Tóm tắt khóa luận tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử: Máy phát tịnh tiến dùng cho thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng

Việc tính toán, thiết kế thành công máy phát điện dùng cho thiết bị chuyển đổi năng lượng sóng góp phần phát triển, khai thác, sử dụng nguồn năng lượng sóng phục vụ cho các nhu cầu hoạt động kinh tế xã hội trên biển và hải đảo. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đề tài

M  Đ UỞ Ầ

Tính c p thi t c a đ  tàiấ ế ủ ề

Ngày nay,quá trình công nghi p hóa đang phát tri n r tệ ể ấ   nhanh d n đ n nguy c  thi u h t các ngu n nhiên li u hóaẫ ế ơ ế ụ ồ ệ  

th ch nh  than đá, d u m , khí đ t.Không nh ng th , vi c sạ ư ầ ỏ ố ữ ế ệ ử 

d ng nhiên li u hóa th ch là m t trong các nguyên nhân chínhụ ệ ạ ộ   gây ra bi n đ i khí h u và nó có  nh hế ổ ậ ả ưởng nghiêm tr ng t iọ ớ  

s c kh e con ngứ ỏ ười.Đi u này đã và đang tr  thành m i đe d aề ở ố ọ  

hi n h u đ i v i t t c  các qu c gia trên th  gi i. Do v y,ệ ữ ố ớ ấ ả ố ế ớ ậ  

vi c nghiên c u, s  d ng các ngu n năng lệ ứ ử ụ ồ ượng m i, tái t oớ ạ  

nh : năng lư ượng gió, năng lượng m t tr i hay năng lặ ờ ượ  ng sóng bi n là đi u t t y u và phù h p v i nhu c u phát tri nể ề ấ ế ợ ớ ầ ể  

b n v ng c a nhân lo i. Nề ữ ủ ạ ước ta là nước có b  bi n r t dài,ờ ể ấ   kho ng h n 3.200 km, và nhi u h i đ o, quanh đ o là bi n.ả ơ ề ả ả ả ể  

Vì v y năng lậ ượng c a sóng bi n   ven b  bi n nủ ể ở ờ ể ước ta r tấ  

l n. Khai thác năng lớ ượng sóng có th  b  xung m t ph nể ổ ộ ầ   đáng k  vào ngu n năng lể ồ ượng đang thi u h t c a nế ụ ủ ước ta và  phù h p xu hợ ướng s  d ng năng lử ụ ượng s ch, tái t o trên thạ ạ ế 

gi i, đáp  ng nhu c u phát tri n b n v ng.ớ ứ ầ ể ề ữ

Ý nghĩa khoa h c và th c ti nọ ự ễ

Vi c nghiên c u phát tri n máy phát đi n t nh ti n 5kWệ ứ ể ệ ị ế   góp ph n xây d ng,phát tri n nguyên lý, c u t o cho các lo iầ ự ể ấ ạ ạ   máy phát t nh ti n s  d ng cho nhi u m c đích khác nhau.ị ế ử ụ ề ụ  

Vi c tính toán, thi t k  thành công máy phát đi n dùng choệ ế ế ệ   thi t b  chuy n đ i năng lế ị ể ổ ượng sóng góp ph n phát tri n, khaiầ ể  

thác, s  d ng ngu n năng lử ụ ồ ượng sóng ph c v  cho các nhuụ ụ  

c u ho t đ ng kinh t  xã h i trên bi n và h i đ o.ầ ạ ộ ế ộ ể ả ả

Đ i trố ượng và phương pháp nghiên c uứ

D a trên nguyên lý c a thi t b  máy phát đi n chuy nự ủ ế ị ệ ể  

đ ng   th ng   nh   c a   Boström   và   M.Ericksson   [9,15],   côngộ ẳ ư ủ   trình đã xây d ng m t mô hình c  c u máy phát đi n chuy nự ộ ơ ấ ệ ể  

đ ng th ng phù h p v i đi u ki n sóng Vi t Nam, sau đó môộ ẳ ợ ớ ề ệ ệ   hình hóa thi t b  dế ị ướ ại d ng đ n gi n và l p chơ ả ậ ương trình tính  toán, mô ph ng s  cho ho t đ ng c a thi t b  đ  tìm ra cácỏ ố ạ ộ ủ ế ị ể   thông s  c u t o t i  u. Ph m vi nghiên c u c a đ  án m iố ấ ạ ố ư ạ ứ ủ ồ ớ  

ch  d ng l i   vi c xây d ng mô hình, mô ph ng tính toánỉ ừ ạ ở ệ ự ỏ  

kh o sát các đáp  ng đ u ra c a máy phát đi n t nh ti n theoả ứ ầ ủ ệ ị ế   các thông s  c u t o khi bi t trố ấ ạ ế ước chuy n đ ng tể ộ ương đ iố  

c a cu n dây và nam châm c a máy phát mà ch a nghiên c uủ ộ ủ ư ứ   cho toàn b  h  th ng chuy n đ i năng lộ ệ ố ể ổ ượng sóng (bao g mồ  

c  phao n i).ả ổ

N i dung nghiên c uộ ứ

Chương 1.T ng quan v  các lo i thi t b  chuy n đ iổ ề ạ ế ị ể ổ   năng lượng sóng

Chương 2. Mô hình máy phát t nh ti n dùng cho thi t bị ế ế ị  chuy n đ i năng lể ổ ượng sóng

Chương 3.Tính toán mô ph ng và xác đ nh thông s  c uỏ ị ố ấ  

t o máy phát đi n t nh ti n 5kW.ạ ệ ị ế

Chương 4. Thi t k  các chi ti t lõi máy phát đi n.ế ế ế ệ

CHƯƠNG 1: T NG QUAN V  CÁC THI T B  CHUY NỔ Ề Ế Ị Ể  

Đ I NĂNG LỔ ƯỢNG SÓNG 1.1.Năng lượng sóng

Sóng bi n là các sóng b  m t xu t hi n t i t ng trênể ề ặ ấ ệ ạ ầ   cùng c a bi n hay đ i dủ ể ạ ương. Chúng thường đượ ạc t o ra do  tác d ng c a gió, nh ng đôi khi cũng do các ho t đ ng đ aụ ủ ư ạ ộ ị  

ch n, và có th  lan truy n hàng nghìn kilômét. Năng lấ ể ề ượ  ng sóng là năng lượng tái t o t o đạ ạ ượ ưc l u tr  trong chuy nữ ể  

đ ng c a sóng   d ng đ ng năng và th  năng.ộ ủ ở ạ ộ ế

1.2.Chuy n đ i năng lể ổ ượng sóng

Đ  chuy n đ i năng lể ể ổ ượng sóng bi n, ta ph i chuy nể ả ể  

đ i   thành   d ng   th   năng,   đ ng   năng   hi u   d ng   r i   m iổ ạ ế ộ ệ ụ ồ ớ   chuy n thành các d ng năng lể ạ ượng khác theo mong mu n.ố 1.3.Nh ng lo i thi t b  chuy n đ i năng lữ ạ ế ị ể ổ ượng sóng

Có các d ng thi t b  chuy n đ i năng lạ ế ị ể ổ ượng sóng như 

g n b , ven b , hay ngoài kh i, m i lo i có  u nhầ ờ ờ ơ ỗ ạ ư ược đi mể   riêng. 

1.3.1.Các h  th ng thi t b  ven bệ ố ế ị ờ

Các thi t b  này thế ị ường là nh ng công trình bi n, xâyữ ể  

c  đ nh, t n kém và d  b  h  h i do tác đ ng kh c nghi t c aố ị ố ễ ị ư ạ ộ ắ ệ ủ   môi trường bi n. Các thi t b  này chuy n đ i năng lể ế ị ể ổ ượng từ  các sóng đ t quãng, không liên t c.ứ ụ

1.3.2.Các h  th ng thi t b  g n bệ ố ế ị ầ ờ

Các h  th ng thi t b  g n b  thệ ố ế ị ầ ờ ường có m t b  ph nộ ộ ậ  

c  đ nh v i đáy bi n và m t b  ph n nh n dao đ ng t  sóng,ố ị ớ ể ộ ộ ậ ậ ộ ừ   chuy n đ ng tể ộ ương đ i gi a 2 b  ph n này s  đố ữ ộ ậ ẽ ược chuy nể  

đ i thành c  năng sau đó thành đi n năng. ổ ơ ệ

1.3.3.Các h  th ng thi t b  ngoài kh iệ ố ế ị ơ

Các thi t b  thu c nhóm này thế ị ộ ường có m c đích khaiụ   thác ngu n năng lồ ượng l n t  các sóng l n   các vùng nớ ừ ớ ở ướ  c sâu

1.4.Thi t b  chuy n đ i năng lế ị ể ổ ượng sóng dùng máy phát t nh ị

ti nế

Hi n nay đã có nhi u thi t b  đ  đ  xu t đ  thu năngệ ề ế ị ể ề ấ ể  

lượng sóng bi n, tuy nhiên chúng thể ường có b  ph n c  h cộ ậ ơ ọ   trung gian. Thi t b  năng lế ị ượng sóng t nh ti n có nhi u  uị ế ề ư  

đi m h n các thi t b  khác.ể ơ ế ị

1.4.1.Nguyên lý chung c a thi t b  chuy n đ i năng lủ ế ị ể ổ ượng  sóng dùng máy phát t nh ti nị ế

