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
Siemens và HD Hyundai hợp tác phát triển ngành đóng tàu ứng dụng AI

Siemens và HD Hyundai hợp tác phát triển ngành đóng tàu ứng dụng AI

Tập đoàn Siemens và Tập đoàn HD Hyundai thiết lập quan hệ đối tác chiến lược nhằm hướng tới ngành đóng tàu theo mô hình “nhà máy đóng tàu số”.
[E-Magazine] Nấc 18 độ C và sự hiểu lầm về máy điều hòa

[E-Magazine] Nấc 18 độ C và sự hiểu lầm về máy điều hòa

Mỗi mùa nóng, ngôi nhà của chúng ta, quán ăn hay văn phòng làm việc lại diễn ra một cảnh quen thuộc là ai đó cầm điều khiển, bấm xuống 18°C với niềm tin máy sẽ “lạnh hết cỡ”. Nhưng con số ấy không phải nhiệt độ luồng gió, càng không phải nút tăng công suất máy lạnh. Đằng sau thao tác rất nhỏ ấy là một hiểu lầm khá lớn về cảm biến, tải nhiệt và cách máy điều hòa tự điều khiển.
Nhận định phiên giao dịch 27/7: Ưu tiên quản trị rủi ro, hạn chế bắt đáy sớm

Nhận định phiên giao dịch 27/7: Ưu tiên quản trị rủi ro, hạn chế bắt đáy sớm

Sau nhịp hồi phục ngắn, thị trường chứng khoán nhanh chóng chịu áp lực điều chỉnh trở lại, cho thấy tâm lý thận trọng vẫn bao trùm. Các chuyên gia cho rằng VN-Index có thể xuất hiện những nhịp hồi kỹ thuật trong ngắn hạn, song nhà đầu tư nên ưu tiên quản trị rủi ro và tận dụng các nhịp phục hồi để cơ cấu danh mục.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/7/2026: Tuổi Thìn tài lộc vượng phát, tuổi Dậu cần tránh chủ quan trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 27/7/2026: Tuổi Thìn tài lộc vượng phát, tuổi Dậu cần tránh chủ quan trong công việc

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 27/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Hà Nội là đại diện duy nhất Đông Nam Á lọt top 10 thành phố có dịch vụ thân thiện nhất thế giới

Hà Nội là đại diện duy nhất Đông Nam Á lọt top 10 thành phố có dịch vụ thân thiện nhất thế giới

Không chỉ nổi tiếng với phố cổ, ẩm thực hay nhịp sống đặc trưng, Hà Nội vừa ghi thêm một dấu ấn mới trên bản đồ du lịch thế giới. Thủ đô của Việt Nam được xếp ở vị trí thứ hai trong bảng xếp hạng những thành phố có dịch vụ khách hàng thân thiện nhất thế giới, vượt qua hàng loạt điểm đến nổi tiếng như London, New York, Paris hay Vienna.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Eximbank bổ nhiệm Chủ tịch HĐQT mới

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Eximbank bổ nhiệm Chủ tịch HĐQT mới

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: Eximbank bổ nhiệm Chủ tịch HĐQT mới; Đề xuất đóng tài khoản ngân hàng “ngủ đông” để hạn chế rủi ro; Techcombank và Visa ra mắt tài khoản nhận tiền quốc tế tiện lợi...
Taxi điện trở thành phòng thí nghiệm vận hành

Taxi điện trở thành phòng thí nghiệm vận hành

Một chuyến taxi điện nhìn qua thấy rất đơn giản - khách đặt xe, tài xế đón, xe lăn bánh, pin hao đi một phần, rồi lại trở về trạm sạc hoặc tiếp tục chuyến kế tiếp.
Tiếng nói tuổi trẻ trên sân khấu nhạc kịch

Tiếng nói tuổi trẻ trên sân khấu nhạc kịch

English Performance đã trở thành một điểm hẹn nghệ thuật được mong đợi không chỉ trong cộng đồng học sinh Hà Nội mà còn thu hút đông đảo khán giả yêu thích sân khấu trẻ.
Chia xa nhà giáo, nhà khoa học trẻ - PGS.TS. Trịnh Lương Miên

Chia xa nhà giáo, nhà khoa học trẻ - PGS.TS. Trịnh Lương Miên

Hai ngày hôm nay, cộng đồng các nhà giáo, nhà khoa học trong lĩnh vực Điều khiển và Tự động hóa không khỏi bàng hoàng khi biết tin PGS.TS. Trịnh Lương Miên, là Trưởng Bộ môn Điều khiển học, Phó Chủ nhiệm Khoa Điện - Điện tử Trường Đại học Giao thông vận tải đã vĩnh viễn rời xa cõi tạm.
BIDV và VietinBank thu xếp thành công khoản tín dụng 7.300 tỷ đồng cho Dự án Ô Môn IV

BIDV và VietinBank thu xếp thành công khoản tín dụng 7.300 tỷ đồng cho Dự án Ô Môn IV

Ngày 24/7/2026, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) và Ngân hàng TMCP Công Thương Việt Nam (VietinBank) phối hợp cùng Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) tổ chức Lễ ký kết Hợp đồng tín dụng tài trợ Dự án Nhà máy Nhiệt điện Ô Môn IV.
song-gia-tri