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
NEPCON ASIA @ VIETNAM 2026: Cửa ngõ kết nối ngành điện tử Việt Nam với hệ sinh thái sản xuất thông minh châu Á

NEPCON ASIA @ VIETNAM 2026: Cửa ngõ kết nối ngành điện tử Việt Nam với hệ sinh thái sản xuất thông minh châu Á

Từ ngày 5-7/8/2026, Triển lãm Thiết bị Sản xuất Điện tử và Công nghiệp Vi điện tử châu Á – Việt Nam (NEPCON ASIA @ VIETNAM 2026) sẽ chính thức diễn ra tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC), Hà Nội. Sự kiện được kỳ vọng trở thành điểm hẹn quan trọng của cộng đồng sản xuất điện tử trong khu vực, mang đến cơ hội tiếp cận trực tiếp các công nghệ tiên tiến, giải pháp sản xuất thông minh và mạng lưới đối tác toàn cầu chỉ trong một điểm đến.
Nhận định phiên giao dịch ngày 24/6: Áp lực chốt lời nhiều khả năng sẽ gia tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 24/6: Áp lực chốt lời nhiều khả năng sẽ gia tăng

Dòng tiền tiếp tục hỗ trợ VN-Index tiến sát ngưỡng 1.880 điểm, trong bối cảnh thanh khoản thị trường tăng mạnh và tâm lý nhà đầu tư được cải thiện. Tuy nhiên, vùng kháng cự quan trọng phía trước cùng áp lực hiện thực hóa lợi nhuận sau nhịp tăng vừa qua có thể khiến thị trường đối mặt với những rung lắc đáng kể trong ngắn hạn.
Thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động: Yếu tố quyết định độ chính xác của máy móc hiện đại

Thiết kế hệ thống điều khiển chuyển động: Yếu tố quyết định độ chính xác của máy móc hiện đại

Từ robot phẫu thuật, thiết bị hàng không vũ trụ cho đến các dây chuyền tự động hóa tiên tiến, hệ thống điều khiển chuyển động đóng vai trò cốt lõi trong việc đảm bảo máy móc vận hành chính xác, ổn định và đáng tin cậy. Tuy nhiên, theo kỹ sư Ronak Samani của maxon, việc xây dựng một hệ thống điều khiển chuyển động hiệu quả không chỉ dựa trên các công thức kỹ thuật mà còn là một quá trình tối ưu hóa liên tục giữa phần cứng, phần mềm và yêu cầu ứng dụng thực tế.
Giải Tennis E&A Open lần thứ 15: Hơn 240 triệu đồng tiếp sức bệnh nhi nghèo

Giải Tennis E&A Open lần thứ 15: Hơn 240 triệu đồng tiếp sức bệnh nhi nghèo

Ngày 30/5/2026, tại sân tennis Khang An, Giải Tennis Từ thiện E&A Open lần thứ 15 - Tranh Cúp Á Âu đã diễn ra thành công, thu hút đông đảo vận động viên, nhà tài trợ, khách mời và các mạnh thường quân tham dự. Sự kiện không chỉ là sân chơi thể thao sôi nổi mà còn là hoạt động ý nghĩa nhằm kết nối cộng đồng, chung tay hỗ trợ các bệnh nhi có hoàn cảnh khó khăn.
VF5 nâng chuẩn ô tô điện thích nghi mọi nhu cầu người Việt

VF5 nâng chuẩn ô tô điện thích nghi mọi nhu cầu người Việt

Với những tính năng mạnh mẽ, đáp ứng nhiều nhu cầu cuộc sống của người Việt, VF5 đang tạo nên một tiêu chuẩn mới rõ rệt trong phân khúc xe hạng A, trang bị hàng loạt tiện nghi, công nghệ vượt trội, chi phí phù hợp và tiện ích.
Thị trường chứng khoán ngày 23/6: Dòng tiền lớn nhập cuộc, VN Index vẫn “xanh vỏ đỏ lòng”

Thị trường chứng khoán ngày 23/6: Dòng tiền lớn nhập cuộc, VN Index vẫn “xanh vỏ đỏ lòng”

VN Index tăng hơn 11 điểm nhưng phía sau sắc xanh của chỉ số là áp lực chốt lời lan rộng. Khi hơn 200 mã giảm giá, thị trường tiếp tục cho thấy sự phụ thuộc lớn vào nhóm trụ, đặc biệt là VIC và một số cổ phiếu ngân hàng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/6/2026: Tuổi Thìn đón quý nhân, tuổi Tuất cần giữ bình tĩnh

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/6/2026: Tuổi Thìn đón quý nhân, tuổi Tuất cần giữ bình tĩnh

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 24/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Xe điện Việt Nam sau 3 năm tăng tốc

Xe điện Việt Nam sau 3 năm tăng tốc

Từ những chiếc xe khi xuất hiện còn gây tò mò trên phố, sau 3 năm tăng tốc, xe điện đã bước vào nhịp sống Việt Nam như một lựa chọn tiêu dùng, với dịch vụ và hạ tầng mới. Sau 3 năm tăng tốc, Việt Nam không chỉ mở ra kỳ vọng về giao thông xanh, mà còn đặt thị trường trước bài toán lớn về trạm sạc, chi phí, chất lượng pin và niềm tin dành cho khách hàng.
Hợp tác giữa Khoa Điện - Điện tử (UTC) và RTC Technology Việt Nam mang lại nguồn nhân lực kỹ thuật chất lượng cao

Hợp tác giữa Khoa Điện - Điện tử (UTC) và RTC Technology Việt Nam mang lại nguồn nhân lực kỹ thuật chất lượng cao

Khoa Điện - Điện tử (Trường Đại học Giao thông Vận tải - UTC) và Công ty Cổ phần RTC Technology Việt Nam tổ chức lễ ký kết thỏa thuận hợp tác và tài trợ thiết bị giáo dục, vào chiều 22/6. Đây là hoạt động thiết thực, mở ra cơ hội tăng cường gắn kết giữa nhà trường và doanh nghiệp trong đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao lĩnh vực Robot, Trí tuệ nhân tạo (AI) và tự động hóa.
Vì sao hệ thống làm lạnh di động đang trở thành mỏ vàng mới?

Vì sao hệ thống làm lạnh di động đang trở thành mỏ vàng mới?

Trong cuộc đua xây dựng các trung tâm dữ liệu AI quy mô hàng tỷ USD, sự chú ý thường đổ dồn vào chip AI, GPU hiệu năng cao hay nguồn điện khổng lồ. Tuy nhiên, một yếu tố tưởng chừng rất bình thường đang trở thành "điểm nghẽn chiến lược" quyết định tốc độ triển khai của các dự án này: hệ thống làm mát.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc