Một siêu tụ điện là một thiết bị có thể lưu trữ năng lượng điện nhanh chóng và xả chậm. Chúng ta biết rằng các tụ điện bình thường như Tụ điện, Tụ gốm v.v … có thể lưu trữ năng lượng điện rất nhanh và phóng điện cũng rất nhanh nhưng siêu tụ điện thì không giống vậy.

Siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện dung lượng cao hoặc tụ điện hai lớp điện (EDLC). Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về siêu tụ điện, các ứng dụng, ưu điểm, nhược điểm của chúng nhé.

Siêu tụ điện là gì?

Một siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện dung lượng cao hoặc tụ điện hai lớp có thể lưu trữ một lượng lớn năng lượng gấp gần 10 đến 100 lần năng lượng so với các tụ điện thông thường. Nó được ưa chuộng rộng rãi hơn pin vì khả năng sạc nhanh hơn và cung cấp năng lượng nhanh hơn.

Nó có nhiều chu kỳ sạc và xả hơn pin sạc. Chúng được phát triển trong thời hiện đại vì lợi ích công nghiệp và kinh tế.
Điện dung của tụ điện này cũng được đo bằng Fara (F). Ưu điểm chính của tụ điện này là hiệu quả và khả năng lưu trữ năng lượng cao.

Siêu tụ điện tiếng Anh là gì?

Trong tiếng Việt chúng ta, có lẽ khi nói đến siêu tụ điện thì rất nhiều người còn thấy lạ lẫm. Không biết chúng là gì? Có phải là mấy cái tụ điện thông thường trong mạch điện tử hay không?

Nhưng trong các tài liệu nước ngoài, siêu tụ điện là một thuật ngữ, một tên gọi rất phổ biến. Và chúng được gọi là Supercapacitor. Lý do vì sao mình muốn chia sẻ với các bạn biết trong tiếng Anh siêu tụ điện được gọi là gì. Mục đích để chúng ta có thêm từ ngữ để tìm kiếm tài liệu để nghiên cứu tìm hiểu về loại linh kiện hay thiết bị lưu trữ tích điện này.

Nguyên lý siêu tụ điện

Tương tự như một tụ điện bình thường, siêu tụ điện cũng có hai bản song song với diện tích lớn hơn. Nhưng sự khác biệt là, khoảng cách giữa các tấm là nhỏ. Các tấm được tạo thành từ kim loại và ngâm trong chất điện phân. Các tấm được ngăn cách bởi một lớp mỏng gọi là chất cách điện.

Khi các điện tích trái dấu được hình thành ở cả hai phía của chất cách điện, một lớp điện kép được hình thành và các tấm được tích điện. Do đó chúng được tích điện và có điện dung cao hơn. Những tụ điện này được sử dụng để cung cấp năng lượng cao và cho phép dòng tải cao với điện trở thấp. Chi phí của siêu tụ điện cao vì điện dung sạc và xả cao.

Một lớp điện kép được tạo ra khi các tấm được thay đổi và các điện tích trái dấu được hình thành ở cả hai mặt của các tấm. Do đó các siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện hai lớp hoặc tụ điện hai lớp điện (EDLC). Khi diện tích của các bản tăng và khoảng cách giữa các bản giảm thì điện dung của tụ tăng.

Khi chúng không được sạc, tất cả các điện tích được phân phối ngẫu nhiên trong tế bào. Khi chúng được tích điện, tất cả các điện tích dương được hút vào cực âm và các điện tích âm được hút vào cực dương. Thông thường, các siêu tụ điện có sẵn với điện dung 420F, dòng sạc và xả 4-2A với nhiệt độ phòng -22 độ C.

Làm thế nào để sạc một siêu tụ điện?

Các siêu tụ điện có khả năng tự xả và chu kỳ sạc không giới hạn. Những loại tụ điện này có thể làm việc với điện áp thấp (2-3V) và có thể được kết nối nối tiếp để tạo ra điện áp cao, được sử dụng trong các thiết bị cần nguồn lớn. Nó có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn và giải phóng tức thời và nhanh hơn khi so sánh với pin.

Khi tụ điện này được kết nối với mạch hoặc nguồn điện áp DC, các bản là điện tích và điện tích trái dấu được hình thành ở cả hai phía của dải phân cách, tạo thành một tụ điện điện phân hai lớp.

Để sạc một siêu tụ điện, kết nối cực dương của nguồn điện áp với cực dương của siêu tụ điện và cực âm của nguồn điện áp được nối với cực âm của chúng.

Nếu siêu tụ điện được kết nối với nguồn điện áp 15V, thì nó sẽ sạc tới 15V. Khi điện áp được tăng lên quá điện áp ngưỡng, thì chúng có thể bị hỏng. Vì vậy, điện trở được kết nối nối tiếp với nguồn điện áp và tụ điện để giảm dòng điện chạy qua tụ điện và nó không bị hỏng.

Nguồn cung cấp dòng không đổi và nguồn cung cấp điện áp giới hạn phù hợp với siêu tụ điện. Khi điện áp tăng dần, lượng dòng điện chạy qua tụ thay đổi. Trong chế độ sạc đầy, dòng giảm theo mặc định.

So sánh siêu tụ điện với pin

Pin được sử dụng rộng rãi với dung lượng cụ thể, cũng có mật độ năng lượng tốt hơn. Các siêu tụ điện là các tụ điện dung lượng cao với mật độ năng lượng cao. Khi so sánh với pin, siêu tụ điện có khả năng sạc nhanh, có thể xử lý nhiệt độ thấp, độ tin cậy cao và trở kháng thấp.

Chi phí của pin thấp trong khi chi phí của siêu tụ điện cao. Các siêu tụ điện có khả năng tự xả. Trong pin, điện áp hoạt động xác định chế độ sạc và xả. Trong một siêu tụ điện, điện áp cho phép phụ thuộc vào loại vật liệu điện môi được sử dụng giữa các bản. Và cũng là chất điện phân trong tụ điện có thể làm tăng điện dung.

Pin có các dạng như pin axit-chì, Ni-MH, Li-Po, Li-ion, LMP, … Các siêu tụ điện có sẵn với chất điện phân hữu cơ, chất điện phân nước, chất lỏng ion,… Pin được sử dụng để lưu trữ một lượng lớn năng lượng và siêu tụ điện được sử dụng để cung cấp mật độ năng lượng cao.

Sự khác biệt giữa siêu tụ điện và tụ điện bình thường là gì?

Có một vài điểm khác biệt giữa siêu tụ điện và tụ điện thông thường như:

– Tụ điện bình thường có vật liệu điện môi nhưng siêu tụ điện không có vật liệu điện môi.

– Các siêu tụ điện có dung dịch điện phân nhưng tụ điện bình thường không có dung dịch điện phân.

– Trong một tụ điện bình thường, các vật liệu điện môi dùng để cách điện giữa các bản hoặc điện cực. Nhưng trong siêu tụ điện, một bộ phân tách được sử dụng để cách điện giữa các điện cực.

– Tốc độ sạc và xả của tụ điện bình thường rất nhanh. Nhưng trong trường hợp siêu tụ điện, tốc độ sạc rất nhanh nhưng tốc độ xả chậm.

– Công suất điện áp của siêu tụ điện rất thấp thường là 2,7V nhưng các tụ điện bình thường như tụ điện phân có sẵn có định mức điện áp rất cao.

– Điện dung của siêu tụ điện rất cao thường trên 500F.

Ưu điểm của siêu tụ điện

Các siêu tụ điện có nhiều lợi thế như:

– Hiệu quả rất cao.

– Khả năng sạc nhanh.

– Siêu tụ điện có tuổi thọ cao hơn pin 10 đến 15 năm.

– Siêu tụ điện có thể chịu được mọi nhiệt độ trong khoảng từ -30 đến 65 độ trong khi pin có thể chịu được từ 10 đến 40 độ C.

– Các siêu tụ có trọng lượng rất nhẹ.

– Các siêu tụ điện có thể được cài đặt trong một khu vực hẹp vì nó có kích thước rất nhỏ.

– Các siêu tụ điện có phản ứng thoáng qua rất nhanh.

Nhược điểm của siêu tụ điện

Các siêu tụ điện cũng có một số nhược điểm, chẳng hạn như:

– Các siêu tụ điện có năng lượng riêng rất thấp.

– Rất khó để tạo ra siêu tụ điện có công suất điện áp cao ở thời điểm hiện tại, đó là lý do tại sao hầu hết các siêu tụ điện 2.7V đều có sẵn trên thị trường.

