ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN
Tìm hiểu về Tuốc bin gió
WX
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN
1
II. TÌM HIỂU VỀ TUỐC BIN GIÓ
1. Các loại tuốc bin gió hiện nay
Động cơ gió biến đổi năng lượng gió thành cơ năng. Bộ phận chính của động cơ gió
là bánh công tác gió. Theo kết cấu bánh công tác gió và vị trí của nó trong dòng khí, động
cơ gió được chia làm 2 loại.
1.1 Tuốc bin gió trục ngang (hawt, cánh dạng khí động) :
Loại ít cánh nhiều cánh Nhiều cánh
Tua-bin gió trục ngang (hawt) có các phần chính của tuốc bin và máy phát điện đặt
nằm ngang, ở phía trên đỉnh của tháp và quay theo hướng đón gió. các tua-bin điều chỉnh
theo hướng gió bằng cách sử dụng một bộ cảm biến gió cùng với một động cơ
servo . Hầu hết có một hộp số, biến chuyển động quay chậm của các cánh thành một
vòng quay nhanh hơn để phù hợp tốc độ quay máy phát điện.
Tua-bin được sử dụng trong các trang trại gió để sản xuất điện thương mại thường
là ba cánh và chỉ vào gió nhờ máy tính điều khiển động cơ. Tuốc bin có tốc độ cực cao
trên 320 km/h (200 mph), hiệu quả sử dụng cao, và mô-men xoắn thấp, nên có độ tin cậy
cao. Các cánh quạt thường có màu xám nhẹ, chiều dài 20m - 40m (66-130 ft) hoặc nhiều
hơn. Thép ống tháp chiều cao từ 60 đến 90 mét (200 đến 300 ft). Các cánh quạt xoay từ
10 đến 22 vòng mỗi phút, tốc độ đỉnh không vượt quá 90 mét mỗi giây (300 ft/s).Có một
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN
2
hộp số thường được sử dụng để đẩy mạnh tốc độ của máy phát điện, mặc dù thiết kế cũng
có thể sử dụng ổ đĩa trực tiếp.Một số mô hình hoạt động ở tốc độ không đổi, nhưng có thể
nhận được nhiều năng lượng hơn bằng cách thay đổi tốc độ tua bin qua máy biến áp vào
hệ thống truyền tải. Tất cả các tua-bin được trang bị với các tính năng bảo vệ để tránh
thiệt hại ở tốc độ gió cao nhờ hệ thống phanh.
1.2 tuốc bin gió trục dọc ( VAWTs)
Động cơ gió loại roto cánh thẳng trục đứng
Tua-bin gió trục dọc (VAWTs) có rotor trục chính bố trí theo chiều dọc trụ máy
phát. Lợi thế quan trọng của sự sắp xếp này là tuabin không cần phải được chỉ vào gió để
có hiệu quả. Đây là một lợi thế trên các nơi mà các hướng gió thay đổi thường xuyên, ví
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN
3
dụ như khi tích hợp vào các tòa nhà. Những khó khăn bao gồm các tốc độ quay thấp
với mô-men xoắn cao hơn làm tăng chi phí vận hành(chi phí vận hành cao), và khó khăn
trong việc mô hình hóa dòng chảy gió chính xác và do đó những thách thức của phân tích
và thiết kế cánh quạt trước khi chế tạo một mẫu thử nghiệm.
Với một trục thẳng đứng, máy phát điện và hộp số có thể được đặt gần mặt đất,
bằng cách sử dụng một ổ đĩa trực tiếp từ lắp ráp cánh quạt hộp số trên mặt đất, do đó ta
có thể bảo trì một cách dễ dàng hơn.
Tua-bin gió trục thẳng đứng đã được cải tiến trong nhiều năm: một đơn vị sản xuất
lên đến 10 kW được xây dựng bởi Bruce Brill người Israel đi tiên phong trong những
năm 1980 Thiết bị được đề cập trong báo cáo năm 1990 của Tiến sĩ Moshe Dan Hirsch,
Israel quyết định đầu tư năng lượng và hỗ trợ trong 20 năm tiếp theo.
Các kiểu phụ của thiết kế trục dọc bao gồm:
1.2.a Động cơ gió loai roto cách tròn trục đúng ( động cơ gió savonius)
Động cơ gió loại này do một kỹ sư người Phần Lan là J. savonius sáng chế năm
1920. Mômen khởi động động cơ lớn nhưng hiệu suất thấp có thể dung động cơ gió loại
này quay máy phát điện tốc độ thấp.
Động cơ gió savonius Động cơ gió savonius kiểu cải tiến
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN
4
1.2.b Động cơ gió trục đứng Darieus
Động cơ gió Darieus cánh cong Động cơ gió Darieus cánh thẳng
Động cơ gió loại náy do kỹ sư người Pháp là Darieus sang chế năm 1925. Ưu
điểm nổi bật của động cơ gió Darieus là kết cấu gọn nhẹ, động cơ gió loại này vẫn trong
giai đoạn nghiên cứu để hoàn thiện nên chưa được ứng dụng rộng rãi bằng loại động cơ
cánh khí động