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
CMES Vietnam 2026: Kết nối máy công cụ, tự động hóa với nhu cầu sản xuất mới

CMES Vietnam 2026: Kết nối máy công cụ, tự động hóa với nhu cầu sản xuất mới

Sáng 26/8, Triển lãm Quốc tế Máy Công cụ CMES Vietnam 2026 chính thức khai mạc tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC), quy tụ các doanh nghiệp, nhà sản xuất và đối tác công nghệ đến từ nhiều quốc gia, khu vực.
Thị trường chứng khoán ngày 26/8: TCB khoe sắc tím, VN Index bật tăng gần 30 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 26/8: TCB khoe sắc tím, VN Index bật tăng gần 30 điểm

Sau giờ nghỉ trưa, sắc xanh bất ngờ phủ lên loạt bluechips, TCB từ dưới tham chiếu lao thẳng lên giá trần, giúp VN Index bứt gần 30 điểm. Dù thị trường dễ dàng vượt mốc 1.800 điểm nhưng sự lan tỏa của dòng tiền vẫn chưa thật sự tích cực.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/8/2026: Tuổi Dậu vận trình khởi sắc, tuổi Mão cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/8/2026: Tuổi Dậu vận trình khởi sắc, tuổi Mão 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 27/8/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Galaxy S27 Ultra rò rỉ thiết kế mới, cụm camera có thể thay đổi hoàn toàn

Galaxy S27 Ultra rò rỉ thiết kế mới, cụm camera có thể thay đổi hoàn toàn

Samsung được cho là đang chuẩn bị một thay đổi lớn về thiết kế trên Galaxy S27 Ultra, đặc biệt ở cụm camera phía sau.
Tại sao an ninh mạng đang định nghĩa lại các mô-đun truyền thông nhúng?

Tại sao an ninh mạng đang định nghĩa lại các mô-đun truyền thông nhúng?

Các mô-đun truyền thông công nghiệp truyền thống được đánh giá dựa trên một tiêu chí chính: tốc độ chúng có thể bổ sung kết nối fieldbus hoặc Ethernet công nghiệp cho thiết bị.
Doanh nghiệp nhỏ và vừa phải lớn lên bằng công nghệ và năng suất

Doanh nghiệp nhỏ và vừa phải lớn lên bằng công nghệ và năng suất

Phát triển doanh nghiệp nhỏ và vừa không chỉ là câu chuyện tăng số lượng, mà quan trọng hơn là nâng cao năng lực công nghệ, năng suất, quản trị và khả năng tham gia chuỗi giá trị.
Nhận định phiên giao dịch ngày 26/8: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 26/8: Duy trì tỷ trọng trung bình, tránh mua đuổi

VN-Index đang duy trì xu hướng hồi phục trong ngắn hạn khi tiếp tục đóng cửa trên các đường trung bình động MA10 và MA20. Các chỉ báo kỹ thuật như RSI và MFI cải thiện, dao động quanh vùng 57-59, cho thấy dòng tiền vẫn đang hỗ trợ thị trường.
VAA và TSDC chuyển hướng phát triển theo chiều sâu trong kỷ nguyên số

VAA và TSDC chuyển hướng phát triển theo chiều sâu trong kỷ nguyên số

Sáng 25/8, Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) tổ chức tọa đàm “Xu hướng phát triển VAA và TSDC trong kỷ nguyên số” nhằm chia sẻ những định hướng phát triển mới của Hội Tự động hoá Việt Nam và Trung tâm Tìm kiếm và Phát triển công nghệ (TSDC) trong bối cảnh khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đang diễn ra mạnh mẽ.
NCMR Nhà máy lọc dầu Dung Quất: Đồng bộ quản trị, công nghệ và tiến độ

NCMR Nhà máy lọc dầu Dung Quất: Đồng bộ quản trị, công nghệ và tiến độ

Dự án Nâng cấp, mở rộng Nhà máy lọc dầu Dung Quất (NCMR NMLD Dung Quất) đã chính thức bước vào giai đoạn triển khai Hợp đồng EPC sau cuộc họp khởi động giữa Tổng công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR), Liên danh Tư vấn Quản lý Dự án WOOD - PVE và Liên danh Nhà thầu EPC Chengda - BPE.
Bất động sản thế chấp vẫn là "trụ cột" tại nhiều ngân hàng

Bất động sản thế chấp vẫn là "trụ cột" tại nhiều ngân hàng

Báo cáo tài chính hợp nhất soát xét 6 tháng đầu năm 2026 tại nhiều ngân hàng cho thấy, bất động sản thế chấp vẫn là tài sản chủ yếu, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an toàn cho các khoản cấp tín dụng.