q1 = Q2 = Q3 = . . . . . . . . =Qn (2.5) H-2.6 *Đấu nối tiếp nhiều bình ắc quy ta được tổ ắc quy tăng về điện áp cịn dung lượng khơng tăng. Trong trường hợp tải cĩ điện áp cao nhưng cơng suất nhỏ ta dùng tổ ắc quy đấu nối tiếp. + U - Q b.Đấu song song a.Sơ đồ(H-2.7) + - b.Điều kiện U1 Q 1 U1 = U2 = U3 = = Un (2.6) + - U2 Q +Kết quả 2 H-2.7 Q = Q1 + Q2 + Q3 + +Qn (2.7) U = U1 = U2 = U3 = = Un (2.8) *Đấu song nhiều bình ắc quy ta được tổ ắc quy tăng về dung lượng cịng điện áp khơng tăng Trong trường hợp tải cĩ điện áp thấp nhưng cơng suất lớn thì ta dùng tổ ắc quy đấu song song c.Đấu hỗn hợp +Sơ đồ(H-2.8) Ta ví dụ tổ ắc quy đấu hỗn hợp gồm 04 bình Như sau: + U - Q +.Điều kiện 20 + - + - U1 U3 Q1 Q3 + - + - U2 U4 Q2 Q4
  22. U1 + U3 = U2 + U4 (2.9) Q1 = Q3 ; Q2 = Q4 (2.10) +Kết quả U = U1 + U3 = U2 + U4 (2.11) Q = Q1 + Q2 = Q3 + Q4 (2.12) H-2.8 *Đấu hỗn hợp nhiều ắc quy ta được tổ ắc quy tăng cả về điện áp và dung lượng. Trong trường hợp tải cĩ điện áp cao và cơng suất lớn thì dùng tổ ắc quy đấu hỗn hợp. Chương 3 : MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU I-Máy phát điện một chiều 1 21 2
  23. 1.1.Cấu tạo của máy phát điện một chiều a.Phần cảm ( Stato ) Số 1 : Cực từ Số 2 : Dây quấn Đối với máy phát điện một chiều Stato là phần cảm (Ngược lại đối với máy phát điện xoay chiều). Cấu tạo bao gồm vỏ đúc bằng thép hoặc gang, cực từ được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện H-3.1 dạng mỏng sau đĩ bắt chặt vào vỏ máy, cuộn dây được làm bằng đồng bọc cách điện quấn trên cực từ. b.Rôto ( phần ứng ) 4 2 Rơto cũng bao 3 1 gồm lõi thép từ và cuộn dây. Lõi thép cĩ hình trụ và được làm bằng các lá thép kỹ thuật điện, các lá 5 thép này cĩ độ dày 0,5mm, được phủ sơn RƠTOH-3.2 cách điện và ép chặt lại, các lá thép được dập cĩ Số 1: Puly lỗ thơng giĩ và xẻ rãnh Số 2: Lõi thép từ để đặt dây quấn phần Số 3: Rãnh đặt dây Chổi than ứng. Số 4: Chổi than Số 5: Cổ gĩp điện Dây quấn phần ứng cĩ nhiều cuộn dây quấn lệch pha nhau và được đấu nối tiếp với nhau thơng qua các phiến gĩp trên cổ gĩp điện (ở đây khơng trình bày cách quấn dây). c.Vành đổi chiều ( cổ gĩp điện ) Cổ gĩp gồm các phiến gĩp làm bằng đồng và được ép cách điện cĩ dạng hình trụ sau đĩ được gắn chặt trên trục Rơto. d.Chổi điện ( chổi than ) Chổi than được làm bằng than chì Graphít, các chổi than được tì chặt lên cổ gĩp nhờ lị xo và giá chổi than, sau đĩ cả chổi than và giá chổi được gắn trên nắp máy. (H-3.2) 1.2.Nguyên lý hoạt động của máy phát điện một chiều a.Nguyên lý hoạt động N N b 22 a I I d n n A B + + Tải c Tải b - B d - A B a B S S Vị trí 1 Vị trí 2
  24. H-3.3 Máy phát điện một chiều hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ, về nguyên lý cơ bản thì nĩ cũng giống như máy phát điện xoay chiều nhưng do cách lấy tín hiệu điện ra ngồi mà điện áp lấy ra là điện áp một chiều, nhờ thiết bị chỉnh lưu cơ khí là chổi than và cổ gĩp. Đưa nguồn điện một chiều vào cuộn dây kích từ, dịng điện này sinh ra từ trường chính trong mạch, khi động cơ sơ cấp quay phần ứng lúc này các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường chính làm cảm ứng các sức điện động. Chiều của sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải. Như hình tại vị trí số 1 ta thấy từ trường hướng từ cực N đến cực S, chiều quay của phần ứng ngược với chiều kim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên sức điện động cĩ chiều từ a đến b. Ở thanh dẫn phía dưới sức điện động cĩ chiều từ d đến c, sức điện động của phần tử bằng hai lần sức điện động thanh dẫn. Nếu nối hai chổi điện A và B với tải, trên tải sẽ cĩ dịng điện, điện áp của máy phát điện cĩ cực dương ở chổi A và âm ở chổi B. Hình H-4.23 Khi phần ứng quay được nửa vịng ta thấy tại hình vị trí số 2, lúc này vị trí của phần tử thay đổi, thanh ab ở cực S, thanh dc ở cực N, sức điện động trong thanh dẫn đổi chiều nhưng nhờ cĩ chổi điện đứng yên, chổi A vẫn nối với phiến gĩp phía trên, chổi B nối với phiến gĩp phía dưới nên chiều dịng điện ở mạch ngồi khơng đổi. Ta cĩ máy phát điện một chiều với cực dương ở chổi A và cực âm ở chổi B. 23
  25. B Tải n C D H-3.4 b.Các đại lượng đặc trưng -Sức điện động Khi quay Rơto, các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trường, trong mỗi thanh dẫn cảm ứng sức điện động là: e = Btb .l.v ( 3.1) Trong đĩ: Btb : Cường độ cảm ứng từ trung bình dưới cực từ. v : Tốc độ dài của thanh dẫn. l : Chiều dài tác dụng của thanh dẫn. Dây quấn phần ứng gồm nhiều phần tử nối tiếp nhau tạo thành một vịng kín. Các chổi điện chia dây quấn thành nhiều nhánh song song, sức điện động phần ứng bằng tổng các sức điện động các thanh dẫn trong một nhánh. Nếu gọi số thanh dẫn của dây quấn là N, số nhánh song song là 2a ( trong đĩ a là số đơi nhánh ) vậy số thanh dẫn của một nhánh là N nên ta cĩ sức điện 2a động phần ứng là: N N Eư = .e = . B .l.v ( 3.2) 2a 2a tb Trong đĩ: Tốc độ dài v = Dn 60 Từ thơng  dưới mỗi cực là  = B . Dn tb 60 PN Thay vào cơng thức Eư ta cĩ : Eư = .n.  60a Đặt k = PN e 60a Cuối cùng ta cĩ: Eư = ke .n.  ( 3.3 ) 24
  26. -Điện áp Gọi U là điện áp ở 2 trụ nối dây của máy phát, I ư là dịng tải, Rư là điện trở của cuộn dây phần ứng, Rc là điện trở tiếp xúc của chổi than với cổ gĩp, U c là tổn hao điện áp trên chổi than. Ta cĩ: U = Eư – Iư . Rư - Uc ( 3.4 ) Do Rc và Uc là 2 giá trị nhỏ nên cĩ thể bỏ qua U = Eư – Iư . Rư ( 3.5 ) -Cơng suất điện từ Pdt = Eư . Iư ( 3.6 ) Thay Eư vào ta cĩ: PN P = .n. . Iư ( 3.7 ) dt 60a -Mơ men điện từ Pdt Mdt = (3.8 )  r Trong đĩ  r là tần số gĩc quay của Rơto được tíng theo tốc độ quay n ( v/ph ) và biểu thức là: 2n  = (3.9 ) r 60 Thay vào ta được: PN M = . Iư . ( 3.10 ) dt 2a Đặt k = PN và đây gọi là hệ số mơmen M 2a PN = k . Iư . ( 3.11 ) 2a M Mơ men điện từ tỷ lệ với I ư và  nên muốn thay đổi mơ men điện từ ta phải thay đổi Iư hoặc thay đổi  hoặc thay đổi cả hai. 1.3.Phương pháp điều chỉnh điện áp của máy phát điện một chiều Dựa vào cơng thức (3.3) ta thấy muốn điều chỉnh điện áp của máy phát điện một chiều ta cĩ 2 phương pháp: -Thay đổi tốc độ quay của động cơ sơ cấp lai máy phát. -Thay đổi từ thơng kích từ bằng cách thay đổi điện trở mạch kích từ. 25
  27. Dưới tàu thường sử dụng phương pháp thay đổi từ thơng kích từ, đây là phương pháp tối ưu nhất. II-Tính chất thuận nghịch giữa máy phát và động cơ điện một chiều 2.1.Sơ đồ (H-3.5) 2.2.Giải thích Máy phát điện một chiều và động cơ điện một chiều đều cĩ thể gọi chung là máy điện một chiều, tính chất thuận nghịch của máy điện một chiều là nĩ cĩ thể biến nguồn điện năng một chiều thành cơ năng hoặc nĩ cĩ thể biến cơ năng thành nguồn điện năng một chiều. Tức là máy điện một chiều cĩ thể là động cơ điện một chiều và cũng cĩ thể dùng là máy phát điện một chiều vì vậy người ta cĩ hệ thống máy phát động cơ trong đĩ dịng điện biến đổi thuận nghịch từ máy phát sang động cơ hoặc từ động cơ sang máy phát. Như ở hình H-3.5 ta thấy nếu trục Rơto của máy điện một chiều số 1 (Ư 1) được nối với trục của động cơ Diesel thì khi đĩ máy điện một chiều số 2 (Ư 2) là động cơ, nếu trục Rơto của máy điện một chiều số 2 mà nối với trục của động cơ Diesel thì máy điện một chiều số1 trở thành động cơ điện một chiều. + + I W WKTSS KTSS Ư1 Ư2 _ I _ + _ H-3.5 III-Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều 3.1.Sơ đồ (H-3.6) 3.2.Nguyên lý hoạt động Dịng điện một chiều đi vào cuộn dây kích từ ( cuộn dây stato ) của động cơ, dịng điện này sinh ra từ thơng chính trong mạch. Như trên hình vẽ chiều đường cảm ứng từ B đi từ trên xuống dưới. Dịng điện một chiều đi trong cuộn dây phần ứng( cuộn dây rơto ) nằm trong từ trường của cuộn dây stato nên nĩ chịu tác dụng của lực điện từ, lực điện từ này xác định theo quy tắc bàn tay trái. Như trên hình vẽ ta xác định được chiều của cảm ứng từ B, chiều dịng điện chạy trong cuộn dây phần ứng và chiều của lực điện từ. Hình H-3.6. 26 H-3.6
  28. F N b I I a n A + + c I - - B I d B F S Giả sử tại thời điểm mà ta đang xét cuộn dây phần ứng của động cơ điện một chiều cĩ hai thanh tác dụng cắt từ trường của cuộn dây kích từ, hai thanh này chịu tác dụng của hai lực điện từ, hai lực này cùng phương cùng độ lớn nhưng ngược chiều nên nĩ tạo thành cặp ngẫu lực làm cho cuộn dây rơ to quay. Nhưng vì cuộn dây được đặt cố định trong rãnh rơ to nên nĩ làm rơ to quay theo. Tương tự như vậy tất cả các thanh của cuộn dây rơ to lần lượt chịu tác dụng của từ trường kích từ và chúng quay trịn đều. Một điều đặt ra là khi khung dây phần ứng quay được nửa vịng thì sao? Tại thời điểm này do từ trường của cuộn dây kích từ khơng đổi nên khi thanh phía dưới đảo chiều cho thanh phía trên nhưng cặp ngẫu lực vẫn khơng đảo chiều và chiều quay của động cơ khơng thay đổi. Từ nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ ta cĩ thể biết được động cơ điện một chiều đảo chiều quay khi nào? Muốn đảo chiều quay của động cơ ta chỉ cĩ thể thay đổi một trong hai điều kiện: hoặc đảo chiều của từ trường kích từ hoặc là đảo chiều của dịng điện phần ứng. Nếu ta đồng thời đảo chiều cả từ trường kích từ và chiều dịng điện phần ứng thì động cơ khơng đảo chiều quay (Đây là điều rất đặc biệt của động cơ điện một chiều) 27
  29. Chương 4 : MÁY ĐIỆN XOAY Hiện nay trên tàu đã cĩ rất nhiều phương tiện hiện đại, thiết bị tự động, Rađa. Do tính ưu việt của nguồn điện xoay chiều: nĩ cĩ thể thay đổi trị số điện áp một cách dễ dàng, truyền tải điện năng đi xa mà khơng tổn hao lớn, nguồn điện xoay chiều biến đổi thành nguồn điện một chiều thơng qua bộ chỉnh lưu mà giá thành khơng cao, máy phát điện xoay chiều dễ chế tạo, dễ sử dụng và vận hành. Máy điện xoay chiều hoạt động cĩ độ tin cậy cao và cơng suất ở dải lớn. Động cơ điện xoay chiều rất dễ chế tạo và hoạt động tin cậy. Nên hiện nay đa số các tàu đĩng mới đều sử dụng nguồn điện năng xoay chiều. Mặc dù vậy cũng cĩ rất nhiều nhược điểm: chẳng hạn như khối lượng lớn nên giá thành đầu tư ban đầu lớn, nĩ chiếm diện tích trong hầm máy, các hệ thống kèm theo nĩ rất khĩ hiểu nguyên lý và đặc biệt là tính an tồn đối với con người khi vận hành hệ thống điện năng xoay chiều. Một điều đặt ra là để cập nhật được với sự phát triển thì máy trưởng hay thợ máy tàu sơng phải kịp thời nắm bắt, bổ sung kiến thức về nguồn điện năng xoay chiều cùng sự an tồn khi làm việc với nguồn điện nguy hiểm này. I-Máy phát điện xoay chiều ba pha Dây quấn 1.1.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động a.Cấu tạo (H-4.1) Vỏ máy +Stato - Vỏ máy Thường được đúc bằng gang, trên bề mặt được đúc gồ ghề để tạo ra các cánh tản nhiệt giúp cho động cơ thốt nhiệt và làm mát tốt. o - Lõi thép H-4.1 Cĩ hình trụ và được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện, các lá thép này ghép chặt với nhau tạo thành hình trụ, trên bề mặt lõi thép được phay các rãnh để đặt cuộn dây. Lõi thép được bắt chặt với vỏ máy. - Dây quấn Dây quấn được làm bằng đồng hoặc nhơm ( thường làm bằng đồng ) vỏ dây bọc lớp sơn cách điện, dây được đặt dưới rãnh của lõi từ và được đấu nối tiếp với nhau tạo thành 3 cuộn mỗi cuộn đặt lệch nhau 120 ođiện, ba cuộn dây 28
  30. này gọi là cuộn dây phần ứng của máy phát điện xoay chiều ba pha. Chúng được đấu Y hoặc đấu tuỳ mục đích sử dụng. - Chân máy Chân máy được đúc bằng gang hoặc bằng thép và bắt chặt với vỏ máy, chân máy cĩ lỗ bắt bulơng để cố định máy phát vào tàu hoặc vị trí cố định. +Rơ to Rơ to máy phát điện xoay chiều ba pha cĩ 2 loại: Rơto cực ẩn và Rơto cực hiện (cực lồi ). N - Rơto cực ẩn (H-4.2) Rơto cực ẩn được ghép bằng các lá thép S kỹ thuật điện tạo thành hình trụ, trên bề mặt được phay các rãnh để đặt cuộn dây. Nếu Rơto cực ẩn nhìn bằng mắt ta khơng thể phát hiện được Rơto cĩ mấy cực. H-4.2 - Rơto cực hiện (H-4.3) N Rơto cực hiện cũng cĩ dạng hình trụ, được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện, gắn S S chặt với trục của máy phát, nếu nhìn trực quan ta biết được Rơto của ta cĩ mấy cặp cực. N b.Nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều ba pha Rơto cực hiện +Sơ đồ H-4.3 +Nguyên lý hoạt động (Xét máy phát 1 pha như hình vẽ H-4.4) Máy phát điện xoay chiều 3 pha hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Để nhận được điện áp ba pha trên ba cuộn dây Stato ta đặt ba cuộn dây lệch nhau 120o điện và đấu Y hoặc đấu . 29
  31. Iư STATO U~ Tải Eư I +- RƠTO W 1.Vành trượt kt n 2.Chổi than H-4.4 Dịng điện một chiều sinh ra từ trường khơng đổi được tạo ra bằng cách đưa vào cuộn dây kích từ một điện áp một chiều qua 2 vành trượt. Gắn trục Rơto của máy phát vào trục của động cơ lai và quay với tốc độ n, ta được một từ trường quay trịn cĩ từ thơng chính  khép kín qua Rơto, cực từ và lõi thép Stato. Từ thơng này cắt các cuộn dây Stato làm xuất hiện trong ba cuộn dây 3 sức điện động cảm ứng eA, eB và eC . Tần số biến thiên của các sức điện động này phụ thuộc vào tốc độ quay của Rơto. Ta cĩ cơng thức: np f = (4.1) 60 Trong đĩ: f:Tần số, đơn vị tính là Héc (HZ). n: Tốc độ quay của Rơto (v/ph). p: Số cặp cực của Rơto. Nếu ba pha của máy phát điện được nối với ba tải đối xứng thì trong máy xuất hiện dịng điện ba pha đối xứng. 1.2.Các thơng số định mức của máy phát điện xoay chiều ba pha Thơng số định mức là thơng số mà máy phát hoạt động cĩ giá trị kinh tế nhất. Thơng số kỹ thuật của máy phát điện xoay chiều ba pha chủ yếu là các thơng số định mức mà máy phát hoạt động trong chế độ khơng tải hoặc ở chế độ tải định mức, sau đây là các thơng số cơ bản của máy phát: a.Điện áp định mức ( Uđm) 30
  32. Điện áp định mức của máy phát là giá trị điện áp mà khi ta đưa dịng kích từ cĩ giá trị định mức, quay Rơto của máy phát với giá trị định mức thì máy phát phát ra một điên áp nhất định và giá trị điện áp này gọi là cấp điện áp định mức. Máy phát xoay chiều ba pha thường cĩ cấp điện áp định mức là:220V, 380V, 400V . v. v Nếu như trên biển máy mà đề là Y/YY - 380/220V thì cĩ nghĩa là nếu đấu sao (Y) máy phát 3 pha cĩ cấp điện áp là 380V, nếu đấu sao kép (YY) máy phát 3 pha cĩ cấp điện áp là 220V. b.Dịng kích từ định mức ( Iktđm ) Dịng điện kích từ định mức là dịng điện một chiều đưa vào cuộn dây kích từ của máy phát để máy phát phát ra điện áp định mức ứng với tốc độ quay định mức của động cơ sơ cấp. Giá trị dịng này tuỳ thuộc vào cơng suất của máy phát: cĩ thể là 10A, 15A, 20A .v.v c.Hệ số Cos định mức Đây là thơng số đặc trưng cho tính kỹ thuật và tính kinh tế của máy phát, nếu ta biết được hệ số này và dùng tải tương ứng với cấp hệ số Cos định mức sẽ giảm được tổn thất điện năng do tiêu tốn cơng suất vơ cơng của máy phát, tránh được sụt áp lớn cho máy phát. Thường hệ số này cĩ các giá trị là: 0.75, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95.v.v Nếu hệ số này càng cao thì máy phát là loại máy phát càng tốt. d.Cơng suất định mức của máy phát Cơng suất định mức của máy phát nĩi nên khả năng chịu tải của nĩ: nếu dùng tải thấp hơn định mức sẽ dư thừa cơng suất dẫn đến khơng kinh tế, nếu dùng đúng tải định mức sẽ đảm bảo tính kinh tế khi khai thác, nếu dùng tải lớn hơn định mức máy phát bị sụt áp hoặc bị cháy cuộn dây phần ứng. Đối với máy phát điện xoay chiều thì cơng suất định mức thường ghi giá trị là KVA, trong đĩ cĩ cơng suất tác dụng ( P ) và cơng suất phản tác dụng ( Q ) P = 3 .U.I. Cos ( 4.2 ) Q = 3 .U.I.Sin P: cơng suất tác dụng của máy phát, cũng chính là cơng suất của động cơ lai máy và cũng là cơng suất của cuộn dây phần ứng. Q: cơng suất phản tác dụng của máy phát, cũng chính là cơng suất của cuộn dây kích từ. Thường cơng suất định mức cĩ giá trị: 1-20KVA, 45KVA, 100KVA.v.v tuỳ thuộc vào yêu cầu tiêu thụ điện năng của mỗi con tàu cụ thể. e.Tần số định mức của máy phát điện xoay chiều ba pha ( fđm ) Thơng số này rất quan trọng, biết được tần số định mức để dùng cho tải xoay chiều tương ứng, thơng số này cũng nĩi nên được tốc độ quay định mức 31
  33. của máy phát hay tốc độ quay định mức của động cơ lai máy phát, dựa vào cơng thức : 60 f n = ( 4.3 ) p Thường tần số chỉ cĩ 2 giá trị định mức sau: 50Hz hoặc 60Hz f.Cấp cách điện của máy phát Cấp cách điện là giá trị điện trở của cuộn dây Rơto và cuộn dây Stato so với vỏ, đối với cuộn dây Rơto thường cấp cách điện từ: 0.5 M, 1 M .v. v Đối với cuộn dây Stato cấp cách điện thường từ: 1 M, 1.5 M, 2 M .v.v 1.3. Phương pháp đấu dây của máy phát điện xoay chiều ba pha a.Đấu hình sao ( Y ) EA +Sơ đồH-4.5 A EB Khi đĩng tải ba pha đối xứng ta cĩ quan B hệ dịng điện và điện áp như sau: EC C Ud Up +Kết quả O - Căn cứ vào mạch điện ta thấy quan hệ giữa dịng điện dây ( Id ) và dịng điện pha ( Ip ) như sau: C Id = Ip ( 4.4 ) UAB - Quan hệ giữa điện áp dây ( Ud ) và Up điện áp pha ( Up) như sau: 0 U O 30 p A o 3 Chứng minh: AB = 2.OA.Cos30 = 2.OA. =3 .OA 2 Up UAB Trong đĩ AB là điện áp dây ( Ud ) OA là điện áp pha ( Up) B H-4.5 Vậy : Ud =3 . Up ( 4.5 ) 32
  34. b.Đấu hình tam giác ( ) A +Sơ đồH-4.6 EAC EAB +Kết quả EBC Ta cĩ quan hệ dịng điện và điện B áp như sau: C - Quan hệ điện áp: Ud = Up ( 4.6 ) Quan hệ dịng điện: ICA 0 3 IA = 2.IAB.Cos30 = 2.IAB. = 3 . IAB ( 4.7 ) IAB 2 O 300 Trong đĩ: I ICA IAB: là địng điện pha (Ip) BC IA: là địng điện dây (Id) Vậy ta cĩ : Id = 3 . Ip ( 4.8 ) H-4.6 II-Động cơ khơng đồng bộ ba pha rơ to lồng sĩc 2.1.Khảo sát từ trường dịng điện ba pha 33
  35. a.Sơ đồ H-4.7 A A A Y Y Z Y Z Z C C C B B B X X X Vị trí 1 : Pha A dương Vị trí 2 : Pha B dương Vị trí 3: Pha C dương H-4.7 b.Kết luận Cho dịng điện ba pha vào ba cuộn dây đặt lệch nhau 1200 điện của stato động cơ khơng đồng bộ ba pha, giả sử trong một chu kỳ từ trường như hình vẽ: + Vị trí 1: Pha A dương, + Vị trí 2: Pha B dương, + Vị trí 3: Pha C dương. Chứng tỏ từ trường dịng điện ba pha là từ trường quay. Vì vậy động cơ điện xoay chiều ba pha khi đưa dịng điện ba pha vào ba cuộn dây stato ta được từ trường trong nĩ là từ trường quay. Kết luận rằng động cơ điện xoay chiều ba pha cĩ mơ men tự khởi động mà khơng phải dùng biện pháp khởi động như động cơ điện xoay chiều một pha ( Từ trường của dịng một pha là từ trường đập mạch nên động cơ xoay chiều một pha khơng cĩ mơ men tự khởi động mà ta phải dùng biện pháp khởi động ). Đây là tính chất quan trọng của động cơ điện xoay chiều ba pha. Từ sơ đồ khảo sát từ trường ba pha ta rút ra kết luận quan trọng nữa là : để đảo chiều quay của từ trường ta chỉ cần đảo hai trong ba pha của nguồn điện . Đây là tính chất đặc biệt dùng để đảo chiều quay của động cơ ba pha sau này. 2.2.Cấu tạo động cơ khơng đồng bộ ba pha rơto lồng sĩc a.Stato 34
  36. Dây quấn Vỏ máy H-4.8 o Bao gồm: vỏ máy được đúc bằng gang, lõi thép từ cĩ hình trụ được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện, trên được phay thành các rãnh. Dây quấn cĩ thể được làm bằng Đồng hoặc bằng Nhơm và được sơn phủ cách điện.(H-4.8) b.Rơto lồng sĩc (Dạng thanh dẫn bên trong rơto cĩ hình như H-4.9). Kết cấu của thanh dẫn H-4.9 Lõi thép từ : cĩ hình trụ gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện ghép sát cách điện với nhau, trên bề mặt lõi thép được đục các lỗ xuyên dọc Rơto, lõi thép được gắn chặt với trục động cơ. Trong các lỗ người ta đổ nhơm hoặc đồng cịn ở bên ngồi được nối kín bởi 2 vịng trịn ngắn mạch ở 2 đầu. 2.3.Nguyên lý hoạt động của động cơ khơng đồng bộ ba pha. a.Độ trượt ( s ) Do tốc độ quay của Rơto phải nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường ( n < ntt ). Vì nếu bằng thì từ trường quay khơng cắt cuộn dây Rơto nên sức điện động trong thanh dẫn ở Rơto bằng 0 và từ đĩ mơ men quay cĩ giá trị bằng 0, Rơto khơng quay. Do tốc độ quay của từ trường và tốc độ quay của Rơto khơng bằng nhau nên ta cĩ độ trượt s tính theo cơng thức: n n S = tt ( 4.8) ntt 35
  37. Tốc độ quay của từ trường quay và tốc độ quay của rơto khơng bằng nhau nên động cơ cịn được gọi là động cơ khơng đồng bộ ba pha. b.Sơ đồ A Ba cuộn dây stato AX, BY, CZ đặt lệch nhau o Y 120 điện. Z n F : Lực điện từ F I : Dịng điện cảm ứng trong thanh dẫn rơto. cư F ntt n : Tốc độ quay của rơto. C I B ntt : Tốc độ quay của từ trường quay. I X cư c.Nguyên lý hoạt động H-4.10 Giả sử ta xét tại vị trí pha A dương: hình ( H-4.10 ) ta thấy chiều quay của rơto cùng chiều với chiều quay của từ trường quay. Khi đưa vào 3 cuộn dây Stato của động cơ khơng đồng bộ ba pha 3 dịng điện ba pha IA , IB và IC trong động cơ sẽ sinh ra một từ trường quay với tốc độ n tt 60 f n = ( 4.9 ) tt p Trong đĩ: f: là tần số của nguồn điện ba pha p: là số cặp cực của cuộn dây Stato ntt : là tốc độ quay của từ trường Từ trường quay này cắt các thanh dẫn của Rơto làm xuất hiện trong các thanh dẫn sức điện động cảm ứng, nhưng vì các thanh dẫn ở Rơto bị ngắn mạch nên xuất hiện dịng điện cảm ứng chạy trong nĩ. Dịng điện này tác dụng với từ trường của cuộn dây Stato sinh ra mơ men điện từ làm cho các thanh dẫn quay dẫn tới Rơto quay theo chiều quay của từ trường. Tốc độ quay của Rơto ký hiệu là n. 2.4.Phương pháp đấu đây của cuộn dây Stato a.Đấu sao Y : H-4.11 Cách đấu của phương pháp này là: đấu chung 3 đầu cuối (đầu) của 3 cuộn dây Stato lại. Phương pháp đấu này giảm được dịng điện khởi động nhưng tốc độ thấp. Ở động cơ cơng suất lớn thường chỉ đấu để khởi động cịn hoạt động ở chế độ dài hạn sẽ chuyển sang đấu tam giác . A B C 36 STATO X Y Z RƠTO
  38. H-4.11 b.Đấu tam giác : H-4.12 Cách đấu của phương pháp này là: đầu đầu của cuộn dây trước đấu với đầu cuối của cuộn dây kế tiếp và cứ như vậy tạo thành vịng khép kín. Đấu phương pháp này động cơ cĩ dịng khởi động rất lớn, tố độ quay lớn nên chỉ dùng trong chế độ hoạt động dài hạn sau khi đã khởi động bằng chế độ khởi động đấu sao (Y) . A B C STATO X Y Z RƠTO H-4.12 2.5.Phương pháp đảo chiều quay của động cơ khơng đồng bộ ba pha Rơto lồng sĩc. Như trong phần khảo sát từ trường dịng ba pha ta thấy để đảo chiều quay của từ trường quay thì chỉ cần đảo hai trong ba pha của nguồn điện xoay chiều là từ trường quay đảo chiều. Nhưng theo nguyên lý của động cơ xoay chiều ba pha thì tốc độ quay của rơto cùng chiều với tốc độ quay của từ trường quay. Vì vậy 37
  39. để đảo chiều quay của động cơ ta chỉ đổi hai trong ba pha bất kỳ của nguồn điện xoay chiều ba pha đưa vào Stato của động cơ (Xem hình H-4.7). 2.6-Hệ thống khởi động từ đơn Hình (H-2.13) là sơ đồ mạch điện máy bơm, quạt giĩ dùng động cơ rơ to lồng sĩc, điều khiển bằng khởi động từ đơn. + C : Cầu dao, d C d + Cc: Cầu chì, + K: Cuộn dây cơng tắc tơ, C c 1R 2R + 1RN, 2RN: Rơle nhiệt, N N + k: Các tiếp điểm của cơng tắc tơ, K K N + N : Nút đĩng mạch, K c Nd d Sto Sta 1R 2R K + Nc: Nút cắt mạch. p rt N N K Đ C H-4.13 - Hoạt động: Đĩng cầu dao, ấn nút N đ, cuộn dây cơng tắc tơ K cĩ điện hút đĩng các tiếp điểm k. Động cơ hoạt động quay và bơm làm việc. Khi bơm đang làm việc, nếu bơm quá tải thì hai rơle nhiệt 1RN và 2RN mở hai tiếp điểm, động cơ mất điện và ngưng hoạt động. Muốn động cơ làm việc lại phải ấn nút hồi vị của rơle nhiệt. 1 III-Máy biến áp một pha 3 3.1Cấu tạo. 2 + Lõi thép là mạch từ của biến áp, 1.Lõi thép từ 2.Cuộn dây sơ cấp được ghép bằng các lá thép kỹ thuật 3.Cuơn dây thứ cấp điện, các lá thép này ghép cách điện với nhau sau đĩ ép chặt và sát nhau. H-4.14 Các lá thép này ép chặt bởi đinh ốc, càng ép chặt thì máy biến thế càng hoạt động tốt và ít tiếng ồn. Thường thì các lá thép được ghép lại thành khung kín và cĩ dạng hình chữ nhật. + Cuộn dây máy biến áp: máy biến áp về cơ bản thì nĩ cĩ hai cuơn dây (máy biến áp một pha) cuộn sơ cấp lấy điện vào cịn cuộn thứ cấp lấy điện ra. 38
  40. Cuộn dây là mạch điện của máy biến áp, thường được làm bằng Đồng hoặc Nhơm tuỳ thuộc vào cơng suất của máy biến áp, cuộn dây cách điện với lõi thép bằng bìa Các - tơng, hoặc vải sợi tẩm dầu. 3.2.Nguyên lý hoạt động Máy biến áp hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ: Giả sử cuộn dây sơ cấp cĩ số vịng dây làW , cuộn dây thứ cấp cĩ số vịng 1 i 1 dây là W2 . Đưa điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây sơ cấp, lúc này cĩ dịng điện W W U R U~ 1 2 2 I1 , dịng điên này sinh ra từ thơng  biến 1 thiên trong lõi thép, từ thơng này mĩc i 2 vịng qua cuộn dây thứ cấp làm xuất hiện trong cuộn dây thứ cấp một điện áp cảm ứng U . Nối hai đầu cuộn dây thứ cấp với 2 H-4.15 tải sẽ xuất hiện dịng điên xoay chiều I2 . Ta cĩ cơng thức quan hệ giữa sơ cấp và phía thứ cấp của máy biến áp như sau: Đây cũng chính là cơng thức của hệ số máy biến áp : U I W k = 2 = 1 = 2 ( 4.10 ) U1 I 2 W1 Trong đĩ: k: Hệ số biến áp. U1 : Điện áp sơ cấp. I1 : Dịng điện sơ cấp. W1 : Số vịng dây của cuộn dây sơ cấp. U2 : Điện áp thứ cấp. I2 : Dịng điện thứ cấp. W2 : Số vịng dây của cuộn dây thứ cấp. + Nhận xét: Qua cơng thức hệ số biến áp: - k > 1 biến áp gọi là tăng áp khi đĩ U2 > U 1 - k U 1 - Dịng điện trong máy biến áp bao giờ cũng tỷ lệ nghịch với điện áp. 39
  41. Chương 5: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN TRÊN TÀU THỦY I-Mạch điện chiếu sang và mạch báo hiệu *Mở đầu Trên tàu thuỷ hệ thống điện chiếu sáng và tín hiệu cĩ nhiệm vụ quan trọng trong việc an tồn cho con tàu, nĩ đảm bảo ánh sáng trên tàu cho thuyền viên sinh hoạt cũng như trong thời gian làm hàng. Nĩ cịn đảm bảo thơng báo sự hiện diện của tàu khi neo đậu cũng như khi hành trình tránh va chạm vào tàu khác cũng như tránh tàu khác va chạm vào Trên tàu thuỷ hiện nay do dùng hai nguồn điện chính là nguồn điện một chiều và nguồn điện xoay chiều nên hệ thống điện chiếu sáng cũng cĩ hai loại đĩ là mạch điện chiếu sáng một chiều và mạch điện chiếu sáng xoay chiều. Hệ thống đèn này cách bố trí của nĩ cũng cĩ quy phạm cụ thể ( Bạn đọc tham khảo trong chương trình giáo trình nghề lái giới hạn trong chương trình chỉ giới thiệu nguyên lý về điện của hệ thống ) Thường hệ thống điện chiếu sáng dùng nguồn điện là xoay chiều, nếu trên tàu khơng dùng máy phát điện xoay chiều thì dùng nguồn điện một chiều, đối với hệ thống đèn chiếu sáng hành trình dùng nguồn điện một chiều và được cấp nguồn từ hai vị trí khác nhau, đĩ là nguồn điện chính và nguồn điện sự cố, cĩ thể một số tàu hiện đại hiện nay khi nguồn điện chính mà bị mất thì nguồn điện sự cố tự động đĩng để đảm bảo tín hiệu đèn hành trình một cách liên tục. 1.1.Các loại đèn dùng dưới tàu thủy a.Đèn sợi đốt Đèn sợi đốt bao gồm 3 bộ phận cơ bản là sợi đốt, bĩng đèn và đui đèn. +Sợi đốt:Khi cĩ dịng điện chạy qua, sợi kim loại bị đốt nĩng và phát phần lớn các tia hồng ngoại, nhưng khi nhiệt độ của sợi đốt càng tăng thì phổ của nĩ càng dịch chuyển sang miền ánh sáng nhìn thấy. Hiệu suất chiếu sáng của sợi đốt là tỷ số giữa ánh sáng phát ra và cơng suất tiêu thụ. Hiệu suất sợi đốt càng cao và ánh sáng càng trắng khi nhiệt độ sợi đốt tăng. Vofram nĩng chảy ở 36500K và Tungsten nĩng chảy ở 32500K cho các tính năng tốt nhất, ngồi ra nĩ thỏa mãn các chỉ tiêu về điện trở, tính co giãn, khả năng phát xạ và độ bền cơ học. Đèn chân khơng ngày nay ít được sử dụng vì hiệu suất phát sáng kém. b. Bĩng đèn Đối với các đèn chiếu sáng cơng suất nhỏ (15 – 1500)W, bĩng đèn cĩ thể cĩ nhiều hình dạng khác nhau và được làm bằng thủy tinh cĩ pha chì. Để giảm độ chĩi thì bên trong được phủ một lớp bột mờ ít hấp thụ ánh sáng. Một số bĩng đèn ở bên trong cịn mạ bạc hoặc nhơm để định hướng chùm tia sáng. +Đui đèn: 40
  42. Đui đèn cĩ hai loại là đui ngạnh (cĩ cơng suất nhỏ hơn 150W) và đui xốy. Đui đèn Bọt dập hồ quang Cầu chì bảo vệ Bóng đèn Dây đỡ và đưa điện đến sợi đốt Sợi đốt Aùp suất khí trơ cao làm tăng tuổi thọ sợi đốt H- 5.1. Cấu tạo đèn sợi đốt thơng thường Một số loại đèn cĩ sợi đốt xoắn đơn và xoắn kép (nguồn 240V): Xoắn đơn Xoắn kép Cơng suất Quang thơng Cơng suất (W) Quang (W) (lm) thơng (lm) 15 150 25 200 40 325 40 390 60 575 60 665 Ưu điểm là nối trực tiếp vào lưới điện mà khơng cần sử dụng thêm bất kỳ một thiết bị nào; kích thước trọng lượng nhỏ; bật sáng ngay; giá thành rẻ; ánh sáng ấm áp. Nhược điểm là hiệu suất thấp và phát nĩng; các thơng số của đèn như quang thơng, dịng điện, cơng suất tiêu thụ, tuổi thọ, phụ thuộc nhiều vào điện áp. c.Đèn tuýp (Đèn huỳnh quang) Cấu tạo bao gồm một ống thủy tinh mờ trong đĩ chứa Argon và một lượng rất nhỏ Thủy ngân. Trên thành ống tráng lớp bột phát quang (phốt-pho) phát ra ánh sáng trắng, thay đổi vật liệu bột phát quang sẽ cho ra các màu khác nhau 41
  43. Hơi argon + thủy ngân Vỏ ca-tốt Giá đỡ sợi nung Đui đèn Thủy ngân Lớp phủ Ca-tốt Dây dẫn phốt-pho H- 5.2. Cấu tạo đèn huỳnh quang thủy ngân Các đặc tính của loại đèn này như sau: Hiệu suất phát sáng (40 - 60)lm/W. Tuổi thọ khoảng 7000 giờ. Chấn lưu Ống huỳnh quang U ~ Tụ điện Tắc-te H- 5.3. Sơ đồ mạch điện đèn huỳnh quang thủy ngân Sơ đồ mạch điện đèn huỳnh quang thủy ngân như hình vẽ 3.6. Các phần tử cơ bản bao gồm tắc-te, chấn lưu và ống hùynh quang. Tắc-te là thiết bị mồi, cĩ nhiều loại tắc-te nhưng phổ biến nhất là tắc-te cĩ khí. Tắc-te cĩ khí là một bĩng đèn cĩ khí rất nhỏ cĩ các điện cực là thanh lưỡng kim mắc song song với ống huỳnh quang. Khi cấp nguồn, một điện áp đặt lên các cực của tắc-te làm xuất hiện sự phĩng điện từ đĩ làm ngắn mạch các điện cực, dịng điện chạy qua các sợi đốt nung nĩng chúng. Các điện cực nguội đi và và làm hở mạch, xuất hiện sức điện động cảm ứng do chấn lưu tạo ra rất lớn sinh ra hồ quang và đèn phát sáng. Tụ điện mắc trước chấn lưu để nâng cao hệ số cos , tụ điện mắc sau chấn lưu để chống nhiễu chống các thiết bị vơ tuyến. Cĩ thể khởi động nhanh đèn bằng cách sử dụng biến áp khởi động, hoặc sử dụng điện cực phụ. 42
  44. Chấn lưu Ống huỳnh quang U ~ Tụ điện Biến áp khởi động H-8.4. Khởi động nhanh sử dụng biến áp khởi động. Chấn lưu Điện cực phụ Ống huỳnh quang U ~ Tụ điện Tắc-te H- 5.5. Khởi động nhanh sử dụng điện cực phụ. 1.2.Hệ thống đèn hành trình Đèn hành trình là một loại đèn tín hiệu được sử dụng khi tàu hành trình trong đêm hoặc khi cĩ sương mù. Nhìn vào bố trí hệ thống các đèn hành trình tàu bạn mà sĩ quan hàng hải nhận biết tàu đĩ đang đi theo hướng nào so với tàu ta để quyết định phương án tránh va tốt nhất. Số lượng, vị trí, và cơng suất của đèn hành trình trên tàu được qui định bởi Tổ chức Hàng hải Quốc tế (International Maritime Organisation) - IMO và Cục hàng hải các nước. Tuy nhiên bố trí chung của đèn hành trình như sau: - Năm vị trí là mũi tàu, cột chính, mạn trái, phải, và đuơi tàu. - Các đèn mạn cĩ màu đỏ bên trái và xanh bên phải. Các đèn khác cĩ màu trắng. Đây là loại đèn sợi đốt đặc biệt (chịu được rung lắc cơ học, chịu được ảnh hưởng của mơi trường, ) cĩ cơng suất 65W (cĩ thể sử dụng 40W, 60W). Nguồn cho đèn hàng hải được cấp từ một bảng điện phụ riêng, bảng điện này được cấp từ hai nguồn, một nguồn từ bảng điện chính và một nguồn từ bảng điện sự cố. 43
  45. Cột chính Đuôi Mũi tàu Đèn neo Mạn trái tàu mũi và phải Đèn Suze neo lái H-5.6 11205 1350 2250 2250 11205 H- 5.7. Bố trí hệ thống đèn hành trình và gĩc chiếu sáng. Do yêu cầu về an tồn đối với đèn hành trình mà tại mỗi vị trí thường được lắp 2 đèn: một đèn chính (220V) và một đèn sự cố (24V). Khi đèn chính bị hỏng thì đèn sự cố tự động sáng lên. Trạng thái của đèn (hoạt động bình thường, hỏng) phải được chỉ thị trên panel điều khiển trong buồng lái. Khi đèn hỏng phải cĩ báo động bằng đèn chỉ thị và chuơng. + Đèn tín hiệu. Đèn neo được sử dụng để báo kích thước tàu khi neo đậu và bao gồm hai đèn: đèn neo mũi và đèn neo lái, với tàu cĩ chiều dài trên 150m thì bố trí thêm một đèn neo ở khoảng giữa thân tàu. Đèn neo cũng là loại đèn sợi đốt cĩ cấu tạo đặc biệt chịu được rung lắc và ảnh hưởng của mơi trường biển. Đèn neo khơng bị hạn chế vè gĩc. Một cột bao gồm các đèn cĩ các màu trắng, đỏ, xanh (green), xanh (blue) được bố trí như hình vẽ 5.8. Các đèn này được điều khiển theo các tổ hợp nhất định tạo nên các trạng thái tín hiệu theo các qui định quốc tế và các quốc gia cụ thể. Các trạng thái tín hiệu bao gồm các yêu cầu về hoa tiêu, yêu cầu về cấp cứu y tế, yêu cầu về xử lý hàng hĩa, Đèn mourse màu trắng sáng nhấp nháy báo đang liên lạc bằng mourse. Đèn NUC (Not Under Command) sử dụng hai đèn đỏ được đặt cách nhau tối thiểu 2m theo chiều thẳng đứng. Đèn này được trang bị 2 hệ thống độc lập: một 44
  46. được cấp nguồn 220VAC từ bảng điện sự cố, một được cấp nguồn 24VDC sự cố. Phải Trái Xanh Green Đỏ Xanh Blue Trắng Đèn mourse Xanh Green Đỏ NUC Trắng Trắng 24V NUC Đỏ Đỏ 220V Trắng Trắng Xanh Green Đỏ Trắng Trắng Nóc buồng lái H-5.8. Bố trí hệ thống đèn tín hiệu. II-Hệ thống khởi động động cơ Diesel bằng điện 2.1.Động cơ khởi động a.Đặc điểm Động cơ khởi động dưới tàu thuỷ sử dụng là loại động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp chức, năng của động cơ khởi động là khởi động động cơ Diesel. Để khởi động được động cơ Diesel ta cần một mơ men quay ban đầu lớn, động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp đáp ứng được yêu cầu này, bởi vì đặc điểm của động cơ điện một chiều là nĩ cĩ dịng khởi động rất lớn Ikd = ( 5 – 7 ) Idm dịng khởi động cĩ thể đạt gấp 5 lần dịng định mức. Nhưng ở động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp thì dịng khởi động cũng là dịng phần ứng và cũng là dịng kích từ, dựa vào cơng thức tính của mơ men điện từ: Mdt = kM . Iư .  ( 5.1 ) Trong đĩ: Mdt : Mơ men điện từ 45
  47. kM : Hệ số mơ men Iư : Dịng phần ứng  : Từ thơng kích từ W: Số vịng dây của cuộn dây kích từ Theo cơng thức tính từ thơng  ta cĩ : I  = W . I (5.2 ) ư ư + Thay vào (6.1) ta được: + ĐC _ Mdt = kM .W. Iư .Iư Đặt k = W. k M _ Mdt = k.W. Iư .Iư ( 5.3 ) H-5.9 Như vậy mơ men điện từ tỷ lệ thuận với bình phương dịng điện phần ứng, dịng phần ứng là dịng khởi động nên mơ men điện từ trong chế độ khởi động rất lớn đủ để khởi động động cơ Diesel. b.Đặc tính cơ Ở đây để làm rõ hơn ta xét 2 đặc tính cơ: quan hệ hàm số giữa mơ men và tốc độ, quan hệ hàm số giữa dịng điện và mơ men: 0 0 H-5.10 c.Đặc điểm Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp là đường cong tuyến tính. ( ở đây do giới hạn của chương trình nên ta chỉ cơng nhận mà khơng đi thành lập hai đường đặc tính này ) đây là quan hệ nghịch biến khi tốc độ thấp tức là lúc khởi động thì mơ men cĩ giá trị rất lớn. Đối với đường đặc tính quan hệ dịng điện và mơ men thì lại là quan hệ đồng biến, tức là ứng với lúc khởi động dịng phần ứng lớn thì mơ men cũng lớn. 46
  48. 2.2.Cc thiết bị trong hệ thống khởi động N a.Rơle trung gian W Rơ le trung gian được nối nối tiếp với nút nhấn, nĩ cĩ tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, cĩ cuộn hút ( là cuộn điện áp ) khi đưa điện vào cuộn dây rơle thì nĩ hút đĩng tiếp điểm cấp điện cho cuộn dây của rơle khởi Rơ le trung gian động. H-5.11 b.Rơle khởi động CG : cần gạt WI: Cuộn dịng WU:Cuộn áp K : Tiếp điểm wI wU Đây là loại rơle cĩ hai cuộn dây, nĩ cĩ tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh, nhưng nĩ cĩ cần gạt K để gài khớp. Khi cấp điện cho Rơ le cuộn hút vừa đĩng tiếp điểm cấp điện cho động cơ khởi động H-5.12 đồng thời đẩy bánh răng gài khớp. c.Nút nhấn Nút nhấn thường cĩ ký hiệu là N, nút nhấn dùng trong mạch khởi động là loại nút nhấn thường mở ( tức là khi khơng tác động thì mạch điện khơng được nối kín ) dưới tàu thuỷ nút nhấn sử dụng cũng chính là nút đề. Hình H- H-5.13 5.13. N 2.3. Hệ thống khởi động động cơ Diesel bằng điện kiểu cần gạt a.Sơ đồ 47
  49. N K 1 3 2 + - + - K2 12V 12V 205Ah 205Ah 1 H-5.14 Số 1: Động cơ khởi động. Số 2 : Rơ le gài khớp. Số 3 : Rơ le trung gian N : Nút nhấn khởi động. K1 : Tiếp điểm của rơ le trung gian K2 : Tiếp điểm của rơ le gài khớp Trên sơ đồ: rơ le gài khớp cĩ hai cuộn dây: cuộn dịng cĩ số vịng dây ít nhưng tiết diện dây lớn cuộn áp cĩ số vịng dây nhiều nhưng tiết diện dây nhỏ, cuộn dịng ở rơ le gài khớp cĩ tác dụng là làm sụt điện áp ban đầu khi đi vào động cơ để động cơ quay với tốc độ thấp. b.Nguyên lý hoạt động Thực chất đây là hệ thống khởi động kiểu cưỡng bức, Nhấn nút N dịng điện đi từ cực dương ắc quy qua cuộn hút của rơ le trung gian, dịng điện này sinh ra lực từ hố làm đĩng tiếp điểm K1, khi K1 đĩng, dịng điện đi từ cực dương ắc quy qua tiếp điểm K 1, qua rơ le gài khớp, lúc này trong rơ le gài khớp cĩ hai dịng điện: dịng điện đi qua cuộn dịng, sau đĩ qua cực dương động cơ về âm máy phát, lúc này động cơ quay với tốc độ thấp do điện áp đặt vào nĩ khơng đủ định mức ( bị rơi điện áp trên cuộn dịng của rơ le gài khớp ). Dịng điện thứ hai đi qua cuộn áp của rơ le, dịng điện này sinh ra lực từ hố hút cần gạt đẩy bánh răng ăn khớp với động cơ. Do cĩ tốc độ quay chậm của động cơ nên bánh răng khơng bị kẹt. Và ta chỉnh sao cho khi bánh răng vừa ăn khớp vào động cơ Diesel thì cũng là lúc tiếp điểm K 2 được đĩng lại, lúc này dịng điện đi trực tiếp từ cực dương ắc quy qua K 1 qua K2 qua cực dương động cơ về cực âm ắc quy. Lúc này động cơ được cấp đủ điện áp định mức nên nĩ cĩ mơ men khởi động rất lớn đủ để khởi động động cơ Diesel. Khi động cơ nổ ta buơng tay khỏi nút nhấn, rơ le trung gian mất điện, tiếp điểm K1 mở, rơ le gài khớp mất điện, động cơ mất điện. Dưới tác dụng của lị xo đàn hồi bánh răng của động cơ khởi động được thu trở về vị trí ban đầu. 48
  50. c.Quy trình vận hành, bảo dưỡng và những hư hỏng thường gặp ở hệ thống khởi động động cơ Diesel bằng điện Quy trình vận hành +Chuẩn bị : - Động cơ Diesel sẵn sàng hoạt động ( bơm dầu đốt, bơm dầu nhờn, bơm nước làm mát sẵn sàng hoạt động ) - Kiểm tra tổ ắc quy xem cĩ đủ điện áp và dung lượng khơng? Các mối nối dây của hệ thống khởi động phải được bắt chặt và tiếp xúc tốt. - Kiểm tra xem tay số của động cơ Diesel đã ở vị trí 0 chưa, nếu chưa thì phải trả về vị trí 0. +Tiến hành khởi động: - Đĩng cầu dao điện của hệ thống khởi động. - Điều khiển cho cơ cấu hỗ trợ động cơ Diesel làm việc ( Như hệ thống sấy buồng đốt của máy Diesel hoặc sấy nhiên liệu ) - Điều khiển các bơm phục vụ máy chính hoạt động trong thời gian từ 2 - 3 phút thì ngừng. Ấn nút khởi động ( N ) trong thời gian từ 3- 5 giây, nếu động cơ Diesel chưa nổ ta chờ khoảng 10 - 15 giây sau đĩ nhấn nút khởi động lần thứ hai và số lần khởi động liên tiếp khơng được quá 3 lần. Nếu sau 3 lần khởi động mà động cơ Diesel chưa nổ ta ngưng khởi động, tiến hành tìm nguyên nhân sau đĩ khắc phục, kiểm tra tổ ắc quy sau đĩ tiến hành khởi động lại. Những hư hỏng và biện pháp khắc phục trong hệ thống *Ấn nút động cơ khơng quay, sờ vỏ động cơ khơng thấy nĩng + Nguyên nhân - Do nút nhấn khơng tiếp điện - Do hở mạch đấu dây - Do chổi than khơng tiếp xúc với cổ gĩp + Khắc phục - Tháo nút đánh tiếp điểm. - Bắt chặt các đầu bắt dây. - Thay chổi than nếu nĩ mịn quá 1/3, thay lị xo nén chổi than. *Ấn nút động cơ khởi động quay khi bánh răng gài khớp với bánh đà thì động cơ khơng quay nổi động cơ Diesel. + Nguyên nhân 49
  51. - Nút nhấn tiếp xúc khơng tốt ( bị bẩn), hoặc rơ le khởi động tiếp xúc khơng tốt. - Chổi than tiếp xúc với cổ gĩp khơng tốt. - Lực nén lị xo yếu. - Điện áp khơng đủ định mức. - Động cơ khởi động bị chạm mát. + Khắc phục - Đánh lại tiếp điểm của nút bấm, hoặc rơ le khởi động. - Rà lại chổi than, nếu mịn quá 1/3 thì thay mới. - Chỉnh lại lực nén của lị xo. - Nạp bổ sung tổ ắc quy. - Kiểm tra điểm chạm mát. *Khi khởi động động cơ nĩng quá mức. + Nguyên nhân - Động cơ bị quá tải. - Động cơ bị chạm cuộn dây ra vỏ. - Bạc trục bị hỏng hoặc khởi động khơng đúng quy trình. + Khắc phục - Đo cách điện của cuộn dây với vỏ để cĩ biện pháp khắc phục tiếp theo. - Xem lại bạc, trục. - Khởi động đúng quy trình. *Ấn nút bấm hệ thống đã hoạt động nhưng khi thả tay khỏi nút bấm bánh xe răng của dộng cơ khởi động khơng rơi khỏi bánh đà. + Nguyên nhân - Nút bấm bị dính khơng nhả. - Lị xo khơng đàn hồi. - Rơle trung gian bị kẹt. - Trục động cơ bị kẹt. + Khắc phục Trước tiên phải dừng Diesel khi gặp trường hợp này. - Tháo xem nút bấm. - Xem lực của lị xo. 50
  52. - Xem rơle trung gian cĩ hút hay nhả khơng. - Xem trục, xem bi, bạc. *Khi nhấn nút khởi động rơle gài khớp đĩng mở liên tục ( đối với hệ thống khởi động theo nguyên tắc truyền động cưỡng bức). + Nguyên nhân Do cuộn áp của rơle gài khớp bị sự cố: chạm, chập hay đứt vịng dây hay do mất nguồn âm, lúc này từ trường trong rơ le gài khớp chỉ do cuộn dịng tạo ra nên khi tiếp điểm K của nĩ đĩng thì từ trường lại mất nên nĩ đĩng mở chập chờn. + Khắc phục Ta cĩ thể khởi động bằng cách đẩy ép cần gạt. Sau đĩ tháo cuộn áp của rơle gài khớp khắc phục. III-Mạch nạp điện cho ắc quy 3.1.Sơ đồ mạch nạp điện đơn giản A a.Sơ đồ (H-5.15) - b.Nguyên lý hoạt động Tăng đần tốc độ động cơ lai máy V phát để điện áp đạt giá trị định mức, ta MF cĩ thể nhìn qua đồng hồ Vơn khi thấy + điện áp bằng định mức, đĩng cầu dao C R C nạp điện cho ắc quy, điều chỉnh dịng nạp ban đầu In = 1/10Qđm bằng cách + - dịch chuyển biến trở R. Quan sát dịng 12V nạp bằng đồng hồ Ampe, khi nào ắc quy 205Ah no ta ngắt cầu dao C khơng nạp điện cho ắc quy nữa. H-5.15 c.Những điểm cần chú ý - Điện áp của tổ ắc quy và điện áp định mức của máy phát phải tương đương. - Phải đấu đúng cực tính. - Khi tăng giảm tay ga, tức là thay đổi tốc độ quay của đơng cơ lai máy phát phải ngắt cầu dao nạp. - Ắc quy no phải ngắt cầu dao. - Nạp với dịng nạp In = 1/10Qđm. 51
  53. 3.2.Sơ đồ mạch nạp điện dùng Diod a.Sơ đồ C Diod R I KT A A + WKTSS V MF + _ 12V _ 205Ah H-5.16 b.Nguyên lý làm việc +Tác dụng Chống dịng điện ngược phĩng từ ắc quy về máy phát, tự động đĩng mạch nạp. +Nguyên lý Tăng dần tốc độ quay của máy phát cho đến khi máy phát phát ra điện áp định mức, đĩng cầu dao C nạp điện cho ắc quy. +Những điểm cần chú ý Ta vẫn phải ngắt cầu dao nạp C khi tăng tay ga máy chính ở tốc độ cao ( vì lúc này điện áp máy phát quá cao sẽ gây ảnh hưởng đến tổ ắc quy nạp ). Nhưng hệ thống này cĩ ưu điểm hơn là nĩ chống được dịng điện ngược do tính chất dẫn điện một chiều của diod nên khi nạp no hoặc khi giảm tay ga ta khơng cần phải ngắt cầu dao nạp ( Diod chống được dịng điện ngược phĩng từ tổ ắc quy về máy phát ). Nhược điểm của hệ thống là diod điện tử rất hay bị thủng ( khi diod bị thủng thì nĩ dẫn điện 2 chiều ), giá thành mua cao. Một điểm nữa là khi người vận hành khơng cĩ lý thuyết về diod thì rất nguy hiểm vì nếu đấu nhầm chiều của diod thì hệ thống khơng những khơng nạp được điện cho tổ ắc quy mà khi đĩ máy phát điện lại là tải của tổ ắc quy nên rất nguy hiểm cho tổ ắc quy nếu ta khơng để ý sẽ dẫn tới tổ ắc quy hết dung lượng hoặc máy phát bị cháy cuộn dây. 52
  54. 3.3.Sơ đồ mạch nạp điện dùng tiết chế Rơle điện từ (tiết chế 3 cọc) a.Sơ đồ R 2 K1 K K 2 3 2 1 R1 A + - F+ KT F- A MF WKT H-5.17 Số 1 : Rơ le đĩng mở mạch và chống dịng điện ngược. Số 2 : Rơ le dịng điện. Số 3 : Rơ le điện áp. G+ :Cực dương máy phát, G- :Cực âm máy phát. R1 và R2 : Điện trở điều chỉnh dịng kích từ, trong đĩ R1 > R2. F+ :Cực dương kích từ máy phát. B : Tải cho tiết chế. b.Nguyên lý hoạt động +Tác dụng - Tự động đĩng mạch nạp, nạp điện cho ắc quy khi điện áp máy phát đạt giá trị định mức ( UMF = UĐM ). - Tự động cắt dịng điện ngược phĩng từ ắc quy về máy phát. - Tự động điều chỉnh điện áp máy phát về giá trị định mức khi điện áp máy phát lớn hơn địng mức. - Tự động điều chỉnh dịng tải của máy phát khi lớn hơn dịng định mức. + Nguyên lý hoạt động : Khi máy phát phát ra điện áp định mức thì lực điện từ trong cuộn áp của rơ le đĩng mở mạch số 1 đủ thắng lực lị xo và hút đĩng 53
  55. tiếp điểm K, lúc này tổ ắc quy được nạp điện.Dịng kích từ của máy phát đi từ F+ -> K2 -> K1 -> KT -> F-. Trong quá trình nạp điện, vì một lý do nào đĩ ( chẳng hạn như ta tăng vịng quay của máy chính ) làm tốc độ quay của máy phát tăng dẫn tới điện áp của máy phát tăng lớn hơn giá trị điện áp định mức, lực từ hố trong cuộn dây của rơ le điện áp thắng lực lị xo và nĩ hút đĩng tiếp điểm K1 lúc này dịng kích từ đi từ F+ -> R 1 -> KT -> F- do phải đi qua điện trở R 1 nên dịng kích từ giảm làm cho điện áp của máy phát giảm cho đến khi điện áp của máy phát giảm xuống giá trị định mức. Nếu điện áp của máy phát giảm xuống nhỏ hơn giá trị định mức thì rơ le điện áp số 3 khơng hút được và tiếp điểm K 1 lại được đĩng lại và dịng kích từ đi như ban đầu điện áp máy phát tiếp tục tăng, qúa trình này xảy ra liên tục khi điện áp của máy phát thay đổi xung quanh giá trị điện áp định mức và tiếp điểm K 2 được đĩng mở liên tục. Nếu vì một lý do nào đĩ dịng điện nạp lớn hơn dịng nạp định mức ( gây ảnh hưởng xấu đến tổ ắc quy ) thì lực từ hố trong rơ le dịng số 2 đủ để thắng lực lị xo làm tiếp điểm K 2 mở, dịng kích từ đi từ F+ -> R 2 -> K1 -> KT -> F- lúc này dịng kích từ đi qua điện trở R2 nên giảm so với ban đầu, điện áp máy phát giảm làm cho dịng nạp giảm theo, tiếp điểm K2 lại được đĩng lại khi dịng nạp đạt giá trị nhỏ hơn hoặc bằng dịng định mức. Trong suốt quá trình dịng tải thay đổi ở ngồi giá trị dịng định mức thì tiếp điểm K2 đĩng mở liên tục để điều chỉnh điện áp máy phát. 3.4.Những sự cố thường gặp trong hệ thống nạp điện cho ắc quy a.Khi nạp điện đồng hồ ampe báo trị số 0 +Nguyên nhân - Nếu hệ thống nạp dùng bộ tiết chế thì do hỏng tiết chế. - Tổ ắc quy đã no điện. - Máy phát khơng phát ra điện. - Cọc đấu dây của hệ thống nạp bị tuột. - Đồng hồ ampe bị hỏng nên báo nhầm hoặc bị đứt. +Khắc phục - Trước tiên ta phải kiểm tra và chỉnh định bộ tiết chế sau đĩ kểm tra các phần cịn lại. - Đo điện áp và dung lượng của ắc quy nếu ắc quy no rồi thì ngắt mạch nạp, nếu ắc quy chưa no thì các bộ phận khác bị hỏng ta phải tiến hành kiểm tra từng bộ phận. - Đo điện áp trên 2 cọc của máy phát, nếu điện áp khơng cĩ hoặc bằng nhỏ hơn định mức thì ta tiến hành kiểm tra và sửa chữa máy phát, nếu điện áp mà đủ thì ta tiến hành kiểm tra mạch nạp. - Kiểm tra lại các cọc bắt dây mạch nạp nếu bị hở thì ta phải xiết chặt lại. 54
  56. - Kiểm tra đồng hồ ampe, nếu bị hỏng thì ta phải thay mới hoặc chỉnh định lại, trường hợp trên tàu khơng cĩ đồng hồ mới thì ta nối tắt để nạp tạm thời cũng được. b. Khi nạp điện đồng hồ ampe kế báo trị số lớn hơn định mức + Nguyên nhân - Nếu hệ thống nạp dùng bộ tiết chế thì do trị số điều chỉnh của Rơle dịng lớn hơn định mức. - Do điện áp máy phát lớn hơn định mức. - Do tải đấu trên ắc quy vẫn cịn lớn. - Do chập, chạm đường dây sau đồng hồ ampe. - Do tổ ác quy bị chập mạch trong. - Do đồng hồ ampe báo sai giá trị. + Khắc phục - Trước tiên phải ngừng khơng nạp nữa sau đĩ kiểm tra từng phần. - Kiểm tra bộ tiết chế sau đĩ chỉnh định các Rơle nếu khơng thay đổi thì ta tiếp tục kiểm tra các bộ phận khác. - Nếu hệ thống dùng bộ tiết chế ta phải kiểm tra để xem xét và điều chỉnh rơle đĩng mở mạch cũng như rơle dịng điện. - Đo điện áp máy phát nếu lớn hơn định mức thì phải điều chỉnh để máy phát giảm điện áp. - Nếu tải cịn nhiều thì cắt bớt tải ra khỏi tổ ắc quy. - Đo chập mạch sau đồng hồ ampe kế, nếu bị chập thì phải đấu lại. - Xem bệnh của ắc quy. c.Khi nạp điện đồng hồ ampe báo trị số nhỏ hơn định mức +Nguyên nhân - Máy phát phát ra khơng đủ điện áp. - Đồng Vơn báo sai. - Quá tải ở mạch nạp. + Khắc phục - Đo điện áp máy phát để cĩ biện pháp khắc phục, nếu đúng điện áp thấp thì ta tăng dịng kích từ cho máy phát hoặc tăng tốc độ động cơ lai máy phát. - Kiểm tra sau đĩ chỉnh lại đồng hố Vơn. - Giảm tải ở mạch nạp. d. Khi nạp điện máy phát điện bị nĩng quá mức 55
  57. + Nguyên nhân - Do phần cơ MF cĩ vấn đề. - Do chạm vỏ cuộn dây của máy phát. - Do quá tải ở mạch nạp. - Do tia lửa ở chổi than cổ gĩp lớn. - Do làm mát của máy phát khơng tốt. + Khắc phục - Kiểm tra ổ trục, bạc đạn máy phát với vỏ. - Giảm tải ở mạch nạp. - Thay chổi than, đánh bĩng cổ gĩp. - Kiểm tra lại điều kiện làm mát. 56
  58. MỤC LỤC NỘI DUNG Trang Lời giới thiệu 1 Chương 1 : Khi niệm về mạch điện 2 Chương 2 Ắc quy axit 13 Chương 3 : Máy điện một chiều 19 Chương 4 : Máy điện xoay chiều 24 Chương 5 : Hệ thống cung cấp điện trên tàu thủy 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO STT TÊN SÁCH TÊN TÁC GIẢ NHÀ XUẤT BẢN 1 Kỹ thuật điện Đặng Văn Đào Khoa học - Kỹ thuật 2 Điện Tàu Thuỷ Thân Ngọc Hồn Giao thơng Vận tải 3 Máy điện Thân Ngọc Hồn Giao thơng Vận tải 4 Trang bị điện tàu Vũ Thị Mỹ Đường sơng sơng 57