Nghiên cứu thiết kế hệ thống phát điện bằng sức gió công suất nhỏ

MỤC LỤC Nội dung phần Trang TRANG PHỤ BÌA LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ CHƢƠNG TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NĂNG LƢỢNG MỚI 11 VÀ TÁI TẠO TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Các nguồn công nghệ sử dụng lƣợng tái tạo 11 1.1.1 Các nguồn lượng tái tạo 11 1.1.2 Các công nghệ sử dụng lượng tái tạo 13 1.2 Vai trò nguồn lƣợng tái tạo 20 tƣơng lai 1.2.1 Các ứng dụng NLMT 20 1.2.2 Các ứng dụng lượng gió 22 1.2.3 Các ứng dụng lượng sinh khối 22 1.2.4 Các ứng dụng lượng thuỷ điện nhỏ 22 1.2.5 Các ứng dụng lượng địa nhiệt 23 1.2.6 Các ứng dụng lượng đại dương 24 1.3 Năng lƣợng tái tạo Việt Nam 24 1.3.1 Nguồn tiềm 24 1.3.2 Hiện trạng nghiên cứu ứng dụng NLTT Việt Nam 27 1.3.3 Triển vọng phát triển NLTT 29 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG NGUỒN NĂNG LƢỢNG GIÓ 34 TIỀM NĂNG VÀ ỨNG DỤNG Ở VIỆT NAM 2.1 Vật lý học lƣợng gió 34 2.1.1 Các đặc trưng lượng gió 34 2.1.2 Năng lượng gió 37 2.2 Tiềm năng lƣợng gió Việt Nam 39 2.2.1 Tốc độ gió, cấp gió 39 2.2.2 Chế độ gió Việt Nam 40 2.3 Sản xuất điện từ lƣợng gió Việt Nam 43 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CẤU TRÚC TỔNG QUÁT 46 HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN BẰNG SỨC GIÓ 3.1 Cấu trúc tổng quát hệ thống phát điện bắng sức gió 46 3.1.1 Tổng quan hệ thống 46 3.1.2 Cấp điều khiển trường 49 3.1.3 Cấp điều khiển hệ thống 53 3.2 Nghiên cứu hệ thống Turbine gió 54 3.2.1 Mô tả Turbine 54 3.2.2 Vận hành turbine 56 3.3 Nghiên cứu máy phát điện sử dụng lƣợng gió 59 3.3.1 Phương pháp điều khiển máy phát khơng đồng 59 3.3.2 Phương pháp điều khiển máy phát đồng kích thích vĩnh cửu 63 CHƢƠNG IV NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN 68 SỬ DỤNG SỨC GIĨ CƠNG SUẤT NHỎ Ở VÙNG NÚI VIỆT NAM 4.1 Mơ hình trạm phát điện sử dụng sức gió công suất nhỏ 68 4.1.1 Tổng quan hệ thống 68 4.1.2 Nguyên lý làm việc hệ thống 68 4.2 Thiết kế máy phát điện đồng kích thích vĩnh cửu 1,5kW 70 4.2.2 Tính tốn mạch từ 70 4.2.3 Tổn hao chế độ làm việc định mức 79 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.2.4 Các dặc tính làm việc máy phát điện 81 4.2.5 Tính tốn độ tăng nhiệt 81 4.2.6 Chỉ tiêu tiêu hao vật tư 83 4.2.7 Tổng kết số liệu thiết kế 84 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC 90 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT NLMT: Năng lƣợng mặt trời NLG: Năng lƣợng gió TL - HL: Thƣợng lƣu hạ lƣu NLM & TT: Năng lƣợng tái tạo NLTT: Năng lƣợng tái tạo PĐCSG: Phát điện chạy sức gió KĐB: Khơng đồng KĐB - RDQ: Khơng đồng rotor dây quấn DFIG: Máy phát không đồng nguồn kép KĐB - RLS: Không đồng rotor lồng sóc ĐK: ĐIều khiển NL: Nghịch lƣu MP: Máy phát HSCS: Hệ số cơng suất NLPL: Nghịch lƣu phía lƣới NLMP: Nghịch lƣu máy phát ĐB - KTVC: Đồng kích thích vĩnh cửu CL: Chỉnh lƣu SG: Máy phát sức gió tạo lƣợng xoay chiều DSP: Bộ vi xử lý tín hiệu BĐKHT: Bộ điều khiển trƣờng BĐKCT: Bộ điều khiển chƣơng trình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 Nội dung Trang Một số kết hoạt động nghiên cứu ứng dụng NLTT Việt Nam 2.1 Bảng cấp gió Beaufor 2.2 Bảng tiềm gió Việt Nam 2.3 Bảng đo vận tốc gió độ cao 12m 50m 4.1 Tham số nam châm N38 Công ty NINBO (Trung Quốc) 4.2 Các số liệu thiết kế máy phát ĐB-KTVC 1,5kW Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình, đồ thị Nội dung Trang 1.1 Sơ đồ hộp thu NLMT theo nguyên lý hiệu ứng nhà kính 1.2 Sơ đồ cấu tạo pin mặt trời tinh thể Si 1.3 Sơ đồ thu để sản xuất nước nóng 1.4 Hệ thống sưởi ấm nhà cửa hay chuồng trại sử dụng NMT 2.1 Bề mặt cánh bánh công tác động gió chiếm chỗ quay 3.1 Sơ đồ khối hệ thống phát điện sức gió 3.2 Sơ đồ phân cấp hệ thống điều khiển trạm phát điện sức gió 3.3 Các thành phần hệ thống điều khiển trường 3.4 Cấu trúc phần cứng card điều khiển 3.5 Cấu trúc Module điện trở hãm 3.6 Các thành phần Turbine WESTWIND 3.7 Hệ thống vành ghóp quét lấy điện (nằm thân Turbine) 3.8 Hệ thống lị xo lật cánh tốc độ gió q lớn 3.9 Đi Turbine tự gập gió mạnh gió mạnh hay gập tay 3.10 Hai loại hệ thống phát điện chạy sức gió sử dụng máy phát 3.11 Đặc tính cơng suất khai thác từ gió với tốc độ khác nhau: Cần điều khiển máy phát cho đạt mức tối đa 3.12 Phạm vi hoạt động máy phát KĐB-RDQ (a) với Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn dòng lượng chảy chế độ MP thuộc phạm vi (b) đồng hồ (c) 3.13 Khái quát cấu trúc hệ thống PĐCSG sử dụng máy phát loại KĐB-RDQ 3.14 Máy phát đồng hồ kích thích vĩnh cửu sử dụng theo phương án: a) Điện áp MP chỉnh lưu đơn giản; b) Điện áp MP chỉnh lưu có ĐK tuỳ theo sức tiêu thụ nhờ NL MP 3.15 a) Hệ thống PĐCSG dùng MP loại ĐB-KTVC với CL đơn giản nên phải có thêm mạch tải giả; b) Sơ đồ chi tiết mạch tải giả 3.16 Hệ thống PĐCSG với dàn ắc-quy (có ĐK nạp) mạch tải giả sen CL NL 3.17 Khái quát cấu trúc hệ thống PĐCSG sử dụng MP loại ĐB-KTVC cơng suất nhỏ 4.1 Mơ hình trạm phát điện sử dụng sức gió cơng suất nhỏ 4.2 Kích thước rãnh lồng dây 4.3 Kích thước nam châm 10 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển mạnh mẽ giới, nhu cầu sử dụng lượng tăng cao Năng lượng tái tạo cịn gọi lượng phi truyền thống nói chung, lượng gió nói riêng lĩnh vực quan trọng dần quan tâm nghiên cứu ứng dụng rộng rãi Một vấn đề cần phải giải quyết, lượng gió khơng ổn định mang tính chu kỳ Năng lượng gió thường phụ thuộc vào nhiều yếu tố đặc biệt khơng gian thời gian Chính việc nhanh chóng điều tra, đánh giá để xác định số liệu tốc độ gió khu vực cụ thể việc làm cần thiết quan trọng công tác nghiên cứu ứng dụng hệ thống phát điện sử dụng lượng gió Sau thời gian năm học tập nghiên cứu Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên giao đề tài