báo cáo nhóm hiện tượng cảm ứng điện từ tàu đệm từ

Chiều của dòng điện cảm ứng sẽ phụ thuộc vào sự tăng hoặc giảm của từ thông gửi qua mạch kín.Như vậy:- Dòng điện cảm ứng là dòng điện xuất hiện khi có sự biến thiên của từ thông qua một

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -

BÁO CÁO NHÓM

HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TÀU ĐỆM TỪ

Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Thị SạSinh viên:

Hà Nội 1 – 2023

MỤC LỤC ii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

1.Cảm ứng điện, hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?

2.Ứng dụng của cảm ứng điện từ

CHƯƠNG 2GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU ĐỆM TỪ .

1.1.Khái quát chung

1.2.Lợi ích của năng lượng điện gió

1.3.Tình hình năng lượng điện gió trên thế giới

CHƯƠNG 3 NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ1.Giới thiệu chung về tuabin gió

1.1 Các dạng tuabin gió

1.2 Tính năng của các tuabin gió

2.Cấu tạo ủa một tuabin gió

3.Các bước tiến hành xây dựng nhà máy điện gió

3.1 Khảo sát đo gió

3.2 Lắp đặt tuabin gió

3.3.Điều kiển và giám sát nhà máy điện gió

4.Ưu, nhược điểm của tàu đệm từ4.1.Ưu điểm

4.2 Nhược điểm

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay trong nghành công nghiệp, vai trò của điện năng là rất quan

trọng vì nó phải đáp ứng nhu cầu cung cấp điện liên tục cho tất cả các nghànhcông nghiệp và sản xuất Vì thế, muốn cho ngành công nghiệp phát triển mạnhthì cần phải phát triển hệ thống cung cấp điện Việc phát triển năng lượng điệnkéo theo vấn đề về môi trường Trong khi các nhà máy thuỷ điện không hoạtđộng hết công suất của mình thì các nhà máy nhiệt điện lại gây ra ô nhiễm môi

trường và nguyên nhân gây nên hiệu ứng nhà kính Cho nên vấn đề hàng đầuđược đặt ra là phát triển xây dựng phải đảm bảo vấn đề về vệ sinh môi trường.Trên thực tiễn đó, cần phải tìm ra nguồn năng lượng tái sinh để thay thế.Năng lượng gió là nguồn năng lượng thiên nhiên vô tận, nguồn năng lượngtái tạo không gây ô nhiễm môi trường Tận dụng nguồn năng lượng đó để biếnthành nguồn năng lượng điện phục vụ nhu cầu của con người Việc xây dựngnhà máy điện gió góp phần đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện và tạo ra cảnh quan du

HIỆN CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ TÀU ĐỆM TỪ

CHƯƠNG 1 HIỆN TƯỢNG CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ

1 Cảm ứng điện từ, hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?

Hình 1.1 Hiện tương cảm ứng điện từ

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng từ thông qua mạch kín biến

thiên (tăng hoặc giảm) làm xuất hiện trong mạch dòng điện, dòng điện này gọi tên là dòng điện cảm ứng Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xảy ra trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín biến thiên Cường độ dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi của từ thông Chiều của dòng điện cảm ứng sẽ phụ thuộc vào sự tăng hoặc giảm của từ thông gửi qua mạch kín.Như vậy:

- Dòng điện cảm ứng là dòng điện xuất hiện khi có sự biến thiên của từ thông qua một mạch kín

- Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng hình thành một suất điện động (hay còn gọi là điện áp) trên một vật dẫn khi vật dẫn đó được đặt trong từ trường biến thiên.

Điều này đã được thực nghiệm của nhà hóa học và vật lý học người Anh chứng minh: Từ trường có thể sinh ra dòng điện, dòng điện này được sinh rakhi cho từ thông đi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch và dòng điện này được gọi là dòng điện cảm ứng, hiện tượng xuất hiện dòng điện đó gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Vậy hiểu thế nào là từ trường; từ thông; đường sức từ

Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt Nó được sinh ra xung quanh các

điện tích đang chuyển động hoặc nó có thể sinh ra do sự biến thiên liên tục của điện trường Để nhận biết được từ trường có tồn tại hay không thì dùng kim nam châm để xác định, kim nam châm ở trạng thái cân bằng theo hướngN-B.

Từ thông là tổng số đường sức từ đi quanh một bề mặt kín Từ thông đặc

trưng cho lượng từ trường đi qua một diện tích, diện tích càng lớn thì từtrường qua đó càng nhiều.

Từ thông có kí hiệu là Φ, đây là chữ cái được bắt nguồn từ các kí tự củatiếng Hy Lạp Thông thường sẽ là Φ hay ΦB.

Công thức tính từ thông: Φ = B.S.Cos(α))

Đường sức từ là các đường cong kín hoặc thẳng dài vô tận không cắt nhau

trong không gian xung quanh nam châm và dòng điện Đường sức từ là đườngbiểu diễn mật độ của từ trường, đường sức từ càng dày độ lớn của từ trườngcàng lớn và ngược lại.

Hiện tượng cảm ứng điện từ là một trong những hiện tượng vật lý quan trọngđược phát hiện góp phần đưa nền văn minh nhân loại sang một giai đoạn mới,giải đoạn sử dụng năng lượng điện.

2 Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ.

Các thiết bị gia dụng hay các thiết bị trong công nghiệp chính là minh chứngvề cảm ứng điện từ hay hiện tượng cảm ứng điện từ Ví dụ:

Bếp từ: Khác với loại bếp củi hay bếp ga, bếp từ làm chín đồ ăn bằng cảm ứng

từ, chỉ cần đặt xoong, chảo lên bề mặt bếp từ thì nó sẽ tự nóng Để xuất hiệnđược hiện tượng đó thì trong mỗi bếp từ sẽ thiết kế cuộn dây đồng đặt trong vậtliệu cách nhiệt tiếp đó khi chúng ta cắm một dòng điện xoay chiều sẽ đượctruyền qua cuộn dây đồng này và sinh ra từ trường biến thiên Từ trường này khidao động tạo ra một từ thông liên tục từ hóa làm cho nóng xoong, chảo đặt lênđó.

Hình 1.

Đèn huỳnh quang: Đèn huỳnh quang là hệ thống chiếu sáng phổ biến Cơ

chế hoạt động của đèn huỳnh quang là chấn lưu được sử dụng dựa trên nguyênlý điện từ Trong đèn huỳnh quang, chấn lưu được sử dụng dựa trên nguyên lý

điện từ Tại thời điểm bạn bật đèn, nó đã tạo ra một điện áp cao trên 2 đầuđèn Khi đó dòng điện đi qua đèn sẽ tạo thành ion giúp tác động lên bột huỳnhquang làm đèn tỏa sáng.

Quạt điện và các hệ thống làm mát khác sử dụng động cơ điện Quạt điện

là một trong những hệ thống làm mát dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.Những động cơ này hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ Trong bấtkỳ thiết bị điện làm mát hay làm nóng nào, động cơ điện hoạt động bởi từtrường được tạo ra bởi dòng điện theo nguyên lý lực Lo-ren-xơ (Lorentz).Những động cơ này chỉ khác nhau về kích thước và chi phí dựa trên ứng dụng.

Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ trong thiếtbị gia dụng như: lò nướng; máy xay;

Hay một ví dụ nữa về cảm ứng điện từ trong nghành công nghiệp như: Máyphát điện sử dụng năng lượng điện cơ học Trong máy phát điện sẽ bố trịcuộn dây, cuộn dây đặt và quay trong từ trường với tốc độ không đổi và tạo ra

dòng điện xoay chiều.

Máy phát điện

Ngoài ra còn một số thiết bị trị ung thư, cấy ghép, chụp cộng hưởng được sử dụng trong y học, tàu điện từ, năng lượng điện gió,

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU ĐỆM TỪ 1.1 Khái quát chung

Hiện nay cùng với sự phát triển công nghiệp và sự hiện đại hoá thì nhu cầuSử dụng các phương tiện giao thông tân tiến để di chuyển là rất lớn Vì vậy vấn đề đặt ra là phát triển các thiết bị di chuyển đó sao cho phù hợp nhu cầu sử dụng của người dân và phù hợp với thời điểm hiện nay

Trong khi các phương tiện như tàu hoả ,xe buýt , mô tô gây ra khá nhiều các bất tiện trong di chuyển và thải ra môi trường một lượng chất thải rất lớn khiến cho nó ngaỳ càng trở lên không phù hợp với nhu yếu hiện tại thậm chí nó là một số tác nhân gây ra ô nhiễm môi trường ,và vấn đề tai nạn giao thôngsẽ tang lên Để giảm những vấn đề trên ta cần tìm được phượng tiện tối ưu để có thể thay thế và đc sử dụng rộng rãi cho mọi người

Nhận thấy được tầm quan trọng của vấn đề đó một số quốc gia đang phát triển một phương tiện giao thông công cộng nhằm bảo đảm cho người dân tránh khỏi những tác nhân trên và phương tiện đó có tên gọi là ‘Tàu Đệm Từ ’

Tàu đệm từ ( tên tiếng anh: Magnetic levitation transport hay maglev ) là phương tiện còn rất xa lạ với chúng vì được ứng dụng công nghệ cao nên nó chưa phổ biến rộng rãi Đây là phương tiện chuyên chở được nâng lên, dẫn lái và đẩy tớibởi lực từ hay lực điện từ Nhờ vậy nó giảm được ma sát nhiều hơn so với các phương tiện khác nên vấn đề tốc độ được cải thiện rõ rệch Tàu đệm từ có thể đạt được vận tốc ngang với máy bay dùng cánh quạt hay phản lực ( 500-580km/h) Mặc dù đã được đưa vào sử dụng từ năm 1984, nhưng với khoa học , kinh tế lúc bấy giờ chưa có ưu thế mạnh nên đã đặt ra bước cản cho kỹ thuật này Tàu đệm từ là bước tiến mới của khoa học nhưng nó lại đặt ra nhiều thách thức cho những nhà đầu tư xây dựng Tàu đệm từ không dùng bánh xe nên không tương thích với bất cứ đường ray truyền thống nào, đồng nghĩa với việc phải xây dựng hệ thống hoàn toàn mới Nhắc đến “tàu đệm từ” không đơn giản là phương tiện chuyên chở mà còn là sự tương tác của tàu và đường ray bằng lực từ và quan trọng hơn là điều khiển việc nâng lên, đẩy tới của lực điện từ Không có sự tiếp xúc trực tiếp với đường ray, nên tàu chỉ có ma sát với không khí Vì vậy tàu sẽ di chuyển với tốc độ

cao, tiêu tốn ít năng lượng, giảm tiếng ồn Ước tính hệ thống có thể hoạt động đến 650km/h nhanh hơn nhiều so với phương tiện truyền thống

1.2 Lợi ích của Tàu Đệm Từ :

Lợi ích của tàu đệm từ : tàu đệm từ có khả năng di chuyển với vận tốc rất cao, tiêu tốn ít năng lượng và có thể gây ra ít tiếng ồn Các hệ thống đã được đề nghị có thể hoạt động với vận tốc lên đến 650 km/h, nhanh hơn nhiều lần so với tàu hỏa truyền thống.

Một ưu điểm khác của nguyên mẫu tàu đệm từ mới, đó là khả năng tiết kiệm chi phí Nhiều chuyên gia nước ngoài cho biết, sở dĩ hiện nay vẫn chưa có nhiều quốc gia tham gia vào “cuộc đua” tàu cao tốc thế hệ mới là vì e ngại hiệu quả kinh tế mà loại phương tiện này đem lại Đơn cử như chi phí đầu tư, vận hành, bảo dưỡng lớn, không tận dụng được hệ thống cũ, lại không thể nâng giá vé quácao so với khả năng chi trả của người dân

Tuy nhiên, theo kĩ sư Wu Zili của Đại học Giao thông Tây Nam, TP.Thành Đô chia sẻ: “Vật liệu siêu dẫn thông thường cho các tàu đệm từ cần ở mức âm 269 độ C, sử dụng Heli lỏng Nhưng với tàu đệm từ mới này, chúng tôi sử dụng Nitơ lỏng ở mức âm 196 độ C, đảm bảo khả năng vận hành của tàu nhưng vẫn tiết kiệm năng lượng, cắt giảm chi phí chỉ còn 1 phần 50.”

1.3 Tình hình phát triển tàu đệm từ trên toàn thế giới

Là một đề tài khá phát triển trong những năm gần đây vì vậy Có rất nhiều nhiều quốc gia đã phát triển với quy mô lớn như

Đức, Trung Quốc ,Nhật Bản… đã và đang nghiên cứu để đưa mô hình này trở nên phát triển với quy mô lớn hơn để phù hợp với người dân

Đầu tháng 6 năm 2013, Công ty Đường sắt Trung phần Nhật Bản (JR Tokai) vừa thử nghiệm thành công tàu điện siêu tốc chạy trên đệm từ trường đạt tới vận tốc 500 km/h.[3] Một cuộc thử nghiệm hồi năm 2003 cho thấy tàu điện đệm từ trường của JR Tokai có thể đạt tới vận tốc 581 km/giờ.[4] JR Tokai cho biết phiên bản thương mại của loại tàu L0 Series sẽ bao gồm 16 toa, có thể chở được khoảng 1.000 hành khách L0 Series là tàu điện nhanh nhất thế giới Nhật là quốc gia hàng đầu thế giới về lĩnh vực tàu điện cao tốc Những chiếc tàu "viên đạn" đầu tiên của Nhật đã xuất hiện

Tính đến cuối tháng 7/2020, Trung Quốc có khoảng 36.000 km đường sắt cao tốc - chiếm hơn 2/3 tổng số trên toàn cầu Tuy nhiên, theo Tập đoàn Đường sắt Trung Quốc, sự bùng nổ chi tiêu cho đường sắt sẽ tiếp tục kéo dài trong ít nhất 15 năm nữa với tầm nhìn xây dựng mạng lưới đường sắt kéo dài 200 nghìnkm vào năm 2035, trong đó có khoảng 70 nghìn km là đường sắt cao tốc.

Không chỉ có mạng lưới đồ sộ, Trung Quốc cũng sở hữu tàu cao tốc nhanh nhất thế giới với tuyến tàu đệm từ Thượng Hải Tàu đệm từ là loai chạy trên đệm từ trường, không có bánh xe nên vận hành rất êm ái, không rung lắc và gây ra nhiều tiếng ồn như tàu truyền thống Có tổng chiều dài 31km, tàu đệm từ

Thượng Hải đang là tuyến tàu thương mại có vận tốc nhanh nhất thế giới với kỷ lục ghi nhận 431 km/h

Bảng1.1: Các tàu đệm từ được sử dụng rộng rãi ở 1 số quốc gia :

CHƯƠNG 3 : CẤU TẠO CỦA TÀU ĐỆM TỪ

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẤU TẠO CỦA TÀU ĐỆM TỪ 1.1 Đường ray tàu đệm từ

Đường ray tàu đệm từ: Các cuộn dây từ hóa chạy dọc theo đường ray được gọi làmột đường dẫn, đẩy lùi các nam châm lớn trên bánh đạp của tàu, cho phấp tàu bay lên từ 0.39 đến 3.39 inch ( từ 1 đến 10 cm) trên đường dẫn Khi tàu bay lên, năng lượng được cung cấp cho các cuộn dây trong các đường dẫn để tạo ra một hệ thốngduy nhất của từ trường kéo và đẩy tàu dọc theo đường dẫn Dòng điện cung cấp cho các cuộn dây trong các đường dẫn liên tục luân phiên thay đổi cực của các cuộn dây hoá Sự thay đổi cực này gây ra từ trường ở phía trước con tàu để kéo tàu về phía trước , trong khi từ trường phía sau tàu tăng thêm lực đẩy về phía trước cho tàu

Hình 1.1: Hình dạng các tuabin

gió 1.2 Cấu tạo khung tàu xe

Khung xe được để dưới đáy của đường xe và giúp nó có thể di chuyển mà không gặp khó khăn Các lực năm châm giúp nó đứng vững trên đường Bởi vì không có sự tiếp xúc trực tiếp giữ đường ray và tàu , nên chỉ có lực ma sát giữa con tàu và không khi Do đó nó có khả năng di chuyển với vận tốc rất cao , tiêu tốn ít năng lượng và có thể gây ra ít tiếng ồn

1.3 Đường đặc tính các loại tuabin

Hình 1.2: Đường đặc tính các tubin gió.

Cơ chế nâng

Cơ chế này tương tự như cơ chế đẩy nhưng lực là lực nâng tàu lên Tốc độ tàu càng nhanh lực nâng lên càng lớn Điều này có nghĩa là sẽ không còn lực nâng khi tàu dừng Vì vậy, ở tốc độ thấp, tàu đệm từ vẫn dùng bánh xe thông thường.

Cơ chế dẫn lái

Hoạt động trên nguyên lý đoàn tàu sẽ được nâng lên, dẫn lái và di chuyển bởi lực từ hoặc lực điện từ Phương pháp này giúp loại bỏ ma sát, phương tiện đi nhanh hơn, tiện nghi hơn, tiêu tốn ít năng lượng và ít tiếng ồn.31

Hình 2.1: Tuabin gió

3 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH XÂY DỰNG NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ 3.1 Khảo sát đo gió.

Để tiến hành xây dựng nhà máy điện gió thì công việc đầu tiên là tiến hành khảo sát địa hình và đo tốc độ gió ở nơi đó Thiết bị đo gió có tên gọi là Anemometer được lắp đặt ở độ cao nhất định.

Hình 2.3 : Bộ phận đo gió.

Khảo sát đánh giá tiềm năng gió của khu vực là điều kiện cần thiết để chọn tuabin có công suất phù hợp với tốc độ gió cho nhà máy hoạt động tốt tránh gây lãng phí Vì vậy việc khảo sát đo gió phải tiến hành trong thời gian dài mới cho kết quả chính xác Sau khi công việc khảo sát đo gió hoàn thành thì người ta tiến hành san lấp mặt bằng và xây dựng các nền móng và thân tháp gió như hình bên Tùy thuộc vào tốc độ gió mà chiều cao thân tháp gió cũng khác nhau:

Bảng 2.2: Độ cao tháp phụ thuộc tốc độ gió

Độ cao tháp gióCông suất cực đại củatuabin

Hình 2.4: Lắp đặt tuabin vào thân tháp gió.

Bộ phận cánh được lắp đặt vào tuabin, thiết bị chống xét cho cánh cũng đượchoàn thành để đảm bảo an toàn cho tháp gió.

Hình 2.5: Lắp ráp cánh của tuabin vào bộ phận chính của rotor

Hình 2.6: Kiểm tra lại những thông số đã đạt được.

Hình 2.7: Mô hình nhà máy điện gió đất liền.

Hình 2.8: Mô hình nhà máy điện gió ngoài biển

3.3 Điều khiển và giám sát hoạt động của nhà máy gió.

Ở trong nhà máy nhiệt điện hoặc thuỷ điện, việc điều chỉnh công suất cóthể thực hiện bất kỳ thời điểm nào Còn đối với nhà máy điện gió thì công suấtphụ thuộc vào tốc độ gió Chính lượng gió và tốc độ gió ở các khu vực khácnhau cho nên ta có những nhà máy điện gió có công suất khác nhau Tốc độ gió

thay đổi liên tục ảnh hưởng tới nhà máy gió, ví dụ như các đợt bão tốc độ gió rất

mạnh sẽ làm thay đổi điện áp bất thường ngõ ra Chính vì vậy mà hệ thống điều

khiển phải đáp ứng được vấn đề này Không như các thiết bị điều khiển, hệthống điều phải cập nhật các số liệu của toàn hệ thống của nhà máy gió và xử lý.

Trong việc điều khiển và quản lý nhà máy gió, các điều khiển bên trong(các nhóm thiết bị và sự tác động lẫn nhau) và nhóm điều khiển bên ngoài (yêu

cầu của người tiêu thụ ) Hệ thống điều khiển phải có những quyết định chính

xác, hợp lý vì tầm quan trọng của nó phải luôn bảo dưỡng và đặt lên hàng đầu.Ví dụ như thiết bị điều khiển cánh, việc quyết định thời điểm dừng tuabin khi tố độ gió quá cao là rất quan trọng.

Các điều kiện của bộ biến đổi năng lượng:• Phải tự động hoàn toàn.