Tần số là yếu tố quan trọng khi chọn lựa máy phát điện
Tần số là yếu tố quan trọng nhất mà người sử dụng lại không để ý đến. Người dùng chỉ biết mua máy phát điện, nổ máy, rồi cứ thế sử dụng các loại thiết bị điện thông thường. Tần số thường là đi đôi với điện áp đầu ra, nhưng những nhà sản xuất lại không chú trọng vào điều chỉnh điện áp đầu ra bằng tần số của chúng.
Ở việc sử dụng các thiết bị điện thông thường như: bóng đèn sợi đốt, lò sưởi điện, một số loại thiết bị điện hoạt động dựa trên nguyên lý như động cơ điện một chiều. Có thể hoạt động tốt với các tần số giao động không quá lớn. Nhưng các thiết bị điện tử lại rất yêu cầu về sự ổn định của tần số.
Thông thường thì ở máy phát điện sẽ có các động cơ nổ, động cơ này làm quay máy phát điện. Để đảm bảo tần số đầu ra ổn định ở một mức phù hợp với lưới điện địa phương [để phù hợp với các thiết bị ở địa phương đó] thì tốc độ quay ở đầu phát điện này phải không đổi. Điều gì sẽ xảy ra khi mà điện năng tiêu thụ đầu ra tăng lên? Nếu không có sự điều chỉnh động cơ thì lúc này tốc độ quay sẽ giảm xuống, và tần số đầu ra thấp đi. Muốn điều chỉnh cho tần số không thay đổi thì máy phát phải tăng ga, có nghĩa là tăng lượng xăng [hoặc dầu] vào buông đốt để chúng có thể cấp thêm công suất truyền cho đầu phát điện.
Như vậy, thấy rằng việc quan trọng nhất là điều chỉnh thế nào cho máy phát có thể luôn phát ở tần số cố định khi mức công suất đầu ra thay đổi. Sự điều chỉnh này mới làm lên một thương hiệu máy phát đảm bảo hoặc là không đảm bảo cho các thết bị điện nhạy cảm. Còn việc điện áp thì sao? Chẳng nhẽ lại không có một sự điều chỉnh nào về nó? Trên thực tế thì các đầu phát điện lại được thiết kế để làm việc với một công suất nhất định phụ thuộc vào từng mã máy [model], các cách quấn dây của đầu phát đã đảm bảo cho việc quay ở một tốc độ nhất định sẽ cho phép cung cấp một điện áp cố định. Do vậy việc điều chỉnh tần số cũng là điều chỉnh điện áp.
Những máy phát điện được sản xuất ở quy mô tư nhân tại các địa phương ở Trung Quốc có thể không đảm bảo điều chỉnh tần số đầu ra một cách nhanh nhạy, linh hoạt như các máy phát điện của các hãng có tên tuổi như Elemax, Honda...
Đối với các máy phát bằng cách lai ghép một động cơ nổ diezen với một đầu phát thì cực kỳ nguy hiểm trong cách kiểm soát tần số làm việc. Tôi đã chứng kiến tận mắt một chiếc máy phát như vậy ở nhà một người bạn của mình: Khi quan sát kỹ, tôi không nhận thấy có bất kỳ một cơ chế tự động điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu để điều chỉnh tốc độ quay của phần máy phát nào cả. Nếu như các loại thiết bị điện như: Máy tính, ti vi, đầu phát mp3/VCD/DVD hoặc các dàn âm thanh dân dụng sử dụng nguồn điện từ các loại máy phát kiểu này thì không nhanh chóng hư hỏng thiết bị cũng sẽ bị giảm tuổi thọ trầm trọng. Vậy bạn không nên sử dụng các máy phát này cho việc giải trí thông thường với các thiết bị điện tử nhạy cảm với điện, mà chỉ dùng cho các máy điều hoà, quạt, tủ lạnh khi cần thiết mà thôi. Tất nhiên, với quy mô sản xuất công nghiệp [như tôi gặp ở một số công trường] thì loại máy này lại tỏ ra hiệu quả với chi phí đầu tư thấp và có công suất phát cao.
Khi sử dụng
Cho dù thế nào thì việc tăng giảm tần số cũng sẽ diễn ra, nhưng chúng ở thời gian được khống chế là bao nhiêu hay thôi. Ta biết rằng tất cả các động cơ đều tăng và giảm công suất sau một khoảng thời gian nhất định - chứ không thể xảy ra tức thời, do đó bao giờ cũng có một thời điểm máy phát bị tăng và gảm đột ngột tần số ở thời điểm mà công suất tiêu thụ bị thay đổi.
Để tránh thời điểm này, bạn nên sử dụng các thiết bị một cách ổn định công suất tiêu thụ khi đang dùng máy phát điện. Nếu như bạn bật công tắc nguồn một chiếc ti vi 21in thông thường, bạn sẽ nhận thấy máy rồ lên một nhát chừng 1/2 giây [đối với máy phát của hãng Elemax] rồi bắt đầu ổn định. Đó là thời điểm quá độ trong nguồn điện của chiếc ti vi kia [về bản chất, chúng nạp điện vào tụ nguồn vốn có điện dung cao, và quá trình này cũng rất phức tạp, hy vọng tôi còn nhớ để có thể viết một bài về nó], và tiêu thụ đột ngột một lược công suất lớn và gây ra hiện tượng giao động về tần số. Tương tự với nó là máy tính, chúng cũng làm giao động lớn về tần số trong khoảng thời gian đầu tiên.
Sử dụng ổn định là như thế nào, chúng ta có thể đặt chung một chế độ sẵn sàng khởi động vào hệ thống điện khi máy phát bắt đầu khởi động xong quá trình và chuẩn bị đi vào hoạt động ổn định. Có nghĩa rằng nên cắm sẵn ti vi, máy tính vào nguồn, bật chúng công tắc hai thiết bị này, nhưng lại không bật để làm việc ngay. Sau khi nổ máy phát ở chế độ không tải thì mới bắt đầu đóng mạch cấp vào hệ thống lưới điện gia đình. Các thiết bị điện khác có công suất thấp [cứ mỗi thiết bị khoảng 100W] thì không ảnh hưởng nhiều về tần số khi chúng được bật hoặc tắt trong quá trình sử dụng.
Tôi khuyến cáo rằng bạn không nên sử dụng đồng thời ti vi, máy tính và một thết bị tiêu thụ công suất không ổn định như: tủ lạnh và máy giặt. Hai thết bị này làm việc theo chu kỳ: Tủ lạnh thì làm việc đến nhiệt độ tới hạn rồi ngắt, đến khi nhiệt thấp xuống quá, chúng lại bật động cơ nén gas, còn máy giặt thì hầu như thay đổi liên tục chiều quay nên có giao động lớn về công suất tiêu thụ.
Trang chủ » Blog Chia Sẻ » Giới thiệu về bộ điều chỉnh điện áp AVR máy phát điện
Khi nhắc đến máy phát điện người ta thường chỉ quan tâm đến hai phần chính là ROTO [1] và STATO [2]. Tuy nhiên, ngoài hai phần chính cấu tạo nên máy phát điện thì còn một số các phần khác như chổi than chì và AVR [ bộ điều chỉnh điện áp],…Vậy AVR máy phát điện là gì? Công dụng của AVR?
Dưới đây là một số thông tin về bộ điều chỉnh điện áp AVR mà bạn nên biết.
Bộ điều chỉnh điện áp AVR là gì?
Bộ điều chỉnh điện áp AVR [là từ viết tắt của Automatic Voltage Regulator] là hệ thống tự động điều khiển điện áp đầu cực máy phát điện. Thông qua tác động vào hệ thống kích từ của máy phát điện để đảm bảo điện áp tại đầu cực máy phát trong giới hạn cho phép.
Do vậy, bộ điều chỉnh điện áp là một bộ phận rất quan trọng trong máy phát điện hoặc hệ thống tổ máy phát điện. Nếu mất khả năng tự điều chỉnh điện áp thì chất lượng điện cung cấp [điện áp và tần số] sẽ không đáp ứng được cho các thiết bị điện.
Nguyên lý hoạt động
Bộ AVR được đấu nối với các biến điện áp một pha ll0V riêng biệt nhau nằm trong tủ thiết bị đóng cắt máy phát. Bộ AVR đáp ứng được thành phần pha thứ tự của điện áp máy phát và không phụ thuộc vào tần số.
Bộ ổn đinh điện áp AVR là loại điện tử kỹ thuật số, nhận tín hiệu đầu vào là điện áp 3 pha tại đầu cực máy phát, sử dụng nguyên lý điều chỉnh PID [là sự kết hợp của 3 bộ điều khiển: tỉ lệ, tích phân và vi phân, có khả năng điều chỉnh sai số thấp nhất có thể, tăng tốc độ đáp ứng, giảm độ vọt lố, hạn chế sự dao động] theo độ lệch điện áp đầu cực máy phát, đồng thời điều chỉnh hằng số hệ số công suất và hằng số dòng điện trường.
AVR cơ bản bao gồm có một vòng lặp điều chỉnh áp bằng các tín hiệu tích phân tải để đạt được sự ổn định tạm thời và ổn định động được thực hiện trên cả ba pha. Độ chính xác của điện áp điều chỉnh nằm trong trong khoảng 0.5% giá trị cài đặt.
Một tín hiệu điều khiển từ bên ngoài được tác động vào bộ AVR để thay đổi liên tục giá trị điều chỉnh mẫu mà không cần bất cứ một bộ phận quay nào.
Bộ AVR được cung cấp cùng với các bộ giới hạn giá trị kích từ min, max và có thể điều chỉnh; bộ giới hạn cho phép tổ máy vận hành an toàn và ổn định. Bộ giới hạn hoạt động sẽ tác động điều chỉnh góc mở các thyristor đưa đường cong vận hành của các bộ giới hạn càng gần với đường cong công suất của tổ máy. Do sự xuất hiện sụt áp tức thời hoặc do ngắn mạch ngoài, bộ giới hạn quá kích từ sẽ không phản ứng trong khoảng 1s để cho phép chính xác lại dòng kích từ cưỡng bức.
AVR dùng để làm gì?
Điều chỉnh điện áp
Bộ điều chỉnh điện áp của máy phát điện có chức năng theo dõi điện áp đầu ra của máy và so sánh nó với một điện áp tham chiếu. Đồng thời, bộ AVR phải đưa ra lệnh để tăng giảm dòng điện kích thích sao cho sai số giữa điện áp đo được với điện áp tham chiếu phải là nhỏ nhất. Muốn thay đổi điện áp của máy phát điện, người ta chỉ cần thay đổi điện áp tham chiếu này.
Thông thường điện áp tham chiếu thường được đặt tại giá trị định mức khi máy phát bắt đầu vận hành độc lâp hoặc là điện áp thanh cái, điện áp lưới tại chế độ vận hành hòa lưới.
Giới hạn tỉ số điện áp
Khi máy phát điện bắt đầu khởi động, tại thời điểm đó tốc độ quay của Roto còn thấp, tần số phát ra cũng thấp. Vì vậy, AVR có chức năng tăng dòng kích thích lên Roto nhằm tác động tới dòng kích thích của máy phát điện sao cho phù hợp với giá trị đặt hoặc dòng áp lưới.
Trong tất cả các trường hợp, tốc độ của máy phát điện cần đạt đến 95% tốc độ định mức. Do đó, AVR tự động cũng phải luôn luôn theo dõi tỷ số này để điều chỉnh dòng kích thích cho phù hợp. Kể cả khi điện áp của máy phát điện chưa đạt đến điện áp tham chiếu.
Điều khiển công suất vô công của máy phát điện
Khi máy phát điện chưa hoạt động, việc thay đổi dòng điện kích từ chỉ có thể thay đổi điện áp đầu cực máy phát. Quan hệ giữa điện áp máy phát điện đối với dòng điện kích từ được biểu diễn bằng một đường cong gọi là đặc tuyến không tải [đặc tuyến V-A].
Khi máy phát hoạt động với lưới điện có công suất lớn hơn máy phát điện. Việc tăng giảm dòng kích thích hầu như không làm thay đổi điện áp lưới. Và khi đó, chính tác dụng của AVR sẽ không điều khiển điện áp máy phát điện nữa. Mà là điều khiển dòng công suất phản kháng [còn gọi là công suất ảo] của máy phát điện.
Hơn thế nữa, khi dòng kích thích tăng, công suất vô công sẽ tăng, dòng kích thích giảm, công suất vô công giảm. Dỏng kích thích giảm đến một mức độ nào đó, công suất vô công của máy sẽ giảm xuống 0, và sẽ tăng lại theo chiều ngược lại [chiều âm], nếu dòng kích thích tiếp tục giảm thêm.
AVR ngoài việc theo dõi và điều khiển điện áp còn phải theo dõi và điều khiển điện áp ảo chính là điều khiển dòng kích.
Bù trừ điện áp giảm trên đường giây
Muốn giảm bớt tác hại của hệ thống do quá trình vận hành máy phát điện gây ra, bộ AVR phải dự đoán được khả năng sụt giảm của đường dây, tạo ra điện áp bù trừ cho độ sụt giảm đó. Tác động bù trừ này sẽ giúp cho điện áp tại một thời điểm nào đó giữa máy phát và hộ tiêu thụ sẽ được ổn định theo tải. Điện áp tại hộ tiêu thụ giảm đôi chút so với tải, trong khi điện áp tại đầu cực máy phát sẽ có tăng đôi chút so với tải.
Để có được tác động này, nhà sản xuất sẽ thêm 1 tín hiệu dòng điện vào trong mạch đo lường tạo ra một dòng điện đến nơi muốn điều chỉnh. Mức điện áp này sẽ được cộng thêm vào [hoặc trừ bớt đi] với điện áp đầu cực máy phát điện đã đo được. Khi đó, bộ điều chỉnh điện áp tự động AVR sẽ căn cứ vào điện áp tổng để điều chỉnh dòng kích từ sao cho điện áp tổng không đổi.
Ngoài ra, AVR còn có một số tác dụng như:
- 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.
Một số thiết bị điều chỉnh điện áp
Bộ điều khiển tự động bán dẫn hoặc kỹ thuật số
Ngày nay, bộ điều khiển thường cấu tạo trên kỹ thuật số vi xử lý. Màn hình cảm ứng được kết nối để có thể cài đặt tham số, thuật toán điều khiển và đo lường các giá trị tức thời. Một số bộ điều tốc cho các máy phát cớ lớn [>15MW] bộ điều khiển có thể kết nối đến hệ thống giám sát SCADA trong nhà máy để giám sát các thông số tức thời, biểu đồ vận hành quá khứ [trent] hoặc các sự kiện bởi các giao thức và mạng thông tin phổ thông hoặc chuyên biệt của nhà sản xuất.
Bộ điều chỉnh điện áp bằng tay
Bộ điều chỉnh điện áp bằng tay có khả năng điều chỉnh góc mở thyristor bằng một mạch độc lập. Để chỉ báo sự khác nhau giữa điều khiển bằng tay và điều khiển tự động, sẽ trang bị một mạch cân bằng. Trong trường hợp bộ điều chỉnh tự động gặp sự cố thì điều chỉnh bằng tay phải sẵn sàng để tổ máy tiếp tục vận hành. Một mạch chuyển tiếp phải được cung cấp để cho phép chuyển từ chế độ tự động sang chế độ bằng tay mà không có sự thay đổi nào cho bộ kích từ.
Khi AVR của máy phát điện bị hỏng?
Cũng giống như các bộ phận khác của máy phát điện. AVR cũng có nguy cơ hỏng hóc. Vì vậy, nếu AVR gặp sự cố, cần liên hệ ngay với các đơn vị sửa chữa, bảo dưỡng máy phát điện uy tín để được nhân viên kỹ thuật tư vấn và hỗ trợ trong thời gian ngắn nhất đảm bảo không ảnh hưởng và gián đoạn đến công việc của bạn. Bởi vì mỗi loại máy phát điện khác nhau sẽ có những thiết kế mạch AVR khác nhau nên nếu không đảm bảo uy tín bạn rất dễ bị thay các thiết bị bằng những sản phẩm không đạt yêu cầu.
Hơn thế nữa, cho dù là cùng một dòng máy phát điện nhưng mỗi hãng sản xuất sẽ có thiết kế mạch AVR đặc trưng, khác biệt. Chính vì thế, người dùng không nên tự ý tháo lắp, sửa chữa máy phát điện khi AVR bị hỏng nếu không thông thạo và am hiểu về nó.
Bài viết cung cấp một số thông tin cho bạn về bộ điều chỉnh điện áp AVR. Bài viết có thể còn nhiều thiếu sót mong nhận được nhận xét của mọi người để bài viết đầu đủ hơn!
CÔNG TY CỔ PHẦN MÁY VÀ THIẾT BỊ MIỀN BẮC
Số 10, ngõ 143 Kim Mã, phường Kim Mã, quận Ba Đình, Hà Nội
Zalo & SĐT: 0984.277.707 / 0369.622.622
Email: