acecook

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

dai-hoi-dang
Tin bài khác
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VietinBank giữ vững vị thế ngân hàng ngoại hối hàng đầu Việt Nam

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VietinBank giữ vững vị thế ngân hàng ngoại hối hàng đầu Việt Nam

Tuần qua, đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh, chiến lược nhân sự như: SeABank vượt kế hoạch lợi nhuận năm 2025; VietinBank giữ vững vị thế ngân hàng ngoại hối hàng đầu Việt Nam; Ngành Ngân hàng tập trung ổn định vĩ mô và kiểm soát lạm phát năm 2026...
[E-Magazine] Hệ thống điều khiển xe máy - Âm sắc của những “bộ não thầm lặng”

[E-Magazine] Hệ thống điều khiển xe máy - Âm sắc của những “bộ não thầm lặng”

Giữa nhịp lưu chuyển rộn rã của đô thị Việt Nam, những chiếc xe máy quen thuộc đang khoác lên mình lớp áo công nghệ ngày một tinh vi. Ít ai biết rằng sau mỗi cú vặn ga hay cú phanh chớp nhoáng là cả một “hệ hình điều khiển” vận hành âm thầm, đưa xe và người đi qua những cuộc hành trình an toàn.
Nâng cao hiệu quả tuyên truyền về năng lượng nguyên tử

Nâng cao hiệu quả tuyên truyền về năng lượng nguyên tử

Thủ tướng Chính phủ vừa ký ban hành Quyết định số 119/QĐ-TTg ngày 16/01/2026 Phê duyệt Đề án “Thông tin, tuyên truyền về phát triển, ứng dụng năng lượng nguyên tử phục vụ phát triển kinh tế - xã hội giai đoạn đến năm 2035”.
Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIV có 21 nữ ủy viên

Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIV có 21 nữ ủy viên

Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIV gồm 180 ủy viên chính thức và 20 ủy viên dự khuyết, trong đó có 21 ủy viên là nữ.
Ban Thường vụ VAA thông qua các chương trình đẩy mạnh hoạt động năm 2026

Ban Thường vụ VAA thông qua các chương trình đẩy mạnh hoạt động năm 2026

Cuộc họp Ban Thường vụ mở rộng lần thứ I năm 2026 của Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) diễn ra sáng 23/1 đã thống nhất phân công nhiệm vụ Ban Lãnh đạo khóa VI, đồng thời xác định các nhiệm vụ trọng tâm năm 2026, trong đó nổi bật là tổ chức VCCA 2026, AT Expo 2026 và mở rộng hoạt động kết nối khoa học - công nghệ, giao thương quốc tế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/1/2026: Tuổi Ngọ khó khăn, tuổi Mão đón nhận tin vui

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/1/2026: Tuổi Ngọ khó khăn, tuổi Mão đón nhận tin vui

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 24/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 23/1: Nhà đầu tư chốt lời, VN-Index mất gần 12 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 23/1: Nhà đầu tư chốt lời, VN-Index mất gần 12 điểm

Áp lực chốt lời tại nhóm bất động sản, hóa chất, bảo hiểm, dịch vụ… cùng diễn biến tiêu cực của một số cổ phiếu vốn hóa lớn đã khiến VN-Index có phiên giảm thứ tư liên tiếp trong ngày 23/1.
Sự kiện thể hiện tầm nhìn chiến lược lịch sử của Việt Nam

Sự kiện thể hiện tầm nhìn chiến lược lịch sử của Việt Nam

Giáo sư G.Devarajan nhận định Đại hội XIV của Đảng đã thể hiện “một tầm nhìn chiến lược rõ ràng, thực tiễn và mang tính lịch sử” trong việc xác lập mô hình phát triển mới.
Bế mạc Đại hội Đảng, mở ra một kỷ nguyên mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao quốc tế vững mạnh

Bế mạc Đại hội Đảng, mở ra một kỷ nguyên mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao quốc tế vững mạnh

Chiều 23/1, Đại hội Đảng lần thứ XIV bế mạc, khép lại những ngày làm việc sáng suốt, liêm minh, chính trực của Bộ Chính trị, cùng các Đảng viên là lãnh đạo Đảng, lãnh đạo các cấp, các đại biểu đến từ 34 tỉnh thành Việt Nam. Đại hội Đảng lần thứ XIV là sự kiện lịch sử, là mốc son của dân tộc. Phiên bế mạc khép lại để mở ra một hành trình mới của chính trị, kinh tế, ngoại giao, bền vững của Việt Nam.
Đồng chí Tô Lâm tái đắc cử Tổng Bí thư khóa XIV

Đồng chí Tô Lâm tái đắc cử Tổng Bí thư khóa XIV

Tại Hội nghị thứ nhất Ban Chấp hành Trung ương Đảng khóa XIV, sáng 23/1, đồng chí Tô Lâm được bầu vào Bộ Chính trị và được bầu giữ chức Tổng Bí thư khóa XIV.
song-gia-tri