Bài giảng Nguồn điện thông tin (Dùng cho ngành Điện, Điện tử, Điện tử viễn thông)

có chức năng thứ hai là duy trì nhiệt độ của dầu bôi trơn trong một phạm vi nhất định để đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu bôi trơn. Hai phương pháp làm mát phổ biến là làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước. - Phương pháp làm mát bằng không khí: Phương pháp này tạo ra xung quanh xylanh một luồng không khí để thu nhiệt, muốn tăng bề mặt toả nhiệt thì mặt ngoài của khối động cơ phải làm các đường gân nổi lên gọi là cánh tản nhiệt. Hệ thống làm mát không khí có hai loại là làm mát tự nhiên (lợi dụng sự lưu thông không khí khi động cơ di chuyển) và làm mát cưỡng bức (dùng quạt gió). - Phương pháp làm mát bằng nước: 1. Lọc 3. Bình làm mát dầu bôi trơn 2. Bơm làm mát động cơ 4. Ống nước làm mát ra khỏi động cơ Hình 3.16: Hệ thống làm mát tuần hoàn Môi chất làm mát là chất có vai trò trung gian trong việc truyền nhiệt từ các chi tiết nóng của động cơ ra ngoài (Hình 3.16). Môi chất làm mát có thể là dầu, nước, không khí, hoặc là một dung dịch đặc biệt. 1.3.6. Hệ thống điều tốc Hệ thống điều tốc có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi lượng nhiên liệu hoặc hoà khí vào xylanh cho phù hợp với tải của động cơ. Có hệ thống điều tốc một tốc độ, hai tốc độ, nhiều tốc độ. 1.3.7. Hệ thống khởi động Hệ thống khởi động làm nhiệm vụ mở máy, làm cho động cơ chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái làm việc bằng cách dùng ngoại lực tác động quay trục khuỷu của động cơ vài vòng. Tốc độ nhỏ nhất của trục khuỷu để có thể khởi động được động cơ được gọi là tốc độ khởi động, ký hiệu là ηkđ. - Động cơ xăng: ηkđ = 40 đến 50 vòng/phút. - Động cơ diesel = 100 đến 300 vòng/phút. Năng lương sinh ra lực tác dụng vào trục khuỷu để khởi động động cơ có thể là nhân công hoặc điện. - Khởi động nhân công: Là phương pháp sử dụng sức người tác dụng lực lên tay quay, cần đạp hoặc dây mềm đã được gá sẵn trên đầu trục động cơ cho đến khi nghe thấy tiếng nổ của động cơ. Phương pháp này chỉ sử dụng được cho những động cơ có công suất nhỏ, còn đối với động cơ công suất trung bình và lớn thì chỉ có phương pháp khởi động điện mới đáp ứng được. - Khởi động điện: Là phương pháp sử dụng động cơ điện một chiều lấy nguồn từ ắc quy để kéo trục động cơ quay cho đến khi động cơ hoạt động. 1.4. Nguyên tắc hoạt động 1 1.4.1. Động cơ xăng bốn kỳ Hình 3.17: Sơ đồ cấu tạo động cơ xăng 4 kỳ Đct Chế hoà khí Đcd Buji Trong một chu trình làm việc của động cơ gồm 4 hành trình chuyển động lên, xuống của piston trong xylanh tương ứng với 4 kỳ: nạp, nén, nổ và xả. - Kỳ nạp: Piston đi từ điểm chết trên (Đct) xuống điểm chết dưới, xupap nạp mở, xupap xả đóng, áp suất trong xi lanh giảm, hòa khí sẽ nạp đầy vào xi lanh qua xupap nạp. Khi piston xuống tới điểm chết dưới (Đcd) thì kết thúc lỳ nạp, trục động cơ quay được 1800 - Kỳ nén: Piston đi từ điểm chết dưới (Đcd) lên điểm chết trên (Đct) thì cả 2 xupap đều đóng hòa khí trong xi lanh bị nén lại làm cho áp suất và nhiệt độ tăng dần, cuối kỳ nén: áp suất có thể đạt tới 35kg/cm2, nhiệt độ tăng từ 650 đến 7000C. Khi piston lên đến điểm chết trên thì kết thúc kỳ nén, trục động cơ quay thêm được 1800. - Kỳ nổ (kỳ sinh công): Cuối kỳ nén khi piston dịch chuyển lên gần tới điểm chết trên (Đct) thì buji bật tia lửa điện đốt cháy hòa khí ở buồng đốt, hòa khí cháy gây nên áp suất và nhiệt độ cao tác dụng vào đỉnh piston đẩy piston đi xuống thông qua thanh truyền trục khuỷu (trục cơ) để sinh công, khi piston xuống dưới điểm chết dưới thì kết thúc kỳ nổ, trục động cơ quay thêm được 1800. Ở kỳ này, cả xupap nạp và xả đều đóng áp suất của hành trình này có thể đạt từ 45 đến 50 kg/cm2 và nhiệt độ có thể đạt tới 20000 đến 22000C. - Kỳ xả: Pít tông đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, xupap nạp đóng xupap xả mở, khí cháy qua xupap xả xả ra ngoài, khi piston lên tới điểm chêt trên (Đct) thì kết thúc kỳ xả, trục động cơ quay thêm được 1800 và hành trình mới lại bắt đầu. Như vậy, một chu trình làm việc của động cơ trục khuỷu (trục cơ) quay được 2 vòng (7200), đồ thị phân phối khí lý thuyết như hình 3.18. Nạp Điểm chết trên Điểm chết dưới Xả Nổ Nén Hình 3.18: Đồ thị phân phối khí lý thuyết - Trong thực tế, để nâng cao công suất cho động cơ thì phải nạp được nhiều hòa khí vào xi lanh của động cơ, muốn vậy thì người ta phải cho xupap nạp mở sớm một góc và đóng muộn hơn một góc nên hành trình nạp thực tế sẽ là: 180+ lớn hơn hành trình lý thuyết (chỉ có 1800). Nạp Điểm chết trên Điểm chết dưới Xả Nổ Nén Hình 3-5: Đồ thị phân phối khí lý thuyết Mặt khác, muốn nạp được nhiều hòa khí vào xi lanh thì phải xả thật sạch khí cháy trong xi lanh ra ngoài, vì vậy người ta phải cho xu-páp xả mở sớm một góc và đóng muộn một góc , hành trình xả thực tế sẽ là: 180+ (lớn hơn hành trình xả lý thuyết). Nạp Nén Nổ Xả Điểm chết trên Điểm chết dưới a1 g a2 a3 a4 Hình 3.19: Đồ thị phân phôi khí Ngoài ra đề đốt cháy hết hoà khí, người ta cho bugi đánh lửa sớm một góc g. Đồ thị phân phối khí của đông cơ 4 kỳ xăng như hình 3.19. 1.4.2. Động cơ diesel bốn kỳ Hình 3.20: Sơ đồ cấu tạo động cơ diesel 4 kỳ Đct Đcd Trong một chu trình làm việc của động cơ gồm 4 hành trình chuyển động lên, xuống của piston trong xylanh tương ứng với 4 kỳ: nạp, nén, nổ và xả. - Kỳ nạp: Piston đi từ điểm chết trên (Đct) xuống điểm chết dưới, xupap nạp mở, xupap xả đóng, áp suất trong xi lanh giảm, không khí được lọc sạch sẽ nạp đầy vào xi lanh qua xupap nạp. Khi piston xuống tới điểm chết dưới (Đcd) thì kết thúc lỳ nạp, trục động cơ quay được 1800 - Kỳ nén: Piston đi từ điểm chết dưới (Đcd) lên điểm chết trên (Đct) thì cả 2 xupap đều đóng, không khí trong xi lanh bị nén lại làm cho áp suất và nhiệt độ tăng dần, cuối kỳ nén: áp suất có thể đạt tới 40 đến 50kg/cm2, nhiệt độ tăng đến 9000C. Khi piston lên đến điểm chết trên thì kết thúc kỳ nén, trục động cơ quay thêm được 1800. - Kỳ nổ (kỳ sinh công): Cuối kỳ nén khi piston dịch chuyển lên tới gần điểm chết trên (Đct) thì bơm cao áp bơm dầu diesel vào xylanh thông qua kim phu cao áp dưới dạng sương mù. Dầu diesel gặp không khí nóng, áp suất cao tự bốc cháy, hòa khí cháy gây nên áp suất và nhiệt độ cao tác dụng vào đỉnh piston đẩy piston đi xuống thông qua thanh truyền trục khuỷu (trục cơ) để sinh công, khi piston xuống dưới điểm chết dưới thì kết thúc kỳ nổ, trục động cơ quay thêm được 1800 .