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

vcca2026
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 6/7: VN Index giảm gần 19 điểm, áp lực bán lan rộng trong phiên đầu tuần

Thị trường chứng khoán ngày 6/7: VN Index giảm gần 19 điểm, áp lực bán lan rộng trong phiên đầu tuần

Thị trường mở đầu tuần mới bằng một phiên điều chỉnh mạnh khi áp lực bán bùng lên từ nhóm chứng khoán rồi lan sang hầu hết các nhóm ngành. Dù VN Index vẫn giữ được vùng hỗ trợ kỹ thuật quan trọng, tâm lý nhà đầu tư trở nên thận trọng hơn trước nguy cơ nhịp điều chỉnh còn kéo dài.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/7/2026: Tuổi Thìn gặp quý nhân, tuổi Dần nên giữ bình tĩnh trước áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 7/7/2026: Tuổi Thìn gặp quý nhân, tuổi Dần 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 7/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tài lộc, tình duyên và sức khỏe.
Camp Blast 2026: Sân chơi mùa hè đầy sắc màu của thiếu nhi Thủ đô

Camp Blast 2026: Sân chơi mùa hè đầy sắc màu của thiếu nhi Thủ đô

Đầu tháng 7 vừa qua, tại Trường Liên cấp Quốc tế TH School (Chùa Bộc), trại hè đa lĩnh vực Camp Blast đã được Câu lạc bộ Green Hanoi Amsterdam tổ chức thành công, thu hút đông đảo sự quan tâm từ các bậc phụ huynh và các em nhỏ trên toàn Thủ đô.
Điểm sàn cao nhất Trường Đại học Mỏ - Địa chất (HUMG) thuộc về ngành tự động hóa

Điểm sàn cao nhất Trường Đại học Mỏ - Địa chất (HUMG) thuộc về ngành tự động hóa

Trường Đại học Mỏ - Địa chất chính thức công bố ngưỡng điểm đầu vào tuyển sinh năm 2026
Để SME không “đứt hơi” trong chuyển đổi số, cần năng lực triển khai tiền tuyến

Để SME không “đứt hơi” trong chuyển đổi số, cần năng lực triển khai tiền tuyến

Rõ ràng, chuyển đổi số (CĐS) đã trở thành một ưu tiên gần như bắt buộc với doanh nghiệp. Từ tập đoàn lớn đến doanh nghiệp vừa và nhỏ, hầu như ai cũng nói đến dữ liệu, ERP, SaaS, AI, tự động hóa, dashboard hay nền tảng quản trị tích hợp. Nhưng thực tế cho thấy, nhiều dự án CĐS rơi vào tình trạng kéo dài, dùng không tới, hoặc chỉ vận hành được một phần nhỏ so với kỳ vọng ban đầu.
[E-Magazine] Thẻ căn cước “biết nói”

[E-Magazine] Thẻ căn cước “biết nói”

Có những cuộc cách mạng công nghệ không bước vào đời sống bằng tiếng động cơ hay ánh đèn sân khấu. Nó đến khi một người đang vội gửi tiền học cho con, trả hóa đơn, chuyển khoản viện phí; chiếc điện thoại bỗng yêu cầu nhìn vào camera. Ít ai nghĩ rằng, để vài giây xác thực ấy có giá trị, trước đó danh tính của họ đã được neo vào căn cước gắn chip hoặc VNeID, dữ liệu khuôn mặt và những lớp kiểm tra chống giả mạo của ngân hàng.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank dẫn đầu ngân hàng tư nhân Việt trên bảng xếp hạng Forbes Global 2000

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank dẫn đầu ngân hàng tư nhân Việt trên bảng xếp hạng Forbes Global 2000

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: BVBank tăng tốc nhờ chiến lược bán lẻ và chuyển đổi số; Eximbank tái bổ nhiệm ông Trần Tấn Lộc làm Quyền Tổng Giám đốc; VPBank dẫn đầu ngân hàng tư nhân Việt trên bảng xếp hạng Forbes Global 2000...
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/7/2026: Tuổi Tý tài lộc khởi sắc, tuổi Mùi cần đề phòng thị phi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 6/7/2026: Tuổi Tý tài lộc khởi sắc, tuổi Mùi cần đề phòng thị phi

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 6/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Cần xây dựng hệ sinh thái để doanh nghiệp điện tử Việt Nam bứt phá trong kỷ nguyên AI

Cần xây dựng hệ sinh thái để doanh nghiệp điện tử Việt Nam bứt phá trong kỷ nguyên AI

Trong khuôn khổ Diễn đàn "Chuyển đổi số và sản xuất thông minh ngành điện tử Việt Nam: Từ tự động hóa đến nhà máy thông minh trong kỷ nguyên AI", phiên tọa đàm với sự tham gia của đại diện cơ quan quản lý, hiệp hội và doanh nghiệp đã tập trung phân tích những rào cản cũng như giải pháp để hình thành hệ sinh thái sản xuất điện tử thông minh tại Việt Nam.
Rockwell Automation tăng cường bảo vệ an ninh mạng cho hệ thống công nghiệp

Rockwell Automation tăng cường bảo vệ an ninh mạng cho hệ thống công nghiệp

Trong bối cảnh các cuộc tấn công mạng nhằm vào hệ thống công nghệ vận hành (OT) ngày càng gia tăng, Rockwell Automation vừa công bố mở rộng bộ giải pháp SecureOT với ba dịch vụ mới nhằm giúp các doanh nghiệp sản xuất và hạ tầng trọng yếu nâng cao khả năng phòng vệ an ninh mạng.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc