Thứ Hai, 28 tháng 5, 2018

Đánh thức tiềm năng điện mặt trời ở Việt Nam

Là một trong những quốc gia có ánh nắng mặt trời nhiều, Việt Nam được đánh giá có tiềm năng rất lớn để phát triển điện mặt trời. Tuy nhiên, việc biến tiềm năng thành hiện thực vẫn là một câu chuyện dài.

Hệ thống điện mặt trời lắp mái của Trung tâm Sữa chữa điện nóng Yên Nghĩa. (Nguồn: EVN)
Theo đánh giá của Hiệp hội năng lượng sạch Việt Nam, Việt Nam là một trong những quốc gia có ánh nắng mặt trời nhiều nhất trong bản đồ bức xạ mặt trời thế giới.
Trung bình, tổng bức xạ năng lượng mặt trời ở Việt Nam dao động từ 4,3-5,7 triệu kWh/m2. Ở các tỉnh Tây Nguyên, Nam Trung bộ số giờ nắng khá cao, đạt từ 2.000-2.600 giờ/năm, bức xạ mặt trời trung bình 150kcal/m2 chiếm khoảng 2.000-5.000 giờ/năm, với ước tính tiềm năng lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE (Hệ số chuyển đổi năng lượng).
Tuy nhiên, quá trình triển khai các dự án năng lượng mặt trời vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn, vướng mắc.
Đem điện mặt trời đến với hải đảo, vùng sâu
Ở quy mô nhỏ, điện mặt trời, nhất là điện mặt trời lắp mái đã chứng tỏ được ưu điểm và đang được sử dụng ngày càng rộng rãi. Theo thông tin từ EVN, Công ty Điện lực Bà Rịa - Vũng Tàu gần đây đã đưa vào sử dụng hệ thống điện mặt trời lắp mái công suất 140 kWp ở Tòa nhà văn phòng. Nhờ đó, trung bình mỗi tháng, công ty tiết kiệm được hơn 21 triệu đồng tiền điện.
Ngoài ra, nhiều nơi như Tòa nhà Liên hợp quốc tại Việt Nam, Trung tâm Hội nghị Quốc gia, Nhà làm việc của Bộ Công Thương… cũng đã triển khai hệ thông điện mặt trời lắp trên mái.
Theo Giáo sư Trần Đình Long, Phó Chủ tịch Hội Điện lực Việt Nam, điện mặt trời lắp mái có ưu điểm không chiếm dụng đất mà sử dụng diện tích các mái nhà sẵn có. Điện phát ra có thể sử dụng trực tiếp cho nhu cầu gia đình hoặc hòa vào điện lưới.
Đặc biệt tại các vùng sâu, vùng xa, hải đảo khó tiếp cận với điện lưới quốc gia,  điện mặt trời là lựa chọn hàng đầu.

Một phần hệ thống điện mặt trời tại đảo Bé, huyện đảo Lý Sơn.
Tháng 8 vừa qua, người dân đảo Bé thuộc xã đảo An Bình, huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi đã vui mừng đón nhận nguồn điện từ dự án điện năng lượng mặt trời do Tổng công ty điện lực miền Trung đầu tư.
300 tấm pin năng lượng mặt trời với công suất 96 kW không chỉ đem lại cho người dân ở đây nguồn điện ổn định mà còn xóa đi tiếng ồn, mùi hôi từ các máy phát điện diesel trước kia.
Đầu tháng 11.2017, điện mặt trời, nước sạch đã đến với người H’Mong tại thôn Ea Rớt thuộc xã Cư Pui, huyện Krông Bông, tỉnh Đắk Lắk. Đã định cư gần 20 năm, nhưng hơn các hộ dân tại đây vẫn chưa được tiếp cận nguồn điện lưới quốc gia.

Hệ thống điện mặt trời và lọc nước mới được lắp đặt tại thôn Ea Rớt.
Hệ thống điện mặt trời được lắp đặt có thể sản xuất 20kWh/ngày có thể thắp sáng cho khoảng 20 hộ gia đình. Nguồn điện từ hệ thống cũng được dùng cho hệ thống lọc nước RO từ 700 - 1000 lít nước sạch mỗi ngày, giúp người dân không phải dùng nước uống không đảm bảo vệ sinh từ các con suối.
Đấu lưới cho điện mặt trời: vẫn còn nhiều khó khăn
Mặc dù đã được triển khai và chứng tỏ hiệu quả ở quy mô nhỏ nhưng để phát triển nguồn điện mặt trời đáp ứng được nhu cầu thực tế, Việt Nam cần có những dự án điện mặt trời quy mô lớn. Điều này, theo nhiều chuyên gia đánh giá, còn rất nhiếu khó khăn.
Hiện nay, cả nước có khoảng 30 nhà đầu tư trong và ngoài nước bắt đầu xúc tiến lập các dự án điện mặt trời công suất từ 20MW đến trên 300MW tại một số địa phương, tập trung chủ yếu ở miền Trung.
Việc đấu lưới cho điện mặt trời vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn.
Theo TS Trần Thị Thu Trà - chuyên viên Ban quản lý đầu tư EVN, thực tế nghiên cứu tại một số quốc gia phát triển điện mặt trời (như Đức) cho thấy, “vấn đề đau đầu nhất” chính là vận hành an toàn và hiệu quả hệ thống điện khi công suất điện mặt trời lớn.
TS Trà cho rằng, điện mặt trời lên/xuống gần như tức thời. Nhưng điện sản xuất ra là phải tiêu thụ ngay. Vì tính chất điện mặt trời như vậy nên rất khó khăn cho việc vận hành hệ thống.
Một khó khăn nữa được chỉ ra là lưới điện Việt Nam là lưới xoay chiều, trong khi điện mặt trời là điện 1 chiều nên phải dùng thêm một thiết bị inverter để chuyển đổi. Tuy nhiên, theo chuyên gia Đặng Đình Thống, Hiệp hội Năng lượng sạch Việt Nam, đây không phải vấn đề đáng ngại bởi hiện nay các thiết bị này có hiệu suất lên đến 95-96%.
Ngoài thiết bị chuyển đổi, muốn đấu lưới cho điện mặt trời cũng còn cần nhiều các thiết bị khác để tăng hiệu thế, đảm bảo sự ổn định… Bởi vậy, ông Huỳnh Kim Tước, Giám đốc Trung tâm Tiết kiệm năng lượng TP.HCM, cho rằng nếu muốn phát triển điện mặt trời thì các địa phương phải đầu tư hạ tầng kỹ thuật tương thích.
Dự án pin nổi Yamakura Dam của Kyocera tại Nhật Bản.
Trong thực tế, các tấm pin, lưới năng lượng mặt trời cần diện tích rất rộng. Điều này đang gây ra những khó khăn không nhỏ trong việc phát triển hệ thống điện mặt trời quy mô lớn. Để tạo ra lượng điện năng 166 MWh trong một năm, dự án điện mặt trời ở đảo Bé thuộc huyện Lý Sơn, tỉnh Quảng Ngãi cần đến diện tích 2.000m2.
Nhằm tiết kiệm quỹ đất, các nhà đầu tư đã nghiên cứu tận dụng các hồ thủy điện, thủy lợi để tận dụng diện tích mặt nước trên các hồ. Tuy nhiên, dao động bất thường của mực nước trên các hồ tạo ra thách thức không nhỏ. Đơn cử như hồ thủy điện Yaly, hay Plei-krông dao động mực nước lên tới 25-40m rất khó có thể thực hiện các dự án điện mặt trời.
Ngoài các vấn đề kỹ thuật, yếu tố giá điện mặt trời cũng đang tạo ra rào cản hạn chế các nhà đầu tư. Theo đại diện EVN, đến tháng 6.2017, giá bán lẻ điện bình quân của EVN là 7,3 cent/kWh. Trong khi đó, giá điện mặt trời được EVN mua vào là 9,35 cent/kWh.
Bởi vậy, các chuyên gia cho rằng, cần có những cơ chế về giá để hấp dẫn các nhà đầu tư hơn nữa. Đồng thời, các nhà đầu tư cũng thể hiện mong muốn có một chính sách giá điện mặt trời dài hơi và ổn định hơn để có thể khuyến khích các doanh nghiệp tham gia.
"Các nhà đầu tư dần chú ý đến Việt Nam là do khung pháp lý cho ngành quang điện đã được ban hành, nhưng chỉ có khung pháp lý thì chưa đủ để biến Việt Nam thành một thị trường hấp dẫn chỉ qua một đêm", ôngThomas Jakobsen, Giám đốc điều hành mảng năng lượng tái tạo của Công ty Saigon Asset Management, nhận xét.
Những thành công bước đầu
Năm 2015, Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 đã được Chính phủ phê duyệt. Đây có thể coi là nền tảng cho sự phát triển năng lượng tái tạo tại Việt Nam, khuyến khích, huy động mọi nguồn lực xã hội để phát triển năng lượng tái tạo với giá hợp lý, tăng dần tỷ lệ năng lượng tái tạo trong tổng sản lượng và tiêu dùng năng lượng quốc gia. 
TP.HCM thực hiện thí điểm triển khai điện mặt trời lắp mái tại một số địa điểm.
Những ưu đãi, chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng sạch, trong đó có năng lượng mặt trời của Chính phủ đã bước đầu đem lại những hiệu quả tích cực.
Ngày 13/10/2017, Tập đoàn Sao Mai và Cơ quan Phát triển Quốc tế Hoa Kỳ (USAID) đã ký hợp tác đầu tư dự án năng lượng mặt trời tại huyện Tịnh Biên, tỉnh An Giang. Dự án có công suất 210 MW với tổng vốn đầu tư 193,35 triệu USD. Đây có thể được coi là dự án điện mặt trời lớn nhất Việt Nam ở thời điểm hiện tại.
Ngoài ra, Tổ chức Hợp tác Phát triển Đức (GIZ) hợp tác với Tổng cục Năng lượng, Bộ Công Thương triển khai dự án hỗ trợ kỹ thuật của Chính phủ CHLB Đức “Năng lượng tái tạo và Hiệu quả năng lượng”.
Dự án hỗ trợ Chính phủ Việt Nam hiện thực hóa những tiềm năng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, góp phần hoàn thành các chỉ tiêu trong Quy hoạch điện VII điều chỉnh, chiến lược Phát triển xanh và giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu.
Trong năm 2017, UBND tỉnh Bình Định đã trao Giấy chứng nhận đăng ký đầu tư Dự án Nhà máy điện mặt trời và điện gió Fujiwara Bình Định với tổng vốn đăng ký đầu tư là 63,69 triệu USD với diện tích 60 ha, công suất 100 MW, thời gian hoạt động là 50 năm. Dự án sẽ được triển khai đầu tư từ quý II/2017 và dự kiến hoàn thành đi vào sản xuất và kinh doanh giai đoạn 1 trong quý I/2019
Tại TP.HCM, chính quyền đã thực hiện thí điểm hỗ trợ bù giá điện mặt trời 2.000 đồng/kW từ năm 2015. Ngân hàng Thế giới (WB) cũng hỗ trợ TPHCM triển khai chương trình năng lượng mặt trời trên mái nhà tại thành phố để nhân rộng ra cho cả nước.
Phạm Sơn - Báo Khám phá

Chủ Nhật, 27 tháng 5, 2018

Lý Thuyết Cơ Sở Về Cảm Biến


Cảm biến được định nghĩa như một thiết bị dùng để cảm nhận và biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không mang tính chất điện thành các đại lượng điện có thể đo được. Nó là thành phần quan trọng trong một thiết bị đo hay trong một hệ điều khiển tự động.
Đã từ lâu các bộ cảm biến được sử dụng như những bộ phận để cảm nhận và phát hiện, nhưng chỉ từ vài ba chục năm trở lại đây chúng mới thể hiện vai trò quan trọng trong kỹ thuật và công nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực đo lường, kiểm tra và điều khiển tự động. Nhờ các tiến bộ của khoa học và công nghệ trong lĩnh vực vật liệu, thiết bị điện tử và tin học, các cảm biến đã được giảm thiểu kích thước, cải thiện tính năng và ngày càng mở rộng phạm vi ứng dụng. Giờ đây không có một lĩnh vực nào mà ở đó không sử dụng cảm biến. Chúng có mặt trong các hệ thống tự động phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng, chống ô nhiễm môi trường. Cảm biến cũng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, sản xuất ô tô …

Khái niệm và phân loại cảm biến

Khái niệm

Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và xử lý được.
Các đại lượng cần đo (m) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất …) tác động lên cảm biến cho ta một đặc trưng (s) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hoặc trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đo. Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (m):
s = F(m) 
Người ta gọi (s) là đại lượng đầu ra hoặc là phản ứng của cảm biến, (m) là đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc là đại lượng cần đo). Thông qua đo đạc (s) cho phép nhận biết giá trị của (m).

Phân loại cảm biến

Tùy theo các đặc trưng phân loại, cảm biến có thể được chia thành nhiều loại khác nhau.

Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng và kích thích 

Hiện tượngChuyển đổi giữa đáp ứng-kích thích
Hiện tượng vật lý
  • Nhiệt điện
  • Quang điện
  • Quang từ
  • Điện từ
  • Quang đàn hồi
  • Từ điện
  • Nhiệt từ
Hoá học
  • Biến đổi hoá học
  • Biến đổi điện hoá
  • Phân tích phổ
Sinh học
  • Biến đổi sinh hoá
  • Biến đổi vật lý
  • Hiệu ứng trên cơ thể sống

Theo dạng kích thích 

Âm thanh
  • Biên pha, phân cực
  •  Phổ
  •  Tốc độ truyền sóng
Điện
  • Điện tích, dòng điện
  • Điện thế, điện áp
  • Điện trường (biên, pha, phân cực, phổ)
  • Điện dẫn, hằng số điện môi …
Từ
  • Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ)
  • Từ thông, cường độ từ trường – Độ từ thẩm
Quang
  • Biên, pha, phân cực, phổ
  • Tốc độ truyền
  • Hệ số phát xạ, khúc xạ
  • Hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ
  • Vị trí
  • Lực, áp suất
  • Gia tốc, vận tốc
  • Ứng suất, độ cứng
  • Mô men
  • Khối lượng, tỉ trọng
  • Vận tốc chất lưu, độ nhớt
Nhiệt
  • Nhiệt độ
  • Thông lượng
  • Nhiệt dung, tỉ nhiệt
Bức xạ
  • Kiểu
  • Năng lượng
  • Cường độ …

Theo tính năng của bộ cảm biến 

  • Độ nhạy
  • Độ chính xác
  • Độ phân giải
  • Độ chọn lọc
  • Độ tuyến tính
  • Công suất tiêu thụ
  • Dải tần
  • Khả năng quá tải
  • Tốc độ đáp ứng
  • Độ ổn định
  • Tuổi thọ
  • Điều kiện môi trường
  • Kích thước, trọng lượng
  • Độ trễ

Phân loại theo phạm vi sử dụng 

  • Công nghiệp
  • Nghiên cứu khoa học
  • Môi trường, khí tượng
  • Thông tin, viễn thông
  • Nông nghiệp
  • Dân dụng
  • Giao thông
  • Vũ trụ
  • Quân sự

Phân loại theo thông số của mô hình mạch thay thế 

  • Cảm biến tích cực có đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng.
  • Cảm biến thụ động được đặc trưng bằng các thông số R, L, C, M …. tuyến tính hoặc phi tuyến.

Đường cong chuẩn của cảm biến

Khái niệm

Đường cong chuẩn cảm biến là đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của đại lượng điện (s) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo (m) ở đầu vào.
Đường cong chuẩn có thể biểu diễn bằng biểu thức đại số dưới dạng s = F(m), hoặc bằng đồ thị như hình sau:
đường cong chuẩn cảm biến
Dựa vào đường cong chuẩn của cảm biến, ta có thể xác định giá trị mi chưa biết của m thông qua giá trị đo được si của s.
Để dễ sử dụng, người ta thường chế tạo cảm biến có sự phụ thuộc tuyến tính giữa đại lượng đầu ra và đại lượng đầu vào, phương trình s= F(m) có dạng s = am +b với a, b là các hệ số, khi đó đường cong chuẩn là đường thẳng (hình b).

Phương pháp chuẩn cảm biến

Chuẩn cảm biến là phép đo nhằm mục đích xác lập mối quan hệ giữa giá trị s đo được của đại lượng điện ở đầu ra và giá trị m của đại lượng đo có tính đến các yếu tố ảnh hưởng, trên cơ sở đó xây dựng đường cong chuẩn dưới dạng tường minh (đồ thị hoặc biểu thức đại số). Khi chuẩn cảm biến, với một loạt giá trị đã biết chính xác mi của m, đo giá trị tương ứng si của s và dựng đường cong chuẩn.
phương pháp chuẩn cảm biến

Chuẩn đơn giản

Trong trường hợp đại lượng đo chỉ có một đại lượng vật lý duy nhất tác động lên một đại lượng đo xác định và cảm biến sử dụng không nhạy với tác động của các đại lượng ảnh hưởng, người ta dùng phương pháp chuẩn đơn giản. Thực chất của chuẩn đơn giản là đo các giá trị của đại lượng đầu ra ứng với các giá xác định không đổi của đại lượng đo ở đầu vào. Việc chuẩn được tiến hành theo hai cách:
  • Chuẩn trực tiếp: các giá trị khác nhau của đại lượng đo lấy từ các mẫu chuẩn hoặc các phần tử so sánh có giá trị biết trước với độ chính xác cao.
  • Chuẩn gián tiếp: kết hợp cảm biến cần chuẩn với một cảm biến so sánh đã có sẵn đường cong chuẩn, cả hai được đặt trong cùng điều kiện làm việc. Khi tác động lên hai cảm biến với cùng một giá trị của đại lượng đo ta nhận được giá trị tương ứng của cảm biến so sánh và cảm biến cần chuẩn. Lặp lại tương tự với các giá trị khác của đại lượng đo cho phép ta xây dựng được đường cong chuẩn của cảm biến cần chuẩn.

Chuẩn nhiều lần

Khi cảm biến có phần tử bị trễ (trễ cơ hoặc trễ từ), giá trị đo được ở đầu ra phụ thuộc không những vào giá trị tức thời của đại lượng cần đo ở đầu vào mà còn phụ thuộc vào giá trị trước đó của của đại lượng này. Trong trường hợp như vậy, người ta áp dụng phương pháp chuẩn nhiều lần và tiến hành như sau:
  • Đặt lại điểm 0 của cảm biến: đại lượng cần đo và đại lượng đầu ra có giá trị tương ứng với điểm gốc, m=0 và s=0.
  • Đo giá trị đầu ra theo một loạt giá trị tăng dần đến giá trị cực đại của đại lượng đo ở đầu vào.
  • Lặp lại quá trình đo với các giá trị giảm dần từ giá trị cực đại.
Khi chuẩn nhiều lần cho phép xác định đường cong chuẩn theo cả hai hướng đo tăng dần và đo giảm dần.

Các đặc trưng cơ bản của cảm biến

Độ nhạy của cảm biến

Đối với cảm biến tuyến tính, giữa biến thiên đầu ra Δs và biến thiên đầu vào Δm có sự liên hệ tuyến tính: Δs = S.Δm 
Đại lượng S xác định bởi biểu thức: S = Δs/Δm được gọi là độ nhạy của cảm biến.
Trường hợp tổng quát, biểu thức xác định độ nhạy S của cảm biến xung quanh giá trị mcủa đại lượng đo xác định bởi tỷ số giữa biến thiên Δs của đại lượng đầu ra và biến thiên Δm tương ứng của đại lượng đo ở đầu vào quanh giá trị đó:
ct 1
Để phép đo đạt độ chính xác cao, khi thiết kế và sử dụng cảm biến cần làm sao cho độ nhạy S của nó không đổi, nghĩa là ít phụ thuộc nhất vào các yếu tố sau:
  • Giá trị của đại lượng cần đo m và tần số thay đổi của nó.
  • Thời gian sử dụng.
  •  Ảnh hưởng của các đại lượng vật lý khác (không phải là đại lượng đo) của môi trường xung quanh.
Thông thường nhà sản xuất cung cấp giá trị của độ nhạy S tương ứng với những điều kiện làm việc nhất định của cảm biến.

Độ nhạy trong chế độ tĩnh và tỷ số chuyển đổi tĩnh

Đường chuẩn cảm biến, xây dựng trên cơ sở đo các giá trị si ở đầu ra tương ứng với các giá trị không đổi mi của đại lượng đo khi đại lượng này đạt đến chế độ làm việc danh định được gọi là đặc trưng tĩnh của cảm biến. Một điểm Qi(mi,si) trên đặc trưng tĩnh xác định một điểm làm việc của cảm biến ở chế độ tĩnh.
Trong chế độ tĩnh, độ nhạy S xác định theo công thức ở phần trước chính là độ đốc của đặc trưng tĩnh ở điểm làm việc đang xét. Như vậy, nếu đặc trưng tĩnh không phải là tuyến tính thì độ nhạy trong chế độ tĩnh phụ thuộc điểm làm việc.
Đại lượng ri  xác định bởi tỷ số giữa giá trị si ở đầu ra và giá trị mi ở đầu vào được gọi là tỷ số chuyển đổi tĩnh:ct2
Từ đó, ta nhận thấy tỷ số chuyển đổi tĩnh ri không phụ thuộc vào điểm làm việc Qi và chỉ bằng S khi đặc trưng tĩnh là đường thẳng đi qua gốc toạ độ.

Độ nhạy trong chế độ động

Độ nhạy trong chế độ động được xác định khi đại lượng đo biến thiên tuần hoàn theo thời gian.
Giả sử biến thiên của đại lượng đo m theo thời gian có dạng: m(t) = m0 + m1 cos ωt
Trong đó m0 là giá trị không đổi, m1 là biên độ và ω tần số góc của biến thiên đại lượng đo.
Ở đầu ra của cảm biến, hồi đáp s có dạng: s(t) = s0 + s1 cos(ωt + φ)
Trong đó:
  • s0 là giá trị không đổi tương ứng với m0 xác định điểm làm việc Q0 trên đường cong chuẩn ở chế độ tĩnh.
  • s1 là biên độ biến thiên ở đầu ra do thành phần biến thiên của đại lượng đo gây nên.
  • φ là độ lệch pha giữa đại lượng đầu vào và đại lượng đầu ra.
Trong chế độ động, độ nhạy S của cảm biến được xác định bởi tỉ số giữa biên độ của biến thiên đầu ra s1 và biên độ của biến thiên đầu vào m1 ứng với điểm làm việc được xét Q0, theo công thức:
ct3
Độ nhạy trong chế độ động phụ thuộc vào tần số đại lượng đo, S = S(f) . Sự biến thiên của độ nhạy theo tần số có nguồn gốc là do quán tính cơ, nhiệt hoặc điện của đầu đo, tức là của cảm biến và các thiết bị phụ trợ, chúng không thể cung cấp tức thời tín hiệu điện theo kịp biến thiên của đại lượng đo. Bởi vậy khi xét sự hồi đáp có phụ thuộc vào tần số cần phải xem xét sơ đồ mạch đo của cảm biến một cách tổng thể.

Độ tuyến tính

Khái niệm

Một cảm biến được gọi là tuyến tính trong một dải đo xác định nếu trong dải chế độ đó, độ nhạy không phụ thuộc vào đại lượng đo.
Trong chế độ tĩnh, độ tuyến tính chính là sự không phụ thuộc của độ nhạy của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo, thể hiện bởi các đoạn thẳng trên đặc trưng tĩnh của cảm biến và hoạt động của cảm biến là tuyến tính chừng nào đại lượng đo còn nằm trong vùng này.
Trong chế độ động, độ tuyến tính bao gồm sự không phụ thuộc của độ nhạy ở chế độ tĩnh S(0) vào đại lượng đo, đồng thời các thông số quyết định sự hồi đáp như tần số riêng f0 của dao động không tắt, hệ số tắt dần ξ cũng không phụ thuộc vào đại lượng đo.
Nếu cảm biến không tuyến tính, người ta đưa vào mạch đo các thiết bị hiệu chỉnh sao cho tín hiệu điện nhận được ở đầu ra tỉ lệ với sự thay đổi của đại lượng đo ở đầu vào. Sự hiệu chỉnh đó được gọi là sự tuyến tính hoá.

Đường thẳng tốt nhất

Khi chuẩn cảm biến, từ kết quả thực nghiệm ta nhận được một loạt điểm tương ứng (si,mi) của đại lượng đầu ra và đại lượng đầu vào. Về mặt lý thuyết, đối với các cảm biến tuyến tính, đường cong chuẩn là một đường thẳng. Tuy nhiên, do sai số khi đo, các điểm chuẩn (mi, si) nhận được bằng thực nghiệm thường không nằm trên cùng một đường thẳng.
Đường thẳng được xây dựng trên cơ sở các số liệu thực nghiệm sao cho sai số là bé nhất, biểu diễn sự tuyến tính của cảm biến được gọi là đường thẳng tốt nhất. Phương trình biểu diễn đường thẳng tốt nhất được lập bằng phương pháp bình phương bé nhất. Giả sử khi chuẩn cảm biến ta tiến hành với N điểm đo, phương trình có dạng: s = am + b
Trong đó:
hệ số a, b

Độ lệch tuyến tính

Đối với các cảm biến không hoàn toàn tuyến tính, người ta đưa ra khái niệm độ lệch tuyến tính, xác định bởi độ lệch cực đại giữa đường cong chuẩn và đường thẳng tốt nhất, tính bằng % trong dải đo.

Sai số và độ chính xác

Các bộ cảm biến cũng như các dụng cụ đo lường khác, ngoài đại lượng cần đo (cảm nhận) còn chịu tác động của nhiều đại lượng vật lý khác gây nên sai số giữa giá trị đo được và giá trị thực của đại lượng cần đo. Gọi Δx là độ lệch tuyệt đối giữa giá trị đo và giá trị thực x (sai số tuyệt đối), sai số tương đối của bộ cảm biến được tính bằng:
ct4
Sai số của bộ cảm biến mang tính chất ước tính bởi vì không thể biết chính xác giá trị thực của đại lượng cần đo. Khi đánh giá sai số của cảm biến, người ta thường phân chúng thành hai loại: sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên.
  • Sai số hệ thống: là sai số không phụ thuộc vào số lần đo, có giá trị không đổi hoặc thay đổi chậm theo thời gian đo và thêm vào một độ lệch không đổi giữa giá trị thực và giá trị đo được. Sai số hệ thống thường do sự thiếu hiểu biết về hệ đo, do điều kiện sử dụng không tốt gây ra. Các nguyên nhân gây ra sai số hệ thống có thể là:
+ Do nguyên lý của cảm biến.
+ Do giá trị của đại lượng chuẩn không đúng.
+ Do đặc tính của bộ cảm biến.
+ Do điều kiện và chế độ sử dụng.
+ Do xử lý kết quả đo.
  • Sai số ngẫu nhiên: là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác định. Ta có thể dự đoán được một số nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên nhưng không thể dự đoán được độ lớn và dấu của nó. Những nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên có thể là:
+ Do sự thay đổi đặc tính của thiết bị.
+ Do tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên.
+ Do các đại lượng ảnh hưởng không được tính đến khi chuẩn cảm biến.
Chúng ta có thể giảm thiểu sai số ngẫu nhiên bằng một số biện pháp thực nghiệm thích hợp như bảo vệ các mạch đo tránh ảnh hưởng của nhiễu, tự động điều chỉnh điện áp nguồn nuôi, bù các ảnh hưởng nhiệt độ, tần số, vận hành đúng chế độ hoặc thực hiện phép đo lường thống kê.

Độ nhanh và thời gian hồi đáp

Độ nhanh là đặc trưng của cảm biến cho phép đánh giá khả năng theo kịp về thời gian của đại lượng đầu ra khi đại lượng đầu vào biến thiên. Thời gian hồi đáp là đại lượng được sử dụng để xác định giá trị số của độ nhanh.
Độ nhanh tr là khoảng thời gian từ khi đại lượng đo thay đổi đột ngột đến khi biến thiên của đại lượng đầu ra chỉ còn khác giá trị cuối cùng một lượng giới hạn ε tính bằng %. Thời gian hồi đáp tương ứng với ε% xác định khoảng thời gian cần thiết phải chờ đợi sau khi có sự biến thiên của đại lượng đo để lấy giá trị của đầu ra với độ chính xác định trước. Thời gian hồi đáp đặc trưng cho chế độ quá độ của cảm biến và là hàm của các thông số thời gian xác định chế độ này.
Trong trường hợp sự thay đổi của đại lượng đo có dạng bậc thang, các thông số thời gian gồm thời gian trễ khi tăng (tdm) và thời gian tăng (tm) ứng với sự tăng đột ngột của đại lượng đo hoặc thời gian trễ khi giảm (tdc) và thời gian giảm (tc) ứng với sự giảm đột ngột của đại lượng đo. Khoảng thời gian trễ khi tăng tdm là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra tăng từ giá trị ban đầu của nó đến 10% của biến thiên tổng cộng của đại lượng này và khoảng thời gian tăng tm là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra tăng từ 10% đến 90% biến thiên biến thiên tổng cộng của nó.
Xác định các khoảng thời gian đặc trưng cho chế độ quá độ
 Xác định các khoảng thời gian đặc trưng cho chế độ quá độ
Tương tự, khi đại lượng đo giảm, thời gian trễ khi giảm tdc là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra giảm từ giá trị ban đầu của nó đến 10% biến thiên tổng cộng của đại lượng này và khoảng thời gian giảm tc là thời gian cần thiết để đại lượng đầu ra giảm từ 10% đến 90% biến thiên biến thiên tổng cổng của nó.
Các thông số về thời gian tr, tdm, tm, tdc, tc của cảm biến cho phép ta đánh giá về thời gian hồi đáp của nó.

Giới hạn sử dụng của cảm biến

Trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác động nhiệt… Khi các tác động này vượt quá ngưỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi đặc trưng làm việc của cảm biến. Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, người sử dụng cần phải biết rõ các giới hạn này.

Vùng làm việc danh định

Vùng làm việc danh định tương ứng với những điều kiện sử dụng bình thường của cảm biến. Giới hạn của vùng là các giá trị ngưỡng mà các đại lượng đo, các đại lượng vật lý có liên quan đến đại lượng đo hoặc các đại lượng ảnh hưởng có thể thường xuyên đạt tới mà không làm thay đổi các đặc trưng làm việc danh định của cảm biến.

Vùng không gây nên hư hỏng

Vùng không gây nên hư hỏng là vùng mà khi mà các đại lượng đo hoặc các đại lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng làm việc danh định nhưng vẫn còn nằm trong phạm vi không gây nên hư hỏng, các đặc trưng của cảm biến có thể bị thay đổi nhưng những thay đổi này mang tính thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trưng của cảm biến lấy lại giá trị ban đầu của chúng.

Vùng không phá huỷ

Vùng không phá hủy là vùng mà khi mà các đại lượng đo hoặc các đại lượng vật lý có liên quan và các đại lượng ảnh hưởng vượt qua ngưỡng của vùng không gây nên hư hỏng nhưng vẫn còn nằm trong phạm vi không bị phá hủy, các đặc trưng của cảm biến bị thay đổi và những thay đổi này mang tính không thuận nghịch, tức là khi trở về vùng làm việc danh định các đặc trưng của cảm biến không thể lấy lại giá trị ban đầu của chúng. Trong trường hợp này cảm biến vẫn còn sử dụng được, nhưng phải tiến hành chuẩn lại cảm biến.
(Sưu Tầm)

Cách Xác Định Phụ Tải Tính Toán Cho Tòa Nhà Chung Cư


Mục đích của việc xác định phụ tải tính toán

Việc xác định phụ tải tính tải tính toán là nhiệm vụ quan trọng để xác định các thông số kỹ thuật cho dây,  cáp, thiết bị đóng cắt cũng như lựa chọn tủ điện động lực.
  • Hiểu đúng và làm đúng sẽ có cách tính đúng; hiểu sai và làm sai sẽ có cách tính sai.
  • Trong thiết kế điện các mọi tính toán và giải pháp thiết kế điều bắt đầu từ việc sử dụng nhu cầu sử dụng ,công năng các các phòng ,các thông tin về công suất định mức thiết bị dùng điện.

Vậy với chung cư phụ tải tính toán xác định như thế nào ???

 – Có nhiều cách phân chia nhưng có lẽ cụ thể và rõ nhất tôi thường phân chia theo cách như sau:
  • Xác định phụ tải tính toán cho thiết bị dùng điện (Đèn chiếu sáng, ti vi,tủ lạnh, bếp từ, lò vi sóng, bình nóng lạnh, điều hòa…)
  • Xác định phụ tải tính toán cho tủ điện (Tủ điện căn hộ, tủ điện tầng, tủ điện động cơ, tủ điện tổng)
  • Xác định phụ tải tính toán lựa chọn máy biến áp, máy phát
 – Bảng tính toán thiết kế sau cho thấy phụ tải tính toán là bước đầu tiền quan trọng cho tất cả các bước sau đó: Lựa chọn dây, cáp, thiết bị đóng cắt
CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
Trong tiêu chuẩn TCXDVN 9206-2012 Phụ tải tính toán cho trung cư được xác định như sau:
PNO = PCH + 0.9 PĐL
Trong đó:
  • PCH: Công suất tính toán của khối căn hộ
  • PĐL: Công suất tính toán động lực cho thang máy, điều hòa, bơm, quạt thông gió

Bước 1: Xác định phụ tải tính toán cho thiết bị dùng điện
(Đèn chiếu sáng, ti vi, tủ lạnh, bếp từ, lò vi sóng, bình nóng lạnh, điều hòa…)

Phụ tải tính toán của 1 lộ chiếu sáng:

Ptt1lộ = K   ∑ni=1 Pđm bộ đèn thứ i
Hệ số Kyc = 1
Trong đó bộ khởi động của đèn được tính bằng ¼ công suất định mức của bóng đèn.

Phụ tải tính toán của các lộ ổ cắm:

Ổ cắm cũng được phân chia thành nhiều khu vực khác nhau: phòng bếp – phòng khách – phòng ngủ – phòng ăn – văn phòng – khu xưởng sản xuất
Nhưng trước hết phải biết được công suất dùng điện của các thiết bị trong đó:
Ví dụ: một bảng thông kế sau cho căn hộ chung cư
CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
Trong trường hợp không xác định được các tải cắm vào ổ cắm là tải gì?
Chúng ta sẽ căn cứ vào tiêu chuẩn: TCXDVN – 9206 – 2012 để xác định.
CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
Như vậy phụ tải tính toán cho một lộ ổ cắm được xác định:
Ptt1 lộ = Kyc ∑ni=1 Pđmtb dùng điện thứ i
Hệ số Kyc  = Ku.Ks
Trong đó:
  • Ku là hệ số sử dụng
  • Ks là hệ số đồng thời.
Các giá trị được phân chia theo từng khu vực khác nhau của căn hộ, khu văn phòng, khu dịch vụ.
  • Trong phòng bếp hệ  được phân chia thành 2 loại:
    • Đối với các thiết bị bếp: Nhà hàng, khách sạn… không phải bếp của các hộ gia đình thì hệ số yêu cầu được xác định:
      CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
    • Đối với các thiết bị bếp của hộ gia đình: Nhu cầu dùng không lớn bằng nên thường tùy chọn nhỏ hơn 10 – 20%
  • Đối với bếp từ: Hệ số yêu cầu chúng ta áp dụng giống như bẳng 3 với các thiết bị 1,2,3,4 bếp từ
  • Đối với điều hòa thông gió cục bộ: Ta chọn hệ số yêu cầu là 0.7~ 0.8
  • Đối với điều hòa thông gió trung tâm hoặc bán trung tâm:
    Chúng ta chọn hệ số yêu cầu cũng như phụ tải tính toán theo hướng dẫn sau:
    CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
  • Đối với các động cơ bơm chữa cháy, bơm sinh hoạt, quạt thông gió chúng ta áp dụng bảng chỉ dẫn sau:
    CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
  • Đối với thanh máy cho khu trung cư chúng ta cũng áp dụng như sau:
    CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ

Bước 2: Xác định phụ tải tính toán cho tủ điện 
(Tủ điện căn hộ, tủ điện tầng, tủ điện động cơ, tủ điện tổng)

Với tủ điện căn hộ

Các phụ tải: Lộ chiếu sáng, lộ ổ cắm cho các khu vực, bình nóng lạnh, điều hòa cục bộ…
Phụ tải tính toán tổng của tủ điện căn hộ chúng ta áp dụng:
CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ

Với tủ điện tầng

Trong trung cư tủ điện tầng được phân làm 2 trường hợp:
  • Trường hợp 1: Tủ điện tầng căn hộ
    CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
Cũng có thể áp dụng tính công suất tính toán mà hệ số đồng thời theo số mạch của tủ điện vì tủ điện tầng được coi là tủ điện phân phối:
CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
  • Trường hợp 2: Tầng các khu thương mại dịch vụ chúng ta áp dụng tính toán theo chức năng của mạch
CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ
Lưu ý: khu nhà bếp của nhà hàng trong các tòa trung cư hệ số đồng thời để tính phụ tải tính toán phải áp dụng theo bảng tính sau:
CÁCH XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TÒA NHÀ CHUNG CƯ

Với tủ điện hạ thế

Với tủ hạ thế phụ tải tính toán được tính theo công suất tính toán của các tủ: tủ điện tầng, tủ điện điều hòa trung tâm, tủ điện bơm phòng cháy chữa cháy…
Hệ số phát triển Kpt = 1.1
Hệ số đồng thời Ks được tính toán theo khả năng làm việc đồng thời của các nhóm phụ tải tủ điện trên  và thường lấy Ks = 0.7 ~0.9
Như vậy chúng ta hoàn toàn xác định được phụ tải tính cho chung cư.
Chúc các bạn thành công !
Giảng viên Quách Văn Phi