Năng lượng sóng bi n qua 1 b  ph n trung gian r i t oể ộ ậ ồ ạ  

ra đi n, qua b  phân chuy n đ i đ  t o ra dòng đi n  n đ nhệ ộ ể ổ ể ạ ệ ổ ị  

đ  s  d ng.ể ử ụ

1.4.2.L a ch n nguyên lý, c u t o thi t b  chuy n đ i năng ự ọ ấ ạ ế ị ể ổ

lượng sóng đ  nghiên c u, phát tri n.ể ứ ể

Cu n dây chuy n đ ng t nh ti n trong khung nam châmộ ể ộ ị ế  

đ  t o ra đi n.ể ạ ệ

CHƯƠNG 2.MÔ HÌNH MÁY PHÁT T NH TI N DÙNGỊ Ế   CHO THI T B  CHUY N Đ I NĂNG LẾ Ị Ể Ổ ƯỢNG SÓNG 2.1.Nguyên lý c a máy phát đi n t nh ti nủ ệ ị ế

Máy phát đi n t nh ti n v  c  b n gi ng nh  m t đ ngệ ị ế ề ơ ả ố ư ộ ộ  

c  t nh ti n và đơ ị ế ược s  d ng nh  m t máy phát đi n. Đi uử ụ ư ộ ệ ề   này s  giúp lo i b  nh ng c  c u trung gian ph c t p c aẽ ạ ỏ ữ ơ ấ ứ ạ ủ   chuy n đ i chuy n đ ng t nh ti n thành chuy n đ ng quayể ổ ể ộ ị ế ể ộ   khi s  d ng máy phát đi n quay.ử ụ ệ

2.2.C u t o c a máy phát t nh ti n không dùng lõi thépấ ạ ủ ị ế

Máy phát đi n t nh ti n   đây là máy phát nam châmệ ị ế ở   vĩnh c u không dùng lõi s t trong các cu n  ng.C u t o c aử ắ ộ ứ ấ ạ ủ   máy phát t nh ti n cũng 2 ph n t m g i “stato” và “roto” đị ế ầ ạ ọ ượ  c

đ t trong m t  ng tr  dài.ặ ộ ố ụ

2.3. Các phương trình c  b n mô t  ho t đ ng c a máy phátơ ả ả ạ ộ ủ Theo mô hình c  c u c a máy phát và nguyên lý ho tơ ấ ủ ạ  

đ ng c a c a máy phát thì công su t c a máy phát ph  thu cộ ủ ủ ấ ủ ụ ộ   vào các thông s  hình h c và v t lý. H  các phố ọ ậ ệ ương trình mô 

t  ho t đ ng c a máy đã đả ạ ộ ủ ược thu nh n.ậ

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN MÔ PH NG VÀ XÁC Đ NHỎ Ị   THÔNG S  MÁY PHÁT ĐI N T NH TI N 5KWỐ Ệ Ị Ế

3.1. Tính phân b  t  trố ừ ường trong không gian chuy n đ ng ể ộ

c a cu n dây[1]ủ ộ

Theo k t qu  phân b  t  trế ả ố ừ ường ta nh n th y, khi choậ ấ  

h n và đ u h n   kho ng gi a 2 m t nam châm so v i khiơ ề ơ ở ả ữ ặ ớ  

ch a lót s t non. Khi đó, m t đ  t  thông s  l n h n, tư ắ ậ ộ ừ ẽ ớ ơ ươ  ng

ng su t đi n đ ng sinh ra cũng s  l n h n

3.2. Các thông s  c u t o c  b n c a lõi máy phátố ấ ạ ơ ả ủ

3.3. Mô ph ng tính toán công su t cho các m u máy phát thi tỏ ấ ẫ ế   kế

T  các phừ ương trình c a mô hình mô ph ng ho t đ ngủ ỏ ạ ộ  

c a   máy   phát,   đã   thi t   l p   đủ ế ậ ược   chương   trình   tính   trong  Matlab đ  tính toán mô ph ng và tính toán các thông s  c uể ỏ ố ấ  

t o c n thi t.ạ ầ ế

CHƯƠNG 4 THI T K  CÁC CHI TI T LÕI MÁY PHÁTẾ Ế Ế  

ĐI NỆ

4.1 Nam châm

Nam châm có tác d ng t o ra t  trụ ạ ừ ường cho máy phát 

đi n,    đây dùng nam  châm  vĩnh c u.  Nam  châm  có kíchệ ở ử  

thước nh  b n v  t i ph  l c.ư ả ẽ ạ ụ ụ

4.2 Lõi s tắ

Lõi s t có tác d ng  d n t  trắ ụ ẫ ừ ường cho nam châm, có  kích thước nh  t i b n v  c a ph  l c.ư ạ ả ẽ ủ ụ ụ

