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
Lộ diện 16 đội xuất sắc sẽ bước vào vòng Chung kết Robocon Việt Nam 2026

Lộ diện 16 đội xuất sắc sẽ bước vào vòng Chung kết Robocon Việt Nam 2026

Sau hai ngày tranh tài tại vòng Sơ loại (26 - 27/5), Cuộc thi Sáng tạo Robot Việt Nam 2026 (Robocon Việt Nam 2026) đã xác định 16 đội tuyển xuất sắc nhất giành quyền vào vòng Chung kết.
AI và các nền tảng số thực chiến chiếm sóng Sao Khuê 2026

AI và các nền tảng số thực chiến chiếm sóng Sao Khuê 2026

123 giải pháp công nghệ số được vinh danh, cho thấy doanh nghiệp Việt đang chuyển từ cung cấp phần mềm sang kiến tạo hạ tầng vận hành số cho nền kinh tế. Giải thưởng Sao Khuê 2026 không chỉ là sự kiện vinh danh doanh nghiệp, mà khẳng định doanh nghiệp công nghệ số Việt Nam sẽ là lực lượng nòng cốt trong công cuộc chuyển đổi toàn diện quốc gia bằng AI.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/5/2026: Tuổi Tuất tiểu nhân đeo bám, tuổi Thìn nhiều khởi sắc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/5/2026: Tuổi Tuất tiểu nhân đeo bám, tuổi Thìn nhiều khởi sắc

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 29/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 28/5: Cổ phiếu ngân hàng kém sắc, VN Index giảm hơn 10 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 28/5: Cổ phiếu ngân hàng kém sắc, VN Index giảm hơn 10 điểm

VN Index tiếp tục suy yếu khi áp lực bán lan rộng, đặc biệt ở nhóm ngân hàng. Dù VHM tăng trần và nhóm Vin có thời điểm kéo chỉ số hồi phục, lực bán cuối phiên vẫn khiến thị trường đóng cửa trong sắc đỏ.
Sandbox đã mở đường, doanh nghiệp công nghệ Việt còn chờ gì để bứt tốc?

Sandbox đã mở đường, doanh nghiệp công nghệ Việt còn chờ gì để bứt tốc?

Tại Diễn đàn Cấp cao Chuyển đổi số Việt Nam - Châu Á 2026 (Vietnam - Asia DX Summit 2026), một trong những thông điệp đáng chú ý nhất được đưa ra: hành lang pháp lý cho đổi mới sáng tạo và cơ chế sandbox tại Việt Nam cơ bản đã hình thành. Điều này đồng nghĩa, “điểm nghẽn” lớn nhất của chuyển đổi số hiện nay không còn nằm ở câu chuyện thiếu cơ chế, mà nằm ở tốc độ hành động và khả năng đưa chính sách vào thực tiễn.
Trường ĐH Thủ Dầu Một chuyển giao công nghệ tiệt trùng Retort cho doanh nghiệp yến sào

Trường ĐH Thủ Dầu Một chuyển giao công nghệ tiệt trùng Retort cho doanh nghiệp yến sào

Tọa đàm và lễ chuyển giao công nghệ tại Trường Đại học Thủ Dầu Một cho thấy xu hướng gắn nghiên cứu khoa học với nhu cầu doanh nghiệp, thúc đẩy thương mại hóa công nghệ trong lĩnh vực thực phẩm dinh dưỡng. Điểm nhấn của chương trình là chuyển giao công nghệ tiệt trùng Retort trong sản xuất yến hũ từ tổ yến nguyên chất cùng chuỗi hợp tác giữa nhà trường và doanh nghiệp nhằm phát triển hệ sinh thái đổi mới sáng tạo ứng dụng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 28/5: Cần thận trọng hơn khi mở mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 28/5: Cần thận trọng hơn khi mở mua mới

Thị trường chứng khoán bước vào phiên giao dịch ngày 28/5 trong trạng thái thận trọng sau khi VN-Index tiếp tục điều chỉnh và rung lắc mạnh dưới áp lực chốt lời từ nhóm cổ phiếu họ Vingroup. Giới phân tích cho rằng nhà đầu tư cần hạn chế mở mới vị thế mua ở thời điểm hiện tại và ưu tiên quản trị rủi ro trong bối cảnh dòng tiền vẫn phân hóa mạnh.
Chuyển đổi số trong sản xuất: Từ giai đoạn thử nghiệm đến cuộc đua tạo lợi thế cạnh tranh

Chuyển đổi số trong sản xuất: Từ giai đoạn thử nghiệm đến cuộc đua tạo lợi thế cạnh tranh

Ngành sản xuất toàn cầu đang bước vào giai đoạn tăng tốc chuyển đổi số mạnh mẽ, khi các doanh nghiệp không còn xem công nghệ là lựa chọn mang tính thử nghiệm mà là yếu tố sống còn để duy trì năng lực cạnh tranh. Báo cáo “Tình hình Sản xuất năm 2026” của Rockwell Automation cho thấy các nhà sản xuất đang chuyển trọng tâm từ triển khai công nghệ đơn lẻ sang khai thác hiệu quả dữ liệu và trí tuệ vận hành trong hoạt động thực tế.
Viettel và Petrolimex chung tay kiến tạo hạ tầng số và năng lượng xanh

Viettel và Petrolimex chung tay kiến tạo hạ tầng số và năng lượng xanh

Ngày 25/5/2026 tại Hà Nội, Tập đoàn Công nghiệp - Viễn thông Quân đội (Viettel) tại Hà Nội, Tập đoàn Công nghiệp - Viễn thông Quân đội (Viettel) và Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) đã ký kết thỏa thuận hợp tác chiến lược, đánh dấu bước tiến mới trong hành trình thúc đẩy chuyển đổi số, phát triển hạ tầng công nghệ và chuyển dịch năng lượng xanh của hai doanh nghiệp nhà nước hàng đầu Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/5/2026: Tuổi Sửu dấu hiệu đi xuống, tuổi Hợi quý nhân nâng đỡ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/5/2026: Tuổi Sửu dấu hiệu đi xuống, tuổi Hợi quý nhân nâng đỡ

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 28/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri
gao-doc