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

ar
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 27/3: Cổ phiếu bất động sản “nổi sóng”, VN Index bứt tốc

Thị trường chứng khoán ngày 27/3: Cổ phiếu bất động sản “nổi sóng”, VN Index bứt tốc

Từ trạng thái giằng co đầu phiên, thị trường bất ngờ tăng tốc mạnh khi lực cầu chủ động nhập cuộc, đặc biệt ở nhóm bất động sản với hàng loạt mã tăng trần. Sắc xanh lan rộng khắp bảng điện, tiếp tục giúp VN Index có phiên hồi phục ấn tượng và củng cố lại vùng cân bằng trung hạn.
Tăng cường sự lãnh đạo của Đảng đối với hoạt động xuất bản trong tình hình mới

Tăng cường sự lãnh đạo của Đảng đối với hoạt động xuất bản trong tình hình mới

Thay mặt Ban Bí thư, Ủy viên Bộ Chính trị, Thường trực Ban Bí thư Trần Cẩm Tú đã ký ban hành Chỉ thị số 04-CT/TW về tăng cường sự lãnh đạo của Đảng đối với hoạt động xuất bản trong tình hình mới.
Doanh nghiệp là trung tâm, chủ thể trong thực hiện mục tiêu tăng trưởng hai con số

Doanh nghiệp là trung tâm, chủ thể trong thực hiện mục tiêu tăng trưởng hai con số

Tại Hội nghị “Doanh nghiệp góp phần vào tăng trưởng hai con số và Thủ tướng Chính phủ tri ân doanh nghiệp”, Thủ tướng Phạm Minh Chính nhấn mạnh, mục tiêu tăng trưởng từ 10% trở lên trong giai đoạn 2026-2030 chỉ có thể đạt được khi khu vực doanh nghiệp phát huy vai trò trung tâm, chủ động đổi mới mô hình phát triển dựa trên khoa học - công nghệ, chuyển đổi số và chuyển đổi xanh.
Khởi động “Tắt đèn Bật ý tưởng 2026”, thúc đẩy giao thông xanh từ người trẻ

Khởi động “Tắt đèn Bật ý tưởng 2026”, thúc đẩy giao thông xanh từ người trẻ

Dự án “Tắt đèn Bật ý tưởng 2026” khởi động với thông điệp “Lên đường không lên khói”, hướng tới thay đổi thói quen di chuyển của người trẻ, thúc đẩy giao thông bền vững tại Hà Nội.
VUSTA - 43 năm bền bỉ đồng hành cùng khoa học và phát triển

VUSTA - 43 năm bền bỉ đồng hành cùng khoa học và phát triển

Chiều ngày 26/3, tại Hà Nội, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã long trọng tổ chức Lễ kỷ niệm và chuỗi các hoạt động đặc biệt chào mừng kỷ niệm 43 năm Ngày thành lập (26/3/1983 - 26/3/2026). Sự kiện là dấu mốc ý nghĩa ghi dấu hành trình hơn bốn thập kỷ kiến tạo và cống hiến của VUSTA - ngôi nhà chung của đội ngũ trí thức KH&CN Việt Nam.
Hành trình cơ giới hóa nông nghiệp, biến máy cày thành robot và dữ liệu thành tài sản

Hành trình cơ giới hóa nông nghiệp, biến máy cày thành robot và dữ liệu thành tài sản

Áp lực đô thị hóa là một trong những thách thức không nhỏ trong quá trình phát triển nông nghiệp công nghệ cao. Việc cơ giới hóa và cơ giới hóa đồng bộ đang là bài toán khó được đặt ra tại các tỉnh, thành có tốc độ phát triển đô thị hóa mạnh mẽ.
Nhận định phiên giao dịch ngày 27/3: Giao dịch thiên về đầu cơ ngắn hạn

Nhận định phiên giao dịch ngày 27/3: Giao dịch thiên về đầu cơ ngắn hạn

Sau nhịp hồi phục ngắn, thị trường chứng khoán nhanh chóng quay lại trạng thái giằng co khi áp lực bán gia tăng. Trong bối cảnh VN-Index vẫn chưa vượt được vùng kháng cự quan trọng và dòng tiền duy trì sự thận trọng, xu hướng giao dịch được dự báo sẽ nghiêng về đầu cơ ngắn hạn trong phiên 27/3.
Elon Musk ra mắt TeraFab, tham vọng sản xuất 200 tỷ chip AI mỗi năm

Elon Musk ra mắt TeraFab, tham vọng sản xuất 200 tỷ chip AI mỗi năm

Tổ hợp bán dẫn quy mô lớn do Elon Musk khởi xướng được kỳ vọng trở thành nền tảng cho hạ tầng AI tương lai, từ xe tự hành đến trung tâm dữ liệu ngoài không gian.
13 đại học Việt Nam lọt bảng xếp hạng ngành học của thế giới

13 đại học Việt Nam lọt bảng xếp hạng ngành học của thế giới

Tổ chức QS vừa công bố bảng xếp hạng đại học thế giới năm 2026 theo 5 lĩnh vực. Việt Nam có 13 đại học được xếp hạng ở 23 ngành học, trong đó có các gương mặt mới như Trường Đại học Ngoại thương, Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh,…
Bán bảo hiểm mang về nguồn thu lớn cho ngân hàng năm 2025

Bán bảo hiểm mang về nguồn thu lớn cho ngân hàng năm 2025

Bán bảo hiểm qua kênh ngân hàng (bancassurance) từng được xem là “con gà đẻ trứng vàng” của các nhà băng khi đem về khoản lãi hàng trăm, hàng nghìn tỷ đồng mỗi năm. Tuy nhiên, hiện các ngân hàng không chỉ dừng ở vai trò “bán hộ” mà đang tìm hướng đi mới, muốn tự mình bán bảo hiểm để hoàn thiện hệ sinh thái tài chính của chính mình.
song-gia-tri