– Thuộc tính điện áp phóng tuyến tính của chúng là một bất lợi. Đặc tính điện áp phóng tuyến tính có nghĩa là khi siêu tụ phóng 50% tổng năng lượng dự trữ, điện áp cũng giảm một nửa. Có nghĩa là nếu điện áp đầy của chúng là 2,7V thì điện áp sẽ giảm xuống còn 1,3V. Nhưng trong trường hợp pin, điện áp sẽ gần với điện áp đầy thậm chí khi pin xả 50% năng lượng.

– Giá của siêu tụ điện cao hơn pin Li-ion cùng dung lượng.

– Siêu tụ điện xả nhanh hơn pin khi không được kết nối với tải hoặc nói cách khác, đặc tính tự xả của siêu tụ là một bất lợi nữa.

Ứng dụng của siêu tụ điện

Một số ứng dụng đáng chú ý của siêu tụ điện mà chúng ta có thể thấy như:

– Các siêu tụ chủ yếu được sử dụng ở những nơi cần sạc và xả rất nhanh.

– Chúng được sử dụng trong máy ảnh kỹ thuật số để nhấp nháy ánh sáng.

– Chúng được sử dụng trong xe điện và cơ cấu hãm tái sinh được sử dụng để sạc siêu tụ điện. Phanh tái tạo giúp sạc trong thời gian rất ngắn. Để khởi động điện trong hệ thống start-stop

– Chúng cũng được sử dụng trong máy khử rung tim trong ngành y tế, để gây sốc tim cho người bệnh.

– Chúng được sử dụng để cung cấp năng lượng dự phòng cho các thiết bị năng lượng thấp như các card PC, các đồng hồ đo tự động.

– Ngày nay các siêu tụ điện được sử dụng trong nhiều công cụ điện và điện tử cầm tay.

Một số câu hỏi thường gặp về siêu tụ điện

Sau đây là một vài câu hỏi mà chúng ta thường tìm thấy trên các diễn đàn công nghệ khi thảo luận về siêu tụ điện. Các bạn cùng tham khảo nhé!

Siêu tụ điện có thể thay thế pin?

Để cung cấp mật độ năng lượng cao, và cho các mục đích sạc đơn giản và nhanh nhất, các siêu tụ điện có thể thay thế pin.

Một siêu tụ điện có thể lưu trữ bao nhiêu năng lượng?

Các siêu tụ điện lưu trữ 22,7J lượng năng lượng tối đa cho nguồn cung cấp 5,5V. Nó lưu trữ năng lượng gấp 10 – 100 lần trên mỗi đơn vị khối lượng hoặc thể tích khi so sánh với các tụ điện điện phân

Sự khác biệt giữa pin và siêu tụ điện là gì?

Pin được sử dụng để lưu trữ năng lượng cao và siêu tụ điện có mật độ năng lượng cao.

Các siêu tụ điện được sử dụng để lưu trữ và giải phóng năng lượng nhanh chóng trong khi pin lưu trữ năng lượng trong thời gian dài hơn.

Một siêu tụ điện có thể giữ điện tích trong bao lâu?

Thời gian sạc của siêu tụ điện là 1-10 giây khi so với 10-60 phút để đạt được pin sạc đầy. Nó cung cấp 10.000W/kg với chu kỳ xả sạc không giới hạn.

Tại sao không sử dụng tụ điện thay vì pin?

Tụ điện lưu trữ năng lượng điện và có hàng ngàn chu kỳ sạc-xả. Pin khi xả có dòng điện không đổi và có công suất không đổi. Trong khi điện áp Tụ điện giảm tuyến tính ở dòng điện không đổi, thì công suất cũng giảm. Vì vậy, các tụ điện không thể thay thế cho pin.

Qua bài viết này, chúng ta đã biết được một siêu tụ điện là gì rồi phải không nào?

Các bạn giúp mình chia sẻ bài viết này nhé! Chân thành cảm ơn bạn đọc.

Bộ khởi động mềm. Chúng còn được gọi là bộ điều khiển động cơ thông minh, những bộ khởi động này chủ động điều chỉnh điện áp để điều khiển dòng điện khởi động và dừng và mô-men xoắn để tăng cường các đặc tính cơ và điện của động cơ, vận hành máy và mạch động cơ.

