thuyet minh báo cáo quy hoạch thực nghiệm iuh

Thay vì cách mà ta tạo ra cơ năng bằng điện năng thì chúng ta có thể tận dụng những năng lượng từ thiên nhiên có sẳn để tạo ra điện năng dự trữ ví như năng lượng từ gió từ nước từ mặt tr

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH

PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ

BÁO CÁO CUỐI KỲ KHẢO SÁT MÁY PHÁT ĐIỆN MỘT CHIỀU NHỜ

THẾ NĂNG

Giảng viên hướng dẫn: TS CHÂU MINH QUANG

Sinh viên thực hiện: MSSV:

Nguyễn Thanh Thuận

Tp Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2018.

NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Từ môn học quy hoạch thực nghiệm cho ta biết:

- Cách thiết lập các mô tả thống kê:

+ Xác định các yếu tố ảnh hưởng

+ Xác định các hàm toán mô tả hệ

+ Xác định các tham số mô tả thống kê

+ Kiểm tra sự tương hợp của mô tả

- Các phương pháp kế hoạch hóa thực nghiệm chủ yếu

+ Kế hoạch bậc một hai mức tối ưu

LỜI CẢM ƠN

Nhóm chúng em kính gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu nhà trường,cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa cơ khí, đặc biệt là giáo viên hướng dẫnthầy CHÂU MINH QUANG đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt báo cáomôn học này, giúp chúng em hiểu biết thêm về một phương pháp nghiên cứu và cảitiến các công nghệ trong cuộc sống

Qua môn học quy hoạch thực nghiệm này chúng em hiểu biết thêm về cách sửdụng phần mềm STATGRAPHICS, từ đó chúng em có thể phân tích, tìm ra các môhình toán cho một hệ thống máy móc, dựa vào các yếu tố ảnh hưởng mà chúng em

có thể tìm ra phương hướng cải tiến cho tốt hơn Trân trọng cám ơn thầy!

Nhóm sinh viên thực hiện

Nhóm 9

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá: (thang điểm 10) Ý thức thực hiện:

Nội dung thực hiện:

Hình thức trình bày:

Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: …… Điểm bằng chữ: ……

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018

Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi họ và tên)

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC BIỂU ĐỒ.

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU

Mô hình được thiết kế để nhằm mục đích thí nghiệm tạo ra điện bằng cách từ cơ năng chuyển hòa thành điện năng.

Thay vì cách mà ta tạo ra cơ năng bằng điện năng thì chúng ta có thể tận dụng những năng lượng từ thiên nhiên có sẳn để tạo ra điện năng dự trữ ví như năng lượng từ gió từ nước từ mặt trời để chuyển đổi thành năng lượng điện (Các nhà máy thủy điện, tấm pin năng lượng mặt trời, ….) mô hình này

mô tả sự biến đổi cơ năng thành điện năng dựa trên từ trường được tạo ra như một tuabin điện.

Hình 1: Tổng quan về mô hình.

Nguyên lý hoạt động: dùng vật nặng M kết nối với dây dẫn có chiều dài

L được cuộn vào ròng rọc hai đầu dây nối vào ròng rọc và thanh vật nặng M , cuộn dây trên ròng rọc khi ta thả vật nặng M thì lực căng dây kéo ròng rọc quay, khi ròng rọc quay thi trục của động cơ quay theo (ròng rọc được gắn vào trục quay của động cơ) khi trục động cơ quay thì dựa trên nguyên lý hoạt động của từ trường trong động cơ (nam châm và cuộn đây đồng) thì tào ra từ trường khi đó dòng điện được tạo ra, ta dùng đồng hồ đo điện để do được dòng điện khi mô tơ hoạt động.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 GIỚI THIỆU MÁY PHÁT ĐIỆN DC

2.1 Lịch sử phát triển.

Năm 1820: nhà Hóa học Đan Mạch Hans Christian Orsted phát hiện ra hiệntượng điện từ Nguyên lý chuyển đổi từ năng lượng điện sang năng lượng cơ bằngcảm ứng điện từ được nhà khoa học người Anh là Michael Faraday phát minh băm

1821 Ông công bố kết quả thí nghiệm của ông về chuyển động quay điện từ, gồmchuyển động quay của dây dẫn trong từ trường và chuyển động của nam châmquang 1 dây dẫn

Năm 1828: động cơ điện đầu tiên sử dụng nam châm cho cả rotor và statorđược phát minh bởi Anvos Jedlinhk nhà khoa học người Hungary

Năm 1838: động cơ điện công suất 220W được dung cho thuyền chế tạo bởiHermann Jacobii

Và ngày nay động cơ điện được phát triển và ứng dụng rất phổ biến trong dândụng cũng như trong công nghiệp

2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy phát điện DC.

Hình 2: Cấu tạo máy phát điện DC

Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: Phần tĩnh vàphần động - Phần tĩnh hay stato hay còn gọi là phần kích từ động cơ, là bộphận sinh ra từ trường nó gồm có:

+) Mạch từ và dây cuốn kích từ lồng ngoài mạch từ (nếu động cơ đượckích từ bằng nam châm điện), mạch từ được làm băng sắt từ (thép đúc, thépđặc) Dây quấn kích thích hay còn gọi là dây quấn kích từ được làm bằng dâyđiện từ, các cuộn dây điện từ nay được mắc nối tiếp với nhau

+) Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ vàdây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những láthép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt.Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối Cực từ được gắn chặt vào vỏmáy nhờ các bulông Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cáchđiện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối, tẩm sơncách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ được đặt trêncác cực từ này được nối tiếp với nhau

+) Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính Lõi thép củacực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dâyquấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào

vỏ máy nhờ những bulông

+) Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thờilàm vỏ máy Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn vàhàn lại, trong máy điện lớn thường dùng thép đúc Có khi trong động cơ điệnnhỏ dùng gang làm vỏ máy

+) Các bộ phận khác:

Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏngdây quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vàvừa nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp này nắp máythường làm bằng gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay rangoài

Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một

lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than vàcách điện với giá Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi

than cho đúng chỗ, sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại - Phầnquay hay rôto: Bao gồm những bộ phận chính sau.

- Tỳ trên cổ góp là cặp trổi than làm bằng than graphit và được ghép sátvào thành cổ góp nhờ lò xo

+) Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thườngdùng những tấm thép kỹthuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảmtổn hao do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh đểsau khi ép lại thì đặt dây quấn vào Trong những động cơ trung bình trở lênngười ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạođược những lỗ thông gió dọc trục Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõisắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hởgọi là khe hở thông gió Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguộidây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếpvào trục Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto Dùnggiá rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto

+) Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điệnđộng và có dòng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng

có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài Kw thường dùngdây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữnhật, dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép

+) Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện vớinhau bằng lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn.Hai đầu trục tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp vàtrụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàncác đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng.

2.3 ỨNG DỤNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN DC

2.3.1 Ứng dụng máy phát điện trong lĩnh vực công nghiệp.

Công nghiệp hóa, hiện đại hóa bằng các sử dụng máy móc, động cơ dần thaythế cho sức lao động chân tay của con người Cho nên máy phát điện ra đời đã giảiquyết bài toán khó cho các doanh nghiệp cũng như các cơ sở sản xuất kinh doanhhiện nay, khi mà thực trạng “cung không đủ cầu” và lịch ngắt điện đột ngột củaCông ty Điện lực, giúp cho hoạt động tại các nhà máy, xí nghiêp…diễn ra liên tục,không bị gián đoạn do mất điện

Hình 3: Ứng dụng của máy phát điện DC trong công nghiệp.

Chắc hẳn các bạn cũng hình dung ra được những tổn thất to lớn khi bị tạmngưng hoạt động do mất điện mang lại đối với từng doanh nghiệp, con số nàykhông chỉ dừng lại ở lợi nhuận mà còn ảnh hưởng đến cả công suất cũng như tuổithọ của dây chuyền máy móc

2.3.2 Ứng dụng máy phát điện trong lĩnh vực nông nghiệp.

Thực hiện cơ giới hóa nông nghiệp hàng loạt các loại máy móc phục vụ chonông nghiệp ra đời như máy xay lúa, máy bơm nước…Tạo sự thuận lợi cho ngườinông dân trong việc gieo trồng, tưới tiêu và thu hoạch hiệu quả hơn.

Tuy nhiên để đưa nguồn điện từ “trong nhà ra ngoài vườn” không phải điều dễdàng, nhất là khi “nhà xa vườn”, vì thế việc ứng dụng máy phát điện trong lĩnh vựcnày rất được nhiều người lựa chọn, đem lại lợi ích cao hơn cho mỗi người nông dân

Hình 4: Ứng dụng của máy phát điện DC trong nông nghiệp.

Một mô hình hiện đại ngày nay được ứng dụng rất phổ biến nhất là tại cácvườn cây ăn quả với hệ thống tưới tiêu hiện đại được vận hành bằng máy phát điệntiết kiệm sức lao động cho người nông dân

2.3.3 Ứng dụng trong sinh hoạt hàng ngày

Mất điện đột ngột là điều không thể tránh khỏi, nó không chỉ ảnh hưởng đếncác hoạt động nông, công nghiệp mà còn ảnh hưởng đến cuộc sống sinh hoạt hàngngày như không thể nấu cơm, sử dụng máy lạnh, máy bơm…

Không chỉ như vậy, việc mất điện này còn là nguyên nhân khiến các thiết bịđiện bị giảm tuổi thọ nhanh chóng.Việc ứng dụng máy phát điện tại nhà là sự lựachọn thông minh cho nhiều gia đình

Trên thị trường có rất nhiều kiểu dáng máy phát điện cho bạn lựa chọn phùhợp với nhu cầu sử dụng ở những lĩnh vực khác nhau Đặc biệt bạn hoàn toàn có thểlựa chọn cho mình một sản phẩm nhỏ gọn, được cải tiến kỹ thuật nhằm đem lại lợiích cho người tiêu dùng.

Hiện nay có khá nhiều thương hiệu sản phảm khác nhau như máy phát điệnDenyo, máy phát điện Honda…có nguồn gốc xuất xứ khác nhau và giá cả phảichăng cho các bạn lựa chọn sử dụng

2.4 TẠI SAO DÙNG ĐỘNG CƠ DC TRONG THÍ NGHIỆM.

- Chi phí thực hiện mô hình thấp

- Vận hành mô hình dễ dàng

- Đối với động dc áp dụng nhiều trong các thiết bị điện tử

- Đảm bảo an toàn cho người sử dung

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM3.1 CHUẨN BỊ CÁC DỤNG CỤ.

Chuẩn bị một động cơ DC 5V vì động cơ DC 5v vừa đóng vai trò là máyđiện và máy phát điện, ở đây ra sử dụng chức năng máy phát điện

Hình 5: Động cơ DC 5v

Dụng cụ đo không thể thiếu khi đo điện áp đó là đồng hồ VOM, ta nên sử

dụng loại đồng hồ điện tử để dễ dàng trong việc đọc số liệu

Ta sử dụng các con Builong để làm vật nặng M, ta sử dụng 3 con.

3.2 XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM.

Tiến hành ghép nối các dụng cụ lại ta được 1 hệ thí nghiệm như hình sau:

Hình 9: Mô hình thí nghiệm.

3.3 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ LẤY KẾT QUẢ.

3.3.1 Thí nghiệm 1 với dây kéo dài 30 cm, vật nặng 1 M.

Em dùng 1 đoạn chỉ 30cm, 1 vật nặng M

Hình 10:Thí nghiệm 1

Tiếp tự thực hiện với những lần sau thay đổi chiều dài dây kéo và vật

nặng, mỗi lần thực hiện 30 lần đo để lấy số liệu.:

3.3.3 Thí nghiệm 3 với dây kéo dài 30 cm, vật nặng 3 M.

Kết quả thu được từ 30 lần đo:

3.3.4 Thí nghiệm 4 với dây kéo dài 50 cm, vật nặng 1 M.

Kết quả thu được từ 30 lần đo:

Kết quả thu được từ 30 lần đo:

3.3.8 Thí nghiệm 8 với dây kéo dài 80 cm, vật nặng 2 M.

Hình 14: Chọn biến số ảnh hưởng.

Ở đây ta có thể chọn các biến X ảnh hưởng (chieu dai và khoi luong) đến kếtquả Y Sau khi chon các biến ảnh hưởng phần mềm sẽ cho ra các thông số cần thiếtcho việc đánh giá độ tinh cậy của kết quả thí nghiệm

Regression Model Selection - log(Dien ap)

Dependent variable: log(Dien ap) (Biến phụ thuộc)

Independent variables: (biến độc lập)

A=log(Khoi luong)

B=log(Chieu dai)

Number of complete cases: 9 (Số trường hợp hoàn thành)

Number of models fit: 4 (Số lượng mô hình phù hợp)

Mean absolute error = 0,155288

Durbin-Watson statistic = 1,19901 (P=,0509)

Lag 1 residual autocorrelation = 0,310671

- Các thông số cần quan tâm:

A=log(khoiluong)

B=log(chieudai)

Số mẫu: 9

Số trường hợp: 4

Phương trình hồi quy:

log(dien ap) = -8,35655 + 0,712434*log(khoi luong) + 1,04086*log(chieu dai)

Các thông số trên cho thấy mô hình đang xét là mô hình phi tuyến, cho biết sô mẫu

và số trường hợp xét

Models with Largest Adjusted R-Squared

Bảng 4: Models with Largest Adjusted R-Squared

Adjusted Included MSE R-Squared R-Squared Cp Variables

Các Biểu đồ:

Biểu đồ 1: Adjusted

Biểu đồ 2: Plot of log

Biểu đồ 3: Residual Plot

3.4.1 Mô hình đa biến số.

Model Results

Adjusted Included MSE R-Squared R-Squared Cp Variables

0,0044chieu dai 0,00205439 0,000376482 5,45679

0,0016

Analysis of Variance

R-squared (adjusted for d.f.) = 85,5667 percent

Standard Error of Est = 0,0232079

Mean absolute error = 0,0152904

Durbin-Watson statistic = 2,30484 (P=,5419)

Lag 1 residual autocorrelation = -0,15319

Phương trình hồi quy:

dien ap = -0,0707895 + 0,0042*khoi luong + 0,00205439*chieu dai

Models with Largest Adjusted R-Squared

Bảng 7: Models with Largest Adjusted R-Squared

Adjusted Included MSE R-Squared R-Squared Cp Variables

Biểu đồ 4: Adjusted R-Squared Plot for dien ap

Biểu đồ 5: Plot of dien ap

Biểu đồ 6: Residual Plot

3.4.2 Mô hình phi tuyến tổ hợp biến

R-squared = 72,2823 percent

R-squared (adjusted for d.f.) = 68,3227 percent

Standard Error of Est = 0,0343817

Mean absolute error = 0,024569

Durbin-Watson statistic = 1,4409 (P=,1485)

Lag 1 residual autocorrelation = 0,246957

Phương trình hồi quy:

dien ap = -0,356075 + 0,049376*log(khoi luong^2*chieu dai)

Models with Largest Adjusted R-Squared

Bảng 11 Models with Largest Adjusted R-Squared

Biểu đồ 7 Adjusted R-squared Plot for dien ap

Biểu đồ 8: Plot of dien ap

Biểu đồ 9: Residual Plot

CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ KẾT LUẬN

4.1 PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH CÁC MÔ HÌNH

4.1.1 Phân tích:

Biến phụ thuộc và các biến độc lập thăm dò, thông thường hàm Power môphỏng tốt quan hệ phi tuyến, do đó nên lấy log các biến số phụ thuộc và độc lập

Kết quả thăm dò tìm biến độc lập ảnh hưởng cho thấy theo tiêu chuẩn bé nhất

Cp và R2 cao nhất thì cả 3 biến số X1và X2 tham gia vào mô hình là tốt nhất (Cpgần bằng số biến số là 3 (2 biến số + sai số của mô hình), đồng thời và R2 cao nhất

Mô hình phi tuyến với

đa biến số đơn

Mô hình đa biếnsố

Mô hình phituyến tổ hợp biến

Mô hình được lựa chọn là:

log(dien ap) = -8,35655 + 0,712434*log(khoi luong) + 1,04086*log(chieu dai)

Biểu đồ biến động phần dư và biểu đồ quan hệ giữa quan sát với lý thuyết làtốt nhất

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Minh Phúc, ỨNG DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN TRONG ĐỜI SỐNG,Internet: http://www.dienmayminhphuc.com/blog/ung-dung-may-phat-dien-trong-doi-song.html , 28/06/2016

[2] Châu Minh Quang, HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH: BÀI 8 THUC HANHQHXLSLTN, 2018