Thiết Kế Chế Tạo Máy Phát Điện Sử Dụng Sức Gió Mini

Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
------

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
TÊN ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÁT ĐIỆN SỬ DỤNG SỨC GIÓ
MINI

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

:

NGUYỄN VIẾT NGƯ

SINH VIÊN THỰC HIỆN
LỚP

:

Đ-ĐTK10.1

MỤC LỤC
Trang 1


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang phát triển mạnh mẽ. Trước tình hình đó đã có khá
nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức.
Để tiếp tục dẫn dắt sự phát triển của đất nước ngày càng giàu mạnh, thì phải đầu tư cho
giáo dục, đào tạo thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội.
Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo, thì phải đưa các phương tiện dạy học hiện đại
vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ con người ngày càng cao đáp
ứng được yêu cầu của xã hội. Để làm quen với công việc thiết kế, chế tạo và tìm
Trang 2


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

hiểu các về các loại linh kiện điện tử, chúng em đã được các thầy cô trong khoa
Điện - Điện tử giao cho đồ án môn học “ Thiết kế, chế tạo và lắp ráp máy phát điện
sủ dụng sức gió mini” nhằm củng cố về kiến thức trong quá trình thực tế. Sau khi
nhận được đề tài, với sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Viết Ngư cùng với sự nỗ lực
của bản thân, sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu đến nay đồ án của chúng em về mặt cơ
bản đã hoàn thành. Trong quá trình thực hiện dù đã có gắng nhưng do thời gian
cũng như trình độ vẫn còn hạn chế nên không thể tránh khỏi sai sót. Vậy em kính
mong sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô để đồ án của em
được hoàn thiện hơn.Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Trang 3

Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

CHƯƠNG I: NĂNG LƯỢNG GIÓ
1.1 ƯU THẾ VỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ
1.1.1. Năng lượng hiện tại
Trong cuộc sống hằng ngày , chúng ta sử dụng khối lượng năng lượng khổng lồ.
Cuộc sống của chúng ta xoay quanh sự tiêu thụ các nguồn tài nguyên thiên nhiên và tiêu
thụ năng lượng .
Phần lớn trong tỷ lệ tiêu thụ năng lượng dược dùng cho sưởi ấm-58% một phần
trong số này có thể cung cấp từ năng lượng mặt trời .
Kế tiếp là nấu nước, chiếm 24% tổng năng lượng tiêu thụ, hoàn toàn có thể nấu
nước bằng năng lượng mặt trời .
Điều dó có nghĩa là có thể đáp ứng 83% nhu cầu năng lượng bằng công nghệ năng
lượng mặt trời .
Phần năng lượng, 13% được dùng để tạo ra điện năng để cung cấp cho chiếu sáng
và các thiết bị gia dụng.
1.1.2 Lý do chọn năng lượng gió
Năng lượng mặt gió là dạng năng lượng sạch, xanh, miễn phí, và có giá trị sử dụng
tốt nhất. Gió suất hiện cùng mặt trời đã xuất hiện cách đây 5 tỷ năm và tiếp tục thêm 5 tỷ
năm nủa, quá đủ cho loài người.
Chúng ta đang tìm các công nghệ sử dụng dạng năng lượng này một cách hiệu quả
nhất, do đây là năng lượng sạch, rất than thiện vơi môi trường. Đây thực sự là nguồn tài
nguyên khổng lồ ợng được dùng cho nấu ăn,5% cũng có thể tạo ra từ năng lượng.

Trang 4

Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

1.1.3. tìm hiểu về năng lượng gió
Nước ta nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có
thuận lợi cơ bản để phát triển năng lượng gió. So sánh tốc độ gió trung bình trong
vùng Biển Đông của Việt Nam và các vùng biển lân cận cho thấy gió tại Biển Đông khá
mạnh và biến đổi nhiều theo mùa.
Trong chương trình đánh giá về năng lượng của Châu Á, Ngân hàng Thế giới đã
khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á mà trong đó có Việt Nam.
Theo nghiên cứu này, trong bốn nước được khảo sát thì Việt Nam có tiềm năng gió
lớn nhất và hơn hẳn các quốc gia lân cận là Thái Lan, Lào và Campuchia. Trong khi
Việt Nam có tới 8,6% diện tích lãnh thổ được đánh giá có tiềm năng từ „tốt“ đến „rất
tốt“ để xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn thì diện tích này ở Campuchia là 0,2%, Lào
2,9%, và Thái-lan 0,2%. Tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360
MW tức là bằng hơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La, và hơn 10 lần tổng công
suất dự báo của ngành điện vào năm 2020.
a. Nguyên lý để chuyển gió thành điện năng

Khi hướng gió đến được chia thành hai lực:
- Lực trượt: Hiệu quả kém khoảng 10-15%
Trang 5


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

- Lực nâng: Nếu trục rôto ở vị trí thẳng đứng thì hiệu quả trung bình đạt 30% lượng

điện, còn nằm ngang với 2-3 cánh thì hiệu quả cao hơn khoảng 40-45%.
Lực tác dụng lên tuabin phụ thuộc vào trọng lượng không khí, vận tốc gió, diện tích
của cánh quạt và động năng của gió. Nó được tính theo công thức: F =
Cp(1/2)ρV2A, trong đó Cp là hệ số (= 16/27), A là diện tích của cánh quạt gió mà
chính là diện tích hình tròn A = ΠR2 với R là bán kính cánh quạt. (1/2) ρV2 là
động năng trong 1m2 không khí. Suy ra, công suất của gió khi qua tuabin: Pgió =
[Cp.(1/2)ρV2A]V và rút gọn Pgió = (ρ/2)AV3Cp
b. Tuabin của một trạm điện gió
Trong ứng dụng năng lượng gió thì tuabin gió đóng vai trò quan trọng trong việc
biến gió thành điện năng. Bộ phận cơ bản của trạm điện
gió là tuabin có trục rôto nằm ngang. Cấu tạo của nó dựa vào hình 4 bao gồm:
- Cánh để đón hướng gió đến và tác động lên
cánh tuabin. Lực nâng làm cho cánh tuabin quay. Bản thân mỗi cánh có thể tự
quay xung quanh theo chiều mũi tên như trong hình 4.
- Chuyển động quay được truyền từ trục trên qua các bánh răng. Nhờ cơ cấu
chuyển động khớp mà có thể truyền chuyển động tới trục
dưới để sang bộ phận tạo ra điện.

Trang 6


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

Hình 1.1. Biểu đồ mối quan hệ giữa các công suất
- Vỏ tuabin bảo vệ các bộ phận bên trong và chống lại sự ôxy hóa của không khí.
- Phanh dùng trong trường hợp tốc độ gió vượt quá mức cho phép nhằm bảo vệ
tuabin gió hoạt động an toàn.
- Bộ phận đón hướng gió có tác dụng đón hướng gió mạnh nhất để tối đa lượng

điện.
- Bộ phận khí tượng dùng để theo dõi tình hình khí tượng.
- Môtơ lệch có tác dụng để tuabin có thể quay quanh cột nhằm đón đúng hướng gió.
Tuabin được phân loại thành tuabin loại nhỏ và lớn
c. Các địa điểm có thể xây dựng điện gió
Người ta phân biệt ba loại địa điểm đặt trạm điện gió: Nội địa (onshore), ven biển
(near shore) và ngoài thềm lục địa (offshore). Các trạm đặt ở ven biển hay ngoài
thềm lục địa thường cho sản lượng cao hơn các trạm nội địa vì bờ biển thường có
gió mạnh. Giải pháp này tiết kiệm đất xây dựng, đồng thời việc vận chuyển các cấu
kiện lớn trên biển cũng thuận lợi hơn

Trang 7


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

Hình 1.2 Trang trại điện gió (Winfarm)
1.1.4 Ưu nhược điểm cơ bản của năng lượng gió
Ưu điểm:
•

Giúp bạn tiết kiệm tiền:

-

Sau khi đầu tư ban đầu đã được thu hồi, năng lượng từ gió là thiết thực miễn phí.

-

Thời kỳ hoàn vốn cho đầu tư này có thể rất ngắn tùy thuộc vào bao nhiêu hộ gia
đình của bạn sử dụng điện.

-

Ưu đãi tài chính có hình thức chính phủ sẽ giảm chi phí của bạn.

-

Nếu hệ thống sử dụng năng lượng gió sản xuất năng lượng nhiều hơn bạn sử dụng,
bạn có thể sản suất đại trà

-

Nó sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền trên hóa đơn điện của bạn hàng tháng.

-

Năng lượng gió không đòi hỏi bất cứ nhiên liệu.

-

Nó không bị ảnh hưởng bởi việc cung cấp và nhu cầu nhiên liệu và do đó không
phải chịu mức giá ngày càng tăng của xăng dầu.

•

-

Tiết kiệm được ngay lập tức và trong nhiều năm tới.

-

Việc sử dụng năng lượng gió gián tiếp làm giảm chi phí y tế.

Thân thiện với môi trường:

Trang 8


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

-

Năng lượng gió sạch, tái tạo (không giống như dầu, khí đốt và than đá) và bền vững, góp

-

phần bảo vệ môi trường của chúng tôi.
Nó không gây ô nhiễm không khí do khí carbon dioxide phát hành, oxit nitơ, khí lưu
huỳnh hoặc thủy ngân vào khí quyển giống như nhiều hình thức truyền thống của các thế

-

hệ điện không.
Vì vậy năng lượng gió không đóng góp cho sự nóng lên toàn cầu, mưa axit hoặc sương

-

mù.
Nó tích cực góp phần vào việc giảm phát thải khí nhà kính có hại.

•
-

Độc lập, bán độc lập
Năng lượng gió có thể được sử dụng để bù đắp năng lượng tiêu thụ, cung cấp tiện ích. Nó
không chỉ giúp giảm hóa đơn điện của bạn, nhưng cũng sẽ tiếp tục cung cấp điện trong

-

trường hợp bị cúp điện.
Một hệ thống năng lượng gió có thể hoạt động hoàn toàn độc lập, không đòi hỏi một kết
nối đến một mạng lưới điện hoặc khí ở tất cả. Hệ thống do đó có thể được cài đặt trong vị
trí từ xa (giống như đăng nhập cabins kỳ nghỉ), làm cho nó thực tế hơn và hiệu quả hơn

-

tiện ích cung cấp điện cho một trang web mới.
Việc sử dụng năng lượng gió làm giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nước ngoài và / hoặc
tập trung năng lượng, ảnh hưởng do thiên tai, các sự kiện quốc tế và vì thế góp phần vào

-

một tương lai bền vững..
hoạt động âm thầm, không có bộ phận chuyển động, không có mùi khó chịu phát hành

-

và không yêu cầu bạn phải thêm bất kỳ nhiên liệu.
Nhược điểm:
Các chi phí ban đầu là bất lợi chính của việc cài đặt một hệ thống cánh quat gió,.
Chi phí năng lượng mặt trời cũng là cao so với tiện ích-cung cấp điện không tái tạo. Như
tình trạng thiếu năng lượng đang trở nên phổ biến hơn, năng lượng mặt trời ngày càng trở

-

nên giá cạnh tranh.
Tấm năng gió đòi hỏi khá một vùng rộng lớn để cài đặt để đạt được một mức độ tốt hiệu

-

quả.
Hiệu quả của hệ thống cũng phụ thuộc vào hướng gió, mặc dù vấn đề này có thể được
khắc phục với việc cài đặt các thành phần nhất định..
Trang 9


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
-

Đồ án chuyên ngành

năng lượng gió là phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện gió và như vậy sẽ ảnh hưởng
đến chất lượng của dòng điện.
CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN TRONG HỆ THỐNG
2.1 ACQUY

2.1.1 cấu tạo acquy
Ắc quy tuy được chia ra nhiều loại và sử dụng ở nhiều mục đích khác nhau, nhưng đều
có điểu chung ở cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Cấu tạo : Hầu hết các ắc quy sử dụng trên xe nâng đều là loại ắc quy điện cực chì. Các
bản cực của ắc quy có dạng vỉ lưới, bản cực dương của ắc quy làm bằng ôxít chì (PbO2),
còn các bản cực âm làm bằng chì (Pb); các bản cực dương và âm được bố trí xen kẽ nhau
và giữa chúng có các vách ngăn. Các vách ngăn có dạng tấm mỏng, có tính thẩm thấu cao
và không được dẫn điện. Một ắc quy thường có nhiều ngăn (hộc) nối tiếp nhau, tuỳ theo
điện thế cần cung cấp ắc quy sẽ có số ngăn khác nhau. Mỗi ngăn của ắc quy chỉ có thể
sinh ra điện áp 2.1 ~ 2.2V, như vậy nếu điện áp ắc quy là 12V thì có 6 ngăn; nếu điện áp
khoảng 48V thì phải có 24 ngăn .


Phân loại ắc quy:
Trang 10


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
-

Đồ án chuyên ngành

Ắc quy sử dụng điện môi bằng a xít (gọi tắt là ắc quy a xít hoặc ắc quy Chì-Axít)
+ Ắc quy axít kiểu hở thông thường
+ Ắc quy axít kiểu kín khí
+ Ắc quy sử dụng điện môi bằng kiềm (gọi tắt là ắc quy kiềm)
2.1.2 Nguyên lý hoạt động của acquy
Ở trạng thái được nạp đầy, cực dương của ắc quy là PbO2, cực âm là Pb, trong các quá
trình phóng điện và nạp điện cho ắc quy, trạng thái hóa học của các cực bị thay đổi.

khi này xảy ra phản ứng hóa học sau:
Tại cực dương:
2PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O +O2
Tại cực âm:
Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2
Phản ứng chung gộp lại trong toàn bình là: Pb+PbO 2+2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn toàn
chuyển thành PbSO4.
Quá trình nạp điện cho ắc quy, do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong ắc quy sẽ có
phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên, phản ứng chung gộp lại trong toàn bình
sẽ là:
2PbSO4 + 2H2O = Pb+PbO2+2H2SO4.
Trong thực tế, các cực của ắc quy có số lượng nhiều hơn (để tạo ra dung lượng bình ắc
quy lớn) và mỗi bình ắc quy lại bao gồm nhiều ngăn như vậy. Nhiều tấm cực để tạo ra
Trang 11


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

tổng diện tích bản cực được nhiều hơn, giúp cho quá trình phản ứng xảy ra đồng thời tại
nhiều vị trí và do đó dòng điện cực đại xuất ra từ ắc quy đạt trị số cao hơn – và tất nhiên
là dung lượng ắc quy cũng tăng lên.
Do kết cấu xếp lớp nhau giữa các tấm cực của ắc quy nên thông thường số cực dương và
cực âm không bằng nhau bởi sẽ tận dụng sự làm việc của hai mặt một bản cực (nếu số
bản cực bằng nhau thì các tấm ở bên rìa sẽ có hai mặt trái chiều ở cách nhau quá xa, do
đó phản ứng hóa học sẽ không thuận lợi). Ở giữa các bản cực của ắc quy đều có tấm
chắn, các tấm chắn này không dẫn điện nhưng có độ thẩm thấu lớn để thuận tiện cho quá
trình phản ứng xảy ra khi các cation và anion xuyên qua chúng để đến các điện cực

2.1.3 Các thông số cơ bản của acquy
Điện lượng: là điện lượng của acquy được nạp đầy, rồi đem cho phóng điện 1A liên
tục cho đến điện áp của acquy giảm xuống đến một giá trị quy định bởi nhiệt độ qui định
dung lượng của acquy được tính băng ampe-giờ(Ah)
Điện áp: tuỳ thuộc vào nồng độ chất điện phân và nguồn nạp cho acquy mà điện
áp đầy của mỗi ngăn của acquy là nó được nạp đầy là 2,6V-2.7V,khi acquy phóng điện
hoàn toàn là 1,7V-1,8V.Điện áp của acquy không phụ thuộc vào số lượng bản cực nhiều
hay ít
Điện trở trong :là giá trị điện trở bên trong của acquy bao gồm giá trị điện trở của
các bản cực,điện trở dung dịch có xét đến sự ngăn cách các tấm ngăn các bản cực.
thường thì giá trị điện trở trong của acquy khi được nạp đầy là(0,001-0,0015)Ω , và khi
acquy đã phóng điện hoàn toàn là(0,02-0,025)Ω
2.1.4 Các phương pháp nạp cho acquy
Có 3 cách để nạp cho acquy:



Phương pháp nạp điện áp
Phương pháp nạp dòng điện
Trang 12


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

Phương pháp dòng áp
a, phương pháp nạp acquy với điện áp không đổi
Phương pháp này yêu cầu acquy được mắc song song với nguồn nạp. Hiệu điện thế


của nguồn nạp không đổi và được tính bằng (2,3-2,5)V cho mỗi ngăn đơn. Phương
pháp nạp với điện áp không đổi có thời gian nạp ngắn dòng điện giảm dần theo thời
gian. Tuy nhiên với phương pháp này acquy dược nạp không no, do đó nó chỉ dung bổ
sung nạp cho acquy trong quá trình sủ dụng
b,phương pháp nạp acquy với dòng điện không đổi
Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mỗi loại
acquy, bảo đảm cho acquy được no.Đay là phương pháp sủ dụng trong các xưởng sửa
chữa để nạp điện cho acquy hoặc nạp sửa chưã cho các acquy bị sunfat hoá. Với
phương pháp này acquy được mắc nối tiếp với nhau và phải thoả mãn điều kiện:
Un ≥ 2,7.Naq
Trong đó : UN_ Điện áp nạp
Naq số ngăn của acquy
Trong quá trình nạp điện sức điện động acquy tăng dần lên, để duy trì dòng điện nạp
không đổi ta phải bố trí trong mạch biến trở R. Trị số giới hạn của biến trở được xác
định theo công thức :
R=
Nhược điểm của phương pháp này nạp với dòng không đổi là thời gian nạp kéo dài và
yêu cầu của acquy đưa vào nạp có cung dung lượng định mức. Để khắc phục thời gian
nạp ,người sủ dụng phương pháp nạp với dòng điện thay đổi theo hai hay nhiều nấc.
Trong trường hợp hai nấc, dòng điện điện nạp thứ nhất chọn bằng (0,3-0,6)C 10 tức là
nạp cưỡng bức và kết thúc ở nấc một khi acquy đã bắt đầu sôi. Dòng điện nạp ở nạp ở
nắc thứ hai lá 0,1C10
c.phương pháp nạp dòng áp
Đây lá phương pháp tổng hợp của hai phương pháp trên. Nó tận dụng được những
ưu điểm của mỗi phương pháp.

Trang 13

Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

Đối với yêu cầu trong quá trình nạp quá trình biến đổi vá chuyển hoá được tự động
diễn ra theo một trình tự đã đặt sẵn thì ta chon phương pháp nạp acquy là phương pháp
dòng áp.
 Đối với acquy axit:
Để đảm bảo thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoảng thời gian t n=8h
tương ứng với 75%-80% dung lượng acquy ta nạp với dòng không đổi là I n=0,1C10. Vì
theo đặc tính nạp của acquy trong doạn nạp chính thì kho ding điện không đổi thì điện
áp,sức điện động tải ít thay đổi,do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp. Sau
thời gian 8h acquy bắt đầu sôi lúc dó ta chuyển sang nạp ở chế độ nạp ổn áp. Khi thời
gian nạp được 10h thì acquy bắt đầu no, ta nạp bổ sung thêm 2-3h
 Đối với acquy kiềm:
Trình tự nạp cũng giống như acquy axit nhưng do khả năng quá tải của acquy kiềm lớn
nên lúc ổn dòng ta có thể nạp I n=0,2.C10 hoặc nạp cưỡng bức để tiếm kiềm thời gian với
dòng nạp In=0,5.C10 . Các quá trình nạp acquy tự động kết thúc khi bị cắt nguồn nạp
hoặc khi nạp ổn áp với điện áp bằng điện áp trên hai cực của acquy, lúc dó dòng nạp sẽ
từ từ giảm về không
2.2.IC LM 358
a.Hình dạng và cấu tạo.
- Hình dạng.

Hình 2.11.hình dạng thực tế của LM 358
Trang 14


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

-Cấu tạo.

