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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/8/2026: Tuổi Mão đón vận may tài lộc, tuổi Tý cần thận trọng trong giao tiếp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/8/2026: Tuổi Mão đón vận may tài lộc, tuổi Tý cần thận trọng trong giao tiếp

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 3/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Hệ sinh thái năng lượng xe điện: chọn VinFast, Dat Bike hay chờ Honda

Hệ sinh thái năng lượng xe điện: chọn VinFast, Dat Bike hay chờ Honda

Làn sóng điện hóa phương tiện giao thông đô thị tại Việt Nam đang bước vào giai đoạn tăng tốc với sự góp mặt của các nền tảng kỹ thuật ngày càng tối ưu. Đáng chú ý nhất trong thời gian tới là sự xuất hiện của Honda với chiến lược mở rộng dải sản phẩm thuần điện nhắm vào phân khúc giá rẻ dưới 30 triệu đồng.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Sacombank cắt giảm hơn 3.700 nhân sự

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Sacombank cắt giảm hơn 3.700 nhân sự

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Bà Phạm Thị Huyền Trang được bổ nhiệm làm Tổng Giám đốc Eximbank; MB duy trì hiệu quả vận hành hàng đầu, lợi nhuận 6 tháng tăng 27%; Sacombank cắt giảm hơn 3.700 nhân sự, đánh dấu đợt tái cơ cấu lớn nhất lịch sử...
Kỷ nguyên siêu tự động hóa trong sản xuất

Kỷ nguyên siêu tự động hóa trong sản xuất

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang thúc đẩy ngành sản xuất bước sang một giai đoạn phát triển mới, nơi không chỉ các quy trình được tự động hóa mà chính quá trình xây dựng hệ thống tự động hóa cũng đang được AI đảm nhận. Tuy nhiên, cùng với cơ hội tăng mạnh năng suất là những thách thức chưa từng có về quản trị, an ninh mạng và nguồn nhân lực.
Bộ KH&CN tiếp nhận 31 nhiệm vụ công nghệ chiến lược, đề xuất kinh phí gần 9.700 tỷ đồng

Bộ KH&CN tiếp nhận 31 nhiệm vụ công nghệ chiến lược, đề xuất kinh phí gần 9.700 tỷ đồng

Đến nay, Bộ Khoa học và Công nghệ đã tiếp nhận 31 hồ sơ nhiệm vụ công nghệ chiến lược với tổng kinh phí đề xuất gần 9.700 tỷ đồng, từng bước hình thành cơ chế đặt hàng các nhiệm vụ nghiên cứu quy mô lớn phục vụ phát triển đất nước. Đây là một trong những kết quả nổi bật được Bộ KH&CN công bố tại họp báo thường kỳ tháng 7/2026.
VAA và Trường Đại học Tài chính - Marketing hợp tác phát triển nguồn nhân lực công nghệ cao

VAA và Trường Đại học Tài chính - Marketing hợp tác phát triển nguồn nhân lực công nghệ cao

Ngày 1/8, tại TP.HCM, Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) và Trường Đại học Tài chính - Marketing (UFM) đã ký kết Biên bản ghi nhớ hợp tác, mở ra định hướng liên kết phát triển trong nghiên cứu khoa học, đào tạo, đổi mới sáng tạo và chuyển giao tri thức trong các lĩnh vực tự động hóa, robot, trí tuệ nhân tạo (AI), quản trị dữ liệu, kinh tế dữ liệu và chuyển đổi số.
Bất động sản An Gia giữ đà tăng lợi nhuận, mở rộng tài sản

Bất động sản An Gia giữ đà tăng lợi nhuận, mở rộng tài sản

Khép lại 6 tháng đầu năm 2026, Bất động sản An Gia đạt mức lợi nhuận cao kỷ lục nhờ vào khoản doanh thu tài chính đột biến do thâu tóm dự án. Đồng thời, quy mô tài sản, đặc biệt là khoản đầu tư tài chính cùng nợ vay cũng tăng đáng kể.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/8/2026: Tuổi Thân gặp nhiều cơ hội thăng tiến, tuổi Ngọ nên giữ bình tĩnh trước áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/8/2026: Tuổi Thân gặp nhiều cơ hội thăng tiến, tuổi Ngọ nên giữ bình tĩnh trước áp lực

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 2/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Công nghệ xe điện EREV: giải pháp kỹ thuật xóa bỏ nỗi lo trạm sạc cho người dùng Việt

Công nghệ xe điện EREV: giải pháp kỹ thuật xóa bỏ nỗi lo trạm sạc cho người dùng Việt

Quá trình chuyển đổi sang các nền tảng phương tiện không phát thải đang diễn ra mạnh mẽ trên quy mô toàn cầu. Tuy nhiên, tại thị trường Việt Nam, giới hạn về hạ tầng trạm sạc và thời gian nạp năng lượng vẫn là những rào cản kỹ thuật lớn đối với người tiêu dùng.
Light Operate và Dark Operate tối ưu cảm biến quang điện trong tự động hóa

Light Operate và Dark Operate tối ưu cảm biến quang điện trong tự động hóa

Trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp, cảm biến quang điện đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện vật thể và truyền tín hiệu đến bộ điều khiển. Tuy nhiên, một trong những yếu tố cấu hình thường bị bỏ qua nhưng lại ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy và mức độ an toàn của hệ thống chính là việc lựa chọn chế độ đầu ra giữa Light Operate (LO) và Dark Operate (DO).
song-gia-tri