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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/10/2026: Tuổi Tuất công việc hanh thông, tuổi Tỵ nên thận trọng tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/10/2026: Tuổi Tuất công việc hanh thông, tuổi Tỵ nên thận trọng tài chính

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 5/10/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Sách Đỏ Việt Nam giành Giải Nhất Sách khoa học, công nghệ 2026

Sách Đỏ Việt Nam giành Giải Nhất Sách khoa học, công nghệ 2026

Bộ Sách Đỏ Việt Nam gồm hai tập về động vật, thực vật và nấm đã được trao Giải Nhất Giải thưởng Sách khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số năm 2026, ghi nhận giá trị khoa học và đóng góp đối với công tác bảo tồn đa dạng sinh học.
AI Vision: Từ “mắt thần” đến giá trị thực trong nhà máy

AI Vision: Từ “mắt thần” đến giá trị thực trong nhà máy

Không chỉ ghi hình hay phát hiện sản phẩm lỗi, AI Vision đang được đưa sâu hơn vào dây chuyền sản xuất, từ kiểm tra ngoại quan, lắp ráp đến phân loại và xử lý sản phẩm.
Việt Nam mở không gian tăng trưởng mới từ không gian tầm thấp

Việt Nam mở không gian tăng trưởng mới từ không gian tầm thấp

Bộ Chính trị vừa ban hành Kết luận số 99-KL/TW ngày 28/9/2026 về khai thác, quản trị và bảo vệ không gian tầm thấp phục vụ phát triển đất nước trong tình hình mới. Đây được xác định là một không gian phát triển mới, đồng thời là tài nguyên quốc gia và không gian chủ quyền đặc biệt, mở ra dư địa cho một ngành kinh tế - kỹ thuật mới của Việt Nam.
Xe điện Audi A6 lập kỷ lục thế giới: Chạy 1.338 km sau một lần sạc

Xe điện Audi A6 lập kỷ lục thế giới: Chạy 1.338 km sau một lần sạc

Tổ chức Kỷ lục Guinness Thế giới (Guinness World Records) vừa chính thức xác nhận mẫu xe hạng sang thuần điện Audi A6 Sportback e-tron đã hoàn thành hành trình dài 1.338 km chỉ sau một lần sạc pin.
Kỳ 10: Hành trình xanh và những câu hỏi còn để ngỏ

Kỳ 10: Hành trình xanh và những câu hỏi còn để ngỏ

Một hành trình xanh đáng tin không phải hành trình không có câu hỏi khó. Trái lại, nó đáng tin vì dám đi qua câu hỏi khó bằng dữ liệu, minh bạch và năng lực sửa sai. Sau những chiếc xe điện, trạm sạc, tài xế, nhà máy, viên pin và tham vọng đi ra thế giới, điều còn lại không phải lời khen. Điều còn lại là một niềm tin có điều kiện.
Đưa AI đến gần hơn với bài toán thực tế của nông nghiệp

Đưa AI đến gần hơn với bài toán thực tế của nông nghiệp

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) trong nông nghiệp đang chuyển dần từ câu chuyện công nghệ sang những bài toán cụ thể trên đồng ruộng: nhận diện sâu bệnh, quản lý vùng trồng, sử dụng vật tư hiệu quả, dự báo sản xuất, truy xuất nguồn gốc và hỗ trợ nông dân ra quyết định.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/10/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên tránh phân tâm

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 4/10/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Mão nên tránh phân tâm

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 4/10/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
GS.TS.BS. Nguyễn Hữu Tú: Từ bác sĩ gây mê đến người đứng đầu Trường Đại học Y Hà Nội

GS.TS.BS. Nguyễn Hữu Tú: Từ bác sĩ gây mê đến người đứng đầu Trường Đại học Y Hà Nội

GS.TS.BS. Nguyễn Hữu Tú, Hiệu trưởng Trường Đại học Y Hà Nội, vừa được chỉ định giữ chức Bí thư Đảng ủy Trường Đại học Y Hà Nội khóa XXXII, nhiệm kỳ 2025-2030. Trước khi đảm nhiệm cương vị mới, ông đã có hơn 30 năm gắn bó với ngành Gây mê hồi sức, đồng thời trải qua nhiều vị trí trong giảng dạy, nghiên cứu và quản lý tại ngôi trường có lịch sử lâu đời của Việt Nam.
SHS sắp chi gần 450 tỷ đồng trả cổ tức tiền mặt tỷ lệ 5%, dự kiến phát hành gần 45 triệu cổ phiếu

SHS sắp chi gần 450 tỷ đồng trả cổ tức tiền mặt tỷ lệ 5%, dự kiến phát hành gần 45 triệu cổ phiếu

SHS sẽ chốt danh sách cổ đông ngày 9/10 để trả cổ tức năm 2025 bằng tiền với tỷ lệ 5%, tương ứng gần 450 tỷ đồng. Công ty đồng thời đang triển khai phương án phát hành gần 45 triệu cổ phiếu để tăng vốn từ nguồn vốn chủ sở hữu.
master