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

dai-hoi-dang
Tin bài khác
Siemens, Humanoid thử nghiệm thành công robot hình người tại nhà máy điện tử

Siemens, Humanoid thử nghiệm thành công robot hình người tại nhà máy điện tử

Siemens cùng Công ty robot Humanoid đã thử nghiệm thành công robot hình người tại nhà máy điện tử Erlangen (Đức), đánh dấu bước đi đầu tiên trong việc đưa loại robot này vào tự động hóa các tác vụ lặp lại trong môi trường sản xuất thực tế.
Tuần phim kỷ niệm 80 năm Tổng tuyển cử đầu tiên: Chào mừng Đại hội XIV của Đảng

Tuần phim kỷ niệm 80 năm Tổng tuyển cử đầu tiên: Chào mừng Đại hội XIV của Đảng

Từ ngày 17 đến 23/1, Tuần phim Kỷ niệm 80 năm Ngày Tổng tuyển cử đầu tiên bầu Quốc hội Việt Nam và chào mừng Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng sẽ diễn ra tại tỉnh Bắc Ninh, giới thiệu tới công chúng nhiều tác phẩm điện ảnh có giá trị tư tưởng, nghệ thuật cao, sức lan tỏa xã hội rộng rãi.
Sao Khuê 2026: Định hình bản đồ giải pháp số cho kỷ nguyên phát triển mới

Sao Khuê 2026: Định hình bản đồ giải pháp số cho kỷ nguyên phát triển mới

Ngày 20/1, tại Hà Nội, Hiệp hội Phần mềm và Dịch vụ Công nghệ thông tin (CNTT) Việt Nam (VINASA) chính thức phát động Giải thưởng Sao Khuê 2026 - giải thưởng lâu đời, uy tín nhất dành cho các sản phẩm, giải pháp số tại Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/1/2026: Tuổi Tý nhiều vướng mắc, tuổi Thìn nhiều điều thuận lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/1/2026: Tuổi Tý nhiều vướng mắc, tuổi Thìn nhiều điều thuận lợi

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 21/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 20/1: Áp lực chốt lời tại vùng đỉnh khiến VN Index chưa thể vượt lại mốc 1.900 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 20/1: Áp lực chốt lời tại vùng đỉnh khiến VN Index chưa thể vượt lại mốc 1.900 điểm

Thị trường khởi đầu tích cực khi VN Index vượt mốc 1.900 điểm, song áp lực chốt lời vùng đỉnh nhanh chóng gia tăng khiến chỉ số rung lắc mạnh và quay đầu giảm nhẹ vào cuối phiên. Thanh khoản duy trì ở mức cao cho thấy dòng tiền vẫn hiện diện nhưng tâm lý thận trọng đang chiếm ưu thế.
TÜV SÜD trao chứng nhận quốc tế cho các dòng sản phẩm chiếu sáng chủ lực của Rạng Đông

TÜV SÜD trao chứng nhận quốc tế cho các dòng sản phẩm chiếu sáng chủ lực của Rạng Đông

Ngày 20/1/2026, Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông đã chính thức được TÜV SÜD - tổ chức thử nghiệm, giám định và chứng nhận quốc tế cấp các chứng nhận an toàn và chất lượng theo tiêu chuẩn châu Âu và toàn cầu cho các dòng sản phẩm chiếu sáng và linh kiện điện tử chủ lực.
Khai mạc trọng thể Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Khai mạc trọng thể Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng

Sáng ngày 20/1, Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng khai mạc trọng thể tại Trung tâm Hội nghị quốc gia (Hà Nội), với sự tham dự của 1.586 đại biểu, đại diện cho hơn 5,6 triệu đảng viên trong toàn Đảng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 20/1: Duy trì vị thế nắm giữ

Nhận định phiên giao dịch ngày 20/1: Duy trì vị thế nắm giữ

Thị trường chứng khoán tiếp tục duy trì sắc xanh trong phiên đầu tuần, với lực kéo từ nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn. Tuy nhiên thanh khoản ở mức thấp phản ánh tâm lý thận trọng, khiến tín hiệu mở vị thế mới chưa được củng cố. Trong bối cảnh chỉ số đang hướng về vùng kháng cự mạnh, giới phân tích khuyến nghị nhà đầu tư duy trì vị thế nắm giữ.
Những

Những 'đột phá' chiến lược từ Đại hội XIV của Đảng: Chìa khóa để Việt Nam phát triển nhanh, bền vững và bao trùm

Đại hội XIV của Đảng được kỳ vọng sẽ tạo ra những chuyển động mang tính bước ngoặt cho sự phát triển đất nước trong giai đoạn mới. Trước thềm Đại hội XIV, các chuyên gia, trí thức cho rằng, những đột phá về thể chế, khoa học - công nghệ, văn hóa và con người sẽ là chìa khóa để Việt Nam phát triển nhanh, bền vững và bao trùm, lấy hạnh phúc của Nhân dân làm thước đo.
Khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo nâng tầm vị thế Việt Nam trong kỷ nguyên mới

Khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo nâng tầm vị thế Việt Nam trong kỷ nguyên mới

Nhân dịp Đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng - dấu mốc quan trọng mở ra giai đoạn phát triển mới của đất nước, Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ Nguyễn Mạnh Hùng chia sẻ về vai trò của khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trong việc trở thành động lực trung tâm cho phát triển nhanh và bền vững của Việt Nam.
song-gia-tri