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
Từ SCADA phân tán đến nền tảng Vận hành nước hợp nhất

Từ SCADA phân tán đến nền tảng Vận hành nước hợp nhất

Bài viết đề xuất một mô hình khái niệm cho Nền tảng vận hành nước hợp nhất (Unified Water Operations Platform - UWOP), trong đó dữ liệu từ nguồn nước, nhà máy, trạm bơm và mạng phân phối được chuẩn hóa theo ngữ cảnh tài sản trước khi tổng hợp thành chỉ số phục vụ ra quyết định.
Novaland điều chỉnh phương án sử dụng hơn 8.000 tỷ đồng huy động từ cổ đông

Novaland điều chỉnh phương án sử dụng hơn 8.000 tỷ đồng huy động từ cổ đông

Novaland dự kiến huy động hơn 8.006 tỷ đồng từ chào bán cổ phiếu cho cổ đông hiện hữu, phần lớn được sử dụng để thanh toán các khoản nợ, nghĩa vụ tài chính.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/8: Nắm giữ danh mục, hạn chế mua đuổi trong các phiên tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/8: Nắm giữ danh mục, hạn chế mua đuổi trong các phiên tăng

VN-Index phục hồi mạnh và tiến sát ngưỡng 1.800 điểm trong phiên 12/8, song thanh khoản suy giảm và dòng tiền chủ yếu tập trung ở nhóm vốn hóa lớn. Các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư tiếp tục nắm giữ danh mục, hạn chế mua đuổi trong những phiên tăng và chỉ cân nhắc gia tăng vị thế khi thị trường xuất hiện nhịp rung lắc.
Cổ đông của Bảo hiểm Quân đội (MIC) sắp nhận hơn 211 tỷ đồng cổ tức tiền mặt

Cổ đông của Bảo hiểm Quân đội (MIC) sắp nhận hơn 211 tỷ đồng cổ tức tiền mặt

Bảo hiểm Quân đội (MIC, mã: MIG) thông báo sẽ chốt danh sách cổ đông nhận cổ tức năm 2025 bằng tiền mặt với tỷ lệ 10% vào cuối tháng 8 này và thực hiện chi trả trong tháng 9/2026. Đồng thời, báo cáo tiến độ sử dụng số tiền thu được từ đợt chào bán cổ phiếu.
Thí sinh 13 tuổi đạt điểm cao nhất 99/100 điểm tại Yoshine Music Festival 2026

Thí sinh 13 tuổi đạt điểm cao nhất 99/100 điểm tại Yoshine Music Festival 2026

Vượt qua hơn 3.000 thí sinh tại ba khu vực Bắc - Trung - Nam, Nguyễn Thái An, 13 tuổi, đến từ TP.HCM, đạt 99/100 điểm tại Yoshine Music Festival 2026.
Thị trường chứng khoán ngày 12/8: Nhóm Vin tỏa sáng, VN Index chỉ còn cách “cửa ải” 1.800 điểm một bước ngắn

Thị trường chứng khoán ngày 12/8: Nhóm Vin tỏa sáng, VN Index chỉ còn cách “cửa ải” 1.800 điểm một bước ngắn

Cổ phiếu VIC, VHM cùng nhiều mã trụ khác đồng loạt bật tăng, đưa VN Index tiến sát mốc 1.800 điểm. Dù chỉ số tăng gần 20 điểm, thanh khoản xuống thấp lại phát đi tín hiệu rằng dòng tiền chưa thực sự sẵn sàng cho một cú bứt phá.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/8/2026: Tuổi Dần tài lộc hanh thông, tuổi Tỵ cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/8/2026: Tuổi Dần tài lộc hanh thông, tuổi Tỵ cần tránh nóng vội

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 13/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Lợi nhuận tại May Sông Hồng (MSH) tăng trưởng 2 chữ số, quy mô tài sản tiếp tục mở rộng

Lợi nhuận tại May Sông Hồng (MSH) tăng trưởng 2 chữ số, quy mô tài sản tiếp tục mở rộng

Công ty cổ phần May Sông Hồng (mã chứng khoán: MSH) vừa công bố báo cáo tài chính quý II/2026 với kết quả kinh doanh tương đối lạc quan bất chấp áp lực từ chi phí sản xuất và sự sụt giảm của mảng tài chính.
Nhận định phiên giao dịch ngày 12/8: VN-Index cần giữ vững vùng MA200

Nhận định phiên giao dịch ngày 12/8: VN-Index cần giữ vững vùng MA200

VN-Index được dự báo tiếp tục giằng co khi đang vận động quanh đường MA200 ngày. Trong bối cảnh dòng tiền phân hóa và khối ngoại có dấu hiệu quay lại bán ròng, phản ứng của chỉ số tại vùng hỗ trợ quan trọng này sẽ quyết định xu hướng ngắn hạn.
Không chỉ đi xa và chạy khỏe, Yadea GT80 còn là một thiết bị IoT thực thụ

Không chỉ đi xa và chạy khỏe, Yadea GT80 còn là một thiết bị IoT thực thụ

Yadea vừa chính thức giới thiệu mẫu xe điện GT80 tại thị trường Thái Lan, đánh dấu sự xuất hiện đầu tiên của dòng xe hiệu suất cao này tại khu vực Đông Nam Á.
song-gia-tri