Tiểu luận năng lượng tái tạo tìm hiểu các máy phát điện trong điện gió

TIỂU LUẬN: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠOTÌM HIỂU CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG ĐIỆN GIÓCHƯƠNG I: MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG ĐIỆN GIÓ Cơ năng của tuabin gió được chuyển đổi thành năng lượng điện bằng máy phát điện xoay chiều (AC) hoặc máy phát điện một chiều (DC). Máy phát điện xoay chiều có thể là máy đồng bộ hoặc máy cảm ứng, loại sau được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành điện gió.Máy điện hoạt động dựa trên nguyên lý tác dụng và phản ứng của cảm ứng điện từ. Việc chuyển đổi năng lượng cơ điện kết quả là có thể đảo ngượcCùng một loại máy có thể được sử dụng như một động cơ để biến đổi điện năng thành cơ năng hoặc như một máy phát điện để biến đổi cơ năng thành điện năng.Thông thường, có một bộ phận cố định bên ngoài (stato) và một bộ phận quay bên trong (rôto). Rôto được gắn trên các ổ trục cố định với stato. Cả stato và rôto đều mang lõi sắt hình trụ, được ngăn cách bởi một khe hở không khí. Các lõi được làm bằng sắt từ tính có độ thẩm thấu cao và có các dây dẫn được nhúng trong các khe phân bố trên bề mặt lõi. Ngoài ra, các dây dẫn được quấn ở dạng cuộn dây xung quanh các cực từ nổi bật.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH TIỂU LUẬN: NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO TÌM HIỂU CÁC MÁY PHÁT ĐIỆN DÙNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GIÓ Ngành: Kỹ thuật Điện – Điện tử Lớp: 19DDCA2 Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Tp.HCM, ngày 31 tháng 12 năm 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG I: MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG ĐIỆN GIÓ CHƯƠNG II: MÁY PHÁT ĐIỆN DC TRONG ĐIỆN GIÓ 2.1 Máy phát điện DC .3 2.1.1.Cấu tạo máy phát điện chiều: .3 2.1.2 Nguyên lý làm việc máy phát điện chiều 2.1.3 Phân loại máy phát điện chiều 2.2 Máy phát điện DC nam châm vĩnh cửu .5 CHƯƠNG III: MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRONG ĐIỆN GIÓ .7 3.1 Máy phát điện đồng .7 3.1.1 Cấu tạo máy phát điện đồng 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý máy phát điện động b ộ pha 3.1.3 Nguyên lý hoạt động 3.2 Máy phát điện đồng nam châm vĩnh cửu 3.2.1 Ưu điểm .9 3.2.2 Nhược điểm .10 3.3 Máy phát điện đồng dẫn động trực tiếp 10 3.3.1 Ưu điểm .10 3.3.2 Nhược điểm .10 3.4 Lưới điện 10 CHƯƠNG IV: MÁY PHÁT ĐIỆN CẢM ỨNG .12 4.1 Giới thiệu máy phát điện cảm ứng : 12 4.3 Nguyên lí hoạt động: .14 4.4.Tốc độ rotor độ trượt: 15 4.5 Mạch tương đương: 17 19 4.6 Hiệu suất làm mát 21 4.9 Sự tự kích máy phát cảm ứng: CHƯƠNG V: MÁY PHÁT ĐIỆN CẢM ỨNG NẠP KÉP (DFIG) .24 5.1 Giới thiệu cảm ứng kích từ kép (DFIG) 24 5.2 Cấu tạo DFIG điện gió 25 5.3 Nguyên lý hoạt động DFIG .27 CHƯƠNG VI: MÁY PHÁT ĐIỆN TRỰC TIẾP 30 6.1.Giới thiệu Tuabin gió truyền động trực tiếp 30 6.2 Tổng quan cấu tạo tuabin gió truyền động trực tiếp 30 6.2.1 Tuabin gió truyền động trực tiếp nam châm vĩnh cửa bên 37 6.3 Các ưu nhược điểm công nghệ truyền động trực tiếp 42 CHƯƠNG I: MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG ĐIỆN GIÓ Cơ tuabin gió chuyển đổi thành lượng điện máy phát điện xoay chiều (AC) máy phát điện chiều (DC) Máy phát điện xoay chiều máy đồng máy cảm ứng, loại sau sử dụng rộng rãi ngành điện gió Máy điện hoạt động dựa nguyên lý tác dụng phản ứng cảm ứng điện từ Việc chuyển đổi lượng điện kết đảo ngược Cùng loại máy sử dụng động để biến đổi điện thành máy phát điện để biến đổi thành điện Thơng thường, có phận cố định bên (stato) phận quay bên (rôto) Rôto gắn ổ trục cố định với stato Cả stato rơto mang lõi sắt hình trụ, ngăn cách khe hở khơng khí Các lõi làm sắt từ tính có độ thẩm thấu cao có dây dẫn nhúng khe phân bố bề mặt lõi Ngoài ra, dây dẫn quấn dạng cuộn dây xung quanh cực từ bật Các loại máy khác khác phân bố dây dẫn tạo thành cuộn dây, thành phần chúng: liệu chúng có lõi có rãnh liên tục hay cực nhô hay không Hoạt động điện máy cụ thể phụ thuộc vào chất điện áp đặt vào cuộn dây Khe hở khơng khí hình khun hẹp stato rôto vùng quan trọng hoạt động máy lý thuyết hiệu suất chủ yếu liên quan đến điều kiện gần khe hở không khí CHƯƠNG II: MÁY PHÁT ĐIỆN DC TRONG ĐIỆN GIÓ 2.1 Máy phát điện DC Máy phát điện chiều một máy điện chuyển đổi thành dòng điện một chiều  Việc chuyển đổi lượng dựa nguyên tắc sản xuất emf cảm ứng động. Bài viết trình bày cấu tạo hoạt động máy phát điện chiều  2.1.1.Cấu tạo máy phát điện chiều: Hình mô tả cấu tạo chi tiết một máy điện chiều cực đơn giản  Một máy DC bao gồm hai phần bản; stato rôto. Các phận cấu tạo máy điện chiều mô tả Yoke: Khung bên máy dc gọi ách Cột giày cột: Cột nối với ách bu lông hàn Cuộn dây trường: Chúng thường làm đồng. Các cuộn dây trường trước quấn đặt cực mắc nối tiếp. Chúng quấn theo cách mà cung cấp lượng, chúng tạo thành cực Bắc Nam xen kẽ Lõi phần ứng: Lõi phần ứng rôto máy điện chiều Dây quấn phần ứng : Thường cuộn dây đồng quấn trước nằm rãnh phần ứng.  Cổ góp chổi than: Kết nối vật lý với cuộn dây phần ứng thực thơng qua bố trí cổ góp-chổi than. Chức cổ góp, máy phát điện chiều, thu thập dòng điện tạo dây dẫn phần ứng.  2.1.2 Nguyên lý làm việc máy phát điện chiều Máy phát điện chiều hoạt động dựa nguyên tắc cảm ứng điện từ định luật Faraday Theo định luật Faraday, dây dẫn đặt từ trường dao động (hoặc dây dẫn di chuyển từ trường) EMF tạo dây dẫn.  Nếu dây dẫn dẫn hướng đường dẫn kín, dịng điện cảm ứng Chiều dịng điện cảm ứng (theo quy tắc bàn tay phải Fleming) thay đổi chiều chuyển động dây dẫn thay đổi - Ví dụ, xem xét trường hợp, phần ứng quay theo chiều kim đồng hồ dây dẫn bên trái chuyển động theo hướng lên Khi phần ứng hồn thành nửa vịng quay nó, hướng chuyển động dây dẫn bị đảo ngược xuống Chiều dòng điện xoay chiều Khi kết nối dây dẫn phần ứng bị đảo ngược, đảo ngược diễn Do đó, chúng tơi nhận dịng điện chiều thiết bị đầu cuối Phương trình tốn học Emf Máy phát điện Dc E M FG e n e r a t e d= PϕZN 60.1 đâu, Z = Số dây dẫn phần ứng P = Số cực A = Số đường dẫn song song phần ứng N = Tốc độ quay cuộn dây phần ứng (vịng/phút) ϕϕ= Từ thơng sinh cực EMF tạo = EMF tạo đường song song 2.1.3 Phân loại máy phát điện chiều Máy phát điện chiều quấn song song, cuộn kích từ nối song song với phần ứng.  Máy phát điện chiều quấn nối tiếp, có cuộn dây trường mang dịng mắc nối tiếp với phần ứng.  *chú ý: Máy phát điện chiều kích thích riêng có nhiều ứng dụng sử dụng ứng dụng máy phát điện tuabin gió. Tuy nhiên, máy phát điện chiều cho ứng dụng tuabin gió có nhược điểm cần có nguồn điện chiều riêng biệt để kích thích trường song song. Tuy nhiên, khắc phục nhược điểm cách thay cuộn kích từ nam châm vĩnh cửu, tạo ra Máy phát DC nam châm vĩnh cửu hay Máy phát PMDC  2.2 Máy phát điện DC nam châm vĩnh cửu Máy điện chiều nam châm vĩnh cửu (DC) sử dụng làm động thơng thường máy phát điện tuabin gió DC mặt cấu tạo khơng có khác biệt hai loại này. Trên thực tế, máy PMDC điều khiển điện động để di chuyển tải học, điều khiển học máy phát điện đơn giản để tạo điện áp đầu ra. Sau đó, điều làm cho máy phát điện một chiều nam châm vĩnh cửu (máy phát điện PMDC) trở nên lý tưởng để sử dụng một máy phát điện tua-bin gió đơn giản Các máy DC bao gồm stato có nam châm vĩnh cửu đất Neodymium Samarium Cobalt để tạo từ thông trường stato mạnh thay cuộn dây quấn cổ góp nối qua chổi than với phần ứng dây quấn trước Khi sử dụng làm máy