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
Apple ra mắt iPhone 18 Pro: Màu đỏ burgundy gây chú ý, camera lần đầu có khẩu độ cơ học

Apple ra mắt iPhone 18 Pro: Màu đỏ burgundy gây chú ý, camera lần đầu có khẩu độ cơ học

Apple chính thức trình làng iPhone 18 Pro và 18 Pro Max với loạt nâng cấp đáng chú ý về camera, hiệu năng và pin. Đáng chú ý, màu Đỏ burgundy mới cùng hệ thống khẩu độ cơ học trên camera chính đang là những điểm khiến thế hệ iPhone Pro mới được quan tâm.
Ngân hàng nào phát hành giấy tờ có giá lớn nhất ngành?

Ngân hàng nào phát hành giấy tờ có giá lớn nhất ngành?

Nhằm đa dạng hóa nguồn vốn trong bối cảnh tiền gửi tăng chậm, quy mô phát hành giấy tờ có giá của các ngân hàng tính đến cuối quý II/2026 tăng nhanh. Trong đó, chứng chỉ tiền gửi là điểm sáng của huy động vốn.
Từ tự động hóa đến tối ưu giá trị: Doanh nghiệp cần nhìn lại điều gì?

Từ tự động hóa đến tối ưu giá trị: Doanh nghiệp cần nhìn lại điều gì?

Tự động hóa đang trở thành một trong những ưu tiên quan trọng của ngành sản xuất trước áp lực thiếu hụt lao động, chi phí vận hành gia tăng và yêu cầu nâng cao năng suất.
Nhận định phiên giao dịch ngày 10/9: Nắm giữ các cổ phiếu duy trì được xu hướng tích lũy

Nhận định phiên giao dịch ngày 10/9: Nắm giữ các cổ phiếu duy trì được xu hướng tích lũy

Sau phiên giao dịch giằng co ngày 9/9, VN-Index chưa cho thấy động lực đủ mạnh để bứt phá khỏi vùng tích lũy. Trong bối cảnh thanh khoản còn thấp và dòng tiền phân hóa, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên nắm giữ những cổ phiếu duy trì được xu hướng tích lũy hoặc tăng giá, đồng thời chủ động bán ra các mã có dấu hiệu suy yếu.
VietnamPlas 2026: Bước tiến mới của ngành Nhựa và Cao su Việt Nam

VietnamPlas 2026: Bước tiến mới của ngành Nhựa và Cao su Việt Nam

Sáng ngày 9/9/2026 tại Trung tâm Hội chợ và Triển lãm Sài Gòn (SECC) 799 Nguyễn Văn Linh, Phường Tân Mỹ, TP.HCM đã diễn ra lễ khai mạc Triển lãm Quốc tế lần thứ 24 về máy móc thiết bị công nghệp ngành nhựa và cao su Việt Nam năm 2026 (VietnamPlas 2026).
Công an Hà Nội truy tìm bị hại trong vụ làm giả gạo ST25 "Gạo Ông Cua"

Công an Hà Nội truy tìm bị hại trong vụ làm giả gạo ST25 "Gạo Ông Cua"

Cơ quan Cảnh sát điều tra Công an TP Hà Nội đang tìm kiếm các bị hại trong vụ án sản xuất và buôn bán gạo giả. Các đối tượng đã làm giả gạo ST25, một loại gạo nổi tiếng với nhãn hiệu “Gạo Ông Cua”
Thị trường chứng khoán ngày 09/9: Lực cầu cuối phiên cứu chỉ số

Thị trường chứng khoán ngày 09/9: Lực cầu cuối phiên cứu chỉ số

Buổi sáng còn tiến sát vùng 1.850 điểm, đến chiều VN Index bất ngờ lao dốc hơn 18 điểm trước khi được lực cầu bắt đáy cuối phiên “kéo” trở lại. Thanh khoản thấp và khối ngoại tiếp tục bán ròng cho thấy trạng thái giằng co chưa thể sớm kết thúc.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/9/2026: Tuổi Dậu tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/9/2026: Tuổi Dậu tài lộc khởi sắc, tuổi Mão 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 10/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Nhận định phiên giao dịch ngày 9/9: Tăng tỷ trọng ở các nhịp điều chỉnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 9/9: Tăng tỷ trọng ở các nhịp điều chỉnh

Sau phiên hồi phục ngày 8/9, VN-Index được kỳ vọng tiếp tục duy trì quán tính tích cực trong phiên 9/9 và hướng tới vùng kháng cự 1.850-1.860 điểm. Trong bối cảnh xu hướng ngắn hạn đang được củng cố, nhà đầu tư có thể cân nhắc gia tăng tỷ trọng tại những nhịp điều chỉnh, thay vì mua đuổi khi thị trường tăng mạnh.
AI trong nhà máy thực phẩm: Tăng tốc đổi mới nhưng phải đặt an ninh lên hàng đầu

AI trong nhà máy thực phẩm: Tăng tốc đổi mới nhưng phải đặt an ninh lên hàng đầu

AI đang nhanh chóng trở thành công cụ quan trọng trong các nhà máy thực phẩm và đồ uống, từ tự động hóa sản xuất, giám sát an toàn đến hỗ trợ người lao động. Tuy nhiên, mức độ kết nối ngày càng cao cũng kéo theo những rủi ro về an ninh mạng, dữ liệu và độ chính xác của các hệ thống AI.