Khởi động mềm soft starter là kinh tế cho những ứng dụng cần điều khiển động cơ khi khởi động và dừng vì chúng có kiểm soát nâng cao hơn so với các phương pháp khởi động trực tiếp.

Khởi động mềm là gì?

Bộ khởi động mềm động cơ là một thiết bị được sử dụng với động cơ điện xoay chiều để tạm thời giảm tải và mô-men xoắn trong hệ truyền động và tăng dòng điện của động cơ trong quá trình khởi động. Điều này làm giảm ứng suất cơ học trên động cơ và trục, cũng như ứng suất điện động trên cáp điện và mạng phân phối điện kèm theo, kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động khởi động mềm

Về cơ bản, một bộ khởi động mềm hoạt động bằng cách kiểm soát lượng điện áp chạy qua các mạch động cơ. Nó làm điều này bằng cách hạn chế mô-men xoắn trong động cơ. Điều này lần lượt cho phép bộ khởi động mềm giảm điện áp và cho phép dòng điện gia tăng một cách trơn tru.

Ngoài ra, một số kiểu máy khởi động mềm nhất định có thể sử dụng các thiết bị trạng thái rắn. Các thiết bị này là một phương tiện khác để kiểm soát lượng dòng điện được phép chạy qua động cơ. Điều này cho phép bộ khởi động mềm điều khiển dòng điện theo ba giai đoạn riêng biệt để cho phép mức độ điều khiển chính xác hơn.

Khởi động mềm điện tử

Một bộ khởi động mềm ba pha điển hình sử dụng sáu thyristor hoặc SCR, được sắp xếp theo cấu hình song song để khởi động động cơ điện một cách trơn tru.

Một thyristor được tạo thành từ 3 phần:

– Cổng logic

– Cathode

– Cực dương

Khi một xung bên trong được áp dụng cho cổng, nó cho phép dòng điện chạy từ Anode đến Cathode, sau đó gửi dòng điện tới động cơ của chúng ta.

Khi các xung bên trong không áp dụng cho cổng, SCR (Bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon) ở trạng thái TẮT và do đó chúng hạn chế dòng điện tới động cơ.

Các xung bên trong này giới hạn điện áp đặt vào động cơ làm chậm dòng vào.

Khi bạn cấp nguồn cho máy, các SCR này sẽ kích hoạt, hạn chế điện áp và sau đó ổn định khi máy đạt được công suất tối đa. Điều này giữ cho nhiệt độ động cơ thấp và giảm sốc động cơ.

Mặc dù bộ khởi động mềm bằng điện là một ví dụ về giải pháp khởi động mềm, nhưng chúng không phải là giải pháp duy nhất có sẵn. Ngoài ra còn có các tùy chọn cơ học ít phụ thuộc vào dòng điện mà dùng các giải pháp vật lý, cơ học.

Bộ khởi động mềm cơ học dựa vào bộ ly hợp và các khớp nối khác nhau sử dụng chất lỏng, lò xo thép hoặc lực từ để giảm lượng mô-men xoắn trong động cơ. Điều này giới hạn điện áp cho phép tăng qua động cơ và cho phép nó tăng công suất nhẹ nhàng và dễ dàng hơn.

Các cách khởi động động cơ

• Khởi động trực tiếp
• Đấu mạch sao tam giác hoặc dùng khởi động mềm
• Dùng máy biến áp
• Dùng biến tần

Về mặt kỹ thuật, bộ khởi động mềm có thể là bất kỳ thiết bị nào làm giảm mô-men xoắn áp dụng cho động cơ điện. Nó thường bao gồm các thiết bị trạng thái rắn như thyristor để điều khiển ứng dụng điện áp cung cấp cho động cơ. Bộ khởi động mềm hoạt động trên thực tế là mô-men xoắn tỷ lệ với bình phương của dòng điện khởi động, lần lượt tỷ lệ với điện áp đặt vào. Do đó mô-men xoắn và dòng điện có thể được điều chỉnh bằng cách giảm điện áp tại thời điểm khởi động động cơ.

Có hai loại điều khiển bằng cách sử dụng bộ khởi động mềm:

Điều khiển mở

Điện áp khởi động được áp dụng theo thời gian, không phụ thuộc vào dòng điện được rút ra hoặc tốc độ của động cơ. Đối với mỗi pha, hai SCR được kết nối ngược và SCR hoạt động ban đầu với độ trễ 180 độ trong các chu kỳ nửa sóng tương ứng (trong đó mỗi SCR hoạt động). Độ trễ này giảm dần theo thời gian cho đến khi điện áp ứng dụng tăng lên đến điện áp cung cấp đầy đủ. Điều này còn được gọi là hệ thống dốc điện áp thời gian.

Điều khiển vòng kín

Bất kỳ đặc tính đầu ra nào của động cơ như dòng điện được rút ra hoặc tốc độ được theo dõi và điện áp khởi động được điều chỉnh tương ứng để có được đáp ứng yêu cầu. Dòng điện trong mỗi pha được theo dõi và nếu vượt quá một điểm đặt nhất định, đường nối điện áp thời gian bị dừng lại.

Do đó, nguyên tắc cơ bản của bộ khởi động mềm là bằng cách điều khiển góc dẫn của SCR, ứng dụng của điện áp cung cấp có thể được kiểm soát.

Ưu điểm của khởi động mềm

Một số ưu điểm nổi trội của bộ khởi động mềm mà chúng ta có thể thấy như:

• Cải thiện hiệu quả khởi động động cơ.
• Khởi động có kiểm soát: Dòng khởi động có thể được điều khiển trơn tru bằng cách dễ dàng thay đổi điện áp khởi động và điều này đảm bảo khởi động trơn tru của động cơ mà không có bất kỳ cú giật nào.
• Kiểm soát gia tốc: Gia tốc động cơ được điều khiển trơn tru.
• Chi phí thấp và kích thước nhỏ gọn: Điều này được đảm bảo với việc sử dụng các công tắc trạng thái rắn.

Nhược điểm của khởi động mềm

Bên cạnh những ưu điểm của khởi động mềm mà chúng ta đã thảo luận ở trên. Thì khởi động mềm cũng tồn tại không ít những nhược điểm như:

• Khởi động mềm không thay đổi được tốc độ và tần số của động cơ sau khi khởi động
• Khởi động mềm không đảo chiều được động cơ
• Dòng điện không chuẩn sin
• Biên độ sóng hài cao
• Lắp đặt đòi hỏi nắm vững kỹ thuật

Cách chọn khởi động mềm sao cho đúng

Như đã biết, mục đích của bộ khởi động mềm là để khởi động động cơ. Vậy khi chọn bộ khởi động mềm, chúng ta cần lưu ý các vấn đề sau:

• Biết được đặc tính ứng dụng
• Nắm được công suất động cơ
• Vị trí lắp đặt
• Chi phí đầu tư

Ứng dụng của khởi động mềm

Khởi động mềm thường được sử dụng để khởi động các động cơ có công suất trung bình lớn không đòi hỏi thay đổi được tốc độ hay đảo chiều động cơ trong quá trình hoạt động.

Các bộ khởi động mềm được sử dụng trong các ứng dụng chỉ yêu cầu kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn trong khi khởi động. Hoặc khi có yêu cầu giảm dòng khởi động lớn liên quan đến động cơ lớn.

Khởi động mềm có thể được thiết lập theo yêu cầu của từng ứng dụng. Một số bộ khởi động mềm bao gồm quá trình “học” để tự động điều chỉnh cài đặt điều khiển theo các đặc điểm của tải động cơ, để giảm yêu cầu khởi động nguồn khi bắt đầu.

Trong các ứng dụng bơm, khởi động mềm có thể tránh tăng áp.

Hệ thống băng tải có thể được khởi động trơn tru, tránh giật và căng thẳng cho các bộ phận truyền động.

Quạt hoặc các hệ thống khác có ổ đĩa vành đai có thể được khởi động chậm để tránh trượt đai.

Khởi động mềm được nhìn thấy trong các máy bay trực thăng R/C điện, và cho phép các cánh quạt quay tự động một cách trơn tru, có kiểm soát thay vì tăng đột ngột.

Trong tất cả các hệ thống, khởi động mềm sẽ hạn chế dòng vào và do đó cải thiện tính ổn định của nguồn điện và sụt áp thoáng qua có thể ảnh hưởng đến các phụ tải khác.

Khởi động mềm thay thế cho các cách khởi động trực tiếp hoặc mạch sao tam giác.

Lời kết

Qua bài viết, chúng ta đã nắm được như thế nào là một bộ khởi động mềm rồi đúng không nào?

Các bạn còn thắc mắc hay muốn góp ý cho bài viết, hãy để lại trong phần bình luận trên các trang mạng xã hội nơi mà bài viết này được chia sẻ nhé.

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết.

Tua bin hơi nước đầu tiên xuất hiện đầu thế kỉ XIX. Những người đầu tiên chế tạo ra tuabin hơi nước là Gustav de Laval (người Thuỵ Điển) và Charles Parsons (Anh).

Câu hỏi đặt ra: Tua bin hơi nước là gì? Chúng hoạt động như thế nào? Ứng dụng của tuabin hơi nước là gì? Chúng ta cùng tìm hiểu nhé!

Tua bin hơi nước là gì?

Tua bin hơi nước là một thiết bị chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng. Khi tuabin tạo ra chuyển động quay, nó thích hợp nhất cho hoạt động của máy phát điện. Bản thân cái tên cho thấy thiết bị được điều khiển bởi hơi nước và khi dòng hơi chảy qua các cánh quạt tua bin, sau đó hơi nước nguội đi và sau đó nở ra, do đó quá trình cung cấp hơi nước gần như là liên tục để tạo ra năng lượng.

Do các cánh quạt biến đổi năng lượng hơi thành chuyển động. Theo cách này, tua bin hơi được vận hành để cung cấp điện. Các thiết bị này sử dụng áp suất hơi tăng cường để quay máy phát điện ở tốc độ cực cao. Và tốc độ quay của chúng là tốt hơn nhiều so với tua bin nước và tua bin gió.

Ví dụ: Tua bin hơi thông thường có tốc độ quay 1800-3600 vòng/phút, vòng quay gần gấp 200 lần so với tua bin gió.

Tua bin hơi nước tiếng Anh là gì

Trong tiếng Anh, tua bin hơi nước được dịch là Steam Turbine. Các bạn có thể dùng từ này để tìm kiếm các tài liệu về máy tua bin hơi nước nhé!

Cấu tạo tua bin hơi nước

Dòng hơi nước chảy qua van nạp, tác động lên cánh quay, đẩy rôto quay. Để tiện lắp đặt và đại tu, thiết bị này có một cấu trúc hai trụ bản lề lỗ hút thẳng đứng. Tua bin hơi nước gồm có những bộ phận sau:

• Bộ ống nạp: Bộ ống nạp gồm có ống, van nạp, mối hàn lắp, ống dạng nón, và ống khuỷu, … Đó là phần đầu tiên của tua bin. Van nạp ngắt dòng chảy khi tua bin xảy ra các sự cố khẩn cấp hoặc ngừng đại tu. Ống nạp có bộ phận hàn, với áp suất chịu đựng và hiệu suất thuỷ lực thuận lợi.
• Bộ phận chính: Cánh dẫn hướng, làm bằng thép không rỉ, là một kết cấu có hai trụ đỡ. Nắp cột áp và vòng đai, đáy có vỏ bằng thép. Bộ phân phối có cấu trúc lá trượt đơn giản, để tiện lắp đặt và đại tu. Có các chốt trượt bảo vệ giữa thanh chắn dòng và thanh chắn dòng tự động.
• Bộ phận quay: Rôto được lắp đặt trên phần mở rộng của trục, và côn rôto. Vỏ rôto làm bằng thép không gỉ, chống xâm thực tốt và có đặc tính mài mòn.
• Bộ ống hút: Bộ ống hút gồm có một thiết bị nạp khí, một ống khuỷu, và một ống hình nón. Thiết bị nạp khí được lắp giữa vòng đai đáy và ống khuỷu. Để giảm độ rung thuỷ lực và ảnh hưởng đến khí xâm thực, cần phải có thiết bị nạp khí và khí bổ sung tự nhiên ở ngoài vùng định danh của thiết bị.

Nguyên lý làm việc của tuabin hơi nước

Nguyên lý hoạt động của thiết bị này dựa trên chuyển động của hơi nước. Áp suất hơi ra từ các vòi phun chạm vào các cánh quay đang được đặt trên trục. Do vận tốc trong hơi nước tăng lên, nó gia tăng áp lực mạnh mẽ lên các cánh của thiết bị, cánh chuyển động làm cho trục rôto quay theo. Nói chung, tua bin hơi cô lập năng lượng của trục quay và sau đó biến nó thành động năng.

Sự biến đổi của động năng thực hiện tác động cơ học đến các cánh quạt và rôto này có kết nối với máy phát tua bin hơi nước. Do cấu trúc của thiết bị rất hợp lý, nó tạo ra tiếng ồn tối thiểu khi so sánh với các loại thiết bị quay khác.

Trong hầu hết các tuabin, tốc độ cánh quay đều tuyến tính với tốc độ hơi nước chảy qua. Khi hơi được gia tăng thì lực tác động cánh quay tăng, do đó vận tốc quay cũng tăng theo. Ví dụ, tuabin chính được sử dụng trong các nhà máy hạt nhân có tốc độ giãn nở hơi nước là gần 6 MPa đến 0,0008 MPa có tốc độ ở 3000 vòng quay trên tần số 50 Hz và 1800 vòng quay ở tần số 60 Hz.

Vì vậy, nhiều nhà máy hạt nhân hoạt động như một máy phát điện tuabin một trục có một tuabin đa tầng và ba tuabin LP song song, một bộ kích cùng với máy phát chính.

Các loại tuabin hơi nước

Tuỳ thuộc vào tính chất của quá trình nhiệt, chúng ta có thể phân biệt các loại tua bin hơi nước như sau:

Theo tầng số công tác

– Tuabin một tầng (Single- stage turbines): Có công suất nhỏ .Thường dùng cho các loại máy như: máy nén ly tâm, bơm, quạt…

– Tuabin nhiều tầng (Multistage turbines): Có nhiều tầng công tác (xung lực hay phản lực) nối tiếp nhau. Loại này có công suất lớn.

Theo hướng chuyển động của dòng hơi

– Tuabin dọc trục (Axial turbines): Đặc điểm của loại này là dòng hơi di chuyển gần như song song với trục.

– Tuabin hướng kính (Radial turbines): Đặc điểm của loại này là dòng có hướng vuông góc với trục, có thể là ly tâm hay hướng tâm.

Theo nguyên lý tác dụng của dòng hơi

– Tuabin xung lực (Impulse turbines): Hơi nước chỉ giãn nở để tăng tốc trong ống phun hay trong rãnh cánh tĩnh, nhiệt năng của hơi chuyển thành động năng của dòng, trong dãy cánh tĩnh chỉ xảy ra sự biến đổi động năng thành cơ năng. Ngày nay người ta chế tạo tầng xung lực có độ phản lực nhất định để tăng hiệu suất của nó.

– Tuabin phản lực (Reaction turbines): Đặc điểm của loại này là sự giãn nở của hơi nước xảy ra trong rãnh cánh tĩnh và rãnh cánh động với mức gần như nhau.

Theo đặc điểm của quá trình nhiệt

– Tuabin ngưng hơi: Dùng để kéo máy phát điện và sản xuất điện năng. Hiệu suất nhiệt tương đối thấp.

– Tuabin đối áp: Trong loại tua bin này hơi giãn nở tới dưới áp suất khí quyển, còn nhiệt của nước làm mát bình ngưng thì được dùng cho các nhu cầu sinh hoạt, cho ngành nông nghiệp,… Trong loại tuabin này, áp suất hơi sau tầng cuối cũng thường lớn hơn áp suất khí quyển.

– Tuabin ngưng hơi có trích hơi điều chỉnh: Loại tuabin này ngoài việc trích hơi gia nhiệt hồi nhiệt (không điều chỉnh) còn bố trí một hoặc hai cửa trích hơi có điều chỉnh áp suất theo nhu cầu để dùng cho mục đích công nghệ và sưởi ấm. Tuabin hơi có trích hơi điều chỉnh rất phù hợp với việc phối hợp sản suất điện năng và nhiệt năng.

– Tuabin ngưng hơi có cửa trích điều chỉnh trung gian: Trong tuabin này hơi trích từ tầng trung gian được dẫn về hộp tiêu thụ nhiệt, lượng hơi còn lại tiếp tục làm việc trong các tầng khác và đi vào bình ngưng. Áp suất hơi trích được tự động duy trì ở mức không đổi.

– Tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh và đối áp: Để phục vụ các hộ tiêu thụ nhiệt có nhu cầu với áp suất khác nhau, có thể dùng tuabin có cửa trích hơi điều chỉnh và đối áp, trong đó một phần hơi với áp suất không đổi được trích từ tầng trung gian. Phần hơi còn lại, sau khi đi qua các tầng tiếp theo sẽ dẫn về hộ tiêu thụ nhiệt với áp suất thấp hơn.

Hiệu suất thực tế của tua bin hơi nước phụ thuộc gì

Hiệu suất nhiệt thực tế của tuabin hơi nước thay đổi theo kích thước tuabin, điều kiện tải, tổn thất khe hở và tổn thất ma sát.

Chúng đạt giá trị lên tới khoảng 50% trong tuabin 1.200 MW (1.600.000 hp); những cái nhỏ hơn có hiệu suất thấp hơn. Để tối đa hóa hiệu suất tuabin, hơi nước được mở rộng, thực hiện công việc, trong một số giai đoạn. Các giai đoạn này được đặc trưng bởi cách năng lượng được chiết xuất từ ​​chúng và được gọi là tua-bin xung hoặc phản ứng. Hầu hết các tuabin hơi sử dụng hỗn hợp các thiết kế phản ứng và xung lực. Mỗi giai đoạn hoạt động riêng lẻ, nhưng tổng thể tuabin sử dụng cả hai. Thông thường, phần áp suất thấp hơn là loại phản ứng và giai đoạn áp suất cao hơn là loại xung.

Ưu nhược điểm của tua bin hơi nước

Việc biết được ưu nhược điểm của thiết bị giúp chúng ta tính toán được loại thiết bị phù hợp cho nhu cầu sử dụng. Với tua bin hơi nước cũng vậy. Chúng ta cùng tìm hiểu ưu nhược điểm của thiết bị này nhé!

Ưu điểm của tuabin hơi nước

Tua bin hơi nước với lịch sử lâu đời, có những ưu điểm như:

• Việc bố trí tua bin hơi cần rất ít không gian
• Hoạt động hợp lý và hệ thống đáng tin cậy
• Yêu cầu ít chi phí hoạt động
• Nâng cao hiệu quả trong đường dẫn hơi, tận dụng triệt để hơi sinh ra

Nhược điểm của tuabin hơi nước

Bên cạnh đó, tua bin hơi nước cũng tồn tại một số nhược điểm như:

• Vì vận tốc tăng, sẽ có tổn thất ma sát tăng cường
• Khó tối ưu giữa tỉ lệ cánh quay với tố độ hơi nước
• Nước lỏng vào cánh quạt có thể làm hỏng các bộ phận bên trong tua bin

 Các ứng dụng của tua bin hơi nước

Tua bin hơi nước là một phần của các ngành công nghiệp khác nhau. Từ quy mô trung bình đến lớn, và bao gồm hàng chục ứng dụng khác nhau.

• Ứng dụng trong công nghiệp hóa chất: Cung cấp nhiệt và điện để thúc đẩy các quá trình khác nhau trong các ngành công nghiệp hóa chất và dược phẩm, tua bin hơi nước được tích hợp trong quá trình sản xuất điện.
• Nhà máy xử lý chất thải: Tua bin hơi giúp tạo ra năng lượng cần thiết để khai thác năng lượng từ chất thải.
• Trong dầu khí: Được sử dụng làm máy bơm hoặc máy nén, tua bin hơi nước hỗ trợ hàng chục hoạt động trong ngành dầu khí.
• Trong nhà máy đường: Tua bin hơi nước được sử dụng để sản xuất năng lượng carbon dioxide xanh từ bã mía.
• Nhà máy điện chu trình hỗn hợp: Tua bin hơi nước cho phép các nhà máy điện tạo ra năng lượng điện. Bằng cách sử dụng tuabin khí và sử dụng khí và nhiệt được tạo ra trong quá trình để tạo ra hơi nước, từ đó tạo ra năng lượng bổ sung. Các nhà máy điện chu trình hỗn hợp được hỗ trợ bởi các tuabin hơi nước có khả năng tạo ra, hoặc đạt được hiệu suất phát điện vượt ra ngoài mốc 50% và được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp lớn.

Qua những thông tin mà mình đã chia sẻ. Hy vọng các bạn đã có thêm những kiến thức về một thiết bị cơ bản của nguồn phát điện, sản xuất điện. Đó là tua bin hơi nước.

Các bạn giúp mình chia sẻ bài viết nhé! Cảm ơn!