điều khiển tốc độ turbine gió bằng cách sử dụng động cơ bước để xoay cánh.doc

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ TURBINE GIÓ BẰNG CÁCH

SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BƯỚC ĐỂ XOAY CÁNH

CONTROLLING THE SPEED OF WIND TURBINE BY USING SPEED

CHANGEABLE ENGINE (STEP ENGINE) TO REVOLVE THE WINGS

NGUYỄN VĂN YẾN

Đại học Đà Nẵng

PHẠM PHONG

Học viên cao học khoá 2004-2007

TÓM TẮT

Nhược điểm của động cơ gió là khi tốc độ gió thay đổi, tốc độ quay của turbine cũng thay đổi

theo. Có thể giữ cho tốc độ quay của turbine ổn định bằng cách xoay cánh turbine, thay đổi diện

tích bề mặt hứng gió của cánh. Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình

điều khiển tốc độ quay của turbine gió bằng cách sử dụng động cơ bước để xoay cánh.

ABSTRACT

A weakness of the wind engine is that when the wind speed changes, the revolving speed of the

engine also changes. Rotating speed of turbine can be stablized by rotating the wings of the

turbine, changing the surface area of the wings facing the wind. The paper presents the research

results of designing, and manufacturing a model of controlling revolving speed of wind turbine by

using step engine to revolve the wings.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Loài người đã biết sử dụng năng lượng gió từ rất lâu, nhưng ở mức độ hạn chế. Ngày

nay các nước vùng ôn đới và hàn đới đã quan tâm và đã có những thành quả tốt, đặc biệt trong

việc sản xuất ra các máy phát điện gió công suất lớn, để hòa vào hệ thống điện quốc gia.

Máy phát điện gió công suất lớn đòi hỏi phải có hệ thống điều tốc tốt, đảm bảo số vòng

quay của trục turbine nằm trong giới hạn quy định. Hiện nay, thường dùng phương pháp xoay

cánh turbine, điều chỉnh diện tích bề mặt hứng gió của cánh turbine để ổn định tốc độ.

Với máy phát điện gió công suất nhỏ, việc xoay cánh thường hay dùng phương pháp ly

tâm của khối lượng quay. Khi tốc độ gió thay đổi sẽ làm tốc độ quay của turbine thay đổi, lực ly

tâm của vật quay cũng thay đổi. Nếu gió lớn, vận tốc gió tăng, lực ly tâm tăng lên, tác dụng lên

cơ cấu xoay cánh turbine làm giảm diện tích bề mặt hứng gió, dẫn đến hạn chế mức độ tăng tốc

độ quay của turbine. Khi gió dịu đi, vận tốc gió giảm xuống, cánh turbine tự xoay dần về vị trí

ban đầu, để duy trì tốc độ quay của turbine trong phạm vi cho phép. Kết cấu máy sử dụng lực ly

tâm để xoay cánh turbineắtơng đối đơn giản, nhưng có nhược điểm là đáp ứng chậm, độ chính

xác điều chỉnh thấp, khoảng biến thiên tốc độ quay của turbine quá lớn.

Qua nghiên cứu động cơ bước, có thể sử dụng nó để xoay cánh turbine cho máy phát

điện gió. Nguyên lý làm việc của hệ thống xoay cánh như sau: Đặt cho trục turbine gió một giới

hạn tốc độ cho phép; khi tốc độ gió lớn hơn quy định, trục turbine sẽ quay nhanh hơn, bộ phận

cảm biến nhận được tín hiệu, chuyển đến bộ điều khiển, bộ điều khiển so sánh với tốc độ quay

quy định, phát tín hiệu đến động cơ bước, động cơ xoay cánh turbine một góc để giảm bề mặt

hứng gió; khi tốc độ gió giảm, động cơ sẽ xoay cánh quay trở lại. Bằng cách này, tốc độ quay

của trục turbine được điều chỉnh kịp thời, khoảng dao động của tốc độ quay tương đối nhỏ.