luận văn tốt nghiệp với nội dung: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống phát điện sức gió cơng suất nhỏ” Với giúp đỡ ủng hộ thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp, gia đình nỗ lực thân đến tơi hồn thành luận văn với đầy đủ nội dung đề tài Tuy nhiên, hạn chế kiến thức, tài liệu tham khảo trình độ ngoại ngữ, đồng thời thời gian nghiên cứu không dài lĩnh vực tương đối mẻ nên luận văn tránh khỏi thiếu sót định Tơi mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp quan tâm đến vấn đề để luận văn hoàn chỉnh có ý nghĩa Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo, cán giảng dạy thuộc Khoa sau đại học Trường Đại học KTCN Thái Nguyên, đặc biệt xin bày tỏ lòng biết ơn cảm ơn sâu sắc tới cán hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Như Hiển trang bị kiến thức, dẫn dắt, bảo động viên suốt thời gian qua Thái nguyên, ngày 10 tháng 05 năm 2008 Vũ Thị Thanh Phương TỔNG QUAN I Tính cấp thiết để tài: Trong yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển kinh tế xã hội Việt Nam hệ thống điện lưới Quốc gia Nó có ý nghĩa quan trọng song song với phát triển nhanh chóng lĩnh vực an ninh, quốc phịng, sản xuất, công nghiệp, du lịch, Nhu cầu sản xuất tiêu thụ điện tăng lên ngày rõ rệt Trong năm gần hoạt động nghiên cứu, ứng dụng lượng tái tạo để thiết kế hệ thống phát điện nước ta phát triển mạnh mẽ rộng khắp Đặc biệt từ lâu người biết sử dụng lượng gió để tạo thay cho sức lao động nặng nhọc, điển hình thuyền buồn chạy sức gió, cối xay gió xuất từ kỉ XIV Hơn từ vài chục năm gần với nguy cạn kiệt dần nguồn nhiên liệu khai thác từ lịng đất vấn đề nhiễm mơi trường việc đốt hàng ngày khối lượng lớn nguồn nhiên liệu hố thạch Từ điều kiện tình hình thực tế việc nghiên cứu, sử dụng dạng lượng tái tạo thiên nhiên có lượng gió lại nhiều nước giới đặc biệt quan tâm Trên sở áp dụng thành tựu nhiều ngành khoa học tiên tiến việc nghiên cứu sử dụng lượng gió đạt tiến lớn chất lượng thiết bị quy mô ứng dụng Một ứng dụng quan trọng sức gió để tạo hệ thống phát điện Vì đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống phát điện sức gió cơng suất nhỏ” mang tính cấp thiết có ý nghĩa quan trọng điều kiện tình hình kinh tế - xã hội Việt Nam Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: - Ý nghĩa khoa học: Đánh giá dự báo tình hình nghiên cứu sử dụng nguồn lượng tái tạo giới Việt Nam Đồng thời nêu lên vai trò nguồn lượng tái tạo tương lai - Ý nghĩa thực tiễn: Tìm giải pháp phù hợp với điều kiện thực tế nước ta để lựa chọn xây dựng hệ thống phát điện nguồn phát lượng gió cơng suất nhỏ tương ứng với tiềm gió Việt Nam, tạo điều kiện phát triển kinh tế phù hợp với chiến lược phát triển địa phương, vùng núi mà điện lưới quốc gia chưa có khả vươn tới Phương pháp nghiên cứu: Để giải vấn đề đề tài đặt ra, tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu sau đây: - Tổng hợp đánh giá nguồn lượng tái tạo, trạng ứng dụng nguồn NLM & TT giới Việt Nam - Phân tích tiềm nguồn lượng gió Việt Nam để đưa biện pháp sử dụng cách hợp lý hiệu - Xây dựng nghiên cứu cấu trúc tổng quát hệ thống phát điện sức gió - Tính tốn, thiết kế hệ thống phát điện sử dụng lượng gió cơng suất nhỏ vùng núi Việt Nam, đặc biệt vùng chưa có điện lưới quốc gia Nội dung nghiên cứu: Bản luận văn chia làm chương với nội dung sau: L1 = 2.Ltb.w1.10-2 = 2.6,844.2124.10-2 = 290,73m (4.36) - Điện trở tác dụng dây quấn Stator: r1 = 75 L1 290,73   0,957  n1.a s1 46 5.1.1,32 (4.37) I1 2,3  0,957 = 0,01 U1 220 r1*  r1 - Hệ số từ dẫn rãnh Stator: r =  h1 b h h  k    0,785  41   41 k ' 3b 2b b b 41   (4.38)  = 1; k = k ' = h1 = hr1 – 0,1d2 – 2c’ = 21,2 – 0,1.1,6 – 2.0,2 = 20,64mm h2 = -( d1  2c' ) = -(  2.0,2) = - 0,6mm 2 b = d1 = 2mm h41 = 0,2mm b41 = 1,7mm  r = 20,64 1,7  0,6 0,2     0,785    .1  3,617 3.2 2.2 1,7   - Hệ số từ dẫn tạp Stator: t = (hệ số lấy tương đối tương đương máy đồng cực tròn ghép liền nam châm vĩnh cửu) - Hệ số từ tản phần đầu nối: dn = 0,34 q1 L dn  0,64.. l (4.39) = 0,34 (2,844  0,64 1.3) = 0,07 - Hệ số từ dẫn tổng: 1 = r + t + dn = 3,617 + + 0,07 = 3,687 (4.40) - Điện kháng tản dây quấn Stator: 63 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 f  w  l 50  2124  x = 0,158    3,687   1  0,158 100  100  p1.q1 100  100  18.1 = 29,2 (4.41) x * = x I1 2,3  29,2 = 0,3 U1 220 - Điện kháng phần ứng: Eu  l  w k dq  4mf x1 = I k  k   p = 4.3.50 x1*  x1 (4.42) 4.3,14.10 7.0,03.0,04 2124 2.1 = 75,4 3,14.1,049.1,0139.0,0009 18 I1 2,3  75,4  0,788 U1 220 - Sức từ động phản ứng phần ứng gây nên: Fu = m wk dq 2124.1 Iu  2,3  366,7A  p 3,14 18 (4.43) - Kiểm nghiệm lại hệ số ke:   ke = E *  ( U *  ru* )  x * = (4.44) (1  0,01)  0,32 = 1,05 Hệ số không sai khác so với giả thiết ban đầu nên kết tính tốn chấp nhận - Phương trình cân điện áp máy phát chế độ định mức (chế độ danh định): U* = E*0  JI*u (x *u  x *u )  I*u ru* (4.45)  E*0  U*  JI*u (x *u  x *u )  I*u ru* = + j.1.(0,788 + 0,3) + 1.0,01 = 1,01 + j1,088  E *0  1,012  1,088  1,484 64 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn  E0 = 220 E *0 = 220.1,484 = 326,48V Trong đó: I*u = - Từ thơng khe hở khơng khí lúc khơng tải: E0 = 4.ks.kd.f.w. = (4.46) E0 326,48   0,7.10 3 Wb 4.k s k d f w 4.1,1.1.50.2124 - Mật độ từ thơng khe hở khơng khí lúc khơng tải: B0 = .10 0,7.10 3.10   0,634T   .l1 0,92.3.4 (4.47) - Lựa chọn nam châm vĩnh cửu: Loại nam châm N38, xem thông số theo bảng 4.1 đây: Độ từ dư T T kGs NC No m Sức kháng từ T kOe Nội KT kA/m Min Nom Min Nom Min No m kOe kA/m Min t0 (BH) max MGOe kJ/m No Mi No m n m C Min N38 12,6 12,2 1,26 1,22 11,5 10,8 915 860 12 955 38 36 303 287 80 N38M 12,6 12,2 1,26 1,22 11,5 10,8 915 860 12 955 38 36 303 287 100 N38H 12,6 12,2 1,26 1,22 11,5 10,8 915 860 12 955 38 36 303 287 120 N38UH 12,6 12,2 1,26 1,22 11,5 10,8 915 860 12 955 38 36 303 287 200 Bảng 4.1 Tham số nam châm N38 Công ty NINBO (Trung Quốc) Đây loại nam châm thơng dụng với giá thành hợp lý Cũng sử dụng loại nam châm khác có chất lượng cao (tra cứu thông qua Website: http://www.magnet-china.com) - Kích thước nam châm vĩnh cửu: Để tạo từ thơng khe hở khơng khí theo u cầu máy, kích thước tối thiểu miếng nam châm phải là: + Chiều dài: lnc = l = 40mm + Bề rộng cung: nc    = 0,92.300 = 276mm + Bề dày tính tốn: btt = 18,175mm Đây giá trị tính tốn nam châm theo phần mềm tính tốn hãng Ngồi 65 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ta cần thêm hệ số dự trữ phòng lão hố nam châm theo thời gian q trình vận hành Vậy ta chọn: bnc = k.kgh.kdt.btt = 1,0139.1,0025.1,1.18,175 = 20,32mm (4.48) k : Hệ số bão hoà mạch từ kgh: Hệ số hiệu chỉnh việc tăng từ trở ghép nam châm với Rotor kdt: Hệ sốdự trữ Mật độ từ thơng tính tốn ứng với giá trị bnc  Btt = 0,6T Mật độ từ thông thực: B0t  B tt 0,6   0,59 T k  k gh 1,0139.1,0025 (4.49) Từ thông thực khe hở khơng khí chế tạo:  0    .l1 B t 10  0,92.3.4.0,59  0,65.10 3 Wb 10 (4.50) 4.2.3 Tổn hao chế độ làm việc định mức - Trọng lượng Stator: GZ1 = Fe.Z1.bz1.hz1.l1.kc.10-3 (4.51) = 7,8.108.0,777.2,067.4.0,92.10-3 = 4,978kg - Trọng lượng gông từ Stator: G = Fe.l1.Lg1.hg1.2p.kc.10-3 (4.52) = 7,8.4.2,455.2.36.0,92.10-3 = 5,073kg - Tổn hao sắt lõi sắt Stator: + Tổn hao răng: PFeZ1 =  kgcz.p1/50 B 2z1  1,3 f    50  GFez1.10-3 (4.53) = 1,7.1,56.0,5592.1.4,978.10-3 = 0,004kW + Tổn hao gông: PFeg1 =  kgcg.p1/50 B g21  1,3 f  -3  GFeg1.10  50  (4.54) = 1,3.1,56.0,682.1.5,073.10-3 = 0,0047kW 66 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - Tổn hao cơ: l v  Pcơ = 3,68.p    40  100 Trong v2 = (4.55) .D.n 3,14.36,61.240   4,59 6000 6000  4,59   0,02kW  Pcơ = 3,68.18    40  100 - Tổn hao bề mặt cực từ: 1,5  Z n   B t  Pbm = 0,5.2p...l1.k0     10 3  10000   10  (4.56) Trong B0 = B0(k1 - 1) = 0,634(1,049 - 1) = 0,031T 1,5  108.240   0,031.1  3  Pbm = 0,5.36.0,92.3.4.6     10  10000   10  = 0,000047kW - Tổn hao phụ có tải: Pf = 0,005 U.I.cos.10-3 (4.57) = 0,005 220.4.0,95.10-3 = 0,0072kW - Tổn hao đồng dây quấn Stator: PCu1 = m.I2.r1.10-3 (4.58) = 3.2,32.0,957.10-3 = 0,015kW - Tổn hao lúc tải định mức: P = PCu1 + PFeg1 + PFez1 + Pcơ + Pbm + Pf (4.59) = 0,015 + 0,0047 + 0,004 + 0,02 + 0,000047 + 0,0072 = 0,05kW - Hiệu suất:  = 1-  P  1 P1dm 0,05 = 0,99 3.U dm I dm (4.60) 67 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.2.4 Các dặc tính làm việc máy phát điện a Quan hệ sức điện động không tải (điện áp) với tốc độ máy phát từ thơng dịng tải định mức - Quan hệ sức điện động không tải với tốc độ: p.n w. 60 E0 = 4.ks.kd.f.w. = 4.ks.kd = 4.1,1.1 (4.61) 18.n 2124.0,65.10 3 = 1,822.n (V) 60 - Quan hệ điện kháng tản với tốc độ: xu = 0,158 f1  w  l    1  100  100  p1.q1 (4.62) n  2124   3,687 = 9,733.10-3.n () = 0,158  60.100  100  18.1 - Quan hệ điện kháng phần ứng với tốc độ: Eu  .l  w k dq n  .l  4.m.f  4.m  w k dq (4.63) xu = I .k  k   p 60 .k  k   n 4.10 7.0,03.0,04 = 4.3 .2124 2.1 = 0,452.n () 60 .1,049.1,0139.0,0009 + Điện trở dây quấn phần ứng: ru = 0,957 + Dòng điện tải: Giả sử dòng điện tải giữ định mức tốc độ thay đổi  I = 2,3A - Quan hệ điện áp tốc độ (khi từ thơng dịng giá trị định mức) U= E 02  I 2u x u  x u 2  I u ru (4.64) = 1,822.n  2,32 0,452.n  0,009733 n 2  2,3.0,957 = 0,833.n - 2,2 (V) 4.2.5 Tính tốn độ tăng nhiệt Phần phục vụ tính tốn kiểm tra lại thiết kế kết cấu hoàn thiện vẽ 68 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn a Độ tăng nhiệt cuộn dây Stator - Độ tăng nhiệt phần cách điện Stator: s = A s J s t s  ts 271,43.5,42.1.0,04 =  32,10 C   iC 6020.0,01.3,045 (4.65) Trong đó: As = Js = 2m1.w.I 2.3.2124.2,3   271,43 D 3,14.34,39 I  .d nc (4.66) 2,3  5,42A / mm 2 3,14.0,3 (4.67) ts = 1cm + Chiều dày cách điện rãnh phía: ts = 0,04cm + Chu vi rãnh Stator: .d   .d C=  1   2.12,4 = 30,452mm = 3,045cm   (4.68) + Với dây quấn chọn cấp cách điện B:  = 6020cm2/mm2; i = 0,01W/grad.cm - Độ tăng nhiệt phần đầu nối cuộn dây Stator với nhiệt độ môi trường:  s  q s 0,34   23,78 C 3  v 14,295.10 (4.69) 1,4.A s J s 1,4.271,43.5,42   0,34 W / cm  6020 (4.70) .Dn   v = 3.10-3.(1 + 0,1V) = 3.10-3 1  0,1  6000   (4.71) Trong đó: qs = 3,14.34,39.240   -3 = 3.10-3 1  0,1  = 14,295.10 6000   - Độ tăng nhiệt mặt Stator so với môi trường:  = qs 0,44   30,78 C 3  v 14,295.10 (4.72) 69 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trong qs = A s J s PFe  0,5.Pf 271,43.5,42 60  0,5.50     .D.l 6020 3,14.34,39.4 (4.73) = 0,44 - Độ tăng nhiệt trung bình cuộn dây Stator: stb  s   .L  s L dn L tb (4.74) 32,1  30,78.4  23,78.2,844  79,780 C  4.2.6 Chỉ tiêu tiêu hao vật tư - Khối lượng tôn Silic: + Khối lượng tinh:     D 2ns  D 2ts  GFe =   Z.Sr .k c  c l     (4.75)   3,14 3,439  2,6256    108.24,89.10 4 .0,92.7,8.0,4   = 10,39kg + Khối lượng tôn phôi cần thiết để gia công: GFeph = (Dns + 0,05)2.l.kc.1,07.c (4.76) = (3,439 + 0,05)2.0,4.0,92.1,07.7,82 = 37,48kg Trong đó: Z = 108 số rãnh Stator Sr = 24,89mm2 tiết diện rãnh Stator kc = 0,92 hệ số ép chặt c = 7,8kg/dm3 khối lượng riêng tôn Silic 1,07 hệ số dự trữ - Khối lượng dây đồng: + Chiều dài dây đồng: Ld = 3.Lf.1,1 = 3.290,73.1,1 = 959,4m (4.77) + Khối lượng dây đồng: GCu = Ld.S.Cu = 440.1,917.10-4.8,9 = 7,5kg (4.78) 70 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - Khối lượng nam châm: + Kích thước nam châm quy đổi: a x b x l = 45,8 x 21,5 x 40mm + Khối lượng cực nam châm: Gnc = a.b.l.nc = 0,458.0,215.0,4.6 = 0,23kg (4.79) + Tổng khối lượng nam châm: GNC = 2p.Gnc = 36.0,23 = 8,28kg (4.80) - Khối lượng tôn Silic sử dụng đơn vị công suất: gFe = G Fe 10,39   6,92kg / kW P 1,5 (4.81) - Khối lượng dây đồng sử dụng đơn vị công suất: gCu = G Cu 7,5   5kg / kW P 1,5 (4.82) - Khối lượng nam châm sử dụng đơn vị công suất: gnc = G NC 8,28   5,52kg / kW P 1,5 (4.83) 4.2.7 Tổng kết số liệu thiết kế - Số liệu dự kiến ghi nhãn máy: + Kiểu máy: BK – MPGN 1,5/2,8 + Công suất: 1,5kW + Điện áp: – 220V + Tốc độ: – 240vg/ph + Dòng điện 5A + Số pha: + Kiểu đấu dây: Tam giác f = – 50Hz - Tổng kết số liệu thiết kế: Cho bảng 4.2 TT Số liệu Công suất danh định Điện áp Đơn vị Thông số kW 1,5 V - 230 Ghi 71 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Dòng điện định mức A Điện trở Stator 750C  0,957 Điện kháng Stator  Tổn hao thép kW 0,0087 Tổn hao đồng kW 0,015 Tổn hao phụ kW 0,0072 Tổn hao kW 0,02 10 Hiệu suất % 99 11 Tốc độ quay vg/ph - 240 12 Độ tăng nhiệt C 79,78 13 Khối lượng tôn Silic kg 10,39 14 Khối lượng dây đồng kg 7,5 15 Khối lượng nam châm kg 8,28 Xem phần 4.2.2 Tính chế độ f = 50Hz Bảng 4.2 Các số liệu thiết kế máy phát ĐB-KTVC 1,5kW 72 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DSP BĐKHT Chỉnh lưu Pri-charge RL 3 SG Gió tới Y/Y0 230/380 CLI Phanh tay 3 S1 = = S3 CLII S5 CL Cảm biến tốc độ gió Nghịch lưu Bộ điều khiển nạp Acqui Điều khiển phanh Điện trở đốt S4 Simatic S7-200 SM241 BĐKCT Đường dây điện thoại OS Modem 3 Biến áp pha S6 Phụ tải S7 Phụ tải S8 Phụ tải S9 Phụ tải Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống phát điện sức gió = S2 Máy tính BĐKHT Chỉnh lưu Pri-charge Phanh tay SG Gió tới 3 S1 Y/Y0 230/380 CL = RL = S2 3 Nghịch lưu Bộ điều khiển nạp Acqui Điều khiển phanh Cảm biến tốc độ gió Điện trở đốt S5 Simatic S7-200 BĐKCT SM241 S3 Phụ tải Biến áp pha S4 Phụ tải Hình 4.1 Mơ hình trạm phát điện sử dụng sức gió cơng suất nhỏ DSP KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Nguồn lượng lượng tái tạo từ gió nguồn lượng sạch, yêu cầu lượng điện ngày tăng, đồng thời tiềm lượng gió nước ta lớn Do đó, việc nghiên cứu thiết kế hệ thống phát điện sức gió cơng suất nhỏ vùng chưa có điện lưới quốc gia vấn đề mang tính thời có ý nghĩa, đặc biệt giai đoạn nguồn lượng truyền thống cạn kiệt dần khuyến khích sử dụng lượng tái tạo phục vụ nhu cầu lượng Để dễ theo dõi, luận văn bố cục thành chương với đầy đủ nội dung đề cập đến giải vấn đề sau đây:  Nghiên cứu nguồn công nghệ sử dụng lượng tái tạo giới Việt Nam  Đánh giá tiềm thực trạng ứng dụng lượng gió Việt Nam: - Tốc độ gió, cấp gió - Chế độ gió Việt Nam - Sản xuất điện từ lượng gió Việt Nam  Xây dựng cấu trúc tổng quát hệ thống phát điện sức gió: - Sơ đồ khối hệ thống phát điện sức gió - Mơ tả cấu tạo vận hành Turbine - Phương pháp điều khiển máy phát đồng điều khiển máy phát đồng kích thích vĩnh cửu  Thiết kế hệ thống phát điện sử dụng sức gió cơng suất nhỏ - Sơ đồ khối hệ thống phát điện sử dụng sức gió cơng suất nhỏ - Thiết kế tính tốn máy phát điện đồng kích thích vĩnh cửu 1,5kW Bản luận văn hoàn thành tốt nhiệm vụ đặt ra, theo yêu cầu nội dung chất lượng Tuy nhiên dừng lại kết nghiên cứu thiết kế, chưa có chế tạo thử Máy phát thiết kế chưa ứng dụng hệ thống phát điện chạy sức gió thực tế nên chưa có kết đánh giá hy vọng tài liệu tích cực cho trình nghiên cứu thiết kế phục vụ chế tạo máy phát điện chạy ức gió cơng suất nhỏ sau Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 http://www.lrc-tnu.edu.vn Kiến nghị Sau trình thực đề tài, tác giả xin đề xuất số vấn đề sau đây:  Tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài để đề tài thực có ý nghĩa mặt thực tiễn, có khả ứng dụng cao  Có sách đầu tư thoả đáng cho lĩnh vực nghiên cứu thực dự án ứng dụng nguồn lượng tái tạo, đặc biệt ứng dụng lượng gió để phát điện  Mở rộng nghiên cứu đề tài nghiên cứu, thiết kế hệ thống phát điện lai ghép sức gió với nguồn lượng tái tạo khác cỡ công suất vừa nhỏ như: Nguồn lượng mặt trời, thuỷ điện nhỏ vv  Sử dụng tổng hợp thuật toán phi tuyến sở kỹ thuật Backstepping, điều khiển máy điện dị nguồn kép hệ thống phát điện chạy sức gió Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 87 http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS.Đặng Đình Thống, Cơ sở lượng tái tạo, NXB Khoa học kỹ thuật Hà nội 2006 [2] PGS.TSKH.Nguyễn Phùng Quang, Nghiên cứu thiết kế chế tạo phát điện sức gió có cơng suất 10-30KW phù hợp với điều kiện Việt Nam, Đại học Bách Khoa Hà Nội 2007 [3] Dang Dinh Thong, Solar Photovoltaic (PV) system for Truong Sa Island, Center of energy study, Indian Institute of Technology, New Delhi, 12-1991, India [4] Đặng Đình Thống, Trần Hồng Quân, Ứng dụng nguồn lượng thiên nhiên cho viễn thông, Hà Nội tháng 02 năm 1996 [5] Renewable Energies, Innovation for the future, Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, Bonn, May 2004 [6] Y Marfaing, The photovoltaic effect, Physical Principles, apApplications and Trends, ediction du centre national de la recherche scientificque, Paris, 1978 [7] James & James Publisher, Planning and Installing Photovoltaic Systems, a guide for installers, achitects and enginneers, 8-12 Camden High Street, London, OJH, UK 2005 88 ... http://www.lrc-tnu.edu.vn NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN BẰNG SỨC GIĨ CƠNG SUẤT NHỎ nhiệt mặt trời, thuỷ điện nhỏ, khí sinh học điện gió, Các kết hoạt động nghiên cứu cho bảng 1.1 TT Công nghệ Điện mặt... http://www.lrc-tnu.edu.vn NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN BẰNG SỨC GIĨ CƠNG SUẤT NHỎ Tuabin nối trực tiếp với máy phát điện gián tiếp thông qua truyền động Công suất máy phát điện xác định theo công suất tuabin,... chất lượng thiết bị quy mô ứng dụng Một ứng dụng quan trọng sức gió để tạo hệ thống phát điện Vì đề tài ? ?Nghiên cứu thiết kế hệ thống phát điện sức gió cơng suất nhỏ? ?? mang tính cấp thiết có ý