Ở kỳ này, cả xupap nạp và xả đều đóng áp suất của hành trình này có thể đạt từ 60 đến 80 kg/cm2 và nhiệt độ có thể đạt tới 22000C. - Kỳ xả: Pít tông đi từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, xupap nạp đóng xupap xả mở, khí cháy qua xupap xả xả ra ngoài, khi piston lên tới điểm chêt trên (Đct) thì kết thúc kỳ xả, trục động cơ quay thêm được 1800 và hành trình mới lại bắt đầu. Cũng tương tự như động cơ xăng 4 kỳ, muốn tăng công suất của động cơ thì xupap nạp phải mở sớm một góc α1 và đóng muộn một góc α2, còn xupap xả phải mở sớm một góc α3 và đóng muộn một góc α4. Đồng thời vòi phun cao áp cũng phải phun nhiên liệu sớm một góc γ. Đồ thị phân phối khí lý thuyết và thực tế tương tự như ở động cơ xăng 4 kỳ. 1.5. Nhận biết các hệ thống của động cơ đốt trong Trong phạm vi chương trình, ở nội dung này sẽ tập trung giới thiệu các bộ phận của động cơ đốt trong trong một số tổ máy phát điện. 1.5.1. Máy Kubota Máy phát điện Kubota do Nhật Bản sản xuất có động cơ sơ cấp là động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu là xăng hoặc diesel. - Tổ máy phát điện 10kVA: Động cơ sơ cấp là động cơ diesel 4 kỳ, khởi động bằng nhân công (bằng tay quay) làm mát bằng nước, công suất 11,8kW. Số hiệu ER 1400-GE (Hình 3.21). Các bộ phận bên ngoài gồm: 1. Két nước làm mát 7. Bánh xe 13. Bình lọc dầu 2. Bầu lọc không khí 8. Khung 14. Tay quay khởi động 3. Cần điều chỉnh tốc độ 9. Thùng chứa nhiên liệu 4. Cần giảm áp 10. Hộp điều khiển 5. Trục khởi động 11. Máy phát điện 6. Giá đặt máy 12. Khoá nhiên liệu Hình 3.21: Hình ảnh bên ngoài tổ máy Kubota 10KVA . - Tổ máy phát điện 1,5kVA: Động cơ sơ cấp là động cơ xăng 4 kỳ, khởi động bằng nhân công (bằng dây mềm), làm mát bằng không khí tự nhiên. Số hiệu AE 18A3 (Hình 3.22). 1 3 2 4 6 5 7 Hình 3.22: Hình ảnh bên ngoài tổ máy Kubota 1,5KVA Các bộ phận bên ngoài gồm: 1. Thùng chứa nhiên liệu 2. Khoá nhiên liệu 3. Khoá điện 4. Thước kiểm tra dầu bôi trơn 5. Dây mềm khởi động 6. Bầu lọc không khí 7. Khung 1.5.2. Máy Honda 50kVA Toàn bộ máy được đặt trong một hộp chống ồn. Động cơ sơ cấp được khởi động điện, làm mát bằng nước. Số hiệu EXT 35/45 DH1 (Hình 3.23). Hình 3.23: Hình dáng bên ngoài tổ máy EXT 35/45 DH1 Các bộ phận bên ngoài gồm: 1. Bảng điều khiển 5. Bình dự trữ 9. Bình lọc dầu 2. Thùng chứa nhiên liệu 6. Két nước làm mát 10. Cốc lắng cặn 3. Bầu lọc dầu 7. Động cơ 11. Ắc quy 4. Bình lọc nhiên liệu 8. Thước kiểm tra dầu 12. Máy phát chính Hình 3.24: Một số chi tiết bên trong máy EXT 35/45 DH1 1.5.3. Máy ELEMAX.SH 6500 DX công suất 6kVA Động cơ sơ cấp là động cơ xăng 4 kỳ, một xylanh, kiểu GX390, khởi động bằng nhân công (bằng dây mềm) do hãng Honda của Nhật sản xuất (Hình 3.25). Hình 3.25: Tổ máy phát điện ELEMAX 1. Thước kiểm tra dầu bôi trơn 2. Ốc xả dầu bôi trơn 10. Công tắc xoay chiều 3. Số seri động cơ (SH 1700DX, SH 2600DX) 4. Khóa điện động cơ 11. Đèn báo 5. Dây khởi động 12. Cầu chì mạch một chiều 6. Bầu lọc gió 13. Cực nối đất 7. Khóa nhiên liệu 14. Cực nối dây một chiều 8. Cần điều chỉnh hoà khí 15. Công tắc xoay chiều 9. Ổ cắm điện xoay chiều (SH 3500DX, SH 5000DX, SH 6500DX) 1.6. Bảo dưỡng động cơ đốt trong 1.6.1. Bảo dưỡng thường xuyên Bảo dưỡng thường xuyên là công việc mà người công nhân vận hành phải làm hàng ngày. Ngoài giờ chạy máy, phải thực hiện chế độ kiểm tra và bảo dưỡng như sau: - Kiểm tra lượng dầu bôi trơn: Mức dầu phải nằm trong khoảng giữa vạch tối đa và tối thiểu trên thước kiểm tra. Nếu lượng dầu thiếu (dưới mức tối thiểu) phải bổ sung, nếu thừa (trên mức tối đa) thì phải xả bớt. - Kiểm tra nước làm mát (nếu có): Đối với động cơ làm mát bằng nước, việc kiểm tra lượng nước là việc làm quan trọng, vì nếu lượng nước quá ít có thể sẽ gây nóng máy trong quá trình làm việc, thậm chí bó máy dẫn đến cháy hoặc vỡ máy. Do đó, nước làm mát phải đảm bảo luôn đầy, nếu thiếu phải bổ sung. Việc kiểm tra có thể thông qua cơ cấu chỉ thị hoặc kiểm tra trực tiếp bằng cách mở nắp két nước (khi máy ở trạng thái dừng). Phải sử dụng nước sạch để làm mát, tốt nhất là dùng nước cất, không được sử dụng nước sông hoặc nước mưa. - Kiểm tra nhiên liệu: Việc này có thể thực hiện thông qua cơ cấu chỉ thị hoặc trực tiếp, nếu thấy cạn phải bổ sung. Nên thường xuyên để bình ở trạng thái đầy nhiên liệu để mặt trong của bình được bảo quản (không bị han gỉ). Khi bổ sung nhiên liệu phải lau sạch xung quanh miệng bình chứa để bụi bẩn không có khả năng xâm nhập vào trong bình. - Kiểm tra độ chắc chắn, độ kín của các loại ống nối, vòi dẫn nhiên liệu, bôi trơn, làm mát (có thể thực hiện bằng máy hoặc bằng mắt thường căn cứ vào các dấu hiệu bên ngoài), nếu thấy hiện tượng rò rỉ phải khắc phục hoặc thay thế. - Kiểm tra các đai ốc, bulon bên ngoài máy và xiết chặt lại nếu thấy cần thiết. - Kiểm tra mức dung dịch, điện áp, tiếp xúc của ắc quy và dây dẫn (nếu có). 1.6.2. Bảo dưỡng định kỳ Bước 1: Xác định danh mục các chi tiết, các bộ phận của động cơ cần bảo dưỡng Đối với mỗi loại động cơ, trong hướng dẫn sử dụng bao giờ cũng có danh mục bảo dưỡng riêng. Thông thường căn cứ vào số giờ chạy máy để xác định các chi tiết, bộ phận cần bảo dưỡng như: Sau 50 giờ đầu tiên, sau 100 giờ, sau 250 giờ, sau 400 giờ và sau 100 giờ trở lên. - Sau 50 giờ đầu tiên: Thay dầu bôi trơn và lọc dầu. - Sau 100 giờ: Kiểm tra vệ sinh bầu lọc gió, đường nhiên liệu/lần. - Sau 250 giờ: Thay dầu bôi trơn/lần. - Sau 400 giờ: Kiểm tra mức dung dịch ắc quy, kiểm tra vệ sinh vòi phun, chế hòa khí/lần. - Sau 500 giờ: Kiểm tra bảo dưỡng các chi tiết bầu lọc gió, thay lọc dầu cho động cơ, kiểm tra vệ sinh két nước/lần. - Sau 1000 giờ: Đo kiểm tra áp suất nén của động cơ, kiểm tra điều chỉnh khe hở xupap, vệ sinh thùng nhiên liệu/lần. - Sau 2000 giờ: Thay nước làm mát/lần. Bước 2: Bảo dưỡng các chi tiết cho động cơ - Thay dầu bôi trơn: Công việc này thực hiện sau 50 giờ đầu và 250 giờ chạy máy. Dụng cụ có