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
Hà Nội ngày Quốc khánh: Lăng Bác rực sắc áo dài, bạn trẻ rộn ràng bên Hồ Gươm

Hà Nội ngày Quốc khánh: Lăng Bác rực sắc áo dài, bạn trẻ rộn ràng bên Hồ Gươm

Ngày 1/9, không khí Quốc khánh hiện diện ở nhiều góc phố Hà Nội: những tà áo dài và lá cờ đỏ tại Lăng Bác, dòng người xếp hàng vào Hỏa Lò hay các nhóm bạn trẻ rộn ràng bên Hồ Gươm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/9/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/9/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu cần tránh chủ quan

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 3/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
81 năm Quốc khánh: Từ nền độc lập đến năng lực tự chủ trong kỷ nguyên công nghệ

81 năm Quốc khánh: Từ nền độc lập đến năng lực tự chủ trong kỷ nguyên công nghệ

Sau 81 năm kể từ ngày 2/9/1945, Việt Nam đang bước vào một giai đoạn phát triển mới, trong đó sức mạnh quốc gia không chỉ được đo bằng quy mô kinh tế mà còn bằng năng lực làm chủ công nghệ, năng suất, hạ tầng năng lượng, chất lượng nhân lực và khả năng tham gia sâu vào chuỗi giá trị toàn cầu.
Chuyển đổi số tăng tốc: Từ xây dựng hệ thống sang đo hiệu quả vận hành

Chuyển đổi số tăng tốc: Từ xây dựng hệ thống sang đo hiệu quả vận hành

Sau hơn một năm tám tháng triển khai Nghị quyết số 57-NQ/TW, chuyển đổi số quốc gia đang chuyển trọng tâm từ xây dựng thể chế, hạ tầng và nền tảng sang khai thác dữ liệu, kết nối hệ thống và tạo ra hiệu quả có thể đo lường.
Quản trị cá nhân

Quản trị cá nhân

Ngày nay, hằng năm đến dịp đầu tháng 9, trái tim người Việt Nam lại vang lên những câu chữ bất hủ của Chủ tịch Hồ Chí Minh trong bản Tuyên ngôn Độc lập năm 1945: “Tất cả mọi người đều sinh ra có quyền bình đẳng. Tạo hóa cho họ những quyền không ai có thể xâm phạm được; trong những quyền ấy, có quyền được sống, quyền tự do và quyền mưu cầu hạnh phúc”. Tuyên ngôn này chính là Sợi chỉ đỏ xuyên suốt và là mục tiêu tối thượng của hệ thống vĩ mô và của một Nhà nước “Dân giàu, nước mạnh, dân chủ, công bằng, văn minh".
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/9/2026: Tuổi Thìn vận trình khởi sắc, tuổi Tý nên tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/9/2026: Tuổi Thìn vận trình khởi sắc, tuổi Tý nên tránh nóng vội

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 2/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Đẩy mạnh phát triển công nghệ chiến lược, AI và hạ tầng số

Đẩy mạnh phát triển công nghệ chiến lược, AI và hạ tầng số

Bộ KH&CN đang tiếp tục triển khai đồng bộ các nhiệm vụ về hoàn thiện thể chế, phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia, tập trung vào công nghệ chiến lược, trí tuệ nhân tạo (AI), hạ tầng số và công nghiệp công nghệ số.
Daviteq tuyển dụng kỹ sư Ứng dụng và Tư vấn Giải pháp IoT Công nghiệp

Daviteq tuyển dụng kỹ sư Ứng dụng và Tư vấn Giải pháp IoT Công nghiệp

Daviteq đang tìm thêm một Application Engineer tham gia đội ngũ Presales & Aftersales, cùng đưa các sản phẩm Industrial IoT do chính đội ngũ Daviteq nghiên cứu, thiết kế và sản xuất đến khách hàng tại hơn 60 quốc gia.
[E-Magazine] Bản đồ quyền lực AI công nghiệp trong cuộc tái phân cấp toàn cầu

[E-Magazine] Bản đồ quyền lực AI công nghiệp trong cuộc tái phân cấp toàn cầu

Trong kỷ nguyên trí tuệ nhân tạo (AI) công nghiệp, quyền lực không còn đo bằng quy mô sản xuất hay tốc độ tăng trưởng đơn thuần mà dịch chuyển sang tầng sâu hơn - ai kiểm soát được chuỗi hạ tầng của trí tuệ máy móc? Từ chip bán dẫn, nền tảng điện toán đám mây, mô hình AI đến hệ thống nhà máy tự trị, thế giới đang hình thành một trật tự mới, nơi công nghệ trở thành cấu trúc quyền lực mang tính địa chính trị. Bốn trung tâm lớn gồm Hoa Kỳ, Liên minh châu Âu, Trung Quốc và Nhật Bản đang bước vào một trạng thái cạnh tranh không đối xứng nhưng có tính cộng hưởng sâu sắc.
Người dân Hà Nội đội nắng tham quan Nhà tù Hỏa Lò, ra Hồ Gươm check-in giữa rừng hoa dịp 2/9

Người dân Hà Nội đội nắng tham quan Nhà tù Hỏa Lò, ra Hồ Gươm check-in giữa rừng hoa dịp 2/9

Trong những ngày đầu kỳ nghỉ lễ Quốc khánh 2/9, khu vực trung tâm Hà Nội ghi nhận không khí nhộn nhịp tại nhiều điểm tham quan, vui chơi quen thuộc.