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
CHINT giới thiệu hệ sinh thái giải pháp lưới điện thông minh, mở rộng hợp tác kỹ thuật với EVNNPC

CHINT giới thiệu hệ sinh thái giải pháp lưới điện thông minh, mở rộng hợp tác kỹ thuật với EVNNPC

Từ thiết bị điện thông minh đến nền tảng số hóa vận hành, CHINT đang phát triển một hệ sinh thái giải pháp hướng tới tự động hóa, kết nối dữ liệu và nâng cao khả năng giám sát, điều khiển lưới điện. Đây cũng là những nội dung trọng tâm được CHINT giới thiệu tại Hội thảo kỹ thuật “Giải pháp lưới điện thông minh của CHINT” được tổ chức mới đây cùng Tổng Công ty Điện lực miền Bắc (EVNNPC).
Đại học Nam Cần Thơ thành lập Viện Nghiên cứu Robot và Trí tuệ nhân tạo

Đại học Nam Cần Thơ thành lập Viện Nghiên cứu Robot và Trí tuệ nhân tạo

Trường Đại học Nam Cần Thơ thành lập Viện Nghiên cứu Robot và Trí tuệ nhân tạo DNC, hướng tới xây dựng trung tâm đào tạo, nghiên cứu ứng dụng, chuyển giao công nghệ và từng bước tự chủ chế tạo robot tích hợp AI, với tỷ lệ nội địa hóa trên 60% vào năm 2029.
[E-Magazine] Cùng nhau đẩy lùi "Rác AI", củng cố niềm tin xã hội trên mặt trận truyền thông số

[E-Magazine] Cùng nhau đẩy lùi "Rác AI", củng cố niềm tin xã hội trên mặt trận truyền thông số

Chúng ta đang sống trong thời đại số, với tràn ngập thông tin trên mạng Intrenet và các nền tảng mạng xã hội. Thông tin trên mạng Intrenet và các nền tảng mạng xã hội xuất hiện thường xuyên, liên tục, thậm chí được lặp đi lặp lại theo cấp số nhân, số lượng tương tác tăng chóng mặt.
Kỳ 3: Trạm sạc - phần chìm của niềm tin vào xe điện

Kỳ 3: Trạm sạc - phần chìm của niềm tin vào xe điện

Một chiếc xe điện có thể làm người ta chú ý bằng dáng vẻ, độ êm và cảm giác không mùi xăng. Nhưng để người dân thật sự tin vào nó, chiếc xe ấy phải trả lời được những câu hỏi rất đời thường: đi xa có sạc được không, chờ có lâu không, trạm có an toàn không và đến lúc cần, năng lượng có hiện diện đúng chỗ hay không…? Trong hành trình xanh hóa giao thông, trạm sạc là phần chìm nhưng quyết định độ nổi của cả con tàu.
Robot Phone của Honor trình làng

Robot Phone của Honor trình làng

Ngày 12/8 Honor chính thức trình làng mẫu Robot Phone tại Trung Quốc, công bố toàn bộ thông số kỹ thuật cùng giá bán.
Nhận định phiên giao dịch ngày 19/8: Duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 19/8: Duy trì tỷ trọng ở mức trung bình, tránh mua đuổi

Sau phiên hồi phục ngày 18/8, VN-Index vẫn chưa cho thấy tín hiệu đủ mạnh để xác nhận một xu hướng tăng bền vững. Các chỉ báo kỹ thuật đang ở trạng thái trung tính, trong khi độ rộng thị trường và thanh khoản chưa tạo được sự đồng thuận. Nhà đầu tư ngắn hạn được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, tránh mua đuổi và ưu tiên quản trị rủi ro.
Thị trường chứng khoán ngày 18/8: Nhóm dầu khí “gánh” chỉ số

Thị trường chứng khoán ngày 18/8: Nhóm dầu khí “gánh” chỉ số

VN Index tăng nhẹ nhờ sự bứt phá của dầu khí và một số cổ phiếu vốn hóa lớn. Tuy nhiên, độ rộng vẫn nghiêng về phía giảm, thanh khoản thấp và khối ngoại tiếp tục bán ròng cho thấy tâm lý thị trường chưa thực sự ổn định.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/8/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Mùi cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/8/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Mùi cần thận trọng

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 19/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
AI đưa ép đùn công nghiệp bước vào kỷ nguyên tự tối ưu hóa

AI đưa ép đùn công nghiệp bước vào kỷ nguyên tự tối ưu hóa

Trong nhiều năm, ép đùn liên tục vẫn được xem là một trong những công đoạn khó tự động hóa nhất của ngành sản xuất. Từ cao su EPDM, nhựa nhiệt dẻo, nhựa phản ứng đến sản xuất cáp quang, quá trình này luôn chịu tác động của hàng loạt biến số như đặc tính vật liệu, nhiệt độ, áp suất và tốc độ vận hành. Chỉ một thay đổi nhỏ cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, khiến tỷ lệ phế phẩm tăng và hiệu suất dây chuyền suy giảm.
CHINT Electric đạt bước tiến mới với máy biến áp xoay chiều siêu cao áp 1.000 kV

CHINT Electric đạt bước tiến mới với máy biến áp xoay chiều siêu cao áp 1.000 kV

CHINT Electric vừa đạt một cột mốc mới trong lĩnh vực thiết bị truyền tải điện siêu cao áp (UHV), khi máy biến áp xoay chiều siêu cao áp 1.000 kV/1.000 MVA đầu tiên của doanh nghiệp vượt qua toàn bộ các thử nghiệm thường xuyên và thử nghiệm điển hình ngay trong lần thử đầu tiên.