acecook

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

vaa
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 17/12: VN Index “ghìm phanh” do áp lực chốt lời ngắn hạn

Thị trường chứng khoán ngày 17/12: VN Index “ghìm phanh” do áp lực chốt lời ngắn hạn

Thị trường không còn sôi động như phiên trước khi VN Index quay đầu giảm 5,52 điểm, tạo cây nến Doji nhỏ quanh mốc 1.673 điểm. Áp lực chốt lời ngắn hạn khiến nhiều nhóm ngân hàng, chứng khoán, bất động sản đỏ nhẹ, nhưng mức giảm không lớn cho thấy xu hướng hồi phục vẫn chưa bị phá vỡ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/12/2025: Tuổi Tý công việc thuận lợi, tuổi Tuất dễ tranh cãi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/12/2025: Tuổi Tý công việc thuận lợi, tuổi Tuất dễ tranh cãi

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 18/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Internet Day 2025 hướng tới kiến tạo nền tảng số tin cậy cho người dùng Việt Nam

Internet Day 2025 hướng tới kiến tạo nền tảng số tin cậy cho người dùng Việt Nam

Ngày 17/12, tại Hà Nội, đã diễn ra Internet Day 2025 với chủ đề “Kiến tạo không gian số tin cậy - Internet Must Be Safer”. Sự kiện do Hiệp hội Internet Việt Nam (VIA) phối hợp với Trung tâm Internet Việt Nam (VNNIC) - Bộ KH&CN, cùng các doanh nghiệp công nghệ tổ chức.
Tạp chí Tự động hóa Ngày nay bổ nhiệm Trưởng VPĐD tại Thành phố Hồ Chí Minh

Tạp chí Tự động hóa Ngày nay bổ nhiệm Trưởng VPĐD tại Thành phố Hồ Chí Minh

Nhà báo Lê Viết Cường vừa được trao Quyết định bổ nhiệm là Trưởng Văn phòng đại diện Tạp chí Tự động hóa Ngày nay tại thành phố Hồ Chí Minh.
Nhận định phiên giao dịch ngày 17/12: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải

Nhận định phiên giao dịch ngày 17/12: Duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải

Thị trường chứng khoán ghi nhận nhịp hồi phục mạnh với sự dẫn dắt của nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, giúp VN-Index bật tăng trở lại sau phiên điều chỉnh. Tuy nhiên, khi xu hướng ngắn hạn chưa được xác nhận rõ ràng và dòng tiền vẫn tỏ ra thận trọng, nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức vừa phải trong phiên giao dịch ngày 17/12.
Kết nối lực lượng lao động số: Chiến lược mới nâng cao hiệu quả vận hành công nghiệp

Kết nối lực lượng lao động số: Chiến lược mới nâng cao hiệu quả vận hành công nghiệp

Trong bối cảnh hệ thống công nghiệp ngày càng phức tạp, việc tối ưu hóa quy trình nghiệm thu và vận hành tại hiện trường trở thành ưu tiên hàng đầu của các nhà tích hợp hệ thống. Một đơn vị đã đạt bước tiến mạnh mẽ khi triển khai máy tính bảng Field Xpert SMT70B, nền tảng Netilion và Ứng dụng Digital Commissioning của Endress+Hauser, từ đó chuẩn hóa quy trình làm việc, tăng độ chính xác và nâng cao sự hài lòng của khách hàng.
EVN đồng loạt khởi công, khánh thành 18 công trình điện lực dịp 19/12

EVN đồng loạt khởi công, khánh thành 18 công trình điện lực dịp 19/12

Hòa chung không khí thi đua chào mừng Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) dự kiến đồng loạt khởi công và khánh thành 18 công trình nguồn và lưới điện trên cả nước vào ngày 19/12, qua đó góp phần tăng cường năng lực cung ứng điện, thúc đẩy chuyển dịch năng lượng bền vững.
Việt Nam tăng cường hợp tác quốc tế về năng lượng và thương mại tự do

Việt Nam tăng cường hợp tác quốc tế về năng lượng và thương mại tự do

Chiều ngày 16/12/2025, Viện Chiến lược Thương hiệu và Cạnh tranh chủ trì tổ chức Hội thảo "Hợp tác kinh tế quốc tế về năng lượng và thương mại tự do" trong bối cảnh Việt Nam đẩy mạnh hội nhập kinh tế quốc tế sâu rộng, triển khai Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia theo Quyết định 215/QĐ TTg.
Thị trường chứng khoán ngày 16/12: VN Index bật hơn 33 điểm, thị trường  đồng loạt bứt phá

Thị trường chứng khoán ngày 16/12: VN Index bật hơn 33 điểm, thị trường đồng loạt bứt phá

Sau chuỗi giảm mạnh, thị trường ngày 16/12 bất ngờ đổi màu khi lực bắt đáy ồ ạt đổ vào từ phiên chiều, kéo VN Index tăng hơn 2%. Ngân hàng, chứng khoán, bất động sản đồng loạt bứt phá, thắp lên kỳ vọng về một nhịp tạo đáy kỹ thuật quanh vùng 1.650–1.700 điểm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 17/12/2025: Tuổi Thìn giai đoạn căng thẳng, tuổi Dậu phát triển tích cực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 17/12/2025: Tuổi Thìn giai đoạn căng thẳng, tuổi Dậu phát triển tích cực

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 17/12/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri