trien-lam-quoc-te

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

Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 31/3: Phiên cuối tháng 3 chìm trong sắc đỏ, thanh khoản tăng trở lại

Thị trường chứng khoán ngày 31/3: Phiên cuối tháng 3 chìm trong sắc đỏ, thanh khoản tăng trở lại

Phiên giao dịch đầu tuần, cũng là phiên cuối cùng của tháng 3, chứng kiến sự điều chỉnh mạnh của thị trường. Áp lực bán từ khối ngoại và tâm lý thận trọng của nhà đầu tư trước thềm kết thúc quý I/2025 đã tạo ra lực cản đối với đà tăng của thị trường.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/4/2025: Tuổi Ngọ gặp vất vả, tuổi Tý thuận lợi

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/4/2025: Tuổi Ngọ gặp vất vả, tuổi Tý 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 1/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Các mốc đáng lưu ý trong thi tốt nghiệp PTTH và tuyển sinh đại học

Các mốc đáng lưu ý trong thi tốt nghiệp PTTH và tuyển sinh đại học

Từ 21 đến 28/4, thí sinh chính thức đăng ký tham dự kỳ thi tốt nghiệp THPT năm 2025, sau thời gian thử đăng ký dự thi trên hệ thống của Bộ GD-ĐT. Từ 16/7 đến 28/7 các thi sinh được đăng ký nguyện vọng xét tuyển cao đẳng, đại học không giới hạn số lần, theo hình thức trực tuyến.
[E-Magazine] THACO ứng dụng công nghệ hiện đại,  kiến tạo chuẩn mực mới

[E-Magazine] THACO ứng dụng công nghệ hiện đại, kiến tạo chuẩn mực mới

Năm 2025 là năm thứ ba và cũng là năm bản lề của kế hoạch 5 năm để đến hết năm 2027, THACO đạt mục tiêu trở thành Tập đoàn công nghiệp đa ngành mang tầm khu vực, hội nhập hoàn toàn vào kinh tế quốc tế với quản trị trên nền tảng số một cách toàn diện, phát triển bền vững ổn định.
Tình hình lãi suất huy động tuần mới tháng 3/2025: Đã có 20 ngân hàng đồng loạt điều chỉnh

Tình hình lãi suất huy động tuần mới tháng 3/2025: Đã có 20 ngân hàng đồng loạt điều chỉnh

Tính từ đầu tháng 3 đến nay, đã có 20 ngân hàng giảm lãi suất, gồm: BIDV, Techcombank, VietinBank, Eximbank, IVB, LPBank, Nam A Bank...
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/3/2025: Tuổi Tuất sự nghiệp phát triển, tuổi Thìn chịu áp lực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 31/3/2025: Tuổi Tuất sự nghiệp phát triển, tuổi Thìn chịu áp lực

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 31/3/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Vì sao các công ty robot của Mỹ phải đẩy mạnh chiến lược quốc gia?

Vì sao các công ty robot của Mỹ phải đẩy mạnh chiến lược quốc gia?

Các công ty robot của Mỹ đang đẩy mạnh chiến lược robot quốc gia, bao gồm cả việc thành lập một văn phòng liên bang tập trung để thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp này trong bối cảnh Trung Quốc đang coi robot thông minh là ưu tiên hàng đầu.
Nhận định phiên giao dịch ngày 31/3: VN Index có thể tiếp tục dao động trong biên độ 1.280-1.350 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 31/3: VN Index có thể tiếp tục dao động trong biên độ 1.280-1.350 điểm

Sau chuỗi ngày giảm điểm liên tiếp, VN Index hiện đang tiến sát vùng hỗ trợ quan trọng 1.295-1.300 điểm trong bối cảnh áp lực bán từ khối ngoại vẫn chưa giảm nhiệt. Phiên giao dịch đầu tuần ngày 31/3 được dự báo sẽ là thời điểm then chốt để đánh giá liệu thị trường có thể tìm được đáy ngắn hạn hay tiếp tục điều chỉnh sâu hơn.
Khai trương Trung tâm ươm tạo và đào tạo bán dẫn (VSIC)

Khai trương Trung tâm ươm tạo và đào tạo bán dẫn (VSIC)

Sự kiện đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc phát triển hệ sinh thái và nguồn nhân lực ngành công nghiệp bán dẫn Việt Nam, mở ra cơ hội hợp tác và phát triển trong lĩnh vực này.
Thúc đẩy hợp tác trong lĩnh vực bán dẫn, trí tuệ nhân tạo

Thúc đẩy hợp tác trong lĩnh vực bán dẫn, trí tuệ nhân tạo

Ngày 28/3/2025 tại Cộng hòa Séc, Chủ nhiệm Ủy ban Khoa học, Công nghệ và Môi trường của Quốc hội Lê Quang Huy cùng Đoàn công tác của Bộ Khoa học và Công nghệ, do Thứ trưởng Bùi Hoàng Phương làm trưởng đoàn, đã có buổi làm việc quan trọng với Bộ Công Thương Séc. Cuộc gặp gỡ này không chỉ củng cố quan hệ hợp tác giữa hai quốc gia mà còn mở ra cơ hội hợp tác sâu rộng trong các lĩnh vực công nghệ tiên tiến, đổi mới sáng tạo và phát triển công nghiệp.
Quảng cáo
moxa