4.3 Thanh trong ch a nam châmứ

Dùng đ  ch a lõi s t và nam châm r i t o thành khungể ư ắ ồ ạ   nam châm trong

4.4 Thanh ngoài ch a nam châmứ

Dùng đ  ch a nam châm và lõi s t r i t o thành khungể ứ ắ ồ ạ   nam châm ngoài

4.5 Đế

G m   hai   đ   trên và  dồ ế ưới   đ   c   đ nh  khung dây  vàể ố ị   khung nam châm, đ nh hị ướng cho khung dây chuy n đ ng.ể ộ 4.6 Vành ngăn cách cu n dâyộ

Dùng đ  ngăn cách các cu n dây trên khung dây.ể ộ

4.7 Khung cu n dâyố

Có tác d ng làm khung đ  cu n dây là ph n  ng, vàụ ể ố ầ ứ  

đ nh hị ướng chuy n đ ng trong lõi máy phát.ể ộ

4.8 Tr c đ nh hụ ị ướng chuy n đ ngể ộ

Có tác d ng đ nh hụ ị ướng chuy n đ ng c a khung dâyể ộ ủ   trong lõi máy phát

4.9   bi trỔ ượt

Đ nh  hị ướng  cho  tr c  đ nh hụ ị ướng,  làm  chuy n đ ngể ộ  

tr n tru.ơ

K T LU NẾ Ậ

Phát tri n mô hình và tính toán mô ph ng máy phát đi nể ỏ ệ   5kW dùng cho thi t b  chuy n đ i năng lế ị ể ổ ượng sóng là m t quáộ   trình tương đ i ph c t p v i nhi u giai đo n, đòi h i t  duyố ứ ạ ớ ề ạ ỏ ư   khoa h c, ngoài ra nó còn đòi h i s  k t h p c a nghi uọ ỏ ự ế ợ ủ ề   ngành khác nhau, nhi u môn khoa h c khác nhau. M c dù cònề ọ ặ  

th c lý thuy t, nh ng v i s  giúp đ  c a th y giáo hứ ế ư ớ ự ỡ ủ ầ ướ  ng

d n thì trong đ  án này, em đã đ t đẫ ồ ạ ược nh ng k t qu  nhữ ế ả ư  sau:

Nh ng k t qu  đ t đữ ế ả ạ ược

Tìm hi u và n m để ắ ượ ổc t ng quan nguyên lý c  b nơ ả   chuy n đ i năng lể ổ ượng sóng, nguyên lý ho t đ ng c a máyạ ộ ủ   phát đi n nói chung, đ c bi t là máy phát đi n theo mô hìnhệ ặ ệ ệ   chuy n đ ng t nh ti n dùng nam châm vĩnh c u.ể ộ ị ế ử

Xây   d ng   đự ược   mô   hình   c   c u   máy   phát   đi nơ ấ ệ   chuy n đ ng th ng.ể ộ ẳ

S  d ng   m c c  b n các công c  thi t k , l p ráp,ử ụ ở ứ ơ ả ụ ế ế ắ  

mô ph ng c a ph n m m thi t k  Siemens NX.ỏ ủ ầ ề ế ế

H c t p thêm đọ ậ ược 1 s  k  năng tính toán b ng ph nố ỹ ằ ầ  

m m Matlab.ề

Nh ng m t h n chữ ặ ạ ế

Ch a t i  u đư ố ư ược kích thước, v t li u và hi u năngậ ệ ệ  

c a lõi máy phát đi n.ủ ệ

Tính th m m  còn ch a cao.ẩ ỹ ư

Tính b n v ng và  n đ nh c  h c ch a đề ữ ổ ị ơ ọ ư ược tính đ nế  

do còn h n ch  v  th i gian và ki n th c.ạ ế ề ờ ế ứ

Hướng phát tri nể

Tìm hi u các nguyên li u đ  làm khung cu n dây nhể ệ ể ố ẹ 

h n, đ  gi m b t đi năng lơ ể ả ớ ượng nâng khung cu n dây lênố  

xu ng th ng đ ng.ố ẳ ứ

Thi t k  thêm v  máy và ph n phao n i trên m t bi nế ế ỏ ầ ổ ặ ể  

đ  có m t máy phát đi n hoàn thi n. T  đó có th  tính đ nể ộ ệ ệ ừ ể ế  

bướ ảc s n xu t đi n thấ ệ ương m i, đ c bi t nạ ặ ệ ước ta có b  bi nờ ể   dài, cùng v i nhi u h i đ o ch a có lớ ề ả ả ư ưới đi n qu c gia, thìệ ố   máy phát đi n d a vào năng lệ ự ượng sóng này là v  cùng h uỗ ữ   ích