Nghiên cứu các bộ khởi động sử dụng các module thiết kế theo chuẩn cho động cơ kđb xoay chiều ba pha với các phương thức và mục đích khởi động khác nhau đi sâu thiết kế khởi động sao tam giác và bộ khởi động đi

Tuy vậy, máy điện KĐB cũng cónhững nhược điểm như : hệ số công suất của máy không cao , khó khăn trongđiều chỉnh tốc độ nếu không có các thiết bị phụ trợ và cũng giống như các loạiđộng c

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay động cơ không đồng bộ (KĐB) được sử dụng một cách rộngrãi và phổ biến trong công nghiệp, nông nghiệp cũng như trong đời sống hàngngày Động cơ KĐB có những ưu điểm nổi bật là: Kết cấu đơn giản, làm việcchắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ Tuy vậy, máy điện KĐB cũng cónhững nhược điểm như : hệ số công suất của máy không cao , khó khăn trongđiều chỉnh tốc độ nếu không có các thiết bị phụ trợ và cũng giống như các loạiđộng cơ khác là dòng khởi động khá lớn, nếu lưới điện có công suất hữu hạnthì khi khởi động sẽ gây ra quá tải máy biến áp, gây sụt áp làm tăng tổn thấttrên đường dây và có thể làm ảnh hưởng đến các thiết bị đang cùng hoạt độngtrên lưới Chính những lí do này mà việc nghiên cứu các phương pháp khởiđộng cho động cơ KĐB là hết sức quan trọng Ngày nay do sự phát triển củakhoa học kĩ thuật, điện tử công suất và vi xử lí đã cho ra đời những thiết bịkhởi động động cơ KĐB Các thiết bị này đã hạn chế dần những nhược điểmcủa động cơ KĐB về vấn đề khởi động, mang lại hiệu quả kinh tế cao.Module thiết kế theo chuẩn là một trong những thiết bị đó, đây là đề tài đã vàđang được nghiên cứu ở trong nước cũng như nước ngoài và đang được ápdụng tại Việt Nam Những ưu điểm mà bộ khởi động dùng các module chuẩnđem lại là : thiết bị nhỏ gọn, có thể sử dụng được ở những nơi có không gianchật hẹp, đáp ứng được các yêu cầu về khởi động và có thể áp dụng cho nhiềulọai khởi động khác nhau : Khởi động sao-tam giác, khởi động tuần tự, khởi

động theo mức, khởi động theo một chương trình định trước Đề tài: “ Nghiên cứu các bộ khởi động sử dụng các module thiết kế theo chuẩn cho động

cơ KĐB xoay chiều ba pha với các phương thức và mục đích khởi động khác nhau Đi sâu thiết kế khởi động sao-tam giác và bộ khởi động điều

khiển tuần tự.” bao gồm 4 chương:

 Chương 1: Các phương pháp khởi động động cơ KĐB xoay chiều 3pha

 Chương 2: Hệ thống điện trên tàu thuỷ với các yêu cầu về khởiđộng

 Chương 3: Nghiên cứu các bộ khởi động sử dụng các module thiết

kế theo chuẩn cho động cơ KĐB 3 pha với các phương thức và mục đích khởiđộng khác nhau

 Chương 4: Chế tạo bộ khởi động sao-tam giác và bộ khởi động tuần

tự với các module chuẩn

Hải Phòng, tháng 8 năm

2008

Chương 1

CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KĐB XOAY CHIỀU 3 PHA1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.

Theo yêu cầu của sản suất, động cơ điện lúc làm việc thường phải khởiđộng và dừng máy nhiều lần Tuỳ theo tính chất của tải và tình hình lưới điện

mà yêu cầu về khởi động đối với động cơ điện cũng khác nhau Có khi yêucầu moment khởi động lớn ,có khi cần hạn chế dòng điện khởi động và cókhi cần cả hai Những yêu cầu trên đòi hỏi động cơ phải có tính năng khởiđộng thích ứng

Trong nhiều trường hợp do phương pháp khởi động hay do chọn động

cơ có tính năng khởi động không thích đáng nên thường gây nên những sự cốkhông mong muốn

Nói chung khi khởi động một động cơ cần xét đến các yêu cầu cơ bảnsau:

+ Phải có moment khởi động đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ củatải

Hiện nay có các phương pháp khởi động sau:

+ Khởi động trực tiếp

+ Khởi động bằng phương pháp hạ điện áp đặt vào stator động cơ KĐBxoay chiều 3 pha.

- Phương pháp sử dụng cuộn kháng,

- Phương pháy sử dụng máy biến áp tự ngẫu,

- Phương pháp khởi động sao -tam giác

- Khởi động động cơ roto dây quấn bằng phương pháp dùng điện trởđưa vào mạch roto

M

T S R

Hình 1.1 trình bày sơ đồ khởi động trực tiếp động cơ xoay chiều bapha Đây là phương pháp khởi động đơn giản nhất, thao tác chỉ cần đóng trựctiếp động cơ điện vào lưới điện Việc cấp một điện áp định mức cho động cơ

dị bộ roto lồng sóc, khi roto chưa kịp quay thực chất động cơ làm việc ở chế

độ ngắn mạch Dòng điện khởi động trong động cơ lúc đó rất lớn, có thể gấpdòng định mức từ 4 đến 8 lần Tuy dòng khởi động lớn như vậy nhưngmoment khởi động lại nhỏ do hệ số công suất cos0 lúc đó rất nhỏ (cos0=0,1-0,2) mặt khác, khi khởi động từ thông cũng bị giảm do điện áp giảm làm chomomemt khởi động càng nhỏ

Hình 1 1 Khởi động trực tiếp động cơ KĐB

Dòng điện khởi động lớn gây ra hai hậu quả sau:

+ Nhiệt độ máy tăng vì tổn hao lớn ,nhiệt lượng toả ra ở máy nhiều (đặtbiệt là máy có công suất lớn hoặc thường xuyên phải khởi dộng) Vì thế trong

sổ tay sử dụng máy bao giờ cũng cho số lần khởi động tối đa và điều kiệnkhởi động

+ Dòng điện khởi động lớn làm cho sụt áp lưới điện lớn, gây trở ngạicho các phụ tải cùng làm việc tronglưới điện

Vì những lí do trên mà khởi động trực tiếp chỉ áp dụng cho động cơ

có công suất nhỏ và khởi động với tải nhẹ (moment cản trên trục động cơnhỏ) Khi khởi động nặng người ta không dùng phương pháp này

1.3 KHỞI ĐỘNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẠ ĐIỆN ÁP ĐẶT VÀO STATOR ĐỘNG CƠ KĐB XOAY CHIỀU 3 PHA.

1.3.1 Phương pháp sử dụng cuộn kháng

I' U' D2 D1

T S R

M

CK

Khi khởi động trong mạch điện stator đặt nối tiếp một điện kháng Saukhi khởi động song bằng cách đóng cầu dao D2 thì điện kháng này bị nốingắn mạch Điều chỉnh trị số của điện kháng được dòng điện khởi động cần

Hình 1.2 Khởi động động cơ KĐB bằng cuộn kháng

thiết Do có điện áp giáng trên điện kháng nên điện áp khởi động trên đầucực động cơ điện U’ sẽ nhỏ hơn điện áp lưới U1 Gọi dòng điện khởi động vàmoment khởi động khi khởi động trực tiếp là Ik và Mk , sau khi thêm điệnkháng vào dòng điện khởi động còn lại I’k= k.Ik trong đó k < 1 Nếu cho rằngkhi hạ điện áp khởi động, tham số của máy điện vẫn giữ không đổi thì dòngđiện khởi động nhỏ đi, điện áp đầu cực động cơ điện sẽ là U’= k.U1.Vìmoment khởi động tỉ lệ với bình phương của điện áp nên lúc đó moment khởiđộng sẽ bằng M’k =k2.Mk

Ưu điểm: ưu điểm của phương pháp này là thiết bị đơn giản

Nhược điểm: Khi giảm dòng điện khởi động thì moment khởi động

cũng giảm xuống bình phương lần

1.3.2 Dùng biến áp tự ngẫu để hạ điện áp khởi động.

T

U'kD3

Hình 1.3 Khởi động động cơ bằng biến áp tự ngẫu

điện khởi động và moment khởi động của động cơ điện sẽ là : I’K=KT*IK vàM’K=KT2*MK , gọi dòng điện lấy từ lưới vào là I1 (dòng điện sơ cấp của máybiến áp tự ngẫu) thì dòng điện đó bằng I1=KT*IK=K2

Ưu điểm: So với phương pháp trên ta thấy, khi chọn KT = 0,6 thìmoment mở máy vẫn bằng M’K= 0,36MK nhưng dòng điện khởi động lấy từlưới điện vào nhỏ hơn nhiều :I1= 0,36 IK, ngược lại khi lấy từ lưới vào mộtdòng điện khởi động bằng dòng điện khởi động của phương pháp trên thìphương pháp này ta co moment khởi động lớn hơn Đó là ưu điểm củaphương pháp dùng biến áp tự ngẫu hạ thấp điện áp khởi động

Nhược điểm:

- Moment có các bước nhảy do sự chuyển đổi giữa các điện áp

- Chỉ có thể chọn một số lượng các điện áp do đó dẫn đến sự chọn lựacác dòng điện không tối ưu

- Không có khả năng cung cấp một điện áp khởi động có hiệu quả đốivới tải trọng thay đổi

- Trong một số điều kiện khởi động đặc biệt giá thành của bộ khởi độngthường rất cao

1.3.3 Khởi động bằng phương pháp đổi nối sao-tam giác(S-D).

Phương pháp khởi động (S/D) thích ứng với những máy khi làm việcbình thường đấu tam giác Khi khởi động ta đổi thành Y, như vậy điện áp đưavào mỗi pha chỉ còn U1 3

Sau khi máy đã chạy, đổi lại thành cách đấu  Sơ đồ cách đấu dây như

ở hình 1 4, khi khởi động thì đóng cầu dao D1 , còn cầu dao D2 thì đóng vềphía dưới , như vậy máy đấu Y, khi máy đã chạy rồi thì đóng cầu dao D2 vềphía trên, máy đấu theo  Theo phương pháp (S/D) thì khi dây quấn đấu Yđiện áp pha trên dây quấn là:

Ukf = 1

3 1

U Ta có :

I’kf = 13 Ik và M’k = 31Mk

Khi đấu Y  If = Id (khi ấy Ukf = U1 và Ik = 3Ikf ) cho nên khi khởiđộng đấu Y thì dòng điện bằng I1 = I’kf = 13 Ikf =13Ik nghĩa là dòng điện vàmoment khởi động đều bằng 13 momen khởi động trực tiếp Trên thực tếtrường hợp này tương tự như dùng một máy biến áp tự ngẫu để khởi động mà

tỉ số biến đổi điện áp là : KT=

3

1

Trong các phương pháp hạ điện áp khởi động nói trên ,phương phápkhởi động Y- tương đối đơn giản nên được dùng rộng rãi đối với các động cơđiện khi làm việc đấu tam giác

Hình 1.4 ta thấy dòng khởi động bằng 1,4 đến 2,6 lần dòng định mức

Ưu điểm : Tương đối đơn giản nên được sử dụng rộng rãi với những

động cơ điện đấu tam giác

độ máy phát với nguồn điện được tạo ra có giá trị tương đương với nguồncung cấp

0 0.25 0.5 0.75 1

n/n®m

M/M®ma)

c)

Hình 1.4.a Khởi động Y/; b Dòng Khởi Động; c Moment khởi động

Giá trị điện áp này vẫn được duy trì khi động cơ nối lại với nguồn ởchế độ đấu sao,tại đây xảy ra hiện tượng xung pha Kết quả là tạo ra một dòngđiện có cường độ lên đến 2 lần giá trị dòng khởi động và moment lên đến 4lần giá trị moment khởi động Hình 1.5 trình bày quá trình này.

1.4 KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KĐB RÔTO DÂY QUẤN DÙNG ĐIỆN TRỞ MỞ MÁY Ở MẠCH RÔTO.

Phương pháp này chỉ sử dụng cho động cơ rôto dây quấn vì điện trở ởmạch ngoài mắc nối tiếp với cuộn dây rôto

ĐIỆN ÁP

DÒNG ĐIỆN

momen +4 X FLt (tull load torque)

15 x flc (tull load curent)

-6 x flt

50ms

Hình.1.5.Điện áp,cường độ dòng điện khi chuyển từ sao sang tam giác

Hình 1.6 trình bày một sơ đồ mở máy qua 3 cấp điện trở phụ R1, R2 và

R3 ở cả ba pha của rôto Đây là sơ đồ mở máy với các điện trở rôto đối xứng

K3 K2

K1 R1 R2 R3

0

Af

d

b

1a

Hình 1.6 Sơ đồ khởi động động cơ KĐB qua

ba cấp điện trở (a) và đặc tính khởi động (b).

Lúc bắt đầu khởi động ,các tiếp điểm của côngtắctơ K1,K2,K3 đềumở,cuộn dây rôto được nối vào cả 3 điện trở phụ(R1+R2+R3) nên đường đặctính cơ là đường 1,động cơ được khởi động với moment khởi động là Mmn=M1

và bắt đầu tăng tốc từ điểm a trên đường đặc tính 1.Tới điểm b tốc độ động cơđạt b và moment giảm còn M2 ,các tiếp điểm K1 đóng lại cắt các điện trở phụ

R1 ra khỏi mạch rôto Động cơ được tếp tục khởi động với các điện trở phụ(R2+R3) trong mạch rôto và chuyển ngang sang làm việc tại điểm c trên đặctính 2 ít dốc hơn,moment tăng từ M2 lên M1 và tốc độ động cơ lại tiếp tục tăng.Động cơ làm việc trên đường đặc tính 2 từ c đến d.Lúc này các tiếp điểm K2

đóng lại ,nối tắt các điện trở R2 Động cơ chuyển sang khởi động với điện trở

R3 trong mạch rôto trên đặc tính 3 tại điểm e và tiếp tục tăng tốc tới điểm f.Lúc này các tiếp điểm K3 đóng lại,điện trở R3 trong mạch rôto bị loại ,động cơchuyển sang làm việc trên đường đặc tính cơ tự nhiên tại g và tăng tốc tớiđiểm làm việc A ứng với moment cản Mc Quá trình khởi động kết thúc

Để đảm bảo cho quá trình khởi động như đã xét sao cho các điểmchuyển đặc tính ứng với cùng 1 moment M2 ,M1 thì các điện trở phụ tham giavào mạch rôto lúc khởi động phải được tính chọn cẩn thận theo các phươngpháp riêng

Ngoài sơ đồ khởi động với điện trở đối xứng ở mạch rôto ,trong thực tếcòn dùng sơ đồ khởi động với điện trở không đối xứng ở mạch rôto ,nghĩa làđiện trở khởi động được cắt giảm không đều trong các pha rôto khi khởi động

Giả sử động cơ được khởi động với 4 cấp điện trở như H.7 với các điệntrở khởi động R1,R2,R3 R5 bố trí không đối xứng trong mạch rôto

R1 K1 K2

ra từ trường quay ngược chiều với rôto Tốc độ của từ trường thuận th và từtrường ngược  so với rôto là :

Hình 1.7 Sơ đồ khởi động với bốn cấp điện trở không đối xứng ở mạch rôto.

