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
Giải pháp robot ứng dụng trí tuệ nhân tạo vật lý

Giải pháp robot ứng dụng trí tuệ nhân tạo vật lý

ABB Robotics và Roche Diagnostics vừa công bố hợp tác chiến lược toàn cầu nhằm phát triển các giải pháp robot ứng dụng trí tuệ nhân tạo vật lý (Physical AI) cho phòng thí nghiệm lâm sàng. Động thái này được kỳ vọng sẽ mở ra thế hệ phòng thí nghiệm thông minh mới, nơi robot không chỉ tự động hóa các công việc lặp lại mà còn thích ứng linh hoạt với môi trường vận hành, góp phần nâng cao hiệu quả chẩn đoán và giảm áp lực thiếu hụt nhân lực.
Ngày 15/10 hằng năm là Ngày Công dân số Việt Nam

Ngày 15/10 hằng năm là Ngày Công dân số Việt Nam

Chính phủ ban hành Nghị quyết số 66.22/2026/NQ-CP về phát triển công dân số. Nghị quyết này có hiệu lực thi hành từ ngày 15/8/2026 đến ngày 28/02/2027.
Nhận định phiên giao dịch ngày 14/7: Ưu tiên quản trị rủi ro, hạn chế bắt đáy

Nhận định phiên giao dịch ngày 14/7: Ưu tiên quản trị rủi ro, hạn chế bắt đáy

Sau phiên giảm mạnh nhất trong hơn một tháng, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư tiếp tục duy trì sự thận trọng, ưu tiên quản trị rủi ro và hạn chế bắt đáy khi xu hướng điều chỉnh của thị trường vẫn đang chiếm ưu thế.
Để văn hóa luôn là nền tảng tinh thần, động lực phát triển bền vững của Thủ đô

Để văn hóa luôn là nền tảng tinh thần, động lực phát triển bền vững của Thủ đô

Với truyền thống nghìn năm văn hiến và vai trò của Thủ đô, Hà Nội đang từng bước hiện thực hóa một mô hình phát triển mới – nơi văn hóa không chỉ được gìn giữ, mà còn được “kích hoạt” để tạo ra giá trị mới cho tương lai.
Thị trường chứng khoán ngày 13/7: VN Index lao dốc trong phiên đầu tuần

Thị trường chứng khoán ngày 13/7: VN Index lao dốc trong phiên đầu tuần

Áp lực bán lan rộng trong phiên đầu tuần dưới tác động từ diễn biến căng thẳng tại Trung Đông. Dù VN Index giảm gần 28 điểm, lực cầu cuối phiên đã giúp chỉ số thu hẹp đáng kể đà giảm và bảo vệ thành công ngưỡng 1.800 điểm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/7/2026: Tuổi Sửu đón tin vui sự nghiệp, tuổi Thân nên cẩn trọng khi ký kết

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/7/2026: Tuổi Sửu đón tin vui sự nghiệp, tuổi Thân nên cẩn trọng khi ký kết

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 14/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Chọn iPad 11 (A16) WiFi 128GB: khi nào bản WiFi là hợp lý hơn?

Chọn iPad 11 (A16) WiFi 128GB: khi nào bản WiFi là hợp lý hơn?

Không phải ai mua iPad cũng cần bản có kết nối di động hay cấu hình quá cao. Với nhiều nhu cầu học tập, làm việc nhẹ và giải trí, iPad 11 (A16) WiFi 128GB là lựa chọn đáng cân nhắc nếu người dùng hiểu rõ thói quen sử dụng của mình.
[E-Magazine] Đo lường - công cụ tư duy của máy móc

[E-Magazine] Đo lường - công cụ tư duy của máy móc

Trong lịch sử công nghiệp, ít có lĩnh vực nào âm thầm mà quyết định như đo lường. Từ chiếc thước cơ khí đến cảm biến quang học và trí tuệ nhân tạo, công nghệ đo lường đã chuyển từ “hậu kiểm” sang “điều khiển thời gian thực”. Ba trường hợp tiêu biểu tại Tesla, TSMC và Airbus cho thấy quyền năng ấy đang vận hành ra sao trong lòng các nhà máy hiện đại.
Nhận định phiên giao dịch ngày 13/7: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

Nhận định phiên giao dịch ngày 13/7: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

Sau hai phiên giảm liên tiếp, VN-Index đã đánh mất mốc 1.830 điểm trong bối cảnh thanh khoản duy trì ở mức thấp và tâm lý nhà đầu tư vẫn thận trọng. Các chuyên gia cho rằng rủi ro ngắn hạn đang gia tăng, khuyến nghị nhà đầu tư hạn chế bắt đáy và chờ thị trường kiểm định vùng hỗ trợ quan trọng trước khi giải ngân.
Đề xuất hỗ trợ 50% lãi suất vay, thí điểm 20 doanh nghiệp đổi mới công nghệ

Đề xuất hỗ trợ 50% lãi suất vay, thí điểm 20 doanh nghiệp đổi mới công nghệ

Ngày 10/7/2026, tại Hà Nội, Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) tổ chức Hội thảo lấy ý kiến về triển khai nhiệm vụ hỗ trợ lãi suất vay của Quỹ Đổi mới công nghệ quốc gia (NATIF). Đây là bước chuẩn bị quan trọng nhằm hoàn thiện cơ chế hỗ trợ doanh nghiệp đầu tư ứng dụng, chuyển giao và đổi mới công nghệ, góp phần thúc đẩy khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trở thành động lực phát triển kinh tế.
vn-web
song-gia-tri