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
LH-FOF đến từ Trường Đại học Lạc Hồng đăng quang Robocon Việt Nam 2026

LH-FOF đến từ Trường Đại học Lạc Hồng đăng quang Robocon Việt Nam 2026

Sau nhiều ngày tranh tài sôi nổi, vòng Chung kết Cuộc thi Sáng tạo Robot Việt Nam 2026 đã chính thức khép lại với chức vô địch thuộc về đội LH-FOF của Trường Đại học Lạc Hồng. Đây là kết quả xứng đáng cho một tập thể đã thể hiện sự ổn định, bản lĩnh và khả năng làm chủ công nghệ xuyên suốt mùa giải.
Nhận định phiên giao dịch ngày 1/6: Chưa vội quay trở lại vị thế mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 1/6: Chưa vội quay trở lại vị thế mua mới

Sau phiên giao dịch giằng co với thanh khoản thấp và dòng tiền còn thận trọng, VN-Index tiếp tục vận động trong trạng thái thiếu xu hướng rõ ràng khi áp lực bán vẫn hiện hữu ở nhiều nhóm cổ phiếu trụ cột. Trong bối cảnh thị trường chưa phát tín hiệu cân bằng bền vững, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư chưa vội quay trở lại vị thế mua mới, ưu tiên quan sát và chọn lọc cơ hội khi xu hướng được xác lập rõ ràng hơn.
[E-Magazine] Nghệ thuật thiết kế hành lang cho sáng tạo

[E-Magazine] Nghệ thuật thiết kế hành lang cho sáng tạo

Không phải quốc gia nào ít quản lý nhất cũng là nơi công nghệ nở hoa mạnh nhất. Thực tế cho thấy điều tinh tế hơn, những nền kinh tế dẫn đầu đổi mới thường không buông lỏng, mà biết mở đúng “huyệt đạo” của phát triển, mở cho nhân tài, vốn, dữ liệu, thử nghiệm và thất bại; đồng thời giữ nghiêm các giới hạn về an toàn, quyền riêng tư, sở hữu trí tuệ và cạnh tranh lành mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/6/2026: Tuổi Hợi vận may tài lộc, tuổi Sửu báo hiệu hung vận

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 1/6/2026: Tuổi Hợi vận may tài lộc, tuổi Sửu báo hiệu hung vận

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 1/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
‘8 ngày vàng’ nhận cọc và ưu đãi VF8 thế hệ mới tới 51 triệu đồng

‘8 ngày vàng’ nhận cọc và ưu đãi VF8 thế hệ mới tới 51 triệu đồng

Từ ngày 27/5 đến hết ngày 3/6, VinFast triển khai chương trình nhận đặt cọc sớm xe VF8 thế hệ mới thông qua website và hệ thống đại lý phân phối chính hãng trên toàn quốc. Chương trình ưu đãi tới 51 triệu đồng/xe và chỉ áp dụng trong “8 ngày vàng” mở cọc sớm.
Hành trình đưa văn hoá Việt ra thế giới của cô gái dân tộc Thái

Hành trình đưa văn hoá Việt ra thế giới của cô gái dân tộc Thái

“Không ai hiểu văn hóa người Thái bằng chính người Thái”- Suy nghĩ ấy đã thôi thúc chị Lò Thị Thanh cầm máy quay trở về quê hương ghi lại những nghi lễ, con người và kí ức đang đang dần mai một bằng góc nhìn của một người con vùng cao. Từ những bản làng Điện Biên đến màn ảnh quốc tế, nữ đạo diễn trẻ đang từng bước đưa bản sắc dân tộc mình đến gần hơn với thế giới qua điện ảnh.
Bài 1: VinFast đang đổi tiếng động cơ cho thành phố

Bài 1: VinFast đang đổi tiếng động cơ cho thành phố

Có những đổi thay của thành phố không bắt đầu bằng một cây cầu mới hay một mệnh lệnh hành chính, mà bằng một âm thanh dần thưa vắng. Trên đường phố Việt Nam, những chuyến taxi điện chạy êm, những chiếc buýt màu xanh rời bến nhẹ hơn, những ô tô điện nhỏ gọn len vào phố hẹp đang tạo nên một cảm giác khác, có vẻ như công nghệ đã rời phòng trưng bày để đi vào đời sống.
Xây dựng văn hóa trên không gian số cần sự chung tay của nhiều cấp, ngành

Xây dựng văn hóa trên không gian số cần sự chung tay của nhiều cấp, ngành

Cục Phát thanh, truyền hình và Thông tin điện tử (Bộ VHTTDL) vừa tổ chức Hội nghị phổ biến Bộ Quy tắc ứng xử văn hoá trên môi trường số, tại TP. Hồ Chí Minh; đồng thời ra mắt sáng kiến “Chung tay xây dựng môi trường văn hoá trên mạng” và giới thiệu Cổng thông tin điện tử, cơ sở dữ liệu về nhà sáng tạo nội dung số và quảng cáo trực tuyến Việt Nam.
VinFast bổ sung xe máy điện có thể đổi pin giá dưới 15 triệu đồng

VinFast bổ sung xe máy điện có thể đổi pin giá dưới 15 triệu đồng

VinFast vừa bổ sung phiên bản Flazz Max vào phân khúc xe máy điện phổ thông với giá 14,99 triệu đồng. Mẫu xe mới được nâng cấp động cơ, pin LFP tháo rời và hỗ trợ đổi pin tại trạm, nhưng lại rẻ hơn mẫu Flazz giá rẻ hiện tại khoảng 2 triệu đồng.
Gần 100 tài năng Robotics sôi nổi tranh tài tại STEAMCUP ASIA 2026

Gần 100 tài năng Robotics sôi nổi tranh tài tại STEAMCUP ASIA 2026

Ngày 30/5, vòng Chung kết STEAMCUP ASIA 2025-2026 chính thức diễn ra tại Trường Phổ thông Liên cấp Đa Trí Tuệ (MIS), Hà Nội, với sự tham gia tranh tài của gần 100 thí sinh xuất sắc nhất đến từ 47 cơ sở giáo dục trong nước và quốc tế.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc