acecook

Thiết lập mô hình tham số trong nghiên cứu phát triển máy phát điện đồng bộ không kích thích từ phụ trợ

Công nghiệp năng lượng
09/11/2022 15:51
Các máy điện động là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ - điện và điện - cơ điển hình, luôn được quan tâm hoàn thiện theo các hướng: ngày càng nâng cao hiệu suất; tối ưu hóa hệ thống từ trường và các cụm - chi tiết cơ khí; ứng dụng vật liệu mới trong chế tạo chúng. Bài báo giới thiệu việc thiết lập mô hình tham số trong nghiên cứu phát triển máy phát điện đồng bộ không kích thích từ phụ trợ.
aa

Các máy điện động là thiết bị chuyển đổi năng lượng cơ – điện và điện – cơ điển hình, luôn được quan tâm hoàn thiện theo các hướng: ngày càng nâng cao hiệu suất; tối ưu hóa hệ thống từ trường và các cụm – chi tiết cơ khí; ứng dụng vật liệu mới trong chế tạo chúng. Các đặc điểm đặc biệt này cho sự phát triển máy điện động được tính đến khi thiết lập các mô hình tham số COMSOL Multiphysics.

Biết rằng, công suất của máy phát điện, ngoài phụ thuộc vào nguồn động lực dẫn động rotor thì trong một dải nào đó của sự thay đổi nguồn động lực dẫn động, nếu có sự thay đổi phù hợp tham số của bản thân máy phát sẽ duy trì được công suất (đảm bảo tính ổn định cung cấp năng lượng điện) phát điện của máy phát.

Xét một thí dụ điển hình là máy phát điện chạy bằng turbin gió có công suất danh định là 500kW như là một nguyên mẫu cho cách tiếp cận này.

Bằng cách thay đổi các tham số chính của máy phát điện, gồm: kích thước và số lượng cực từ của rotor và stator. Việc tối ưu hóa hệ thống từ được thực hiện để thu được công suất đầu ra là 500kW với sự tối thiểu cần có của các đặc tính kỹ thuật chính. Công suất mong muốn duy trì (khi nguồn động lực dẫn động – turbin gió, thay đổi trong một dải nào đó) đạt được bằng cách thay đổi cách kết nối các cuộn dây với nhau. Cách kết nối mới được trình bày như hình 1.

thiet lap mo hi nh tham so trong nghien cuu phat trie n may phat dien do ng bo khong kich thich tu phu tro
Hình 1. Sơ đồ kết nối các cuộn dây của máy phát điện 3 pha.

Trên hình 2 trình bày mật độ dòng điện trong cuộn dây tương ứng với mô hình được tối ưu hóa.

thiet lap mo hi nh tham so trong nghien cuu phat trie n may phat dien do ng bo khong kich thich tu phu tro
Hình 2. Mật độ dòng điện.

Các kết quả thực hiện sự tối ưu hóa được trình bày trong Bảng 1.

thiet lap mo hi nh tham so trong nghien cuu phat trie n may phat dien do ng bo khong kich thich tu phu tro
Bảng 1. Các tham số máy phát điện sau tối ưu hóa.

Kết quả tính toán hệ thống từ tối ưu hóa được trình bày trên hình 3 và hình 4.

thiet lap mo hi nh tham so trong nghien cuu phat trie n may phat dien do ng bo khong kich thich tu phu tro
Hình 3. Mô hình cảm ứng từ so với góc quay của rotor.

thiet lap mo hi nh tham so trong nghien cuu phat trie n may phat dien do ng bo khong kich thich tu phu tro
Hình 4. Mô phỏng sự từ hóa ( A/m) theo góc quay α (rad) của rotor.

Máy phát điện được xem xét phát triển là loại máy điện đồng bộ không có kích thích từ phụ trợ. Cấu trúc của nó, gồm: 5 cặp nam châm vĩnh cửu được đặt trên rotor; 46 cặp cực trên stator; và 51 phân đoạn thép được đặt trong bộ điều chế. Hướng từ hóa của máy phát điện đồng bộ này là hướng tâm.