Trong đó :
+Chân số 1: đầu ra A.
+Chân 2: đầu vào nghịch đảo A.
+Chân 3:đầu vào không nghịch đảo A.
+ Chân số 4(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là
chung.
+Chân 5: đầu vào không nghịch đảo B
+Chân 6: đầu vào nghịch đảo B.
+Chân 7: đầu ra B.
+Chân 8: chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động.
b.Đặc điểm.
Đánh giá

Ký hiệu
Trang 15

Đơn vị

chân


Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Đồ án chuyên ngành

Nguồn điện áp cung cấp

Vdc

Nguồn duy nhất

VCC

32

Nguồn phân chia

VCC,VEE

Điện áp đầu vào vi sai

VIDR

Điện áp đầu vào phổ

VICR

-0,3 to 32

tSC

liên tục

TJ

150

Nhiệt độ lưu trữ

Tstg

-55 to +125

Hoạt động trong môi

TA

0 to 70

Vdc

biến
Thời gian điện áp đầu
ra ngắn mạch
Nhiệt độ đường giao
nhau

trường xung quanh
2.3. IC 4047
Để tạo ra khối phát xung ta sử dụng vi mạch CD4047B

Hình 2.8 Sơ đồ chân IC 4047
Trang 16

Vdc

Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên

Trang 17

Đồ án chuyên ngành


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN TRONG HỆ
THỐNG
3.1 LỰA CHỌN CÁNH QUẠT
Hiện nay trên thị trường có nhiều loạ hình cánh quạt như cánh quạt hình chữ
A ,thiết kế cánh quạt hình trụ đứng . Ta thấy gió thổi theo nhiều hướng khác
nhau. Để tận dụng tối đa năng lượng gió ta lựa chọn thiết kế cánh quạt theo hình
quả bí ,để khi gió thổi theo nhiều hướng khác nhau thì quạt vẫn quay để phát ra
điện

a, cánh quạt hình hình quả bí

b, cánh quạt hình trụ đứng

18


Trường ĐHSPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

c ,cánh quạt hình chữ A
Hình 3.1:Các loại thiết kế cánh quạt khác nhau

19


3.2 LỰA CHỌN ACQUY
Do chỉ làm mô hình nhỏ mini,giả sử tải là một động cơ một chiều có điện áp 12v
với dòng 1,5A, được sủ dụng lien tục trong 1 giờ .Như vậy ta chọn bình có điện
áp 12v
•

Tính dung lượng của bình acquy

Áp dụng công thức ta có
AH = (T * W) / (V * pf)
Trong đó:
T: Thời gian cần có điện của hệ thống
W: Tổng Công suất tiêu thụ trong hệ thống
V: Hiệu điện thế của mạch nạp bình ắc quy (Số lượng bình x 12Vol)
AH: Dung lượng của bình ắc quy
pf: Hệ số năng suất của bộ lưu điện: thường là 0,7 hoặc 0,8
Vậy ta có Ah=(1*12*1,5)/(12*0.75)=2
Do vậy ta chọn bình acquy có thông số như sau:12-2,2ah
Kết luận: Cũng để đánh giá dung lượng của acquy a-xít, người ta có các thí
nghiệm đo đạc và cho thấy dung lượng ắc quy phụ thuộc vào mức độ điện áp (lúc
không phát dòng) như hình sau
Nếu biểu diễn ở dạng bảng thì thông số như bảng dưới đây
Dung lượng

Điện áp ắc quy Điện
12V

ngăn

100%

12.7

2.12

90%

12.5

2.08

áp

một


80%

12.42

2.07

70%

12.32

2.05

60%

12.20

2.03

50%

12.06

2.01

40%

11.9

1.98

30%

11.75

1.96

20%

11.58

1.93

3.3 MẠCH NGHỊCH LƯU(DC/AC)
Khái niệm: Nghịch lưu là quá trình biến đổi năng lượng một chiều thành năng
lượng xoay chiều.
Phân loại: Các sơ đồ nghịch lưu được chia làm hai loại.
- Sơ đồ nghịch lưu làm việc ở chế độ phụ thuộc vào lưới xoay chiều.
- Sơ đồ nghịch lưu làm việc ở chế độ độc lập (với các nguồn độc lập như ác quy,
máy phát một chiều ....)
Nghịch lưu phụ thuộc có sơ đồ nguyên lý giống như chỉnh lưu có điều khiển.
Mạch nghịch lưu phụ thuộc là mạch chỉnh lưu trong đó có nguồn một chiều được
đổi dấu so với chỉnh lưu và góc mở α của các tiristo thoả mãn điều kiện (π/2 < α
<π ) lúc đó công xuất của máy phát điện một chiều trả về lưới xoay. Tần số và điện
áp nghịch lưu này phụ thuộc vào tần số điện áp lưới xoay chiều.
Nghịch lưu độc lập làm nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều từ các nguồn độc
lập (không phụ thuộc vào lưới xoay chiều) thành xoay chiều với tần số pha tuỳ ý.
Tần số và điện áp nghịch lưu. Nói chung có thể điều chỉnh tuỳ ý. Có hai dạng sơ đồ
nghịch lưu độc lập là mạch cầu và mạch dùng biến áp có trung tính.


Sơ đồ nghịch lưu độc lập được chia là ba loại cơ bản:
- Nghịch lưu độc lập dòng điện.
- Nghịch lưu độc lập điện áp.
- Nghịch lưu độc lập cộng hưởng.
a. Phương án 1:
1

Dùng Transistor công suất : Dùng hai Transistor công suất T và T

1

động đa hài phát ra tín hiệu đóng. Hai Transistor T và T

2

2

dao

mắc cùng với bốn

điện trở, trong đó có sử dụng trở công suất thành mạch tạo ra xung vuông.
Dùng các cổng logic : Có thể dùng các cổng logic như các cổng NAND,
NOR, cổng đảo…có thể dùng IC 4011 hoặc IC SN7400.
Dùng các con trigơ và vi mạch : Có thể dùng vi mạch 555 hoặc IC 4047B, là
những IC phát xung chủ đạo và xung này được qua một IC khuyếch đại thuật
toán.

Hình 3.2: Sơ đồ mạch nghịch lưu dùng transiter


Phương án này tuy chuyển được nguồn một chiều 12V lên 220V xoay chiều
nhưng có nhược điểm độ ổn định không cao .
b. Phương án 2
-Dùng IC 4047 để tạo xung đa hài .Điện áp đầu ra của 4047 là 11 V ở mức cao
và 0.05 V ở mức thấp.
-Dòng điện và điện áp làm việc của IC nhỏ, còn ở mạch động lực dòng làm việc
lớn. Để cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực ta sử dụng PC817.
Khi được cấp nguồn CD 4047 sẽ hoat động tạo xung 50Hz và lệch pha nhau 180

độ. Diode của PC phat sáng có xung trên Colecto của PC. Xung điện áp đối xứng
kích mở cho IRFP250, IRFP250 dẫn dòng làm cho máy biến áp điểm giữa xuất
hiện dòng điện trong cuộn sơ cấp ở cả hai nủa chu kỳ.


- Khi xảy ra sự cố quá tải dòng tăng sẽ cắt điện áp cấp cho mạch.

Hình 3.3 : Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu một pha
3.3.1 Tính toán mạch điều khiển
Để tạo ra khối phát xung ta sử dụng vi mạch CD4047B có các thông số sau :
Sơ đồ chân của vi mạch như sau:


Hình 3.4: Cấu tạo IC CD4047
Chức năng CD4047: tạo sóng vuông hai nửa chu kỳ.
Đây là IC gồm 14 chân đóng gói dạng dip 100T. Điện áp hoạt động trong khoảng
từ 3 đến 15 V. Chúng ta cần quan tâm tới chức năng của các chân sau:
Chân 1 đầu vào tụ C
Chân 2 đầu vào điện trở R
Chân 3 đầu vào R-C tạo dao động với tần số định sẵn
Chân 10 đầu ra xung vuông bán chu kỳ dương
Chân 11 đầu ra xung vuông bán chu kỳ âm
Chân 7 cấp nguồn âm
Chân 14 cấp nguồn dương
Tần số của xung vuông ra được tính theo công thức:
T= 2, 48RC
Phân tích mạch điện:
Đầu tiên IC 4047 phát ra sóng vuông với hai nửa chu kỳ.Với C=0,1uF ta điều chỉnh
biến trở để tần số hoạt động là 50Hz .
Tín hiệu sóng vuông được xuất ra trên các chân 10,11 kích mở IRF 3205,ở đây nó

hoạt động như một khóa điện tử.
Hoạt động của IC như sau: