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

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Siêu vật liệu lưu trữ năng lượng nhiều hơn 160 lần, mở đường cho thế hệ robot thông minh mới

Siêu vật liệu lưu trữ năng lượng nhiều hơn 160 lần, mở đường cho thế hệ robot thông minh mới

Hiện, bước đột phá từ các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT) đang đưa công nghệ lưu trữ năng lượng lên một tầm cao mới.
Nhận định phiên giao dịch ngày 04/4: Đà giảm vẫn chưa dừng lại

Nhận định phiên giao dịch ngày 04/4: Đà giảm vẫn chưa dừng lại

Dự báo trong phiên giao dịch ngày 4/4, VN Index có thể tiếp tục chịu áp lực bán mạnh, đặc biệt từ các lệnh margin call và hoạt động thanh lý tài khoản. Tuy nhiên, lực cầu bắt đáy có thể xuất hiện vào phiên chiều khi nhiều cổ phiếu đã chiết khấu sâu từ 10-15%.
Phòng chống lừa đảo giả danh shipper, Bộ KH&CN yêu cầu doanh nghiệp bưu chính tăng cường bảo mật dữ liệu

Phòng chống lừa đảo giả danh shipper, Bộ KH&CN yêu cầu doanh nghiệp bưu chính tăng cường bảo mật dữ liệu

Trước tình trạng kẻ xấu giả mạo nhân viên của các doanh nghiệp cung ứng dịch vụ bưu chính thực hiện lừa đảo, chiếm đoạt tài sản, gây mất trật tự an toàn xã hội, Bộ KH&CN đã yêu cầu các doanh nghiệp tăng cường công tác bảo đảm an toàn dữ liệu người sử dụng dịch vụ bưu chính.
Khám phá vũ trụ và nuôi dưỡng đam mê Thiên Văn qua sự kiện Astrotales

Khám phá vũ trụ và nuôi dưỡng đam mê Thiên Văn qua sự kiện Astrotales'2025

Astrotales 2025 là sự kiện phi lợi nhuận thường niên về Thiên văn học, được tổ chức bởi Câu lạc bộ Amstronomy – Câu lạc bộ Thiên văn học thuộc Trường THPT chuyên Hà Nội – Amsterdam.
Mỹ tuyên bố áp thuế 46%, Thủ tướng yêu cầu lập ngay tổ phản ứng nhanh

Mỹ tuyên bố áp thuế 46%, Thủ tướng yêu cầu lập ngay tổ phản ứng nhanh

Sáng 3/4, Thủ tướng Phạm Minh Chính chủ trì cuộc họp của Thường trực Chính phủ với các bộ, ngành nhằm đánh giá tình hình, thảo luận về các giải pháp trước mắt và lâu dài sau khi Mỹ tuyên bố mức áp thuế mới đối với hàng hóa nhập khẩu từ nhiều quốc gia, trong đó có Việt Nam.
Vươn mình trong hội nhập quốc tế

Vươn mình trong hội nhập quốc tế

Tạp chí Tự động hoá Ngày nay trân trọng giới thiệu toàn văn bài viết với tiêu đề "Vươn mình trong hội nhập quốc tế" của Giáo sư, Tiến sĩ, Đại tướng Tô Lâm - Tổng Bí thư Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/4/2025: Tuổi Mão bấp bênh, tuổi Thân cực may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/4/2025: Tuổi Mão bấp bênh, tuổi Thân cực may mắn

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 4/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 03/4: Cơn địa chấn từ tin áp thuế, VN Index sụt giảm kỷ lục

Thị trường chứng khoán ngày 03/4: Cơn địa chấn từ tin áp thuế, VN Index sụt giảm kỷ lục

Ngày 3/4 sẽ đi vào lịch sử thị trường chứng khoán Việt Nam như một trong những phiên giao dịch đen tối nhất khi VN Index lao dốc không phanh, giảm tới 87,99 điểm (-6,68%). Cơn hoảng loạn bùng phát sau thông tin Mỹ áp thuế đối ứng đã khiến thị trường chìm trong "biển lửa" với 517 mã giảm giá, trong đó 282 mã chạm sàn.
Hàng nghìn học sinh trên cả nước tham gia thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán

Hàng nghìn học sinh trên cả nước tham gia thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán

Sáng ngày 2/4, Hệ thống thi thử tốt nghiệp THPT môn Toán trên nền tảng TNMATH chính thức khởi động. Ca thi đầu tiên lúc 8h sáng đã thu hút hàng nghìn học sinh lớp 12 trên cả nước tham gia với những kết quả bất ngờ.
Công nghệ đang hỗ trợ các tổ chức tài chính như thế nào?

Công nghệ đang hỗ trợ các tổ chức tài chính như thế nào?

Trong bối cảnh ngày nay, các tổ chức tài chính phải đối mặt với áp lực ngày càng tăng về việc tuân thủ các quy định phức tạp khi áp dụng những tiến bộ công nghệ. Tuân thủ quy định là một phần quan trọng trong lĩnh vực ngân hàng, bảo hiểm, đầu tư, đảm bảo ổn định tài chính, bảo vệ khách hàng khỏi gian lận và các rủi ro pháp lý. Vì thế, Công nghệ đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp các tổ chức này quản lý tuân thủ hiệu quả hơn, giảm thiểu rủi ro và tối ưu hóa quy trình.
siement
Quảng cáo
moxa