Dựa trên kết quả mô hình hóa tham số, thực hiện phát triển mô hình hai chiều (hình 5) và ba chiều (hình 6) của máy phát điện này trong môi trường “Kompact 3D”.

thiet lap mo hi nh tham so trong nghien cuu phat trie n may phat dien do ng bo khong kich thich tu phu tro
Hình 5. Mô hình 2D của máy phát điện đồng bộ được nghiên cứu chế tạo để thay đổi tham sô kỹ thuật.

thiet lap mo hi nh tham so trong nghien cuu phat trie n may phat dien do ng bo khong kich thich tu phu tro
Hình 6. Mô hình 3D của máy phát điện đồng bộ được nghiên cứu chế tạo để thay đổi tham sô kỹ thuật.

Đánh giá thiết kế, chế tạo máy phát điện đồng bộ này có thay đổi tham số kỹ thuật chính tương thích với dải thay đổi công suất nguồn động lực dẫn động nhằm duy trì sự ổn định công suất phát điện. Nhận thấy rằng, hầu hết các chỉ số kỹ thuật chính đều đạt yêu cầu. Duy nhất bộ điều chế là bộ phận có chế độ làm việc phi tiêu chuẩn, điều này cần phải thiết kế chế tạo riêng cho từng máy phát điện. Tuy nhiên, để thực hiện cũng không cần thiết bị – linh kiện chuyên dụng nào và thực hiện không khó.

Máy phát điện đồng bộ này gồm có 4 cụm ổ đỡ trục để giữ các rotor tại vùng tâm của máy phát điện sao cho chúng không chạm vào nhau khi quay. Mẫu máy phát điện này là đủ để phát triển máy phát điện với công suất nhất định.

Tài liệu tham khảo

  • Atallah K., Calverley S., Clark R., Rens J., Howe D. A new PM machine topology for low-speed, high-torque drives // Proc.— Int. Conf. Electr. Mach., ICEM. 2008.
  • Frandsen, T.V., Mathe, L., Berg, N.I., Holm, R.K., Matzen, T.N., Rasmussen, P.O., Jensen, K. K. Motor Integrated Permanent Magnet Gear in a Battery Electrical Vehicle // IEEE Trans Ind Appl. 2015.

    Nguyễn Tiến Dũng (BMSTU; VAA)
    Email: tiendung.bmstu@bk.ru

mca
Tin bài khác
Ổ đĩa máy móc thế hệ mới: Sẵn sàng cho kỷ nguyên an ninh mạng công nghiệp

Ổ đĩa máy móc thế hệ mới: Sẵn sàng cho kỷ nguyên an ninh mạng công nghiệp

ABB công bố dòng ổ đĩa máy móc mới mang tên ACS380-E, được thiết kế để đáp ứng những yêu cầu ngày càng khắt khe về an ninh mạng trong môi trường công nghiệp, đồng thời giúp các nhà chế tạo máy tuân thủ Quy định Máy móc mới của EU dự kiến có hiệu lực từ năm 2027.
Nhận định phiên giao dịch ngày 5/9: VN-Index duy trì đà tăng, cơ hội ở cổ phiếu dẫn dắt

Nhận định phiên giao dịch ngày 5/9: VN-Index duy trì đà tăng, cơ hội ở cổ phiếu dẫn dắt

Thị trường chứng khoán ngày 4/9 khép lại với sự bứt phá của nhóm thép, giúp VN-Index vượt mốc 1.690 điểm và đóng cửa tại mức cao nhất trong ngày. Dù thanh khoản vẫn ở mức thấp, quán tính tăng của thị trường được kỳ vọng sẽ tiếp tục mở ra cơ hội cho nhà đầu tư ở những cổ phiếu dẫn dắt như ngân hàng, chứng khoán hay bất động sản.
Bộ Khoa học và Công nghệ phát động giải thưởng “Sản phẩm công nghệ số Make in Vietnam”

Bộ Khoa học và Công nghệ phát động giải thưởng “Sản phẩm công nghệ số Make in Vietnam”

Ngày 4/9, Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp Liên đoàn Thương mại và Công nghiệp Việt Nam tổ chức họp báo phát động giải thưởng "Sản phẩm công nghệ số Make in Vietnam" năm 2025.
Báo chí thế giới ấn tượng với triển lãm A80 và lễ diễu binh lớn nhất nhiều thập kỷ tại Hà Nội

Báo chí thế giới ấn tượng với triển lãm A80 và lễ diễu binh lớn nhất nhiều thập kỷ tại Hà Nội

Từ mô tả "trực thăng bay qua những lá cờ tung bay" đến ghi nhận về triển lãm thành tựu kinh tế - xã hội, truyền thông quốc tế đã dành sự quan tâm đặc biệt cho lễ kỷ niệm Quốc khánh Việt Nam, coi đây là dấu ấn vừa trang trọng vừa giàu cảm xúc.
Gần 10 ngàn người ghé thăm gian hàng BIDV tại triển lãm 80 năm Thành tựu Đất nước

Gần 10 ngàn người ghé thăm gian hàng BIDV tại triển lãm 80 năm Thành tựu Đất nước

Trong 7 ngày diễn ra Triển lãm Thành tựu Đất nước với chủ đề “80 năm Hành trình Độc lập - Tự do - Hạnh phúc” tại Trung tâm Triển lãm Quốc gia (Hà Nội), BIDV đã thu hút hàng nghìn khách hàng ghé thăm gian hàng, trải nghiệm và nhận những phần quà hấp dẫn khi đăng ký sử dụng sản phẩm dịch vụ của ngân hàng.
Chủ tịch nước Lương Cường gửi thư chúc mừng ngành Giáo dục nhân dịp khai giảng năm học 2025-2026

Chủ tịch nước Lương Cường gửi thư chúc mừng ngành Giáo dục nhân dịp khai giảng năm học 2025-2026

Nhân dịp khai giảng năm học 2025 - 2026, trong không khí hân hoan cả nước kỷ niệm 80 năm Cách mạng Tháng Tám, Quốc khánh 2/9 và 80 năm truyền thống ngành Giáo dục, Chủ tịch nước Lương Cường đã gửi thư chúc mừng tới toàn ngành Giáo dục Việt Nam. Tạp chí Tự động hóa Ngày nay đăng nguyên văn Thư chúc mừng của Chủ tịch nước.
Thị trường chứng khoán ngày 4/9: Dòng tiền đổ vào thép và ngân hàng, VN-Index bứt tốc

Thị trường chứng khoán ngày 4/9: Dòng tiền đổ vào thép và ngân hàng, VN-Index bứt tốc

Thị trường chứng khoán ngày 4/9 ghi nhận phiên giao dịch bùng nổ khi dòng tiền mạnh mẽ chảy vào nhóm cổ phiếu thép và ngân hàng, kéo VN-Index vượt đỉnh cũ và áp sát mốc lịch sử 1.700 điểm. Thanh khoản cải thiện rõ rệt, số mã tăng áp đảo số mã giảm, cho thấy tâm lý nhà đầu tư đang trở nên hứng khởi trở lại.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/9/2025: Ttuổi Tuất thoải mái chi tiêu, tuổi Sửu giậm chân tại chỗ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/9/2025: Ttuổi Tuất thoải mái chi tiêu, tuổi Sửu giậm chân tại chỗ

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 5/9/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ trưởng Bộ Quốc phòng Phan Văn Giang gửi thư cảm ơn báo chí đồng hành cùng thành công của A80

Bộ trưởng Bộ Quốc phòng Phan Văn Giang gửi thư cảm ơn báo chí đồng hành cùng thành công của A80

Chiều 3/9, Đại tướng Phan Văn Giang, Ủy viên Bộ Chính trị, Phó Bí thư Quân ủy Trung ương, Bộ trưởng Bộ Quốc phòng đã gửi thư cảm ơn các cơ quan báo chí trong và ngoài Quân đội vì những đóng góp to lớn cho thành công của sự kiện A80.
Ổ đĩa GaN: Bước đột phá đưa robot và công nghiệp vào kỷ nguyên truyền động mới

Ổ đĩa GaN: Bước đột phá đưa robot và công nghiệp vào kỷ nguyên truyền động mới

Một bước tiến đột phá trong công nghệ truyền động động cơ vừa được công bố bởi Quantum Power Transformation (QPT) - công ty điện tử công suất có trụ sở tại Cambridge (Anh). Nền tảng thử nghiệm MicroDyno của QPT chứng minh rằng bán dẫn Gallium Nitride (GaN) có thể thay đổi hoàn toàn cách các động cơ robot và công nghiệp vận hành, nhờ khả năng cung cấp điện áp sóng sin thực sự, điều chỉnh mô-men xoắn động và loại bỏ sự phụ thuộc vào các cảm biến hoặc bộ mã hóa bên ngoài đắt đỏ.
song-gia-tri