phát điện DC nam châm vĩnh cửu, động PMDC thường phải điều khiển nhanh nhiều so với tốc độ động định mức chúng để tạo thứ gần với điện áp động định mức chúng, máy DC điện áp cao, vòng tua máy thấp tạo máy phát điện DC tốt *Ưu điểm: Ưu điểm so với loại máy phát điện chiều khác máy phát điện chiều nam châm vĩnh cửu phản ứng nhanh với thay đổi tốc độ gió trường stato mạnh chúng ln khơng đổi Máy phát điện chiều nam châm vĩnh cửu thường nhẹ so với máy stato dây quấn định mức công suất định có hiệu suất tốt khơng có cuộn dây kích từ tổn hao cuộn kích từ *Lưu ý Ngồi ra, stato trang bị hệ thống cực nam châm vĩnh cửu nên có khả chống lại tác động bụi bẩn xâm nhập. Tuy nhiên, khơng đóng kín hoàn toàn, nam châm vĩnh cửu hút bụi sắt từ mạt kim loại (còn gọi mạt sắt mạt kim loại) gây hư hỏng bên CHƯƠNG III: MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRONG ĐIỆN GIÓ 3.1 Máy phát điện đồng Máy phát điện đồng hay gọi là máy phát điện xoay chiều Đây máy điện biến đổi từ động chiều thành công suất điện xoay chiều điện áp tần số xác định Động máy phát đồng chạy với tốc độ không đổi, gọi tốc độ đồng bộ.  3.1.1 Cấu tạo máy phát điện đồng Máy phát điện đồng xoay chiều pha gồm hai thành phần : +Rotor (Phần Cảm) Stato phần đứng yên máy phát xoay chiều Nó mang cuộn dây phần ứng, điện áp tạo Đầu máy phát điện có dạng stator.  Stato máy phát điện đồng bao gồm số phận khung, lõi stato, cuộn dây stato phần ứng cách bố trí làm mát Cụ thể:   Khung stato làm gang máy cỡ nhỏ thép hàn máy cỡ lớn  Lõi stator lắp ráp lớp thép có hàm lượng silicon cao cấp Các lớp thép silicon làm giảm độ trễ tổn thất dịng điện xốy lõi stato  Các rãnh cắt ngoại vi bên lõi stato Người ta đặt dây quấn phần ứng pha vào khe  Cuộn dây phần ứng máy phát điện nối hình Cuộn dây pha phân bố số khe Khi dòng điện chạy qua cuộn dây phần ứng phân bố, tạo phân bố khơng gian hình sin thiết yếu EMF (suất điện động) Nhiệm vụ: tạo từ trường kích thích DC +Stator (Phần Ứng) Roto phận quay máy phát điện xoay chiều Roto tạo từ trường Roto máy phát điện đồng mang cuộn dây kích từ cung cấp dịng điện chiều qua hai vòng trượt nguồn chiều riêng (cịn gọi máy kích từ) Máy kích từ nói chung máy phát shunt (từ trở mắc song song) DC nhỏ gắn trục máy phát điện Đối với máy phát điện đồng bộ, có hai loại cấu tạo roto sử dụng loại roto cực loại roto hình trụ Nhiệm vụ: tạo thành nguồn áp pha động sơ cấp quay tròn phần cảm phần ứng 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý máy phát điện động b ộ pha Hình 3.1 sơ đồ nguyên lý 3.1.3 Nguyên lý hoạt động Đưa nguồn chiều (dòng Ikt khơng đổi ) vào dây quấn kích từ tạo nên từ trường rôto động sơ cấp, từ trường rôto cắt dây quấn phần ứng stator cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin có trị hiệu dụng là: E0 =4,44FW K DQ ∅0 Trong E0, w1, kdq, ∅0lần lượt :sức điện động pha, số vịng dây pha, hệ sơ dây quấn, từ thơng cực từ rơto Nếu rơto có p đơi cực, rơto quay vịng, sức điện động phần ứng biến thiên chu kỳ Do tần số f sức điện động pha lệch góc 120° F= Pn 60 ... MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG ĐIỆN GIÓ CHƯƠNG II: MÁY PHÁT ĐIỆN DC TRONG ĐIỆN GIÓ 2.1 Máy phát điện DC .3 2.1.1.Cấu tạo máy phát điện chiều: .3 2.1.2 Nguyên lý làm việc máy phát. .. III: MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ TRONG ĐIỆN GIÓ 3.1 Máy phát điện đồng Máy phát điện đồng hay gọi là? ?máy phát điện xoay chiều Đây máy điện biến đổi từ động chiều thành công suất điện xoay chiều điện. .. 37 6.3 Các ưu nhược điểm công nghệ truyền động trực tiếp 42 CHƯƠNG I: MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG ĐIỆN GIÓ Cơ tuabin gió chuyển đổi thành lượng điện máy phát điện xoay chiều (AC) máy phát điện chiều