Từ trường ngược quay với stator một tốc độ là 0(1-2s) sẽ sinh ra mộtsức điện động tần số : fng = f1 (1-2s)

Trong đó : f1 -Tần số điện lưới

Dòng điện cảm ứng trong rôto do thành phần từ trường ngược tạo ra sẽ

bị chính từ trường tác dụng một từ lực và tạo ra moment phụ ngược lại(đường 2 hình 1.8).Moment ngược bằng 0 tại s=1/2 vì khi s=2 ,tốc độ từtrường ngược ng =0 và không thể có s.đ.đ Đường moment tạo ra bởi từtrường ngược có vùng M<0 (1>s>0.5) và vùng M>0 (0.5>s>0) nên đườngmoment tổng (đường 3 hình 8) có vùng lõm

Thực nghiệm chứng tỏ ,khoảng lõm moment càng lớn khi điện trở rôto

0,5

0/2

MlõmLV

Hình1.8.Các đặc tính cơ khi mở máy với điện

trở không đối xứng ở mạch rôto

Nếu moment cản MC <Mlõm thì động cơ có thể khởi động qua điện trởkhông đối xứng từ điểm A đến điểm làm việc trên đường 3

Nếu moment cản M’C >Mlõm thì động cơ khởi động từ điểm A theođường 3 tới điểm B thì moment động cơ cân bằng với moment cản (MĐ=MC)nên động cơ sẽ làm việc tại điểm B với tốc độ =0/2 Muốn động cơ tiếp tụctăng lên 0 thì phải đưa các điện trở về đối xứng và cuối cùng loại bỏ tất cả rakhỏi mạch rôto

Phương pháp giảm rồi giữ động cơ chạy ở tốc độ thấp ( # 0/2 ) đượcdùng trong trường hợp điện trở không đối xứng ở mạch rôto để tiến hànhdừng chính xác động cơ

Phương pháp khởi động và thay đổi nhờ nối điện trở không đối xứng ởmạch rôto thường dùng với các bộ khống chế có thể tạo ra nhiều cấp tốc độvới số điện trở không nhiều

Như trường hợp khởi động với bốn cấp điện trở ở hình hình 1.8f trongkhi dùng phương pháp điện trở không đối xứng chỉ cần tối thiểu 4 điện trở Sơ

đồ h.1.8 dùng 5 điện trở và khi khởi động ,lần lượt các điện trở được cắt khỏimạch rôto là R2 ,R4 ,R1 và R3 ,R5 Hai điện trở R3 ,R5 được cắt khỏi mạch rôtocùng một lúc là thuộc cùng một cấp điện trở mở máy Cắt các điện trở là nhờcác tiếp điểm K1 K5 đóng lại

Việc tính toán các điện trở ta không đề cập ở đây

Ưu điểm: Dùng động cơ rôto dây quấn có thể đạt được moment khởi

động lớn ,đồng thời có dòng điện khởi động nhỏ nên những nơi nào khởiđộng khó khăn thì dùng loại này

Nhược điểm : Động cơ điện rôto dây quấn là rôto dây quấn chế tạo

phức tạp hơn rôto lồng sóc nên đắt hơn ,bảo quản cũng khó khăn hơn ,hiệusuất của máy cũng thấp hơn

1.5 KHỞI ĐỘNG MỀM.

Khởi động mềm được sử dụng rộng rãi theo nhiều thiết kế và côngnghệ khác nhau Các công nghệ này đều có đặc điểm chung là khởi độngđộng cơ ,tuy nhiên chúng có đặc điểm khác nhau rất lớn ở phương pháp sửdụng và như vậy các phương pháp sẽ có ưu ,nhược điểm khác nhau Khởiđộng mềm có thể chia thành các loại sau:

- Các bộ điều khiển moment

- Các bộ điều khiển điện áp vòng lặp kín

- Các bộ điều khiển điện áp vòng lặp hở

- Các bộ điều khiển dòng điện vòng lặp kín

Các bộ điều khiển moment tạo ra moment khởi động thấp Tuỳ thuộcvào thiết kế mà chúng chỉ điều khiển 1 pha hay 2 pha Do đó nó không cókhả năng điều khiển dòng khởi động như thường thấy trong các bộ điều khiểnhiện đại

Các bộ điều khiển moment một pha phải được thiết kế sử dụng thôngqua hệ thống tiếp điểm và bộ điều khiển hạn chế quá tải động cơ Chúngthích hợp cho các ứng dụng nhẹ với tần số khởi động thấp và trung bình.Khởiđộng ba pha cần được sử dụng cho các khởi động lặp lại hoặc đối với các tảitrọng có quán tính lớn vì bộ điều khiển một pha sẽ tạo ra hiện tượng tăngnhiệt độ của động cơ trong quá trình khởi động Quá trình xảy ra do dòngđiện trong cuộn dây động cơ không được bộ điều khiển một pha kiểm soát.Các bộ điều khiển moment hai pha chỉ được sử dụng với bộ bảo vệ quátải động cơ nhưng có thể khởi động và dừng động cơ không qua côngtắctơ.Tuy nhiên điện áp vẫn còn tác động lên động cơ ngay cả khi động cơ khônghoạt động

Bộ điều khiển điện áp hở điều khiển tất cả ba pha và có tất cả các ưuđiểm về mặt điện và cơ khí Các hệ thống này điều khiển điện áp đưa vàođộng cơ dưới dạng các thông số đã được xác lập trứơc và không có tín hiệuphản hồi của dòng khởi động Hệ thống có khả năng điều khiển các tính năng

khởi động cung cấp bằng cách thiết kế các điện áp khởi động ,thời gian tăngtốc ,thời gian giảm tốc.Dừng mềm cung cấp cho người thiết kế khả năng mởrộng việc dừng động cơ.

Các bộ điều khiển vòng lặp hở phải được dùng chung với các bảo vệquá tải động cơ và nếu cần thiết phải sử dụng công tắc tơ để tạo thành bộ tíchhợp khởi động động cơ

Các bộ điều khiển điện áp vòng lặp kín là một cải tiến của vòng lặp

hở ,hệ thống nhận tín hiệu phản hồi từ dòng khởi động và sử dụng tín hiệunày để giảm điện áp khi người sử dụng xác định giá trị tới hạn của dòngđiện Các thông số về cường độ dòng điện được hệ thống sử dụng cho nhiềumụch đích khởi động khác nhau Các chức năng này bao gồm cả khả năngbảo vệ: quá tải động cơ các pha không cân bằng,dòng điện yếu … và khi đó

hệ thống cung cấp cả hai chức năng khởi động/ngừng và bảo vệ động cơ.Điều khiển cường độ dòng điện vòng lặp kín là phương pháp hiện đạinhất cho các loại khởi động mền Không giống như các bộ điều khiển trên cơ

sở điện áp ,điều khiển cường độ vòng lặp kín sử dụng cường độ dòng điệnnhư là một giá trị tham số sơ cấp Các ưu điểm của phương pháp này là khảnăng điều khiển chính xác dòng khởi động và dễ điều chỉnh.Nhiều chế độ dongười sử dụng xác lập trong hệ thống điều khiển điện áp vòng lặp kín có thể

sử dụng cho các hệ thống điều khiển dựa trên cường độ dòng điện

Khởi động mềm là phương pháp hiệu quả nhất đối với các bộ khởiđộng giảm điện áp Phương pháp này cung cấp tính năng điều khiển tối ưucho cả hai đại lượng cường độ dòng điện và điện áp cũng như khả năng bảo

vệ động cơ và giao diện Say đây em xin giới thiệu qua về bộ khởi động mềnMCD 3000 của hãng DANSFOSS

Khởi động mềm MCD 3000 điều khiển ba pha cung cấp cho độngcơ.Đây là dạng điều khiển cường độ dòng điện vòng lặp kín nhằm tạo khảnăng điều khiển tốt nhất

Bộ khởi động mềm MCD 3000 của DANSFOSS.

-15 -15

230V 400V

M

E

06 05 A3 A2 A1

B3 L3 L2 B1 L1

nguån

3 pha

T1 T2 T3

§Çu vµo c¶m biÕn nhiÖt

Bộ khởi động mềm và dừng mềm MCD 3000 là bộ điều khiển với

6 Tiristor,được cấp nguồn từ hai điện áp ba pha: (200 – 525)V hoặc 690)V,tần số 50/60Hz và được sử dụng trong các ứng dụng tiêu chuẩn và chocác loại tải nặng nề Bộ khởi động có chức năng điều khiển moment khởiđộng và dừng mềm động cơ KĐB ba pha rôto lồng sóc có công suất từ (7.5-800)kW cùng với các chức năng bảo vệ bộ khởi động ,động cơ, giao tiếp với

(200-hệ thống điều khiển Những chức năng này được thiết kế để sử dụng trong cácứng dụng như : máy li tâm,bơm ,quạt gió,máy nén ,băng tải mà chủ yếu được

sử dụng trong xây dựng ,thực phẩm và công nghiệp đồ uống và hoá chất Bộđiều khiển MCD 3000 thực hiện thuật giải tối ưu tạo ra khả năng điều khiểnlinh hoạt mà việc cài đặt lại dễ dàng.Những ưu điểm chính của bộ khởi độngMCD 3000:

- Điều khiển điện áp và cường độ dòng điện mịn không có bước nhảy

Hình 1.9 Sơ đồ của MCD 3000

- Điều khiển cường độ và moment đơn giản linh hoạt.

- Có khả năng khởi động liên tục

- Có khả năng đáp ứng các điều kiện khởi động thay đổi

- Điều khiển khả năng làm giảm thời gian giảm tốc của động cơ

- Giảm bớt giá thành vận hành máy do giảm được va đập cơ khí và cảithiện tính năng khởi động

- Giảm bớt sự cố trên hệ thống phân phối điện do giảm dòng khởi động

và sụt áp trong thời gian khởi dộng động cơ

Bộ khởi động MCD 3000 được chỉnh định trước phù hợp với đa số cácứng dụng tiêu chuẩn sử dụng với mức có thể sử dụng 10 bảo vệ quá tải nhiệtđộng cơ ,có thể sử dụng trực tiếp mà không cần chỉnh định thêm trong cácứng dụng Các chức năng mặc định như sau: dòng định mức động cơ phụthuộc vào giá trị danh định của bộ khởi động ,giới hạn dòng điện : 400%Iđịnh mức ,thời gian gia tốc :15s, moment khởi động ban đầu : 20%Mmômen, lựa chọnkiểu dừng tự do ,bảo vệ nhiệt động cơ: mức 10, thời gian trước khi khởi độnglại : 2s, ngưỡng mất pha động cơ :10%,tần số nguồn : tự động , các đầu vàologic “run” và “stop” :điều khiển hai dây hoặc ba dây.Tuy nhiên có khả năngchỉnh định nhờ hiển thị điều chỉnh tuỳ chọn hoặc nối với máy PC ,thay đổicấu hình điều chỉnh và giám sát

Bộ MCS 3000 có các chức năng thực hiện sau:

- Hệ thống điều khiển moment loại trừ (được cấp bằng sáng chế bởiTRANFOSS

- Điều khiển không thay đổi moment cung cấp tới động cơ trong thờigian gia tốc và giảm tốc độ

-Bộ khởi động có thể sử dụng côngtắctơ đường vào thời điểm cuốicùng của quá trình khởi động trong khi duy trì bảo vệ qua tải điện tử

- Bộ khởi động có thể được nối tới động cơ có cuộn dây đấu tam giác

- Các chức năng bảo vệ động cơ gồm có: chức năng bảo vệ quá tảinhiệt động cơ ,xử lí thông tin từ thiết bị cảm biến nhiệt PTC ,theo dõi thờigian khởi động ,bảo vệ non tải và quá tải trong thời gian vận hành liên tục.

- Các chức năng hợp nhất cảu khối MCD 3000 trong hệ điềukhiển ,MCD 3000 có thể được nối trực tiếp với Modbus sử dụng đầu nối RJ45

và truyền thông sử dụng liên kết nối tiếp RS485 (2 dây) và Modbus RTUprotocol.Chức năng truyền thông cung cấp sự truy cập tới cấu hình ,sự điềuchỉnh điều khiển và báo hiệu các chức năng của bộ khởi động

1.5.1 Những thuận lợi của khởi động mền so với khởi động sao/tam giác và khởi động bằng biến áp tự động.

Khởi động mền có lợi hơn so với khởi động Y/ và khởi động bằngbiến áp tự ngẫu.Khởi động Y/ thì hạn chế được dòng khởi động nhưng phátsinh một moment có hại ,hay xung dòng tức thời khi chuyển từ chế độ Y  .Hơn thế nữa khởi động Y/ không cho phép kựa chọn giá trị dòng khởi độngtốt nhất.Do đó khi có tải không thể đạt đến giá trị tốc độ định mức trong quátrình khởi động Y ,do vậy khởi động Y- nhìn chung không hiệu quả.Bộ khởiđộng Y- không tác động nên quá trình dừng động cơ ,không điều khiển đượcsườn điện áp xuống

Khởi động bằng biến áp tự ngẫu có khả năng hạn chế dòng khởi độngnhưng đôi khi cho phép một số sự điều khiển vượt quá mức độ dòng khởiđộng Khởi động bằng biến áp tự ngẫu không loại trừ nguy cơ dao độngmoment khi tăng dần điện áp

1.6 KHỞI ĐỘNG BẰNG BIẾN TẦN.

*Sơ đồ khởi động động cơ bằng biến tần

Hiện nay biến tần được sử dụng rất rộng rãi trong điều khiển truyềnđộng điện Một trong những chức năng của biến tần là khởi động động cơbằng nguyên tắc tần số.Khi thực hiện khởi động động cơ bằng biến tần thìngười ta nâng dần tần số nên từ 0  fđm (f là tần số) làm như vậy tốc độ động

cơ sẽ tăng dần ,đảm bảo đáp ứng về moment trong suốt quá trình khởi độngnhưng lại giữ được dòng khởi động nằm trong giới hạn cho phép ,không gâynhẩy bậc về dòng điện cũng như về tốc độ Khi khởi động động cơ bằng tần

số ,người ta phải duy trì tỉ số U/F = const,có nghĩa là phải phụ thuộc vào loạitải để lựa chọn tỷ số U/F cho thích hợp.Như vậy khởi động bằng phươngpháp thay đổi tần số cũng chính là thay đổi điện áp đặt lên stator của động cơtheo qui luật như đã trình bày ở trên

Hình 2.1 trình bày sơ đồ điều khiển động cơ xoay chiều ba pha điềukhiển bằng biến tần PWM và PLC Tín hiệu từ tay điều khiển được đưa vào

bộ phận mã hoá trạng thái tốc độ rồi được chuyển đến PLC, PLC nhận tínhiệu đầu vào là DI (Digital Input), qua CPU xử lí thành tín hiệu đầu raDO( Digital Output) Tín hiệu đầu ra này được chuyển đến bộ biến tần vàđược đưa đến máy cắt MC để có thể dừng động cơ Mặt khác tín hiệu đầu ra

DO này cũng được đưa đến làm tín hiệu đầu vào DI CPU của bộ biến tần Tốc độ của động cơ được đưa qua bộ phận nhận biết tốc độ để đưa vao đầuvào DI của CPU biến tần, CPU xử lí tín hiệu rồi đưa đến bộ điều khiển dòngACR, tín hiệu được đưa đến PWM rồi chuyển đến bộ IGBT để đưa dòng điện

Hình 1.10 Sơ đồ điều khiển động cơ xoay chiều 3 pha điều khiển bừng biến tần PWM và PLC

và điện áp đến động cơ, ở đây có bộ phận đo dòng điện và đo điện áp rồichuyển tới bộ phận tính toán từ thông chuyển đến tín hiệu đầu vào DI.

Chương2

HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN TÀU THUỶ VỚI CÁC YÊU CẦU VỀ KHỞI ĐỘNG2.1 LƯỚI ĐIỆN TÀU THUỶ LÀ LƯỚI ĐIỆN "MỀM"

2.1.1 Lưới điện “cứng” trong cung cấp điện

Trong cung cấp điện, lưới điện có công suất nguồn vô cùng lớn so vớicông suất tiêu thụ của phụ tải như lưới điện của một quốc gia thì khả năngcung cấp điện luôn giữ được giá trị điện áp và tần số không đổi Một lưới điện

có điện áp và tần số không đổi thì được gọi là lưới cứng Với một lưới điệncứng thì bất cứ một máy phát có giá trị công suất nào cũng có thể tham giaphát năng lượng lên lưới khi đảm bảo đủ các yêu cầu về làm việc song song.Khi xét hai máy làm việc song song với nhau thì năng lượng của mỗi máy sẽphụ thuộc vào công suất của mỗi máy Như vậy, với một máy phát công suấthữu hạn khi làm việc song song với một máy phát có công suất tương đươngrất lớn thì việc phân chia công suất được thực hiện theo tỉ lệ công suất củamỗi máy

Nếu kí hiệu : PNX - là công suất của máy điện đang nghiên cứu

PNZ - là tổng công suất địng mức của các máy còn lại cungcấp cho tải Nếu máy phát có PNX rất nhỏ so với máy phát tương đương cácmáy phát khác PNZ thì tính chất năng lượng (điện áp và tần số) quyết định bởimáy phát tương đương có công suất lớn Tần số và điện áp quyết định bởimáy phát có công suất lớn, mọi sự thay đổi của máy phát x (kích từ thay đổihoặc công suất máy lai thay đổi) không làm thay đổi điện áp và tần số của nókhi làm việc đồng bộ Lúc này máy x làm việc ở lưới cứng

Khi một máy phát công suất nhỏ làm việc song song với lưới cứng màthay đổi dòng kích từ nhưng không thay đổi công suất của máy lai, ta chỉ thayđổi được thành phần phản kháng của dòng điện nghĩa là thay đổi công suấtphản kháng và kết quả là thay đổi hệ số cos

Tóm lại: Khi máy phát làm việc với lưới cứng nếu chỉ thay đổi kích từ thì ta chỉ thay đổi được công suất kháng Nếu chỉ thay đổi công suất máy lai

ta chỉ thay đổi được công suất tác dụng phát ra và điện áp trên cực máy phát không thay đổi Như vậy, khi một máy phát làm việc song song với lưới cứng,tần số và điện áp hoàn toàn phụ thuộc vào lưới, điều chỉnh dòng kích từ cũng

như điều chỉnh tốc độ động cơ lai cũng chỉ điều chỉnh khả năng phát công suất tác dụng cũng như phản kháng của máy phát ra lưới ma thôi.

2.1.2 Lưới điện “mềm” trên tàu thủy

2.1.2.1 đặt vấn đề.

Trên tàu thủy, lưới điện có số lượng hộ tiêu thụ là hữu hạn, phân bốphụ tải cũng khá đều, trong phạm vi hẹp, các phụ tải đã được tính toán lựachọn sẵn và rất ít phát sinh trong quá trình khai thác vì thế phân bố tải trêncác pha được coi là đối xứng hoàn toàn Phụ tải trên tàu thủy cũng khá đadạng, từ phụ tải tĩnh, phụ tải động đến các phụ tải có tính chuyên ngành, tính

hệ thống cao Tuy vậy, phụ tải tiêu biểu và nặng nề nhất của trạm phát điện làcác động cơ không đồng bộ công suất lớn.Trạm phát của tàu thủy bao gồmhai hoặc vài hệ diesel – generator làm việc song song với nhau, trạm phát tàuthủy được thiết kế làm việc độc lập, công suất của trạm không lớn và thậmchí là không lớn hơn bao nhiêu so với tổng công suất của các phụ tải Chính

vì lí do này mà điện áp và tần số của lưới điện tàu thủy luôn bị thay đổi đặcbiệt là khi có các động cơ không đồng bộ công suất lớn khởi động Lưới điện

có u, f = var được gọi là lưới “mềm” Lưới mềm có các đại lượng u và f luônthay đổi nên thường phải có các hệ thống tự động giữ ổn định trong quá trìnhlàm việc

2.1.2.2 Lưới điện tàu thuỷ

Hệ thống điện tàu thuỷ bao gồm trạm phát, lưới điện và các thiết bị tiêuthụ điện liên kết với nhau thành một hệ thống thực hiện quá trình sản suấtđiện năng ,truyền tải điện năng và tiêu thụ điện năng Lưới điện dùng đểtruyền tải và phân phối điện năng từ trạm phát tới các hộ tiêu thụ Đường dâytruyền tải trên tàu thuỷ thường dùng mức điện áp khá phổ thông : 400500 Vngoại trừ một vài trường hợp đặc biệt người ta phải sử dụng điện áp cao hơnnhằm vào mụch đích cụ thể nào đó Điện áp cao mà tàu thuỷ có thể sử dụngkhông quá 1000V và cũng vì lí do an toàn nên trên tàu thuỷ đòi hỏi người

thiết kế phải đưa phương án đi kèm khi sử dụng lưới điện có điện áp cao Khác hẳn với lưới điện trên bờ , lưới điện tàu thuỷ có khoảng cách truyền tảikhông qua 1000m và vì vậy trên nó không phải sử dụng nhiều trạm biến áp đểthực hiện việc nâng giảm điện áp để chống tổn hao trong quá trình truyền tải Cũng do cấu tạo đặc biệt của con tàu mà cáp điện dùng trong tàu thuỷ cũngnhư việc thiết kế các đường cáp dẫn truyền đi lại trên tàu cũng mang một đặcthù riêng Cáp dùng trên tàu thuỷ được thiết kế riêng do phải đáp ứng mộtloạt các yêu cầu xuất phát từ điều kiện và môi trường làm việc Máng để dẫncác loại cáp trên tàu thuỷ cũng được tính toán thiết kế theo qui phạm Mỗimột loại tàu có một qui phạm riêng cho cáp và máng cáp và ngay trên mộtcon tàu cũng sử dụng những loại máng cáp khác nhau khi chúng đi xuyên quanhững không gian khác nhau

Người ta có nhiều cách phân loại lưới điện tàu thuỷ ,một trong nhữngcách đó là phân lọai theo chức năng Theo cách phân loại này lưới điện tàuthuỷ có thể phân chia thành : Lưới điện động lực , lưới điện chiêu sáng , lướiđiện áp thấp và lưới điện phục vụ thông tin liên lạc tín hiệu hàng hải Trongthực tế những con tàu hiện đại ngày nay người ta thường thiết kế theo xuhướng này vì thực chất trong mỗi một loại việc thiết kế hệ thống điện manglại ngững đặc thù riêng : Đặc thù về kết cấu , đặc thù về cấp điện áp ,loạidòng điện và các phương pháp chống nhiễu

Phụ tải trên tàu thuỷ bao gồm các động cơ điện ,các thiết bị đốtnóng ,các thiết bị biến đổi năng nượng và các thiết bị phục vụ sinh hoạt chothuyền viên Tuy nhiên ,trên tàu thuỷ người ta thường chia phụ tải trên tàuthuỷ theo ba nhóm

- Nhóm thứ nhất : bao gồm những phụ tải rất quan trọng ( giống nhưcác hộ thiêu thụ loại một ở trên bờ ) Đây là các phụ tải phục vụ các hoạt độngchính mà thiếu nó thì con tàu không thể vận hành được hoặc sẽ bất động khineo đậu ,hoặc sẽ bị thả trôi trên biển khi đang vận hành ,khai thác hoặc sẽ

chịu hậu quả nặng nề khi xảy ra sự cố Đặc biệt khi con tàu đang hành trìnhtrong các điều kiện biển xấu ( thường xuyên xuất hiện trong các chuyến hànhtrình ) mà xảy ra đối với các hệ thống này thì có thể gây nguy hiểm đến người

và tính mạng của thuyền viên cũng như ảnh hưởng đến hoạt động của cácphương tiện khác Trên các luồng lạch ,trên các cảng biển gần nơi khai thácdầu khí hoặc các khu vực quân sự thì vấn đề tin cậy của các phụ tải quantrọng càng trở nên có ý nghĩa lớn vì khi xảy ra hỏng hóc các phụ tải này ,thiệthại về mọi mặt cho chính con tàu đang khai thác là tất yếu nhưng kéo theo nó

là cả một hiểm hoạ khó lường cho các phương tiện khác khi xảy ra đâm va ,cháy nổ Với các hệ thống ,thiết bị quan trọng này ,trong các thiết kế bao giờcũng được cung cấp năng lượng từ hai nguồn riêng biệt để đảm bảo chắc chắn

về vấn đề năng lượng cho mọi hoạt động của hệ thồng Có thể kể tên một số

hệ thống , thiết bị được xếp vào nhóm các hộ tiêu thụ loại một này : Hệ thốnglái ,hệ thống đèn hành trình , các thiết bị thông tin , tín hiệu hàng hải

- Nhóm thứ hai: bao gồm một số thiết bị hệ thống quan trọng cũng đểphục vụ hoạt động của con tàu nhưng mức độ đòi hỏi không cấp thiết và gaygắt bằng nhóm một vì với các hộ tiêu thụ này mà nếu vì một lí do nào đó màmất nguồn ,hoặc sự cố đột xuất thì nó cũng chỉ gây thiệt hại về thời gian ,kinh

tế chứ không gây nguy hiểm đến con tàu và tính mạng thuyền viên trên tàu Với nhóm phụ tải thứ hai này thì việc cấp nguồn được lấy trực tiếp từ bảngđiện chính với độ tin cậy cao , thường xuyên liên tục trong các chế độ bìnhthường và sự cố nhưng với một đường cấp nguồn duy nhất Có thể kể tên cácphụ tải tiêu biểu trong nhóm này như : Hệ thống truyền động neo,các bơmhoạt động phục vụ cho máy chính như bơm dầu ,bơm nước làm mát ,các bơmlacan,tổng hợp

- Nhóm thứ ba: đây là nhóm phụ tải ít quan trọng nên được xếp vào hộtiêu thụ lọai ba nhóm này cho phép cung cấp nguồn một cách gián đoạn khixảy ra quá tải ,sự cố hoặc vì một lí do nào đố khi cần thiết Các phụ tải loại

này phần lớn là các phụ tải dùng phục vụ sinh hoạt như : Bếp điện ,quạt gió,điều hoà

a Lưới điện động lực trên tàu thuỷ.

Lưói điện động lực trên tàu thuỷ là lưới điện cung cấp nguồn từ bảngphân phối điện chính MSB đến tất cả các phụ tải (Main Power Circuit ) ,đây

là phần rất quan trọng làm nên mạng điện trên tàu để truyền tải tới từng hộtiêu thụ Với một con tàu lưới động lực chiếm 7080% toàn bộ chiều dài sốcáp dẫn điện về trọng lượng nó cũng chiếm một tỉ trọng rất lớn so với lướiđiều khiển , thông tin liên lạc cộng lại Trung bình một con tàu chở hàng khôtrọng tải khoảng 6500 T thì chiều dài lưới động lực cũng chiếm khoảng 23đến 24 nghìn mét Trên lưới điện động lực cấp nguồn cho toàn bộ phụ tải củamột con tàu ,cáp dẫn điện sử dụng hết sức đa dạng ,ở đây đa dạng về chủngloại,đa dạng về kích thước ,đa dạng về kết cấu và hình thức

b Lưới điện chiếu sáng, phục vụ sinh hoạt trên tàu thuỷ.