thể là cờ-lê hoặc tuýp. Trình tự như sau: + Vặn ốc xả dầu để xả dầu vào vật chứa (chậu, thùng,..) đến khi hết. + Vặn ốc xả dầu trở lại vị trí đầu, rót dầu mới vào theo lượng quy định. + Kiểm tra lại mức dầu bằng thước thăm dầu, khởi động động cơ vài phút. + Kiểm tra rò rỉ, nếu thấy có hiện tượng phải khắc phục ngay. + Dừng động cơ từ 10 đến 20 phút, nếu thấy lượng dầu thiếu phải bổ sung. - Thay lọc dầu: Công việc thay lọc dầu cho động cơ sau 50 giờ đầu tiên và sau mỗi 500 tiếp theo. Trình tự công việc như sau (Hình 3.26): Hình : 3.26 + Tháo lọc dầu, vặn hộp lọc dầu bằng tay ngược chiều kim đồng hồ. + Đưa hộp mới vào + Vặn lại như vị trí ban đầu, khi vòng đệm đã tiếp xúc với bề mặt của gioăng thì xiết chặt thêm từ 1/4 đến 1 vòng nữa. + Chạy thử kiểm tra, nếu rò rỉ phải khắc phục ngay. - Bảo dưỡng cốc lọc nhiên liệu: Thực hiện sau 100 và 500 giờ chạy máy, trình tự như sau (Hình 3.27): + Vặn khóa nhiên liệu về vị trí đóng. + Tháo vòng hãm, lấy cốc lọc ra. Hình 3.27 + Rửa sạch cốc lọc và các chi tiết bằng xăng (đối với động cơ xăng) hoặc dầu diesel (đối với động cơ diesel). + Lắp lại như vị trí ban đầu. - Bảo dưỡng bầu lọc gió: Thực hiện sau 500 giờ chạy máy, trình tự công việc như sau: + Tháo các chi tiết bầu lọc gió, lau sạch các chi tiết, thổi sạch bụi bẩn bằng khí. Nếu bầu lọc gió quá bẩn phải dùng chất tẩy rửa kết hợp với nước để rửa. + Sau khi bầu lọc gió đã sạch cần phải lau khô trước khi lắp trở lại. - Kiểm tra vòi phun: Trên thực, tế có nhiều phương pháp kiểm tra vòi phun, tuy nhiên trong điều kiện sản xuất có thể kiểm tra bằng phương pháp thủ công như sau (Hình 3.28): Hình 3.28 + Đổ đầy dầu vào vòi phun. + Để đầu vòi phun vào tờ giấy trắng. + Đẩy thanh răng đến răng cuối cùng. + Dùng bàn tay ấn mạnh lò xo cần đẩy piston. + Xem hình dạng dầu phun trên mặt giấy để xác định tình trạng của vòi phun. Nếu vòi phun bị tắc thì phải tháo rời từng chi tiết, rửa bằng dầu diesel, cạo sạch muội trên miệng vòi phun, dùng đầu kim thép có đường kính bằng đường kính lỗ phun để soi muội trong lỗ phun + Rửa lại bằng dầu diesel, lau khô rồi lắp lại. 2. Máy phát điện đồng bộ ba pha 2.1. Khái niệm Máy điện đồng bộ là máy điện từ quay, có tốc độ quay của roto bằng tốc độ quay của từ trường và không đổi. n = 60f/p Trong đó: n: Tốc độ quay của roto (vòng/phút) p: Số đôi cực f: Tần số nguồn xoay chiều Theo nguyên lý thuận nghịch, máy điện đồng bộ có thể dùng làm máy phát điện hay động cơ điện, nhưng thông thường được dùng làm máy phát vì có cấu tạo phức tạp và đắt tiền. 2.2. Cấu tạo Về cơ bản, máy phát điện đồng bộ gồm có hai phần (Hình 3.29): Stato (còn gọi là phần tĩnh hay phần ứng) và roto (còn gọi là phần quay hay phần cảm). Hình 3.29: Sơ đồ máy phát điện 3 pha Hình 3.30: Cấu tạo stato Vỏ Lõi thép Dây quấn 2.2.1. Stato Stato của máy điện đồng bộ có cấu tạo gồm các bộ phận sau: - Vỏ: được bao bọc ở bên ngoài lõi thép, dùng để bảo vệ các bộ phận bên trong của máy. Vỏ máy thường được đúc bằng gang hoặc hợp kim nhôm. - Lõi thép: gồm nhiều lá thép kỹ thuật điện mỏng, dập định hình rồi ép cách điện lại với nhau thành khối trụ, phía trong có phay các rãnh để đặt dây quấn (Hình 3.30) - Dây quấn: gồm có ba cuộn dây thường được làm bằng đồng có phủ sơn cách điện, các cuộn dây này đặt lệch nhau một góc 1200 trong không gian, đấu thành hình sao (Y) hay tam giác (∆). 2.2.2. Roto Roto của máy phát điện đồng bộ là một nam châm điện, gồm có: - Cực từ: được làm từ nhiều lá thép kỹ thuật điện mỏng, dập định hình rồi ghép cách điện với nhau thành hình trụ, bên ngoài có phay các rãnh để đặt dây quấn. - Dây quấn: được làm bằng đồng, có phủ sơn cách điện. Dây quấn được quấn xung quanh cực từ, cho dòng điện một chiều đi qua (dòng điện kích từ). Tuỳ thuộc vào hình dạng mà người ta phân roto làm hai loại: roto cực lồi và roto cực ẩn. - Các máy điện đồng bộ roto cực ẩn hiện đại thường chế tạo với số cực 2p = 2, tốc độ quay của rôto là 3000 vg/ph. Để hạn chế lực ly tâm, đường kính D của rôto không vượt quá 1,1 ÷ 1,15 m. Để tăng công suất, người ta tăng chiều dài l của rôto. Chiều dài tối đa của rôto vào khoảng 6,5 m. Hình 3.32: Roto cực lồi Mặt cực từ Mặt trong stato Lồng sóc khuyết Dây quấn kích từ - Máy điện đồng bộ cực lồi thường có tốc độ quay thấp, đường kính rôto D có thể tới 15 m, chiều dài l nhỏ. Tỉ lệ l/D = 0,15 ÷ 0,2. Hình 3.31: Roto cực ẩn 2.3. Nguyên lý hoạt động Khi động cơ sơ cấp kéo rôto máy phát quay với tốc độ định mức, đồng thời cho dòng điện một chiều vào dây quấn rôto (dây quấn kích thích), rôto trở thành nam châm điện. Khi roto quay, từ trường của rôto quét qua các thanh dẫn của dây quấn stato làm từ thông trong các thanh dẫn biến thiên sinh ra sức điện động cảm ứng trong các cuộn dây stato. Vì chiều của từ thông qua các thanh dẫn thay đổi tùy theo vị trí của roto trong quá trình roto quay nên sức điện động trên các cuộn dây stato là xoay chiều. Tần số của sức điện động cảm ứng là: f = pn/60 Trong đó: n là tốc độ quay của rôto, p là số đôi cực của máy. Giá trị hiệu dụng của s.đ.đ. cảm ứng trong mỗi pha của dây quấn stato là: E = 4,44fW.kdq.Φm Trong đó: Φm - từ thong cực đại trong khe hở dưới một cực từ W - số vòng dây của mỗi pha dây quấn phần ứng n a) b) n Hình 3.33: Sơ đồ nguyên lý của máy điện đồng bộ ba pha. a) Đấu hình sao - Y; b) Đấu tam giác - Δ X C Z B Y X B Y C Z A A kdq - hệ số dây quấn. Khi dây quấn phần ứng của máy được nối với tải bên ngoài, sẽ xuất hiện dòng điện ba pha đối xứng lệch nhau về thời gian là 1200 điện chạy trong dây quấn ba pha (đặt lệch nhau trong không gian một góc 1200 điện) sẽ sinh ra từ trường quay với tốc độ bằng tốc độ quay rôto, vì vậy máy được gọi là máy điện đồng bộ. 2.4. Bảo dưỡng máy phát điện đồng bộ ba pha 2.4.1. Bảo dưỡng thường xuyên Công việc bảo dưỡng thường xuyên máy điện đồng bộ là: phải thường xuyên lau chùi sạch sẽ bên ngoài máy điện đồng bộ, không được để bụi bẩn và nước bắn vào. - Thường xuyên kiểm tra và bổ sung dầu mỡ bôi trơn, trong quá trình máy làm việc phải thường xuyên kiểm tra các bulông bắt chặt như bulông bệ máy, dây tiếp đất… 2.4.2. Bảo dưỡng định kỳ Phải định thời gian để tiến hành bảo dưỡng theo từng cấp, thông thường 3 tháng 1 kỳ bảo dưỡng cấp 1, nội dung của bảo dưỡng cấp 1 gồm: - Lau chùi sạch sẽ bên ngoài máy điện, kiểm tra điện trở cách điện của bộ dây, nếu điện trở cách điện bị ẩm thì ta phải sấy lại bộ dây. - Thổi sạch bụi bẩn trong máy, xiết chặt bulông, mũ ốc ở chân máy, nắp máy và khớp nối trục, xiết lại bulông, bắt chặt dây tiếp đất, xiết chặt các mũ ốc bắt dây ở hộp cực đấu dây của máy, bộ phận chổi than và các đầu dây nối vào chổi than. - Lau chùi vành đồng, chổi than, mài lại chổi than, căng và điều chỉnh lại lực ép của lò xo giữ chổi than được ổn định, tiếp xúc tốt. - Kiểm tra và thay thế mỡ ở vòng bi nếu cần. Với máy phát điện đồng bộ thì sau 4000 giờ làm việc ta tiến hành bảo dưỡng cấp 2, nội dung bảo dưỡng cấp 2 cũng bao gồm các công việc như bảo dưỡng cấp 1 và thêm các công việc sau: - Kiểm tra ổ bi, bạc đỡ, nếu bạc đỡ hoặc vòng bi bị giơ, bị vỡ thì phải thay bạc đỡ hay vòng bi mới. Thay toàn bộ dầu mỡ mới, đo điện trở cách điện và sơn sấy lại bộ dây nếu thấy cần thiết… Máy điện đồng bộ sau khi bảo dưỡng xong (bảo dưỡng định kỳ) thì phải kiểm tra lại để đánh giá chất lượng khi bảo dưỡng, công việc kiểm tra được tiến hành như sau: Bước 1: Kiểm tra vòng bi xem có bị giơ, bị lệch tâm hay không bằng cách dùng tay quay thử roto. Bước 2: Kiểm tra thông mạch của cuộn dây bằng đồng hồ vạn năng. Bước 3: Kiểm tra điện trở cách điện 2.5. Vận hành tổ máy nổ phát điện 2.5.1. Kiểm tra trước khởi động - Kiểm tra dầu bôi trơn: Trước khi khởi động phải kiểm tra dầu bôi trơn. Mức dầu phải nằm trong khoảng giữa của hai vạch tối đa và tối thiểu của thước kiểm tra. Nếu thiếu phải bổ xung, nếu thừa phải xả bớt ra. Khi kiểm tra dầu còn phải kiểm tra xem dầu còn đủ độ sạch không, nếu không đảm bảo thì phải thay dầu mới. - Kiểm tra nước làm mát (nếu có): Đối với những động cơ không có bộ phận báo mức nước làm mát thì phải tháo nắp bình chứa ra để kiểm tra. Nếu nước làm mát ở mức thấp thì phải bổ xung. Khi bổ xung, tốt nhất là dùng nước cất, không được sử dụng nước mưa hoặc nước sông. - Kiểm tra nhiên liệu: Kiểm tra nhiên liệu bằng cách nhìn vào bộ hiển thị mức nhiên liệu, nếu cạn thì phải bổ xung. Khi bổ xung nhiên liệu cần chú ý làm sạch bụi bẩn xung quanh chỗ rót nhiên liệu. - Kiểm tra dây cua-roa (nếu có): Đối với những động cơ công suất vừa và lớn, viêc kiểm tra dây cua-roa là rất cần thiết. Nếu dây bị chùng phải điều chỉnh lại khoảng cách hai trục máy phát - động cơ. Nếu dây có biểu hiện dạn, nứt phải thay ngay. - Kiểm tra ắc quy (nếu có): Đối với những tổ máy phát khởi động điện phải chú ý kiểm tra ắc quy trước khi vận hành (mức dung dịch điện phân, cực tính, ...) - Kiểm tra khoá nhiên liệu: Trước khi vận hành cần đưa khoá nhiên liệu từ vị trí đóng sang vị trí mở. - Kiểm tra dây nối, vòi dẫn: Kiểm tra đường dây xem có xước vỏ hay không, những vị trí tiếp xúc có chắc chắn hay không, nếu có thì phải khắc phục ngay. Kiểm tra tất cả các ống, vòi dẫn, nếu phát hiện có nguy cơ rò rỉ, hư hỏng phải sửa chữa hoặc thay thế ngay. - Kiểm tra bảng điều khiển: Trước khi khởi động, tất cả các công tắc, cầu dao hoặc áp tô mát phải ở vị trí tắt (OFF). - Kiểm tra độ xiết chặt của các ốc vít: 2.5.2. Khởi động và vận hành - Khởi động nhân công: Đối với những động cơ công suất nhỏ thường áp dụng phương pháp khởi động bằng nhân công như: tay quay, dây mềm, cần đạp,... Trước khi khởi động cần lựa cho trục khuỷu của động cơ vào đúng tầm nén (vị trí mà tay quay, cần đạp hay dây mềm có cảm giác nặng nhất). - Khởi động điện: Đối với động cơ khởi động điện (thường dưới dạng nút ấn), ta chỉ được phép ấn nút trong khoảng thời gian 3 đến 5 giây. Nếu động cơ không chạy phải chờ 20 đến 30 giây sau mới được khởi động lại. Không nên khởi động quá 3 lần để tránh hai ắc quy. Nếu sau 3 lần khởi động mà động cơ không chạy thì phải dừng lại tìm hiểu nguyên nhân để khắc phục. Chú ý: Khi khởi động nhân công, đối với động cơ có bộ phận giảm áp thì trong quá trình khởi động cần lưu ý ấn nút giảm áp cho đến khi tốc độ động cơ đủ lớn mới đựơc nhả ra. Đối với động cơ khởi động điện thì khi động cơ đã hoạt động rồi thì không được vặn khoá hay ấn nút khởi động nữa. Sau khi khởi động, cần kiểm tra các thông sộ: áp lực dầu, nhiệt độ nước làm mát, ... qua các hệ thống chỉ thị. - Điều chỉnh tần số và điện áp của máy phát: Sau khi máy đã chạy, cần đo kiểm tra tần số và điện áp của máy phát xem đạt tiêu chuẩn hay chưa Tần số điện áp với tốc độ không tải phải đạt khoảng 50,2Hz, nếu chưa đạt phải tăng tốc độ động cơ. Nếu điện áp của máy phát chưa đạt phải điều chỉnh biến trở để đạt yêu cầu. - Đóng tải: Sau khi điều chỉnh tần số điện áp của máy phát ổn định, ta đóng áp tô mát sang vị trí mở (ON) để cấp nguồn cho tải. Quan sát đồng hồ đo dòng (nếu có). Đối với tổ máy phát ba pha, cần đo cả dòng và điện áp trên ba pha. Nếu có sự mất cân bằng giữa các pha thì phải điều chỉnh tải cho phù hợp. Trong qúa trình chạy máy, công nhân vận hành không được rời khỏi vị trí đặt máy. Phải thường xuyên kiểm tra tình trạng làm việc của máy thông qua đồng hồ, đèn báo. Khi nghe thấy tiếng kêu lạ phải kiểm tra tìm hiểu nguyên nhân, trong trường hợp cần thiết có thể dừng máy để khắc phục 2.5.3. Dừng động cơ Khi muốn dừng máy ta phải làm tuần tự các thao tác : - Chuyển áp tô mát, cầu dao, công tắc về vị trí tắt (OFF) - Giảm dần tốc độ động cơ - Vặn khoá động cơ về vị trí tắt (OFF) - Khoá đường nhiên liệu vào động cơ - Lau chùi bảo quản máy - Ghi lại tình trạng hoạt động của động cơ vào sổ giao ca hoặc báo cáo lại tình trạng kỹ thuật máy cho người quản lý. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Trình bày vai trò và các tham số của động cơ đốt trong? 2. Nêu công dụng của các hệ thống chính của động cơ xăng? 3. Nêu công dụng của các hệ thống chính của động cơ diezel? 4. Phân tích nguyên lý hoạt động của động cơ xăng? 5. Phân tích nguyên lý hoạt động của động cơ diezel? 6. Trình bày cấu tạo của máy phát điện đồng bộ 3 pha? 7. Phân tích nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ 3 pha? 8. Nêu quy trình vận hành tổ máy phát điện? 9. Nêu quy trình bảo dưỡng động cơ đốt trong? 10. Nêu quy trình bảo dưỡng máy phát điện? Bài 4: CÁC TỦ NGUỒN Mục tiêu của bài: Sau khi học xong bài này, học sinh sẽ có khả năng: Nhận biết được các loại tủ nguồn. Nắm được nguyên lý làm việc các loại tủ nguồn. Vận hành, bảo dưỡng các loại tủ nguồn. 1. Sơ đồ khối của hệ thống cấp nguồn 1.1. Sơ đồ khối Thiết bị nguồn điện có nhiệm vụ tạo ra năng lượng điện cần thiết để cung cấp cho các thiết bị viễn thông làm việc. Thông thường nguồn năng lượng tạo ra là nguồn điện một chiều lấy từ mạng điện xoay chiều (điện lưới, máy nổ) hay từ nguồn một chiều khác (accu). 1.1.1. Sơ đồ khối cung cấp nguồn DC cho đài trạm viễn thông (Hình 4.1): - AC panel: Bảng đầu vào điện áp AC. Có hai đầu vào từ lưới điện quốc gia hay từ máy phát điện. - Tủ phân phối AC: Nhận điện áp AC 3 pha (1 pha) từ AC panel cấp cho máy nắn và bộ Inverter. - Rectifier: Biến đổi điện áp 3 pha (1 pha) thành điện áp 48V DC cấp cho đài trạm và nạp cho Battery. - Tủ phân phối điện áp DC (-48VDC). Nhận điện áp từ máy nắn cung cấp tới các giá máy trong đài trạm. Mỗi giá máy lại có các cầu chì để bảo vệ và cấp nguồn riêng. - Battery: Thông thường, mỗi tổ gồm 24 bình, mỗi bình 2V (1680A) dùng cung cấp cho đài trạm và bộ Inverter. - Máy phát 3pha (1pha): Cung cấp AC 3 pha (1 pha) cho hệ thống nguồn nếu mất điện lưới. - Inverter: Biến đổi điện áp 48VDC thành 220V AC cung cấp cho các thiết bị điều khiển như: đèn chiếu sáng, hệ thống máy tính, máy in, màn hình… AC panel Tủ phân phối AC Máy nắn Rectifier Tủ phân phối DC mạch điều khiển nạp ACCU Bộ biến đổi DC/AC Inverter Accu/Battery Máy phát AC3 pha AC 3 pha AC 3 pha AC 3 pha 48V DC 48VDC 220VDC Hoặc và AC/AC AC 1 pha 220V Hình 4.1: Sơ đồ khối cấp nguồn một chiều cho đài trạm viễn thông Qua sơ đồ cung cấp điện DC cho đài trạm, ta thấy: Nếu trạm viễn thông mất toàn bộ điện áp DC tại đầu ra của tủ phân phối DC thì các thiết bị sẽ ngừng mọi hoạt động, mất liên lạc hoàn toàn. Lúc này ta cần xử lý như sau: - Cắt nguồn xoay chiều đầu vào. - Kiểm tra lại toàn bộ cầu chì cấp nguồn cho các thiết bị, giá máy. Nếu có cầu chì nào đứt thì cần phải kiểm tra tìm nguyên nhân khắc phục và thay cầu chì đúng dòng danh định, kiểm tra đo thử từng bước ngược từ phía tổng đài ra tủ phân phối DC. - Nếu hệ thống cầu chì DC cho các giá máy tốt cần kiểm tra lại hệ thống cung cấp nguồn DC dự phòng (hệ thống ắc quy): kiểm tra các thông số điện, các thông số vật lý xem ắc quy có bị vỡ hay bị hỏng hay lỏng các cầu nối hay không? Nếu có sự cố xảy ra thì tiến hành thay thế với đúng các trị số yêu cầu theo tiêu chuẩn của thiết bị tiêu thụ và theo tiêu chuẩn của ngành đề ra. - Kiểm tra lại toàn bộ hệ thống máy nắn, tủ phân phối AC, máy phát điện, bộ đổi điện DC/AC xem có hư hỏng gì không? Nếu không ta tiến hành cắt toàn bộ hệ thống nguồn DC cung cấp cho tổng đài, cấp lại nguồn xoay chiều AC 3 pha (1 pha) đầu vào, kiểm tra lại chế độ hoạt động của máy nắn, bật công tắc aptomat cấp nguồn DC ra để nạp thử ắc quy, kiểm tra lại các thông số kỹ thuật cần thiết. - Sau khi hệ thống nạp được điện cho ắc quy, hoạt động bình thường ta tiến hành đóng các aptomat cấp nguồn DC cho đài trạm tại các tủ phân phối DC để khôi phục lại trạng thái hoạt động bình thường cho trạm. 1.1.2. Sơ đồ khối cung cấp nguồn AC cho hệ thống tổng đài (Hình 4.2): + Máy biến áp: Cung cấp điện xoay chiều 220VAC 3 pha cho hệ thống điện. + Aptomat cấp nguồn chính: Cung cấp nguồn, bảo vệ hệ thống điện nếu có các đột biến về dòng (quá dòng danh định Aptomat sẽ nhảy). + Thiết bị cắt lọc sét: Cắt lọc dòng sét không cho làm ảnh hưởng tới thiết bị. + Máy phát 3 pha: Cung cấp AC 3 pha nếu AC lưới bị mất. + Cầu dao 3 pha 2 ngả: Cầu dao đảo chiều cung cấp nguồn (lưới hay máy nổ) cho AC Distributor. + AC Distributor: Cung cấp AC cho Rectifier, inverter, bảo vệ quá áp sơ cấp cho tổng đài. Điện lưới quốc gia Máy biến áp Aptomat cấp nguồn chính Cầu dao 3 pha 2 ngả AC Distributor AC 3 pha (1 pha) AC 3 pha (1 pha) 48VDC Rectifier AC 3 pha Máy phát điện 3 pha (300KVA) (250KVA) (400A) Hình 4.2: Sơ đồ khối của hệt thống cung cấp nguồn điện AC Nếu tổng đài trạm bị mất nguồn AC thì: - Cần kiểm tra xem đầu vào tủ phân phối AC có điện áp không? Nếu có mà không thấy AC cấp vào Rectifier cần kiểm tra lại các aptomat cấp AC cho Rectifier. Nếu bình thường thì kiểm tra lưới hoặc máy phát. - Kiểm tra máy phát điện (trong trường hợp chạy máy phát) xem có đưa điện áp vào cầu dao 3 pha 2 ngả không? Nếu không có cần kiểm tra lại máy phát xem có hư hỏng gì không? - Kiểm tra xem đầu vào thiết bị cắt lọc sét xem có điện áp vào hay không. Nếu có mà đầu ra của thiết bị cắt lọc sét không có thì kiểm tra lại thiết bị cắt lọc sét (thông thường trong thiết bị cắt lọc sét có 1 aptomat cấp nguồn cho thiết bị hoạt động). Nếu đầu vào của thiết bị cắt lọc sét bình thường thì: Kiểm tra aptomat cấp nguồn chính xem có vấn đề gì không? Thông thường aptomat này đấu chung cho nhiều thiết bị nên có thể vì lý do nào đó gây quá tải làm nhảy aptomat này. - Khối phân phối nguồn xoay chiều: Có nhiệm vụ phân phối điện xoay chiều cho các khối chỉnh lưu, khối nghịch lưu, hệ thống chiếu sáng, điều hòa và một số thiết bị khác. Nguồn điện này là nguồn xoay chiều ba pha bốn dây, một pha cấp cho khối chỉnh lưu, một pha cấp cho khối nghịch lưu, pha còn lại cấp cho hệ thống chiếu sáng, điều hòa và các thiết bị dùng nguồn xoay chiều khác. - Khối chỉnh lưu: Có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện xoay chiều thành một chiều liên tục, ổn định, bằng phẳng. Phần ổn định điện áp và dòng điện của khối dùng hệ thống chuyển mạch tần số cao. Để tăng khả năng cấp dòng cho tải, trong khối này có thể dùng tới bốn ngăn chỉnh lưu mắc song song với nhau. - Khối điều khiển: Có nhiệm vụ chuyển đổi các chế độ nạp điện cho ắc quy, giám sát và cảnh báo tình trạng hoạt động của các khối chức năng cũng như trạng thái của ắc quy, đảm bảo cấp điện liên tục cho tổng đài kể cả khi mất điện lưới và điện máy phát dự phòng. - Khối ắc quy: Gồm hai tổ ắc quy được nạp đồng thời, một tổ được nạp ở dạng bảo dưỡng, nhóm kia được nạp ở dạng thả nổi cấp điện trực tiếp cho bộ nghịch lưu. - Khối phân phân phối điện một chiều: Có nhiệm vụ phân phối nguồn điện một chiều -48V cho các card nguồn trên các ngăn của tổng đài để tạo ra nguồn ổn định ±12V và ±5V cấp nguồn nuôi IC. - Khối nghịch lưu: Có nhiệm vụ biến đổi nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều để cấp điện cho các thiết bị vào, ra, đề phòng trường hợp hệ thống nguồn điện lưới gặp sự cố. 1.2. Nguyên lý làm việc - Trạng thái bình thường: Nguồn xoay chiều được cấp từ khối phân phối nguồn điện xoay chiều tới khối chỉnh lưu, khối nghịch lưu, hệ thống chiếu sáng và điều hòa không khí. Khối chỉnh lưu thực hiện biến đổi AC/DC tạo ra nguồn điện một chiều ổn định cung cấp cho tổng đài hoặc viba và nạp cho ắc quy. Điện áp đầu ra của bộ nguồn chỉnh lưu khoảng 51,6V đến 52,08V. - Khi nguồn cung cấp có sự cố: Âm cảnh báo được kích hoạt, đèn LED đỏ ở mặt trước của bộ chỉnh lưu sẽ sáng, bộ chỉnh lưu không thể cấp nguồn một chiều cho tải. Lúc này, ắc quy sẽ cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Khối nghịch lưu được thực hiện chức năng biến đổi DC/AC tạo ra nguồn xoay chiều để cung cấp cho các thiết bị vào, chiếu sáng, điều hòa,... - Khi nguồn cung cấp được khôi phục: Bộ chỉnh lưu sẽ tự động hoạt động trở lại cung cấp dòng nạp cho ắc quy đã phóng điện trước đó. Dòng điện nạp cho ắc quy sẽ được bộ điểu khiển nạp tự động điều chỉnh dòng nạp phù hợp với các chế độ nạp, điện áp nạp khoảng từ 54V đến 57,6V. Khi ắc quy đã được nạp đầy (nạp no), bộ điều khiển sẽ tự động chuyển đổi sang chế độ nạp đệm thả nổi (float charge), điện áp nạp khoảng từ 51,6V đến 52,08V, các đèn LED cảnh báo lại trở lại trạng thái bình thường. Trong quá trình làm việc, nếu điện áp phóng của ắc quy cao hoặc thấp hơn định mức thì bộ theo dõi ở tủ điều khiển một chiều sẽ kích hoạt âm thanh cảnh báo khẩn cấp. Khi đó, phải kiểm tra lại ắc quy. 1.3. Các thành phần thiết bị chủ yếu 1.3.1. Tủ phân phối điện xoay chiều (AC distribution rack) - Thông số kỹ thuật: + Điện áp xoay chiều đầu vào: 208V ± 10% hoặc 380V ± 10% + Số pha: 1 pha hoặc 3 pha + Dòng điện tiêu thụ tối đa: vài trăm Ampe + Điện trở cách điện: ≥10MΩ + Trọng lượng: hàng trăm kilogram ACDR (1) (2) (3) (4) (5) (6) (3) (7) (1): Đồng hồ đo tần số (2): Đồng hồ đo điện áp (3): Chuyển mạch đo điện áp (4): Công tắc ba pha (5): Công tắc một pha (6): Đồng hồ đo dòng điện AC (7): Công tắc dự phòng Hình 4.3: Sơ đồ mặt máy tủ phân phối điện xoay chiều - Sơ đồ mặt máy: - Chức năng: Tủ phân phối điện AC nhận nguồn xoay chiều ba pha 208V hoặc 380V từ lưới điện rồi cung cấp cho các ngăn chỉnh lưu (từ 1 đến 8 ngăn) qua các công tắc ba pha NBF (No Fuse circuit Breaker), đồng thời còn cung cấp nguồn theo dõi điện áp vào cho khối điều khiển một chiều. 1.3.2. Tủ chỉnh lưu - Thông số kỹ thuật: + Phạm vi biến đổi điện áp vào: 208V ± 10% hoặc 380V ± 10% + Phạm vi biến đổi tần số nguồn đầu vào: 47Hz đến 63Hz + Điện áp không cân bằng giữa các pha: lớn nhất là 5% + Điện áp ra: 48V (cực dương nối đất) + Độ ổn định điện áp ra: ± 5% + Phạm vi biến đổi điện áp khi nạp điện: Nạp đệm: Từ 48VDC đến 54VDC Nạp tăng cường: Từ 52VDC đến 56VDC + Dòng điện tối đa: hàng trăm Ampe + Điện trở cách điện: ≥10MΩ + Trọng lượng: hàng trăm kilogram - Sơ đồ khối của tủ chỉnh lưu: + Mạch vào: Bao gồm cầu chì và bộ lọc nhiễu công nghiệp trên cả ba pha của nguồn ba pha đầu vào (cấp từ tủ phân phối xoay chiều). Khối điều khiển Mạch điều khiển Mạch biến đổi tần số cao Bộ chỉnh lưu một pha Mạch vào Bộ chỉnh lưu ba pha Mạch lọc Mạch lọc cuối AC 380V DC 48V Hình 4.4: Sơ đồ khối tủ chỉnh lưu + Bộ chỉnh lưu: Mỗi ngăn nguồn bao gồm bốn bộ chỉnh lưu mắc theo kiểu cầu ba pha, có tác dụng biến đổi nguồn xoay chiều ba pha thành một chiều. + Bộ lọc: Bao gồm cuộn cảm và tụ điện được lắp sau bộ chỉnh lưu để lọc những thành phần sóng hài phát sinh ở nguồn đầu vào hoặc trên phụ tải. + Bộ biến đổi tần số cao: Bao gồm hai transitor trường kết hợp với mạch điều khiển ngắt nguồn một chiều sau chỉnh lưu với tần số 30Hz. + Khối điều khiển: Nhận tín hiệu điều khiển điện áp điều khiển từ đầu vào và đầu ra của bộ nguồn để điều chỉn độ rộng xung cho phù hợp, đồng thời làm nhiệm vụ theo dõi và thông báo lỗi của bộ nguồn. + Khối chỉnh lưu và lọc nguồn cuối: Có nhiệm vụ nâng cao chất lượng (san phẳng) nguồn một chiều sau chỉnh lưu để cấp cho phụ tải. - Sơ đồ mặt máy: (1): Đồng hồ đo dòng điện một chiều đầu ra (DC output) (2): Đèn cảnh báo lỗi nguồn xoay chiều đầu vào (AF - AC input fail) (3): Đèn báo nạp tăng cường cho ắc quy (EQ - Equalized charging) (4): Đèn báo nạp đệm cho ắc quy (FL - Floating charging) (5): Các vít điều chỉnh điện áp và dòng điện khi nạp tăng cường cho ắc quy (6): Công tắc nguồn chính (Main power) (7): Đèn báo ngăn chỉnh lưu hoạt động bình thường (8): Đèn báo ngăn chỉnh lưu bị lỗi (9): Công tắc nguồn của mỗi ngăng chỉnh lưu (10): Bảng ghi các chức năng báo lỗi, sự cố - AF: Lỗi nguồn xoay chiều đầu vào (AC input fail) - OC: Quá dòng (Over current) - OV: Quá áp (Over volt) - UV: Điện áp thấp (Under volt) - UV1 đến UV4: Các ngăn chỉnh lưu từ 1 đến 4 bị lỗi (11): Các đèn báo lỗi lần lượt: AF, OC, OV, UV1, UV2, UV3, UV4, (12): Công tắc chọn chế độ nạp đệm hay tăng cường (13): Công tắc đèn báo Hình 4.5: Sơ đồ mặt tủ chỉnh lưu RECTIFIER 1.3.3. Tủ điều khiển một chiều - Các chỉ tiêu kỹ thuật + Điện áp sử dụng: - 48V + Dòng điện lớn nhất: hàng trăm Ampe + Điện trở cách điện: ≥10MW + Trọng lượng: hàng trăm kilogram - Chức năng: + Tủ điều khiển một chiều đảm bảo cung cấp nguồn một chiều không gián đoạn của tủ chỉnh lưu và của ắc qui cho tải. + Có thể điều khiển hoạt động từ một đến tám ngăn chỉnh lưu làm việc song song. + Có khả năng theo dõi dòng nạp của ác qui. Nó thực hiện chức năng nạp bổ sung trong các trường hợp sau: Khi dòng nạp của ác qui vượt quá giá trị định trước. Sau khoảng thời gian từ một đến ba tháng Khi hoạt động ở chế độ nhân công Trên tủ điều khiển một chiều có các mạch cảnh báo theo dõi và thông báo tình trạng làm việc bất thường của tủ chỉnh lưu, điện áp ra cao hoặc thấp, ắc qui phóng qua dòng, giám sát nguồn xoay chiều vào và cảnh báo hỏng cầu chì. - Sơ đồ dặt máy: (1): Đồng hồ đo điện áp một chiều (DC) (2): Đồng hồ đo dòng ắc quy (3): Đồng hồ đo dòng tải (4): Đèn cảnh báo sự cố (5): Bộ nạp tự động Hình 4.6: Tủ điều khiển một chiều * Các đèn báo sự cố: - Từ R1 đến R8 là đèn báo sự cố của các ngăn chỉnh lưu. - OV: Đèn báo điện cao áp - UV: Đèn báo điện áp thấp - BC: Đèn báo ắc qui ở tình trạng nguy cấp (Emergency Battery). - LF: Đèn báo hỏng cầu chì tải (Load fuse) - HF: Đèn báo cầu chì ắc qui hỏng (Battery fuse) Hình 4.7: Mặt trước của bộ nạp tự động * Giải thích chức năng các phím trên bộ nạp tự động (Hình 4.7) - AU/MANU: chuyển đổi trạng thái Tự động/Nhân công. - EQ/FL: Thay đổi trạng thái nạp điện Tăng cường/Nhân công. - Alarm: Bật tắt cảnh báo lỗi tủ chỉnh lưu (Rectifier fail alarm on/off) - Enter: Kết thúc thay đổi tham số (End of change parameter). - BEC: Dòng nạp cuối cùng của ắc qui (Dung lượng x (5I10mA/A.h) (Battery End Current). - BVC: Điện áp nạp ắc qui (Battery Charge Volt 51I56V) - PCT: Chu kỳ nạp điện cho ắc qui (Period Charge Time) từ 30I90 ngày. - BCT: Thời gian nạp điện cho ắc qui (Battery Charge ) 1I5 giờ - BCC: Dòng nạp tăng cường (Battery Charging Condition)Dung lượng x (5I10mA/A.h). - EQC, FLC: hai phím này dùng để giưois hạn dòng của các bộ chỉnh lưu (EQualized Current, Floating Current). - EQV, FLV: Dùng để đặt điện áp nạp điện tăng cường và nạp đệm (EQualized Voltage, FloatingVoltage). - Dd: Tham số nạp bổ sung (charge parameter) - PCTP: Thay đổi chuy kì nạp bổ sung (Period Charge Time Passage). - LOCK: Không thay đổi được tham số (Parameter change disable). 1.3.4. Tủ phân phối một chiều - Điện áp sử dụng: -48V - Dòng điện lớn nhất: hàng ngàn A - Điện trở cách điện: ≥10MW - Trọng lượng: hàng trăm Kg (1): Đồng hồ đo dòng điện ra (2): Đèn chỉ thị, cảnh báo (3): Công tắc cảnh báo ON/OFF Hình 4.8: Sơ đồ mặt trước tủ phân phối một chiều - Chức năng: Tủ phân phối điện một chiều được dùng khi tải của nguồn phân bố vượt quá khả năng phân bố của tủ điều khiển một chiều, nó dùng cho việc phân bố nguồn gần hệ thống khi mà hệ thống chuyển mạch đuwocj dặt ở xa hệ thống cấp nguồn. vì vậy tủ phân phối nguồn điện một chiều này không đòi hỏi phải có mạch điện chức năng điều khiển song song cho bộ chỉnh lưu, tự động nạp điện và theo dõi biến áp. - Sơ đồ mặt trước tủ phân phối điện một chiều: (Hình 4.8) 1.3.5. Tủ nghịch lưu (Inverter) - Các đặc tính kỹ thuật: + Điện áp xoay chiều vào: 380V Tần số: 50 ± 3Hz Số pha: 1 pha + Điện áp một chiều vào: -48V + Điện áp xoay chiều ra: 220V ± 3% + Tần số: 50 ± 3Hz + Tỷ lệ méo đầu ra (điện áp hoặc dòng điện): Max 5% + Điện áp nhiễu: Max 2mV + Điện trở cách điện: Min 5MW + Hiệu suất: Min 70% + Sơ đồ mặt trước tủ nghịch lưu: Hình 4.9 * Trong hình 4.9, các đèn báo lỗi lần lượt là: - AF: Lỗi nguồn xoay chiều (AC fail) - DF: Lỗi nguồn một chiều (DC fail) - OV: Báo điện áp cao - OC: Báo dòng điện cao (Over curent). - IE: báo bộ nghịch lưu khẩn cấp làm việc (Inverter emergency) - UV: Báo điện áp thấp. - RF: Lỗi tủ nghịch lưu (Rack fail) * Công tắc: (4) Công tắc bật tắt cảnh báo (Alarm on/off) (5) Công tắc chọn chế độ nhân công tự động (Auto/manual) * Các khóa chuyển mạch: (1) AC input: nguồn xoay chiều vào. (2) Main Inverter: Bộ nghịch lưu chính. (3) Emergency Inverter: Bộ nghịch lưu chính. (4): (5); (6); (7) AC out put 1; 2; 3; 4: Điện áp xoay chiều ra 1; 2; 3; 4. (1): Đồng hồ đo dòng điện xoay chiều ra (2): Đồng hồ đo tần số (3): Đồng hồ đo điện áp xoay chiều ra (4): Công tắc cảnh báo (5): Công tắc chọn chế độ nhân công/tự động (6): Đèn báo lỗi (7): Khoá chuyển mạch Hình 4.9: Mặt trước tủ nghịch lưu - Chức năng của tủ nghịch lưu: Tủ nghịch lưu sử dụng hai nguồn vào độc lập là nguồn AC và nguồn DC khi làm việc với lưới điện xoay chiều thì nó sử dụng nguồn vào AC để cung cấp cho tải xoay chiều (Máy tính, máy in, đèn chiếu sáng, thiết bị vào ra…). Trong trường hợp nguồn Ac có sự cố thì nó sẽ dùng nguồn vào DC thực hiện biến đổi DC/AC tạo ra dòng điện xoay chiều ổn định cung cấp tải điện liên tục cho tải. Tủ nghịch lưu có tính dự phòng cao, tùy thuộc tình hình thực hiện và mức độ cấp thiết khi sử dụng có thể chọn chế độ tự động hoặc nhân công, chọn bộ nghịch lưu chính hoặc khẩn cấp. Thiết bị điều khiển cảnh báo trong tủ nghịch lưu luôn giám sát lỗi nguồn xoay chiều, điện áp cao hoặc thấp hơn so với mức danh định. Bình thường thì bộ nghịch lưu chính làm việc, nếu điện áp vượt quá trị số cho phép thì bộ nghịch lưu chính ngừng hoạt động, bộ nghịch lưu khẩn cấp sẽ làm việc. Khi làm việc ở chế độ khẩn cấp thì điện áp ở đầu ra được ổn định rất nhanh chóng (chỉ sau 15 giây), lúc này đèn IE sáng và mạch cảnh báo được kích hoạt. 2. Một số thiết bị cấp nguồn sử dụng trong trạm viễn thông 2.1. Tủ nguồn Lorain 300 Các khối chức năng chính của hệ thống nguồn AC/DC lorain 300 dùng cho BTS 1- Rectifier LORAIN 48/50A max 06 cái 2-Khối điều khiển và hiển thị cảnh báo 3-Panel các cầu chì và còi cảnh báo. Hình 4.10:Hệ thống nguồn LORAIN 300 Các khối chức năng chính của hệ thống nguồn AC/DC Lorain 300 dùng cho BTS: 2.1.1. Hệ thống nguồn - Rectifier lorain 48/50A max 6 cái - Khối điều khiển và hiển thị cảnh báo - Panel các cầu chì và còi cảnh báo 2.1.2. Tổ acqui 2V-256Ah/3Ah/440Ah. 2.1.3. Rectifier lorain 48/50A Các ký hiệu, hiển thị và điều khiển của rectifier lorain 300: 1- cấp điện AC đầu vào và điện DC ra tải và accu. 2- Các nút điều khiển: - Rec volt: đầu đo điện áp DC ra của rec. - Rec cur:đầu đo dòng DC ra của rec. - Current Limmit: nút chỉnh giới hạn dòng của rec. - Fload, EQ: nút chỉnh dòng điện áp fload, EQ. - Test: Nút test rec để chỉnh giới hạn dòng của rec. 3- Các hiển thị: AC on; Open SNS; RFA; fan fail; rec cur. 2.1.4. Khối điều khiển và hiển thị cảnh báo Các ký hiệu, hiển thị và điều khiển của khối control panel lorain 300: Hình 4.11: Khối điều khiển và hiển thị cảnh báo 1- S1, S2: Công tắc ba trạng thái chuyển giữa các chế độ nạp bù (OFF-Auto-Manual); chuyển giữa các chế độ đo (dòng- áp). 2- Các nút điều khiển: - INC, DEC: tăng giảm các giá trị để đặt ngưỡng…. - SEL: Chọn các chế độ - ACO: Tắt chuông cảnh báo trên tủ nguồn 3- Các hiển thị: - Màn hiển thị các giá trị đo…. - Các LED hiển thị: MN, MJ,HVA1,HVA2,LVA1,LVA2,SET,EQ,SET,ACO. 2.1.5. Panel các cầu chì và còi cảnh báo: 1- Alarm Panel. 2- AUD ALARM. 3- L.V.DISC. 4- HVSD. 5- Inhibit Lamp. 6- RB1-3. 7- RB4-6. 8- RB7-9. 9- CBA-FA. 10- AUD/Alarm. 11- Speace puls. 2.1.6. Bố trí phía trong tủ nguồn - Bảng đồng dương nguồn. - Bảng đồng âm nguồn. - Các CB cấp nguồn cho tải. - Công tắc tơ. - Bảng role đấu cảnh báo đưa về OMC (LV, HV, MN, MJ…). - Bảng đồng dương nguồn - Bảng đồng âm nguồn - Các CB cấp nguồn cho tải - Công tắc tơ - Tấm đấu cảnh báo đưa về OMC (LV, HV, MN, MJ…) .Hình 4.12: Bố trí phía trong tủ nguồn 2.1.7. Tấm rơle cảnh báo Các cảnh báo đấu nối về OMC 1 - AC 2 - RECi 3 - HVA2 4 - LVA2 2.2. Tủ nguồn VPRS 400 Hình 4.13: Tủ nguồn VPRS 400 2.2.1. Các khối chức năng chính của tủ nguồn VPRS-400 1- RectifierDRM-550 max 08 cái. 2- Khối điều khiển và hiển thị cảnh báo CPRC. 3- Bảng phân phối AC. 4- Bảng phân phối DC. 2.2.2. Các đặc tính đầu vào - Điện áp đầu vào danh định: 1f3W 220Vac/ 3f 4W 380Vac. - Điện áp làm việc: 165V ~ 275V. - Tần số làm việc: 47 Hz ~ 63Hz. - Dòng khởi động: thấp hơn 50A (với mỗi ngăn chỉnh lưu). - Hiệu suất: 88% hoặc lớn hơn (tại 25% ~ 100% tải). - Hệ số công suất: Lớn hơn 96% (tại 25% ~ 100% tải). 2.2.3. Các đặc tính đầu ra - Điện áp đầu ra danh định : - 54.5V ±0.2V (tại 50% tai). - Dải điện áp đầu ra : -44.0V ~ -59.0V. - Dòng tai MAX: 600A (50A x 12 ngăn). - Độ ổn định điện áp đầu ra khi điện áp đầu vào và tai thay đổi: ±1.0% (0.54V hoặc nhỏ hơn). - Giới hạn dòng tai: 40% ~ 110%. - Bảo vệ quá áp đầu ra: Chỉnh lu ngừng hoạt động khi điện áp ra từ -59.0V ~ -60.0V. - Bảo vệ điện áp ắc quy thấp: 42.0V ± 0.2V. - Điện áp nhiễu đầu ra: -250mV hoặc thấp hơn. 2.2.4. Các ký hiệu, hiển thị và điều chỉnh của rectifier VPRS 400 1- CB cấp điện AC đầu vào - điện DC ra tải và ắc quy (Standby/Operation Switch). 2- Các nút điều chỉnh: VOLTAGE ADJUSTMENT VR : chỉnh điện áp DC ra của rec. 3- Các hiển thị: Power on; Standby; Alarm Hình 4.14: Các ký hiệu, hiển thị và điều chỉnh của rectifier VPRS 400 2.2.5. Các ký hiệu, hiển thị và điều khiển của VPRC 400 1- CB POWER : Công tắc cấp nguồn cho VPRC 400 SOUND ALARM: Bật- tắt còi cảnh báo 2- Các nút điều khiển: - DISPLAY, EDT, ENTER, UP, DOWN, ALARM, V SEL, A SEL. 3- Các hiển thị: - Màn hiển thị các giá trị đo, cảnh báo…. - Các LED hiển thị: Monitor, Rec (Tx, Rx ), ACV, DCV, LDA, BTA. 2.2.6. Bố trí phía trong tủ nguồn Bảng đồng dương nguồn. Bảng đồng âm nguồn. Các CB cấp nguồn cho tải. Các CB cấp nguồn cho REC. Công tắc tơ. Chống sét AC. Khối CPRC. 2.2.7. Tấm rơle cảnh báo (Các cảnh báo đưa ra) RECF - Cảnh báo ngăn chỉnh lưu. LVD SWTICH Open: cắt ACCU Normal: đóng DCF - Cảnh báo điện áp đầu ra (OV, UV). ACF - Cảnh báo điện áp đầu vào. BF - Cảnh báo ắc quy. INVF - Cảnh báo cho INVERTER. CTRLF - Cảnh báo ngăn điều khiển. 3. Vận hành tủ nguồn Để vận hành được tủ nguồn ta tiến hành theo trình tự sau: Bước 1: Nhận biết tủ nguồn, nội dung của việc nhận biết tủ nguồn bao gồm các công việc sau: - Tìm hiểu cấu tạo mặt máy, bao gồm các nút điều khiển, núm điều chỉnh, đồng hồ đo điện áp và dòng điện, các đèn chỉ thị, cảnh báo. - Tìm hiểu sơ đồ khối và chức năng của từng khối. - Tìm hiểu các thông số kĩ thuật của tủ nguồn. Bước 2: Kiểm tra tủ nguồn trước khi đưa vào vận hành, công việc kiểm tra bao gồm: - Kiểm tra cơ khí: Kiểm tra các khối linh kiện, các đầu nối, giắc cắm, các đồng hồ đo, đèn báo, công tắc xem có tuột, hỏng, nứt, vỡ không, có tiếp xúc tốt không. - Kiểm tra những cài đặt trên mạch tủ điều khiển xem có đúng với yêu cầu đặt hàng không? (theo yêu cầu của tải). Bước 3: Bật công tác “ACIN” và “DC OUT” về vị trí OFF. Bước 4: Đấu tải vào dây dẫn trên lối ra “DC OUT” theo nguyên tắc dây dương nối trước và đấu ắc quy (nếu có). Bước 5: Cấp điện vào máy và bật công tắc “AC IN” kiểm tra tình trạng làm việc bình thường của máy bằng cách quan sát các đèn chỉ thị, cảnh báo, nếu có sự cố thì phải kiểm tra và xử lý rồi mới đưa máy vào làm việc. Bước 6: Bật công tắc “DC OUT” về vị trí “ON” để cấp điện cho tải, chú ý nếu có thiết bị tải cùng sử dụng điện thì không nên bật công tắc cấp cho các thiết bị cùng một lúc, mà bật dần từng thiết bị để tránh gây quá tải đột ngột, sau đó kiểm tra xem dòng tiêu thụ của phụ tải xem có vượt quá dòng điện định mức của tủ nguồn không, nếu có thì phải giảm bớt tải không quan trọng để bảo vệ tủ nguồn không bị quá tải. Bước 7: Giám sát sự hoạt động của tủ nguồn. Trong quá trình tủ nguồn làm việc, người vận hành phải thường xuyên theo dõi sự hoạt động của tủ bằng cách giám sát các đèn chỉ thị, cảnh báo và các thiết bị bảo vệ để biết được tình trạng vận hành của tủ nguồn. Bước 8: Xử lý sự cố thông thường của tủ nguồn. Mỗi khi xuất hiện các lỗi hay sự cố của tủ nguồn ta phải kiểm tra các chỉ thị cảnh báo, công tắc, cầu chì để xác định sơ bộ về hiện tượng, nguyên nhân, sau đó tiến hành xử lý theo hướng dẫn của nhà sản xuất. 4. Bảo dưỡng tủ nguồn 4.1. Bảo dưỡng thường xuyên - Phải thường xuyên lau chùi sạch sẽ bên ngoài tủ nguồn, các mặt đồng hồ đo, đèn báo bằng giẻ lau mềm. - Không để bụi bẩn bám hay bịt kín các lỗ thông gió bên dưới, phía sau, hai bên sườn và trên nóc tủ nguồn. - Phải thường xuyên kiểm tra độ phát nhiệt bên trong máy để có biện pháp xử lý kịp thời. 4.2. Bảo dưỡng định kỳ - Hàng tháng, hàng quý phải kiểm tra, xiết chặt các cọc đấu dây, các giắc cắm, dây tiếp mát… - Phải định kỳ hút bụi cho máy, không để bụi bẩn hay xác côn trùng bám trên các mạch điện tử. - Phải định kỳ kiểm tra các tụ hoá của bộ lọc xem có bị nứt vỡ không để kịp thời thay thế. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Vẽ sơ đồ khối và nêu chức năng của từng khối của hệ thống nguồn cấp cho đài trạm viễn thông? 2. Trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống cấp nguồn cho trạm viễn thông? 3. Nêu tính năng kỹ thuật của một số tủ nguồn và giải thích các linh kiện, chi tiết bố trí trên các tủ đó? 4. Trình bày quy trình vận hành tủ nguồn? 5. Nêu quy trình bảo dưỡng tủ nguồn? TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguồn điện cho các thiết bị viễn thông. Bùi Thanh Giang, Nguyễn Trọng Thành. NXB Bưu điện 2002. [2] Nguồn điện thông tin. Lê Quang Vỵ. NXB Bưu điện 2003. [3] [4] Kỹ thuật biến đổi. Trần Xuân Minh - Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên.