Điều chỉnh điện áp máy phát điện.

[quocthai]

Qua thời gian theo dõi các bài viết trên diễn đàn, QT nhận thấy có khá nhiều thành viên muốn tìm hiểu về đề tài này.

Đây không phải là một đề tài mới. Có thể nói nó rất cổ điển, và hầu như có rất ít thay đổi mang tính đột phá trong nhiều năm qua. Những thay đổi, chủ yếu là thay đổi phương tiện thực hiện, chứ không thay đổi về nguyên tắc, nguyên lý.

Nhờ có được một thời gian làm việc với máy phát điện, thu được ít ỏi kinh nghiệm và tìm hiểu đôi chút lý thuyết, mặc dù không nhiều lắm, nhưng QT cũng mạnh dạn trình bày lên đây. Các bạn nào chưa biết có thể dựa vào đó tham khảo, các bạn nào biết rồi thì cùng trao đổi kinh nghiệm. Các bạn nào biết rõ hơn, sâu hơn thì hãy tiếp sức với QT.

QT sẽ cố gằng trình bày từ những phần sơ khai nhất (chưa có gì dính dáng với điện từ) cho đến những gì tương đối mới mà QT được biết.

Một số phần trong loạt bài này, QT đã post ở nơi khác (như diễn đàn Hiện đại hóa, diễn đàn hệ thống điện, Wikipedia tiếng Việt...) Một số phần có tham khảo ý kiến của các đồng nghiệp ở những nơi đó. Do đó, nếu các bạn có thấy gì quen thuộc, thì đó cũng là chuyện bình thường.

Hy vọng giúp ích gì cho các bạn.

[quocthai]

Khái niệm chung:

Máy phát điện muốn phát ra điện được, ngoài việc phải có động cơ sơ cấp kéo, còn phải có dòng điện kích từ. Dòng điện kích từ là một dòng điện một chiều, được đưa vào Rô to của máy phát để kích thích từ trường của Rô to máy phát.

Hệ thống thiết bị tạo ra dòng điện một chiều này gọi chung là hệ thống kích thích máy phát. Dòng điện kích thích máy phát, chủ yếu là để tạo từ trường cho Rô *** nhưng những tác động của nó còn có thể dùng để điều chỉnh điện áp máy phát. Ngoài ra, dòng điện này còn điều chỉnh công suất vô công của máy phát khi máy phát nối vào lưới.

Để có thể thay đổi trị số của dòng điện kích thích nhằm đáp ứng được các yêu cầu trên, cần phải có một bộ phận điều khiển. Hệ thống mạch điện để điểu khiển dòng điện kích thích gọi là hệ thống điều khiển điện áp, hay còn gọi tắt là bộ điều áp.

Trước hết, chúng ta sẽ đi vào những phần tử chung nhất, cơ bản nhất của hệ thống điều khiển điện áp máy phát: đó là máy kích thích và hệ thống kích từ.

Nguyên lý của hệ thống kích thích.

Các nguyên lý của hệ thống kích thích máy phát được phân loại tùy thuộc vào nguồn cấp điện dạng quay hay tĩnh, thể loại chỉnh lưu, và nguyên lý điều khiển.

Hệ thống máy kích thích một chiều

Đây là hệ thống kích thích sử dụng máy phát điện một chiều.



Chúng ta có một máy phát điện một chiều. Máy phát này được kéo trực tiếp cùng trục với hệ thống Tua bin – máy phát hoặc qua bộ giảm tốc để có một tốc độ thích hợp. (đối với các máy có dung lượng nhỏ và trung bình).

Đối với các máy lớn hơn, máy phát điện một chiều có thể được kéo bằng một động cơ riêng biệt.

Dòng điện kích từ được cung cấp từ máy phát điện một chiều này. Vì thế máy phát điện một chiều này được gọi là máy kích thích. Điện áp ra của máy phát điện, hay chính xác hơn, dòng điện kích từ đưa vào rô tor máy phát điện sẽ được điều khiển bằng cách thay đổi điện áp ra của máy kích thích một chiều này.

Như vậy, dòng điện kích từ cho máy kích thích sẽ là dòng điện điều khiển cơ bản. Các bộ điều chỉnh điện áp (AVR) được nối vào mạch này, để thay đổi dòng điện trên.

Ưu và khuyết điểm của mạch này:
Ưu điểm: đơn giản, hiệu quả, khó hư hỏng và dễ sửa chữa, độ tin cậy cao, chịu được các điều kiện về nhiệt độ và môi trường khá tốt.
Khuyết điểm: chậm chạp, tốc độ đáp ứng thấp, tốn nhiều thời gian bảo trì than và cổ góp của máy phát, của máy kích thích.

[quocthai]

Hệ thống kích thích xoay chiều

(hệ thống không tiếp xúc, hệ thống không chổi than.)



Ở đây muốn nói đến mạch kích thích kết hợp giữa một máy phát điện xoay chiều đồng bộ và hệ thống chỉnh lưu.

Máy phát đồng bộ dùng để cung cấp dòng kích thích cho Rotor máy phát, gọi là máy kích thích xoay chiều. Máy kích thích xoay chiều này luôn được nối đồng trục với máy phát điện. Máy kích thích có phần cảm là phần tĩnh, phần ứng là phần quay.

Phần cảm sẽ nhận dòng điện một chiều từ bên ngoài vào, và kích thóch từ trường cho mạch từ của máy kích thích. Từ trường này sẽ giúp sinh ra dòng điện xoay chiều ba pha (hoặc hơn) trong phần ứng, tức Rotor máy kích thích.

Để có thể tạo ra được dòng một chiều cấp cho Rotor máy phát, máy kích thích xoay chiều phải kết hợp với bộ chỉnh lưu lắp đặt ngay trên trục. Vì bộ chỉnh lưu này sẽ quay theo Rotor của máy phát, nên người ta gọi nó là bộ chỉnh lưu quay (Rotating Diode).

Nhờ có kết cấu như vậy, dòng điện kích thích sẽ đi trực tiếp từ phần ứng của máy kích từ, qua bộ chỉnh lưu, vào thẳng Rotor, mà không qua bất kỳ mối tiếp xúc của vòng nhận điện với chổi than nào.

Do đó, hệ thống này thường được gọi là hệ thống kích thích không chổi than (Brushless).

Đối với hệ thống kích thích không chổi than, dòng điện kích từ thường được điều khiển bằng Thyristor, và dùng để điều khiển cuộn dây tĩnh của máy kích thích. Bộ điều thế máy phát sẽ điều chỉnh chủ yếu vào góc kích của các Thyristor này.

[quocthai]

Hệ thống kích thích tĩnh.

Hệ thống kích thích tĩnh không dùng máy kích thích kiểu quay. Nguồn cung cấp cho Rotor máy phát điện được láy từ một bộ biến áp gọi là biến áp kích thích. Điện áp đầu ra của máy biến áp này sẽ được chỉnh lưu thành một chiều để đưa vào Rotor.

Người ta có thể điều khiển điện áp (cũng như dòng điện) đưa vào Rotor bằng cách sử dụng khuếch đại từ, hoặc chỉnh lưu có điều khiển sử dụng Thyristor

Đối với loại máy kích thích có sử dụng Thyristor cho mạch chỉnh lưu gọi là hệ thống kích thích thyristor.

Bộ điều áp trong trường hợp này chủ yếu để cấp dòng cho cuộn dây điều khiển của bộ khuếch đại từ, hoặc điều khiển góc dẫn của thyristor.

[quocthai]

Bộ điều thế máy phát
AVR: Automatic Voltage Regulator

Trong các sơ đề nêu trên, các bạn thấy luôn có một khối được gọi là bộ điều thế hoặc điều áp. Bộ này là linh hồn của hệ thống điều chỉnh điện áp của máy phát.

QT sẽ trình bày một số khối của bộ điều áp này trong những bài sau. Có những khối luôn có mặt trong tất cả các bộ điều áp. Nhưng cũng có những khối chỉ có mặt trong các bộ điều áp cho máy phát lớn.

Hầu hết các bộ điều áp cho các máy phát nhỏ là bộ điều áp tự động. Nhưng đối với máy phát lớn, thường bộ điều áp có 2 kênh riêng biệt: kênh tự động (Auto) và kênh điều khiển thủ công (Manual).

Kênh điều khiển thủ công có nhiệm vụ thay thế cho kênh tự động khi hệ thống tử động bị hư hỏng bất thường, hoặc trong những điều kiện ngặt nghèo, kênh tự động không thể đáp ứng được. Một số máy còn bắt buộc phải sử dụng kênh thủ công khi mới khởi động máy.

Bộ điều chỉnh điện áp tự động có các nhiệm vụ sau:

* Điều chỉnh điện áp máy phát điện.
* Điều chỉnh công suất vô công máy phát điện.
* Giới hạn tỷ số điện áp / tần số.
* Bù trừ điện áp suy giàm trên đường dây.
* Tạo độ suy giảm điện áp theo công suất vô công, đề cân bằng sự phân phối công suất vô công giữa các máy với nhau trong hệ thống khi máy vận hành nối lưới.
* Khống chế dòng điện kháng do thiếu kích thích, nhằm tạo sự ổn định cho hệ thống, khi máy nối lưới.
* Cường hành kích thích khi có sự cố trên lưới

[Kekhukho]

Đọc mấy bài của bác QT thấy rất hay nhưng sao bác không viết nữa

[ductien2]

kích từ

Chào bạn, bạn có thể cho tôi biết thêm một số thông tin về máy biến áp kích từ không, vd: thông số kĩ thuật và các tính toán thiết kế

[

QUOTE=quocthai;67213]Bộ điều thế máy phát
AVR: Automatic Voltage Regulator

Trong các sơ đề nêu trên, các bạn thấy luôn có một khối được gọi là bộ điều thế hoặc điều áp. Bộ này là linh hồn của hệ thống điều chỉnh điện áp của máy phát.

QT sẽ trình bày một số khối của bộ điều áp này trong những bài sau. Có những khối luôn có mặt trong tất cả các bộ điều áp. Nhưng cũng có những khối chỉ có mặt trong các bộ điều áp cho máy phát lớn.

Hầu hết các bộ điều áp cho các máy phát nhỏ là bộ điều áp tự động. Nhưng đối với máy phát lớn, thường bộ điều áp có 2 kênh riêng biệt: kênh tự động (Auto) và kênh điều khiển thủ công (Manual).

Kênh điều khiển thủ công có nhiệm vụ thay thế cho kênh tự động khi hệ thống tử động bị hư hỏng bất thường, hoặc trong những điều kiện ngặt nghèo, kênh tự động không thể đáp ứng được. Một số máy còn bắt buộc phải sử dụng kênh thủ công khi mới khởi động máy.

Bộ điều chỉnh điện áp tự động có các nhiệm vụ sau:

* Điều chỉnh điện áp máy phát điện.
* Điều chỉnh công suất vô công máy phát điện.
* Giới hạn tỷ số điện áp / tần số.
* Bù trừ điện áp suy giàm trên đường dây.
* Tạo độ suy giảm điện áp theo công suất vô công, đề cân bằng sự phân phối công suất vô công giữa các máy với nhau trong hệ thống khi máy vận hành nối lưới.
* Khống chế dòng điện kháng do thiếu kích thích, nhằm tạo sự ổn định cho hệ thống, khi máy nối lưới.
* Cường hành kích thích khi có sự cố trên lưới[/QUOTE]

[binh2007]

Cám ơn quocthai rât nhiều về loạt bài viết này, Mình cũng đã có hiểu biết chút ít về lĩnh vực này nhưng minh chưa thực hành làm AVR cho máy fát lần nào.Bác quocthai có sơ đồ nào đã làm thì post lên cho anh em tham khảo để thi công thử nhe!

[quocthai]

Xin lỗi các bác. Dạo này cuối năm, nên công việc hơi nhiều. QT về đến nhà cũng hơi bị mệt mỏi, nên lười viết tiếp. Chỉ đủ can đảm viết những bài ngắn thôi. Hẹn các bác một vài bữa nữa.

[PUMANEW]

Xin phép bác QT 1 tý nhé, liệu có cách điều chỉnh điện áp của một dạng máy phát là dùng đầu nổ để kéo 1 động cơ không đồng bộ ba pha ( có đấu // 3 con tụ vào 3 pha để kích lên điện áp ban đầu, cái này thì dân đánh cá miền biển rất hay dùng để làm máy phát điện trên tàu loại nhỏ để thắp sáng và còn để nạp được accu nữa vì nó đơn giản rẻ tiền ít hổng hóc vì không có tiếp xúc chổi than, không có bán dẫn như đi ốt chẳng hạn) không, bỏ qua cách điều chỉnh điện áp bằng cách tăng giảm tốc độ vòng quay đi vì cái này họ vẫn làm.

[vi van pham]

Để bổ xung thêm bài của QT tôi đóng góp thêm kinh nghiệm về mạch điều chỉnh máy phát điện như sau:
Máy phát điện gồm 2 phần là động cơ nổ và dynamo phát điện.
Khi công suất máy nồ ko đủ thì điện áp sinh ra thiếu đồng thời tần số cũng bị dao động.Mạch tự động bù điện thế tăng điện thế kích từ để tăng điện thế thì tần số giãm.Nhận thấy tần số giãm, mạch lại tự động giãm điện áp kích từ để điều chỉnh tăng tần số.Cái vòng lẫn quẫn này sinh ra điện áp cứ chập chờn không sử dụng được. Nguyên nhân chính là tốc dộ quay của máy phát ko ổn định ,mà tốc độ này quyết định tần số .
Nếu tăng ga máy nổ thì máy quay nhanh tần số lại tăng,điện áp cũng tăng và hao nhiên liệu.Vậy các bạn sử lý thế nào? Các bạn cho ý kiến và tôi sẽ chia sẽ kinh nghiệm này cho các bạn

[caniggia]

1 hệ thống cho máy phát điện lớn :cũng 1 động cơ + 1 máy generator
Không bất kỳ động cơ diesel nào cũng kéo dùng cho máy phát điễn được đâu
Mà hiện tai trên thế giới : chỉ gồm loại động cơ dùng để làm máy phát điện
Hệ thứ 1 : engine ( 1800-2000 rpm ) + generator 1500rpm/50Hz : Hệ thống phát điện chuẩn nhất hiện ít hao nhiên liệu
Hế thứ 2 : Thường thấy made in Japan 3000rpm (engine )
Cho nên dùng động cơ xe (tua cao ) cho máy phát điên ko đạt hết hiệu suất như động cơ chuyên dùng cho máy phát điện
Như bạn vi van pham nói thì để giải quyết vấn đề ổn định giữa rpm và hz cho máy phát điện ổn định hơn nữa người ta thường lắp thêm cho đông cơ ( chuyên dùng cho máy phát điện 1 automatic throttle governor (thường là cơ có khi là dùng điện nhưng chỉ có động cơ chuyên dùng cho máy phát điện )
hay còn gọi là " ga tự động
Tác dụng của nó là không chế máy tua máy phát điện luôn ờ 1500 rpm (4cyl ) thì lúc này gen sẽ 50hz khi nhận thấy vòng tua động cơ giãm (trong trường hợp có tải của gen nó sẽ ghì tua động cơ lại nó tự kéo ga engine lên 1500 rpm
Nhân biết động cơ có ga tự động như sau khi ban nhập tải thường nghe động cơ tự hú máy lên và trở lại bình thường sau khi ko tải
Cho nên trong 1 genset ngoài AVR (thực chất AVR xài ko bền bằng system khuến đại từ ) Còn governor (ga tự tự đông cực kỳ quan trong )
Nếu engine ko có gá tự hiệu suất tải chỉ đạt 70% nhưng có ga tự động hiệu suất tải đạt 85% - 90% .có thể nhận biết điều này sau khi lắp ga tự động tải của bạn tăng thêm 10 -25 % cộng suất ban đầu và độ ổn định tần số và U
hơn rất nhiều
Ngoài ra còn nói thêm 1 điều này AVR thực sự là con dao 2 lưỡi cho generator : ( kinh nghiệm mà nói thôi nha ) chỉ khi nào bạn sữ dụng trong công trường bạn mới thấy yếu điễm của nó
ưu điểm : hệ số tự bù áp rất cao ,dễ dàng thay đổi điện áp ra của gen ,đáp ứng kịp thời mức độ thay đổi tải tức thì ,....tự kích mồi ban đầu
Yếu điểm : Động cớ bắt buộc phải chạy ớ 1500 rpm/50 hz ( chạy dưới 50 HZ ) -> cháy ruột kích lớn của gen ,khi xài ít tải ko có cách nào giảm tua (vd : chỉ xài 1 máy hàn 100A cho máy 200KW ) không thể giảm tua động cơ mặc dù chạy ờ garanuee 800- 1000 rpm ----> hao dầu
Cho nên 1 số máy điện ( made in Japan ) thường người ta không sử dụng AVR dạng thyistor đâu , mà nguòi ta đã nghĩ ra 1 dang AVR khác chỉ gồm 2 transfor ( 1 transformer áp và 1 transformer bù dòng khi có tải ) hệ thống này sủ dụng rất an toàn cho phép bạn chạy ga thấp mà vẫn điên , không sợ cháy rotor kích , cực kỳ bền ít gặp trục trặc ,( chỉ có 2 transfor )hơn với AVR thyistor
Người ta gọi nó là Khuếch đại từ


GIAP BY TECHNOLOGY
Professinal Power Diesel Generator
0978377624 - Caniggia0000@yahoo.com

[vi van pham]

Bạn Caniggia thuyết minh rất hùng hồn nhưng chưa đầy đủ,thí dụ máy nổ nào cũng kéo máy phát điện được cả vì từ cốt máy nổ người ta cho qua các bánh răng truyền động sao cho rpm phù hợp với máy phát điện ,hoặc khi ga tự động kích hoạt thì ko bao giờ đúng tãi, sẽ dư công suất và làm thay đổi tần số. Các bạn khác cho ý kiến để làm giàu kiến thức của chúng ta.

[caniggia]

Đúng là tất cà động cơ đều kéo gen đưộc nhưng ko xài được hết hiệu suất bằng động cơ cho máy phát điện ,---> như dùng động cơ xe sẽ rất không đúng tua ,chế thêm truyền động sẽ làm kêu động cơ nhất là động cơ có tua lỡ 2500rpm
Bạn vẫn chưa hiễu vể bộ điều tốc rồi :
Ga tự động luôn kéo ga ớ 1500 rpm khi ăn tải nó gen ghì tua engien xuống 1500 , khoảng 1200 rpm nó tự kéo ga lên 1500 rpm nhưng đó chỉ là lý thuyết
thực bạn sẽ không cảm nhân được sự thay đổi này của ga tự động đâu vì rpm thay đổi chỉ khoảng 100- 200 rpm ----> tần số luôn ổn định ớ 50hz
Đó là điều tốc cơ ( thì mới thấy được sự thay đổi ga hỗn như thế )
Chứ với governor sử dụng actuator hay HEUI thì hoàn toàn bạn không thể nhận thay sữ thay đổi tần số do đáp ưng tức thì bằng hệ kéo ga điện rất nhạy nó khiến bạn không thấy được cảm giác thay đổi tất số do có cơ chế điều vòng lấy tín hiệu từ pick up bánh đà
Sữ động cớ xe bạn sẽ không đạt hiệu xuất bằng động cơ chuyên dùng ( đối với diesel ) do cơ cấu phun nhiên liệu nên động cơ xe thường ko có ga tự động nằm trong đuôi heo phun nhiên liệu nhưng ở heo phun nhiên chuyên dùng cho máy phát điện nó luôn có đuôi ga tự động cơ ,nếu 2 động cơ cùng công suất như xe và engine cho MFD nếu đem thử tải động cơ xe thua vì ko có cơ chế tự cân bằng ga .----> Động cơ xe cho dù mạnh hơn vẩn yếu nhớt so với GEn engine .Cho thêm vấn đề khi dùng động cơ xe thì phải bắt buộc gắn thêm actuator (cơ cấu kéo ga ) thì mới đạt công xuất mong muốn .Trừ trường hợp bạn gắn dư tải vd : gen 10kW bạn gắn engine 100HP nhưng như quá dỡ so với kiểu kia
Nói thêm về cơ cấu điều tốc điện thực tế nó không dao động tua nhiều đâu nhưng thay đổi khoản 100 -300 rpm thì không là nhiêu trên Hz đâu ?Nhưng 100rpm thay đổi thì tải của bạn khác biệt rất nhiều rồi .

[vi van pham]

bạn nói rất đúng về lý thuyết.Bất cứ máy phát điện nào cũng có ga tự động trừ nhưng máy nhỏ phục vụ cho gia đình.Thí dụ máy phát điện chuyên dụng Caterpillar công suất 100kw lúc mới chạy rất ổn,cũng có ga tự đông và AVR bây giờ chạy diện thế khi cao khi thấp tần số dao động nhiều,vậy mới có vấn đề để nói chuyện và truyền kinh nghiệm cho các bạn khác phải không?Kiến thức của bạn rất vững.