Điện chiếu sáng phục vụ sinh hoạt trên tàu thuỷ cũng được thiết kếmang tính đặc thù Ngoại trừ các tàu nhỏ trong các cấp tàu hạn chế ,các tàulớn hiện đại ngày nay ,hệ thống chiếu sáng phục vụ sinh hoạt được thiết kếvới điện áp sử dụng là điện áp dây,cung cấp qua một biến áp cách liMSB Chính vì lí do này mà các thiết bị ,khí cụ điện dùng trong lưới điệnchiếu sáng trên tàu thuỷ cũng khác với các dụng cụ cùng loại sử dụng trên

bờ ,trong các nhà máy ,xí nghiệp công nghiệp.Khi sử dụng điện áp dây,vấn đề

an toàn được trú trọng ngay từ khâu thiết kế ,lưới điện tàu thuỷ thường không

sử dụng trung tính nối đất ,các thiết bị chiếu sáng,sinh hoạt được thiết kếkhống chế ,bảo vệ bởi khí cụ từ các dây pha vì vậy cùng một phụ tải như nhau,trên bờ,trong các nhà máy xí ngiệp công nghiệp yêu cầu về khí cụ khống chếbảo vệ đơn giản hơn nhiều so với trên tàu thuỷ Hình 2.1 trình bày công tắcđóng mở và cầu chì bảo vệ cho một bóng đèn chiếu sáng trên tàu thuỷ ,ở đâyphải sử dụng hai cầu chì F1 và F2 và sử dụng công tắc hai cực SW1 Lưới

điện chiếu sáng trên tàu thuỷ cũng được phân làm hai loại là lưới điện chiếusáng chính và lưới điện chiếu sáng sự cố.

c Mạng chiếu sáng chính.

Mạng chiếu sáng chính có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho hệ thống đènchiếu sáng toàn tàu ,với mạng chiếu sáng này người ta thiết kế riêng cho từngmụch đích: Chiếu sáng tín hiệu đặc biệt là các hệ thống đèn tín hiệu hànghải ,chiếu sáng cho các máy móc hàng hải,biển hiệu,cờ hiệu ,logo…;Chiếusáng công cộng trong cabin ,ngoài mặt boong; Chiếu sáng di động (dùng tăngcường độ sáng thêm cho các hầm hàng ,buồng máy và các khu vực chiếu sángkhông tới được …) ; Chiếu sáng buồng hành khách (cho các tàu khách,dulịch,nghiên cứu…) ;các hệ thống chiếu sáng buồng máy ,chiếu sáng sinh hoạtcho sĩ quan,thuyền viên…

Mạng điện chiếu sáng buồng máy thường được thiết kế ít nhất theo haiđường cung cấp riêng rẽ nhưng các nguồn sáng lại được thiết kế xen kẽnhau,nếu có hai đường cấp nguồn thì mỗi đường phải chiếu sáng được 50%các điểm Mạng cung cấp cho các phòng ở được chia làm ít nhất hai nhómtrong đó một nhóm phục vụ chiếu sáng chính còn nhóm kia để thắp sáng chođèn bàn ,đèn treo tường,đèn gương,và ổ cắm trong phòng …Người ta cũng cóthể thiết kế xen kẽ giữa các phòng với nhau theo cách chiếu sáng chính củaphòng này thì lại cung cấp nguồn cho đèn tường ,đèn gương,ổ cắm của phòngkia và ngược lại để thực hiện tối ưu về dây dẫn điện

R SF1F2

L1

Hình 2.1.Sơ đồ nguyên tắc cấp điện cho mạch điện chiếu sáng

SW1

Như đã trình bày mạng điện chiếu sáng chính được cung cấp thôngqua các biến áp cách li ,dùng điện áp dây và thông qua các bảng phân phốitrung gian.Các bảng trung gian cũng được phân theo tính chất chiếu sáng vàphân tối ưu theo khu vực chiếu sáng Các bóng đèn được cung cấp theo từngnhóm ,mỗi nhóm thường được thiết kế không quá muời bóng.Trước đây hệthống chiếu sáng thường được thiết kế cấp điện và bảo vệ thông qua các côngtắc tơ và cầu chì (ống ) ,ngày nay việc cấp điện cho từng nhóm đèn sử dụngcác cảm biến và các công tắc điều khiển Các đèn pha ,đèn hiệu ,chiếu sángmặt boong ,cờ hiệu,logo,nguồn cho các máy móc hàng hải … được cung cấpqua bảng điện buồng lái (Wheen House Group Panel – WGP).

d Mạng chiếu sáng sự cố.

Trên tàu thuỷ mạng chiếu sáng sự cố được coi là mạng khá quan trọngbao giờ cũng sử dụng nguồn điện một chiều điện áp DC 24V Nguồn củamạng điện sự cố được cung cấp bởi các nhóm acqui Acqui phục vụ cho lướiđiện sự cố trên tàu thuỷ có thể bao gồm một hoặc nhiều nhóm cung cấp ,dunglượng của nguồn sự cố được tính toán trên cơ sở yêu cầu các phụ tải của mỗicon tàu Như vậy,tuỳ theo công suất ,đặc thù của mỗi con tàu mà nguồn mộtchiều này sẽ được lựa chọn lớn hay nhỏ và thực hiện theo phương thức tựđộng hay bán tự động Xuất phát từ yêu cầu thực tế trên mỗi con tàu màngười ta thường thiết kế tích nạp một bảng nạp điện cho các nhóm ácqui vàphân phối điện một chiều chung hoặc riêng rẽ Từ bảng điện này nguồn mộtchiều được cung cấp đến các bảng phân phối trung gian để cung cấp cho cácnhóm sự cố : Chiếu sáng hành lang,cầu thang,,các vị trí công cộng ,buồngmáy,buồng máy lái ,trạm cứu hoả,boong cứu sinh,các vị trí chỉ dẫn và lốithoát hiểm…

Việc chiếu sáng cho các máy móc hàng hải ,chiếu sáng cho các khuvực vận hành máy chính (ME) ,bảng điện chính,máy lái,máy phát điện ,đườnghầm trục chân vịt …cũng là những điểm được thiết kế chiếu sáng sự cố

Một số máy móc hàng hải đặc biệt yêu cầu cấp nguồn DC 24V thìthường được thiết kế theo một đường riêng rẽ ,và các nhóm ácqui phục vụ chonhóm máy móc này cũng được sử dụng riêng Các tàu quân sự có một số máymóc quan trọng cho kĩ thuật quốc phòng người ta còn dùng nguồn DC24Vthông qua bộ biến đổi cấp nguồn AC 220V riêng khi xảy ra mất điện toàn bộ

Trước đây, mạng sự cố không thiết kế các khống chế riêng rẽ cho từngnhánh nguồn mà các nhóm được cung cấp trực tiếp từ thanh cái mộtchiều ,thiết kế như vậy có ưu điểm là khi xảy ra mất điện toàn bộ thì việccung cấp nguồn sự cố là tức thời song nó cũng có một nhược điểm là nhiềutrường hợp chỉ do sự cố một lưới địa phương mà gây mất điện toàn bộ nguồn

sự cố ,làm tê liệt hoàn toàn hệ thống chiếu sáng trong lúc sự cố Chính vì lí

do này mà hiện nay người ta đã tách việc khống chế ra theo nhóm và có thể

sử dụng các cảm biến riêng rẽ ,điều này được các hãng đăng kiểm chấp nhận

2.2 CÁC YÊU CẦU VỀ KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ TRÊN TÀU THUỶ.

Tuỳ theo tình hình lưới diện và tính chất của tải mà ta cũng có cácphương pháp khởi động khác nhau để đáp ứng được các yêu cầu cụ thể trongtừng trường hợp cụ thể Theo yêu cầu của sử dụng động cơ điện phải khởiđộng và dừng máy liên tục ,vì vậy động cơ phải có tính năng mở máy linhhoạt Muốn khởi động thành công động cơ điện ,trứơc hết động cơ phải đượctính toán thiết kế có moment khởi động lớn để tạo ra moment động Mđ lớn( Mđ = Mkđ- Mcản ) Ta biết rằng moment khởi động :

Mkđ = K.I. , như vậy với từ thông không đổi ,muốn có moment khởiđộng lớn thì dòng điện Ikđ cũng phải lớn ,vì vậy để khởi động thành công Ikđ

phải lớn

+ Một trong những mong muốn trong khi khai thác động cơ là dòngđiện trong động cơ luôn nhỏ hơn hoặc bằng dòng định mức ,chính điều này làmột mâu thuẫn ở trong quá trình khởi động

+ Thời gian ( quá độ ) khởi động trong khai thác luôn mong muốnngắn ,mà như đã biết muốn có thời gian khởi động ngắn thì moment động Mđ

phải lớn và đây cũng là mâu thuẫn thứ hai

+ Trong quá trình khởi động ta luôn mong muốn rằng sự dao động điện

cơ cũng như dao động điện từ nhỏ nhất và ít nhất ,điều này làm ảnh hưởng rấtnhiều đến động cơ và tải

Tóm lại : từ những phân tích ở trên ta thấy rằng cùng một chế độ

không thể đòi hỏi tất cả các tiêu chí đều đạt được giá trị tối ưu Chính vì thếtrên yêu cầu cụ thể người ta phải dung hoà các tiêu chí này để đạt được tối ưuchung ,tức là moment khởi động đủ lớn ,dòng đủ nhỏ Do vậy các biện phápkhởi động mới được đặt ra trong từng truờng hợp cụ thể, ở đó người ta sẽ thiết

kế cụ thể hoá cho các tiêu chí này để đạt được tối ưu cho vận hành và khaithác động cơ điện

Những yêu cầu đặt ra đối với khởi động động cơ KĐB trên tàu thuỷ là:+ Phải có moment mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính cơ của tải.+ Dòng mở máy càng nhỏ càng tốt

+ Phương pháp mở máy và thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắcchắn,

+ Tổn hao công suất trong quá trình mở máy càng thấp càng tốt

+ Ngoài những yêu cầu trên ,do lưới điện tàu thuỷ là lưới điện “mềm”

do vậy vấn đề khởi động động cơ trên tàu thuỷ lại càng phải được trú trọngnhiều hơn vì trong quá trình khởi động rất có thể làm ảnh hưởng đến tình hìnhlưới điện và làm ảnh hưởng đến các phụ tải khác Khi khởi động động cơ cócông suất lớn để không làm ảnh hưởng nhiều đến lưới điện và các phụ tảikhác yêu cầu phải thiết kế chi tiết ,có thể phải dùng các thiết bị khởi động đắttiền để đạt được đúng yêu cầu đặt ra và đôi khi phải kéo dài thời gian khởiđộng để đưa tốc độ động cơ lên đến tốc độ định mức

2.3 KHỞI ĐỘNG TUẦN TỰ.

Trong quá trình khởi động các động cơ ta không thể khởi động cùngmột lúc tất cả các động cơ được do vậy mà ta phải khởi động tuần tự các độngcơ,khởi động “tuần tự” có nghĩa là trong thiết kế ta phải tính toán xem phảikhởi động động cơ nào trước động cơ nào sau, phương pháp khởi động nào làthích hợp và thời gian khởi động giữa các động cơ là bao nhiêu lâu …việctính toán và thiết kế này phải dựa vào nhiều điều kiện và chỉ tiêu khácnhau ,trong đó phải dựa vào tầm quan trọng của phụ tải ,công suất của động

cơ và tình hình của lưới điện Do vậy mà quá trình khởi động tuần tự giữacác động cơ trong một hệ thống là hết sức quan trọng

Khởi động tuần tự các động cơ KĐB trên tàu thuỷ phải được tính toán

và thiết kế một cách chi tiết để không làm ảnh hưởng đến lưới điện và các phụtải khác ,do vậy trong quá trình thiết kế có khi phải kéo dài thởi gian khởiđộng để làm giảm dòng khởi động ,phải dùng các thiết bị phụ trợ đắttiền ,hoạt động tin cậy và có tính linh hoạt cao để khởi động nhằm đáp ứngđược yêu cầu về khởi động đối với động cơ đó Khi khởi động tuần tự cácđộng cơ ,lúc này động cơ đã hoạt động ổn định trên lưới điện thì trong thiết kế

ta phải tính toán mọi giả thiết về các sự cố đều phải được đặt ra và tìm raphương pháp giải quyết :

+ Tất cả các động cơ đang hoạt động ổn định mà xảy ra quá tải thì taphải tính toán xem việc ngắt chọn lọc động cơ nào ra khỏi lưới điện và trongkhoảng thời gian bao nhiêu lâu thì động cơ sẽ tự hoạt động trở lại Việc tínhtoán và thiết kế này phải dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau

+ Động cơ đang hoạt động mà xảy ra mất điện thì khi có điện trở lạiđộng cơ nào sẽ tự hoạt động trở lại hoặc sau một khoảng thời gian sẽ tự hoạtđộng trở lại và có khi phải khởi động lại bằng tay.Trong thiết kế đặc biệt trútrọng đến vấn đề bảo vệ, các thiết bị bảo vệ này phải hoạt động tin cậy, chắcchắn

2.4 KHỞI ĐỘNG THEO MỨC.

Trong tàu thuỷ thì khởi động theo mức được sử dụng khá rộng rãi,nóthường được sử dụng trong động cơ bơm , động cơ của các máy nén khí.Trong khởi động theo mức thì có khởi động theo mức chất lỏng và khởi độngtheo áp suất Khởi động theo mức có ưu diểm là hoạt động an toàn,có độ tincạy cao.

kế đã được tính toán cụ thể để phù hợp với từng loại phụ tải khác nhau

Với các loại phụ tải quan trọng thì trong quá trình khởi động theo mứcngười thiết kế phải tính toán sao cho nó hoạt động an toàn và tin cậy nhất Ví

dụ như khi chất lỏng ở mức thấp,khi nhận được tín hiệu báo trạng thái chấtlỏng ở mức thấp thì có thể thực hiện khởi động hai máy bơm hoạt động songsong ,khi chất lỏng đã ở vị trí an toàn hoặc sau một khoảng thời gian ta cắtmáy bơm 1 ra và lúc này chỉ còn máy bơm 2 hoạt động Khi chất lỏng đếnmức cao thì cảm biến mức ở mức cao báo về và khi đó trong thiết kế có thểdừng bơm ngay hoặc sau một khoảng thời gian nhất điịng mới dừng bơm

Để đảm bảo hoạt động an toàn và thuận tiện cho vận hành và sửa chữa

ta phải đặt các bảo vệ và còi báo động sự cố,như ở ví dụ trên khi chất lỏng ởmức thấp ta khởi động hai máy bơm hoạt động song song mà một trong haimáy không hoạt động thì còi báo động phải kêu để sữa chữa, mọi sự cố đềuphải được đặt ra và tìm ra phương án tối ưu nhất

2.3.2 Khởi động theo áp suất.