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
Masterise Homes đồng hành cùng khách hàng trên toàn quốc với giải pháp tài chính ưu việt

Masterise Homes đồng hành cùng khách hàng trên toàn quốc với giải pháp tài chính ưu việt

Một quyết định sở hữu bất động sản là một kế hoạch kéo dài nhiều năm, gắn với kỳ vọng về một không gian sống, một tài sản bền vững và cả những dự định quan trọng của mỗi gia đình. Chính vì vậy, cùng với chất lượng sản phẩm, khách hàng ngày càng kỳ vọng nhiều hơn vào khả năng đồng hành của nhà phát triển trong suốt hành trình an cư.
Nhà Khang Điền tăng thêm hơn 6.000 tỷ đồng hàng tồn kho sau nửa năm

Nhà Khang Điền tăng thêm hơn 6.000 tỷ đồng hàng tồn kho sau nửa năm

CTCP Đầu tư và Kinh doanh Nhà Khang Điền (mã: KDH) tiếp tục gia tăng đầu tư vào các dự án bất động sản trong nửa đầu năm 2026, đưa giá trị hàng tồn kho vượt 29.000 tỷ đồng, tương đương tăng thêm 6.200 tỷ đồng chỉ sau 6 tháng, chiếm đến 75% tổng tài sản.
Thị trường chứng khoán ngày 3/8: Sắc xanh phủ kín bảng điện tử, VN Index áp sát mốc 1.770 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 3/8: Sắc xanh phủ kín bảng điện tử, VN Index áp sát mốc 1.770 điểm

VN Index bật tăng hơn 27 điểm trong phiên đầu tiên của tháng 8 nhờ sự dẫn dắt của ngân hàng, công nghệ và nhóm vốn hóa lớn, qua đó áp sát mốc 1.770 điểm. Dù sắc xanh lan tỏa, thanh khoản lại chưa thật sự bùng nổ cho thấy dòng tiền vẫn thận trọng trước vùng kháng cự.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/8/2026: Tuổi Dần bứt phá sự nghiệp, tuổi Hợi nên cân nhắc trước khi đầu tư

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/8/2026: Tuổi Dần bứt phá sự nghiệp, tuổi Hợi nên cân nhắc trước khi đầu tư

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 4/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Kỳ họp không thường lệ thứ Nhất của Quốc hội khóa XVI: Quyết định nhiều nội dung quan trọng vì sự phát triển của đất nước

Kỳ họp không thường lệ thứ Nhất của Quốc hội khóa XVI: Quyết định nhiều nội dung quan trọng vì sự phát triển của đất nước

Kỳ họp không thường lệ thứ Nhất của Quốc hội khóa XVI chính thức khai mạc vào sáng nay (3/8) tại Nhà Quốc hội để xem xét, cho ý kiến, quyết định nhiều nội dung quan trọng, cấp bách, đáp ứng yêu cầu thực tiễn, vì sự phát triển nhanh, bền vững của đất nước.
Ngân hàng ACB nửa đầu năm 2026 đạt hơn 8.600 tỷ đồng lợi nhuận sau thuế, tỷ lệ nợ xấu thấp nhất ngành

Ngân hàng ACB nửa đầu năm 2026 đạt hơn 8.600 tỷ đồng lợi nhuận sau thuế, tỷ lệ nợ xấu thấp nhất ngành

6 tháng đầu năm 2026 khép lại, lợi nhuận sau thuế tại ngân hàng ACB đạt hơn 8.612 tỷ đồng. Quy mô tổng tài sản tiếp tục mở rộng, duy trì bộ đệm dự phòng vững chắc, tỷ lệ nợ xấu ngân hàng duy trì mức thấp.
Nhận định phiên giao dịch ngày 3/8: Ưu tiên nhóm cổ phiếu có động lực tăng trưởng riêng

Nhận định phiên giao dịch ngày 3/8: Ưu tiên nhóm cổ phiếu có động lực tăng trưởng riêng

Sau ba phiên tăng mạnh liên tiếp, thị trường chứng khoán đã xuất hiện nhịp điều chỉnh do áp lực chốt lời gia tăng. Dù vậy, các chuyên gia cho rằng xu hướng ngắn hạn vẫn chưa xấu đi và khuyến nghị nhà đầu tư duy trì tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, ưu tiên những nhóm ngành có động lực tăng trưởng từ chính sách hoặc triển vọng kinh doanh riêng.
[E-Magazine] Amkor Bắc Ninh và câu hỏi lớn hơn một nhà máy 1,6 tỷ USD

[E-Magazine] Amkor Bắc Ninh và câu hỏi lớn hơn một nhà máy 1,6 tỷ USD

Trong một nhà máy bán dẫn, một hạt bụi nhỏ hơn mắt thường có thể làm hỏng cả lô sản phẩm; một dao động nhẹ của nhiệt độ, độ ẩm hay tĩnh điện cũng đủ biến lợi nhuận thành phế phẩm. Vì thế, câu chuyện Amkor Bắc Ninh không chỉ nằm ở vốn đầu tư hay những dàn máy tự động. Điều đáng quan tâm là Việt Nam sẽ học được gì từ một nhà máy vận hành bằng dữ liệu và kỷ luật công nghệ nghiêm ngặt.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/8/2026: Tuổi Mão đón vận may tài lộc, tuổi Tý cần thận trọng trong giao tiếp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 3/8/2026: Tuổi Mão đón vận may tài lộc, tuổi Tý cần thận trọng trong giao tiếp

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 3/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Hệ sinh thái năng lượng xe điện: chọn VinFast, Dat Bike hay chờ Honda

Hệ sinh thái năng lượng xe điện: chọn VinFast, Dat Bike hay chờ Honda

Làn sóng điện hóa phương tiện giao thông đô thị tại Việt Nam đang bước vào giai đoạn tăng tốc với sự góp mặt của các nền tảng kỹ thuật ngày càng tối ưu. Đáng chú ý nhất trong thời gian tới là sự xuất hiện của Honda với chiến lược mở rộng dải sản phẩm thuần điện nhắm vào phân khúc giá rẻ dưới 30 triệu đồng.
song-gia-tri