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

tan-hoang-minh
Tin bài khác
AI đưa ép đùn công nghiệp bước vào kỷ nguyên tự tối ưu hóa

AI đưa ép đùn công nghiệp bước vào kỷ nguyên tự tối ưu hóa

Trong nhiều năm, ép đùn liên tục vẫn được xem là một trong những công đoạn khó tự động hóa nhất của ngành sản xuất. Từ cao su EPDM, nhựa nhiệt dẻo, nhựa phản ứng đến sản xuất cáp quang, quá trình này luôn chịu tác động của hàng loạt biến số như đặc tính vật liệu, nhiệt độ, áp suất và tốc độ vận hành. Chỉ một thay đổi nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, khiến tỷ lệ phế phẩm tăng và hiệu suất dây chuyền suy giảm.
CHINT Electric đạt bước tiến mới với máy biến áp xoay chiều siêu cao áp 1.000 kV

CHINT Electric đạt bước tiến mới với máy biến áp xoay chiều siêu cao áp 1.000 kV

CHINT Electric vừa đạt một cột mốc mới trong lĩnh vực thiết bị truyền tải điện siêu cao áp (UHV), khi máy biến áp xoay chiều siêu cao áp 1.000 kV/1.000 MVA đầu tiên của doanh nghiệp vượt qua toàn bộ các thử nghiệm thường xuyên và thử nghiệm điển hình ngay trong lần thử đầu tiên.
Nhận định phiên giao dịch ngày 18/8: Hạ tỷ trọng các nhóm ngành đang suy yếu

Nhận định phiên giao dịch ngày 18/8: Hạ tỷ trọng các nhóm ngành đang suy yếu

Phiên giao dịch ngày 18/8 được dự báo tiếp tục phân hóa khi dòng tiền vẫn ở mức thấp, trong khi áp lực bán ròng từ khối ngoại chưa có dấu hiệu giảm. Nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên quản trị rủi ro, chủ động hạ tỷ trọng tại các nhóm ngành đang suy yếu và tránh bắt đáy sớm.
Thị trường chứng khoán ngày 17/8: Thanh khoản giảm mạnh, VN Index đi ngang trên vùng 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 17/8: Thanh khoản giảm mạnh, VN Index đi ngang trên vùng 1.700 điểm

Chỉ số VN Index giảm nhẹ và hình thành cây nến Doji trên vùng hỗ trợ 1.700 điểm. Thanh khoản sụt mạnh cùng khối ngoại bán ròng hơn 600 tỷ đồng cho thấy dòng tiền vẫn thận trọng, dù nhóm dầu khí, cao su và bất động sản xuất hiện một số điểm sáng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/8/2026: Tuổi Thìn, Thân vận trình khởi sắc, tuổi Ngọ cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/8/2026: Tuổi Thìn, Thân vận trình khởi sắc, tuổi Ngọ cần thận trọng

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 18/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Khối dịch vụ sân bay bứt phá, các hãng bay gặp khó

Khối dịch vụ sân bay bứt phá, các hãng bay gặp khó

Trong quý II/2026, lợi nhuận doanh nghiệp ngành hàng không ghi nhận sự phân hóa rõ rệt khi nhóm dịch vụ cảng hàng không tăng trưởng tốt nhờ lượng khách phục hồi, còn các hãng bay chịu áp lực lớn từ chi phí vận hành.
Nhiều ngân hàng tiếp tục giữ tỷ lệ bao phủ nợ xấu trên 100%

Nhiều ngân hàng tiếp tục giữ tỷ lệ bao phủ nợ xấu trên 100%

Trong 6 tháng đầu năm 2026, tỷ lệ bao phủ nợ xấu giữa các ngân hàng ghi nhận sự phân hóa lớn, trong đó Vietcombank tiếp tục giữ vững vị trí dẫn đầu toàn hệ thống với tỷ lệ vượt trội đạt 279%.
[E-Magazine] Singapore – công nghệ là một phần máu thịt của cuộc sống

[E-Magazine] Singapore – công nghệ là một phần máu thịt của cuộc sống

Một phát minh có thể sáng lên trong phòng thí nghiệm rồi tắt ở hành lang ngân sách, thủ tục mua sắm hoặc ngoài cánh cửa thị trường. Singapore thu hẹp khoảng tối ấy bằng chuỗi chính sách liền mạch gồm định hướng quốc gia, đầu tư dài hạn, hạ tầng dùng chung, thử nghiệm có kiểm soát, Nhà nước sử dụng trước, doanh nghiệp nhân rộng và niềm tin xã hội được kiến tạo ngay từ đầu.
Nhận định phiên giao dịch ngày 17/8: Tránh mua đuổi trong các nhịp hồi

Nhận định phiên giao dịch ngày 17/8: Tránh mua đuổi trong các nhịp hồi

Sau hai phiên bán tháo liên tiếp, VN-Index đã mất hơn 64 điểm và lùi về 1.729 điểm. Trong bối cảnh áp lực bán vẫn chiếm ưu thế, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư ngắn hạn duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi trong các nhịp hồi
GS.TS. Chu Phạm Ngọc Sơn: Một đời đưa tri thức khoa học vào thực tiễn

GS.TS. Chu Phạm Ngọc Sơn: Một đời đưa tri thức khoa học vào thực tiễn

Cuốn sách “Giáo sư - Tiến sĩ Chu Phạm Ngọc Sơn, Nhà Giáo thanh cao, Nhà Khoa học tài năng, một nhân cách lớn” vừa được ra mắt tại TP. Hồ Chí Minh nhân kỷ niệm 90 năm ngày sinh của cố GS.TS Chu Phạm Ngọc Sơn. Ấn phẩm là sự tri ân đối với một nhà khoa học tiêu biểu – người đã dành trọn cuộc đời gắn tri thức khoa học với thực tiễn sản xuất, giáo dục và sự phát triển của đất nước.