BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN

Câu 8: Các thiết bị điện được sử dụng trong hệ thống bơm dầu từ tàu chứa vào các bồn chứa trong nhà máy lọc hóa dầu gồm: a..  Hiệu suất của máy  Các cấp bảo vệ của máy Tùy vào loại máy

BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN

BÀI TẬP KỸ THUẬT ĐIỆN

220V/100W

Tổng công suất của 20 phòng của chung cư mini là:

∑ P=20 × ( 5 × 14 + 3 × 55 + 2 × 970 + 1 × 100 + 1 × 100 + 1 × 185 + 1 × 395) =

59100 𝑊

Đây là tổng công suất lớn nhất mà chung cư có tại thời điểm tất cả các thiết bị đều hoạt động Thông thường để chọn máy phát điện phù hợp, ta phải chọn máy có công suất lớn hơn công suất tải khoảng 10-20% Trong trường hợp này ta chọn công suất máy phát điện lớn hơn 20% công suất của tải

∑ Pmáy phát = 59100 + 59100 × 20 ÷ 100 = 70920 𝑊~71 𝑘𝑊

 Giả sử hệ số công suất của toàn mạch là 0.8  Ta chọn máy phát điện có công suất~ 90 kVA

Các tiêu chuẩn để chọn máy phát điện:

 Công suất liên tục/ dự phòng

 Tác động của sóng viễn thông

 Loại nhiên liệu đốt và độ tiết kiệm nhiên liệu

Hình 1.8: Máy phát điện DENYO 90

5.Hệ số công suất: cosΦ=0.8 6.Cấp cách điện: F

7.Cấp bảo vệ: IP23 8.Ổn định điện áp ≤ ±0.5%

9.Tải từ 0-100%, dao động tần số trong khoảng 0.25%

10 Ba pha cân bằng tải trong khoảng 5%

11 Tác động của sóng viễn thông: TIF < 50, THF < 2% ( theo tiêu chuẩn IEC60034)

12 Tiết kiệm nhiên liệu: Sử dụng bộ điều tốc điện tử, nhiên liệu tiêu hao sẽ tùy vào tần suất sử dụng

Câu 2:

Các tiêu chuẩn để chọn mua máy bơm theo đề bài đặt ra là:

 Lưu lượng nước: 2.7 m3/h

 Công suất: 350 W

 Điện áp định mức: 220V/50Hz

 Chiều sâu hút nước: 9m (phù hợp với giếng sâu)

Tổng chiều cao hút đẩy: 45m (phù hợp với nhà 3-4 tầng)

45

Dòng điện sử dụng (Ampere)

3

Ống hút/ống đẩy (cm) 2.54 Kích thước (mm) 271 x 170 x 258 Trọng lượng tịnh (kg) 14

Hình 2.1: Máy bơm nước Panasonic

GP-350JA

Câu 3:

Với máy xay thịt có công suất là 3kg/ mẻ, giả sử thời gian 1 mẻ là 1 phút thì máy xay thịt

có sản lượng là 180kg/h

Với sản lượng như vậy ta chọn máy xay thịt có công suất là 220V-1000W

Động cơ máy xay thịt là loại động cơ xoay chiều

Câu 4:

a Chọn máy biến áp cho xã/phường với 100 hộ dân:

Giả sử mỗi hộ dân sử dụng các thiết bị điện như Câu 1 với tổng công suất là 2955 W

Tổng công suất tiêu thụ của xã/phường đó là 295500 W ~ 300 kW Giả sử hệ số công suất của toàn tải là 0.75, tổng công suất (bao gồm công suất tiêu thụ và công suất phản kháng) là 400 kVA

Vì nguồn điện là 6 kV, 3 pha nên ta phải chọn máy biến áp hạ thế từ 6 kV xuốn 380 V, 3 pha

Từ đó nối 1 pha vào mỗi hộ dân lúc đó hiệu điện thế chỉ còn là 220 V

Hình 3.1: MÁY XAY THỊT GALI GL-1902

Chất liệu: hợp kim không gỉ

Chế độ an toàn: tự động tắt điện khi quá tải

Một tốc độ xay và máy có chức năng quay

ngược (Reverse) khi bị kẹt thịt, trục nghiền

được làm bằng hợp kim, dao xay bằng inox

Ta chọn máy biến áp 6 kV/380V (hay 6/0.4 kV) Công suất: 400 kVA

b Các tiêu chuẩn ta cần quan tâm khi mua máy biến áp:

 Điện áp sơ cấp, thứ cấp

 Số pha, tần số dòng điện

 Công suất

 Điện áp ngắn mạch

 Dòng điện không tải

 Tổn hao không tải

 Điện áp ngắn mạch

 Các cấp bảo vệ

Câu 5:

Các thiết bị điện được sử dụng trong các ngành dầu khí gồm:

a Máy biến áp: thường được sử dụng trong nhà máy lọc hóa dầu và trên giàn khoan

Chúng được dùng để ổn định điện áp mạng điện từ điện lưới hoặc từ máy phát điện dự phòng

Loại máy biến áp : 3 pha Hãng sản xuất : Công Ty CP Chế Tạo Cơ Điện Hà Nội Công suất (kVA) : 320

Công nghệ : Lõi tôn xếp Dòng điện không tải : 2%

Tổn hao không tải : 720W Điện áp ngắn mạch : 4%

Tổn hao ngắn mạch : 3900W Tần số : 50Hz Xuất xứ : Việt Nam

Hình 4.1: Máy biến áp 3 pha ngâm dầu HEM 400 kVA - 6/0.4 kV

b Động cơ điện: xuất hiện trong máy bơm, máy nén, cần trục, tời điện, bàn xoay, Iron

Hình 5.3: Máy nén khí

Hình 5.4: Máy bơm

Hình 5.5: Tời NOV/ADS-10 T Hình 5.6: Bàn xoay loại RTSS-E

Hình 5.7: Top Drive NOV/TDS-8SA-750

c Máy phát điện: cung cấp nguồn điện dự phòng đối với nhà máy lọc hóa dầu và cung cấp điện năng cho chính cho các giàn khoan trên biển

Câu 6: Giả sử căn hộ dùng các thiết bị sau 5 bóng đèn, 2 quạt, 1 tủ lạnh, 2 tivi, 2 máy tính, 1

máy giặt với các nhãn hiệu dưới đây:

 Tổng công suất tiêu thụ của căn hộ là:

 Điện áp định mức của aptomat ta chọn

phải ≥ Uđm của nguồn điện

Aptomat ta chọn là loại có:

 IđmA = 9 A

 UđmA = 250 V

Đặc điểm :

1 Thiết kế mật độ cao cho phép 24 bộ phận ngắt

một cực của mỗi chân

2 Đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế UL, CSA, và EN /

IEC để được chấp nhận trên toàn thế giới

3 Cơ chế nhả tự do ( hoạt động ngắt không thành

công bằng cách giữ tay ở vị trí ON )

4 Có khả năng chống sốc và chịu rung cao

Hình 6.5: Bộ desktop Mac mini có tổng

công suất 195W Hình 6.6: MÁY GIẶT TOSHIBA 7KG AW-A800SV/WB 395W

Hình 6.7: Aptomat MCCB Allen Bradley 1492-GH 1 Pole 9A

 𝜂 là hiệu suất của cơ cấu

Vì tốc độ quay của động cơ là lớn trong khi tốc độ nâng tải lại nhỏ nên ta phải dùng động

cơ có hộp số (gear) với tỉ số truyền của hộp số là:

i = 2𝜋×𝑅×𝑛𝑢×𝑣Trong đó:

 R là bán kính tang nâng ( ta chọn R=0.25 m)

 u là bội số của hệ thống ròng rọc ( ở đây ta chọn u=2 )

 v là tốc độ nâng tải

 n là tốc độ quay danh nghĩa của động cơ

b Công suất động cơ khi hạ tải:

Câu 8:

Các thiết bị điện được sử dụng trong hệ thống bơm dầu từ tàu chứa vào các bồn chứa trong nhà máy lọc hóa dầu gồm:

a Máy bơm chìm (Submerged pump):

b Hydraulic power pack:

Hình 8.1: Máy bơm chìm

Hình 8.2: Hydraulic power pack

c Ballast pump:

d Portable pump có tời:

e Máy bơm làm sạch thùng chứa (Tank cleaning pump):

Hình 8.3: Ballast pump

Hình 8.4: Portable pump

Hình 8.5: Tank cleaning pump

f Hydraulic oil transfer pump:

g Cargo pump:

Hình 8.6: Hydraulic oil transfer pump

Hình 8.7: Cargo pump

b Bảo vệ quá nhiệt cho động cơ:

 Quá nhiệt do quá dòng, tải: dùng rơle nhiệt

 Quá nhiệt do thông gió động cơ và điều kiện môi trường: dùng cảm biến nhiệt độ hoặc đầu dò nhiệt

c Bảo vệ quá tải ( hiện tượng quá tải thường đi đôi với hiện tượng quá dòng tuy nhiên có sự

khác biệt): sử dụng aptomat, rơle quá dòng có chỉnh định thời gian

d Bảo vệ mất pha: dùng rơle bảo vệ mất pha hoặc rơle trung gian

e Bảo vệ dòng rò

Câu 10:

Các thiết bị điện tiêu biểu của giàn khoan trên đất liền và trên biển:

a Động cơ điện của tời (Drawwork):

Hình 10.1: Tời NOV/ADS-10 T

b Động cơ Top Drive:

c Động cơ điện bàn xoay (Rotary table):

Hình 10.2: Top Drive NOV/TDS-8SA-750

Hình 10.3: Rotary table loại RTSS-E

c Động cơ điện của khóa ống ( Iron roughneck):

d Động cơ máy bơm dung dịch khoan ( Mud pump):

Hình 10.4: Iron roughneck NOV/ AR3200M

Hình 10.5: 14-P-220 Triplex Mud pump

e Động cơ của máy Solids control:

f Máy phát điện chính, dự phòng và khẩn cấp:

Hình 10.6: Solids control

Hình 10.7: Máy phát điện SR 4B

g Động cơ Mooring systems:

h Máy biến áp:

Hình 10.8: Mooring systems

Hình 10.9: Máy biến áp trên giàn khoan

Câu 11: Các thiết bị điện trong nhà máy lọc hóa dầu bao gồm:

a Máy bơm định hướng (Dosing pumps):

Ứng dụng: bơm định hướng hoặc phun liên tục các hóa chất như acid, kiềm và các chất có tính ăn mòn trung bình

b Máy bơm kiểu piston (Piston pumps):

c Máy bơm ly tâm kín (Leakproof centrifugal pumps):

Ứng dụng:

 Bơm các hóa chất ăn mòn dễ bay hơi, các chất độc

 Bơm các hóa chất tại nhiệt độ siêu cao hoặc siêu thấp (ultrahigh and ultralow temperatures)

 Bơm dầu nóng

d Máy bơm ly tâm chống ăn mòn (Corrosion Resistant Centrifugal pumps):

Ứng dụng: bơm dầu thô, các chất ăn mòn

Hình 11.3: Leakproof centrifugal pumps

Hình 11.4: Corrosion Resistant Centrifugal pumps

e Máy bơm chìm (Submersible Pumps):

Ứng dụng:

 Bơm các hóa chất trong điều kiện khó khăn và các hóa chất có tính ăn mòn

 Bơm các hóa chất, dầu thô, sản phẩm lọc hóa dầu ra khỏi sà lan, tank

f Máy nén khí:

Ứng dụng: nén khí áp suất cao

Hình 11.5: Submersible Pumps

Hình 11.6: Máy nén khí

 Hiệu suất của máy

 Các cấp bảo vệ của máy

Tùy vào loại máy điện (động cơ, máy phát điện, máy biến áp) ngoài các thông số kỹ thuật trên ta còn phải lựa chọn theo các thông số khác phù hợp với từng loại máy điện Ta cùng phân tích trong các ví dụ dưới đây

b Ví dụ minh họa:

i Động cơ trong máy bơm nước:

 Điện áp định mức, số pha, tần số dòng điện

 Mạch bảo vệ

 Lưu lượng: Là lượng nước mà máy bơm nước vận chuyển trong một đơn vị thời gian - tính bằng m3/giờ hoặc lít/phút v.v Trong máy thường ghi là Qmax, đó là lưu lượng tối đa, vì lưu lượng nước còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác như độ cao, tốc độ, công suất máy v.v

 Độ cao: Độ cao của mực nước thường ghi là H, có máy ghi là Hmax, Total H, tức

là độ cao mà máy có thể hút từ mặt nước, giếng, hồ, bể chứa Đây là độ cao tối đa nào

đó mà máy vận chuyển nước lên bể chứa phía trên cao, tính theo chiều thẳng đứng

 Độ cao hút nước: là độ cao mà máy bơm nước hút được, tính từ mặt nước hồ, ao, giếng đến tâm cánh quạt của bơm Thông thường thì độ cao sử dụng thực tế nhỏ hơn ghi trong máy, vì vậy khi lắp đặt máy càng gần mặt nước càng tốt

Điện áp định mức: 220V, 1 pha Công suất: 200 W

 Độ cao xả nước: là độ cao mà máy bơm nước có thể đưa nước lên tới được

 Tốc độ quay của bơm: là số vòng quay trên phút, được ghi là rpm (round per minute)

 Công suất bơm: được ghi bằng Watt hoặc bằng H.P

ii Máy phát điện động cơ nổ:

 Loại nhiên liệu, dung tích bồn chứa nhiên liệu

 Dung tích dầu bôi trơn

 Độ dao động tần số, điện áp

 Kích thước, trọng lượng máy

iii Máy biến áp:

 Chủng loại máy biến áp

Đầu ra: 13.2A/230V/50Hz Kích thước: 551x308x488 (mm) Trọng lượng: 28.5 kg

Hình 12.2: Máy phát điện xách tay HYUNDAI HY3000Si

 Kiểu làm mát

 Tổn hao không tải

 Dòng điện không tải

Câu 13:

a Sử dụng hiệu quả và cách bảo vệ động cơ điện:

 Chọn động cơ có công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng, không nên chọn lớn quá tránh lãng phí, không chọn nhỏ quá sẽ gây cháy động cơ

 Động cơ phải có dây nối đất với cọc cắm địa để phòng tránh hiện tượng rò điện ra vỏ

 Kiểm tra độ ẩm của động cơ điện, nếu độ ẩm cách điện vượt mức cho phép thì phải sấy khô động cơ cho hết ẩm (thông thường từ 5MW trở lên) mới được phép hoạt động

và còn tùy thuộc vào công suất của động cơ

 Kiểm tra cách đấu điện của động cơ xem đó đúng chưa: 1 pha /220V, 3 pha /220V, 3 pha /380V

 Kiểm tra hệ thống thiết bị bảo vệ điện như aptomat, khởi động từ, rơ le… nếu một trong các đầu dây của hệ thống bảo vệ không tiếp xúc hoặc tiếp xúc kém thì không được khởi động Công suất động cơ bao nhiêu KW thì lắp thiết bị bảo vệ tương ứng bấy nhiêu (muốn bảo vệ an toàn thì lắp loại có đuôi nhiệt)

 Kiểm tra điện áp bằng đồng hồ volkế, nếu điện áp vượt hoặc thấp quá 5% thì bắt buộc phải dùng ổn áp điện (1 pha hoặc 3 pha)

 Kiểm tra dây dẫn điện từ trạm điện tới thiết bị xem có phù hợp với công suất động cơ điện chưa, nếu dây dẫn nhỏ thì phải thay dây khác lớn hơn (Dây nhỏ hơn thiết kế thì

Công suất 50 kVA Dòng điện không tải: 1.4

A Tổn hao không tải 235 W Tần số 50 Hz

Điện áp ngắn mạch 1000

V Tổn hao ngắn mạch 4%

Hình 12.3: Máy biến áp điện lực 50KVA 22/0.4

không được chạy, dễ gây cháy chập, trung bình 1mm2 tiết điện dây đồng chịu được 5A, nên mua dây điện của những hãng có uy tín và có tiêu chuẩn chính xác)

 Trước khi đóng điện phải kiểm tra cả phần cơ của động cơ và phần cơ của thiết bị, xem có trơn tru không, bi (bạc đạn) bị dơ mòn không? Trước khi chạy có tải phải chạy thử không tải, khi chạy có tải kiểm tra ngay cường độ dòng điện là bao nhiêu (đo bằng Ampe kìm) Nếu cường độ dòng điện không vượt dòng định mức thì cho chạy bình thường Nếu cường độ dòng điện lớn hơn dòng định mức hoặc có tiếng ghì

từ phát ra từ động cơ thì phải tắt máy ngay kiểm tra: Có thể điện mất pha, động cơ bị

ẩm, đấu sai điện, công suất không đủ, bị om dây, bị chạm chập hoặc động cơ không đúng thông số kỹ thuật theo thiết kế ban đầu…

 Tất cả các đầu tiếp xúc phải được hàn hoặc xiết chặt

 Khi các thiết bị có chiều quay về một hướng thì động cơ chạy phải theo hướng đó, nếu ngược chiều quay thì phải đảo cách đấu của động cơ điện theo sơ đồ đấu

Hình 13.1: Động cơ điện

 Động cơ 1 pha thông thường khởi động bằng vòng chập hoặc tuplơ đề, do vậy khi khởi động cho tải lớn ngay hoặc máy quá tải chạy không đúng vòng quay thì tuplơ sẽ cụp lại, cứ để như vậy thì sẽ dẫn đến nổ tụ đề hay cháy cuộn đề của động cơ

 Khi chạy thiết bị nếu nhiệt độ động cơ vào khoảng 600 thì bình thường (kinh nghiệm dân gian là sờ vào động cơ đếm được từ 1 tới 10), nếu nóng quá thì phải dừng ngay kiểm tra (động cơ điện, dây dẫn điện, cao hoặc thấp điện thế hoặc quá tải…) Nếu có tiếng kêu, tiếng ghì từ động cơ điện thì phải dừng chạy động cơ điện ngay báo cho bộ phận kỹ thuật kiểm tra: Có thể do vỡ bi, sác cốt hoặc bị chạm chập…

 Nếu các thiết bị có thiết bị hẹn giờ, mà đồng hồ hẹn giờ chỉ số 0 thì động cơ điện sẽ không chạy hoặc có rơ le nhiệt khi chạy do điện áp không đúng làm động cơ quá nóng, rơ le nhiệt sẽ đẩy ra làm động cơ điện sẽ không chạy nữa Trường hợp này phải chờ cho nguội động cơ, ấn rơ le nhiệt vào vị trí cũ và phải dùng điện qua ổn áp

 Khi mất điện thì ngắt luôn cầu dao của thiết bị và cầu dao tổng, đề phòng lúc có điện trở lại sẽ làm hỏng động cơ

 Phải định kỳ thổi bụi, tra dầu mỡ cho động cơ

Có 4 phương pháp bảo vệ động cơ:

 Bảo vệ ngắn mạch: cầu chì, cầu dao

 Bảo vệ quá nhiệt: rơ-le nhiệt, cảm biến nhiệt độ, đầu dò nhiệt

 Bảo vệ mất pha: rơ-le báo mất pha, rơ-le trung gian

 Bảo vệ dòng rò: nối đất động cơ, dùng RCD 3 pha

b Sử dụng hiệu quả và bảo vệ máy phát điện:

 Cần xác định tổng công suất các thiết bị điện tiêu thụ để lựa chọn một máy có công suất tương đương hoặc lớn hơn một chút, do không phải chạy liên tục Nên chọn loại máy có công suất lớn hơn khoảng 10-20% tổng công suất định dùng để bảo đảm an toàn cũng như phụ trội công suất có thể xảy ra

 Phải nối đất máy phát điện tránh hiện tượng điện giật do dòng rò rỉ ra vỏ máy

 Kiểm tra mức nhớt, nước làm mát theo chu trình sau: từ 50 -100 giờ chạy máy đầu tiên, kiểm tra sự rò rỉ nhớt và nguyên liệu, độ căng dây đai quạt gió, thay mới nhớt và lọc nhớt; sau 500 giờ chạy máy, kiểm tra và vệ sinh sạch hệ thống làm mát, thay mới dầu nhớt và lọc nhớt

 Cơ chế hoạt động thải ra Carbon Monoxide nên tuyệt đối tránh sử dụng máy phát điện trong nhà để xe, tầng hầm, gầm sàn, công trình khép kín hoặc khép kín một phần, cho

dù có hệ thống thông gió cũng không thể ngăn ngừa khí CO tích tụ lại

 Vận hành máy trên một mặt phẳng khô ráo dưới một mái che thoáng khí Để tránh bị điện giật, hãy giữ cho máy luôn khô và không dùng khi trời mưa hoặc ẩm ướt

 Tắt máy và để nguội trước khi tiếp nhiên liệu vì xăng dầu đổ vào động cơ đang nóng

có thể bốc cháy Chỉ sử dụng loại nhiên liệu được khuyên dùng theo hướng dẫn sử dụng máy phát điện hoặc được ghi trên nhãn máy

 Khi lắp đặt nên nối các thiết bị cần sử dụng trực tiếp với nguồn điện của MPĐ hoặc

sử dụng dây dẫn loại dùng ngoài trời có công suất tối thiểu bằng tổng công suất của các thiết bị sử dụng

 Phải lắp thêm cầu dao đảo nguồn điện, tránh cho máy bị "nạp ngược" khi điện lưới

có trở lại đột ngột Hoặc có thể làm cho nguồn điện năng từ máy phát chạy vào lưới điện công cộng

 Dù không sử dụng thường xuyên, sau một hai tuần bạn cũng nên khởi động máy từ 5

- 10 phút

Bảo vệ máy phát điện:

 Bảo vệ so lệch dọc để phát hiện và xử lý khi xảy ra ngắn mạch nhiều pha trong

cuộn stator

 Bảo vệ so lệch ngang cho sự cố chạm chập giữa các vòng dây trong cùng 1 pha

(đối với các máy phát điện có cuộn dây kép)

 Bảo vệ chống chạm đất một điểm cuộn dây stator cho sự cố chạm đất 1 pha trong

cuộn dây stator

 Bảo vệ chống chạm đất mạch kích từ cho sự cố chạm đất một điểm hoặc hai điểm

mạch kích từ

 Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài và quá tải cho sự cố dòng điện tăng cao do ngắn

mạch ngoài hoặc quá tải

 Bảo vệ chống điện áp đầu cực máy phát tăng cao cho sự cố điện áp đầu cực máy

phát tăng cao do mất tải đột ngột hoặc khi cắït ngắn mạch ngoài

Ngoài ra có thể dùng: Bảo vệ khoảng cách làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch, bảo vệ chống quá nhiệt rotor do dòng máy phát không cân bằng, bảo vệ chống mất đồng bộ,

c Sử dụng hiệu quả và bảo vệ máy biến áp:

1 Chọn mua máy biến áp:

 Dải điện áp làm việc của máy phải phù hợp với nguồn điện

 Công suất không chỉ đủ cho hiện tại mà bắt buộc phải tính tới yếu tố dự phòng cho tương lai khi bạn mua sắm thêm đồ điện

2 Lắp đặt:

 Đặt máy ở chỗ thoáng mát, khô ráo, dễ quan sát

 Chọn dây dẫn phải đủ ruột Tính trung bình từ 3-5A cho 1mm2 tiết diện dây dẫn

 Đấu điện vào và điện ra phải đúng cọc như ghi ở trên máy Dây tiếp địa phải được nối xuống đất

 Xiết chặt các mối nối tránh hiện tượng chập chờn, đánh lửa hỏng thiết bị và gây tổn hao vô ích