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
[E-Magazine] Công nghệ không thể mua trọn gói - Bài học của Việt Nam

[E-Magazine] Công nghệ không thể mua trọn gói - Bài học của Việt Nam

Bốn mươi năm sau công cuộc Đổi mới, câu chuyện công nghệ của Việt Nam không chỉ là lịch sử nhập khẩu máy móc hay thu hút đầu tư nước ngoài. Đó là hành trình học hỏi đầy thận trọng, từ tiếp cận tri thức toàn cầu, đào luyện nhân lực kỹ thuật, đến chọn lọc dòng vốn công nghệ và từng bước xây dựng năng lực sáng tạo nội sinh. Những kinh nghiệm ấy, nhìn kỹ, cho thấy một logic phát triển đáng suy ngẫm.
Đưa giáo dục về “thực chất” là yêu cầu cấp bách

Đưa giáo dục về “thực chất” là yêu cầu cấp bách

Trong bối cảnh đất nước bước vào giai đoạn phát triển mới với yêu cầu ngày càng cao về chất lượng nguồn nhân lực, giáo dục và đào tạo tiếp tục được xác định là một trong những trụ cột then chốt. Xung quanh những vấn đề lớn của ngành giáo dục hiện nay, cũng như các định hướng, giải pháp trọng tâm trong thời gian tới, Báo Điện tử Chính phủ đã có cuộc trao đổi với Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo Hoàng Minh Sơn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/4/2026: Tuổi Tỵ vướng phải mâu thuẫn, tuổi Mùi nhiều cơ hội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/4/2026: Tuổi Tỵ vướng phải mâu thuẫn, tuổi Mùi nhiều cơ hội

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 20/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Bộ điều khiển LQG mờ với bộ quan sát khuếch đại cao để điều khiển bền vững hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy

Bộ điều khiển LQG mờ với bộ quan sát khuếch đại cao để điều khiển bền vững hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy

Bài báo nghiên cứu bài toán ổn định hóa hệ con lắc kép ngược trên xe đẩy, một hệ phi tuyến mạnh và không ổn định điển hình.
Giải thưởng Hóa học xanh Lê Văn Thới thúc đẩy phát triển nông nghiệp hữu cơ

Giải thưởng Hóa học xanh Lê Văn Thới thúc đẩy phát triển nông nghiệp hữu cơ

Sáng ngày 18/3/2026, Hội Hóa học thành phố Hồ Chí Minh đã tiến hành tổ chức Lễ tổng kết và trao giải thưởng Lê Văn Thới về Hóa học Xanh lần 2 năm 2025 và phát động cuộc thi Hóa học Xanh lần 3 năm 2026.
SV_STARTUP 2026: khơi dậy tinh thần từ tiếp nhận tri thức đến kiến tạo giá trị

SV_STARTUP 2026: khơi dậy tinh thần từ tiếp nhận tri thức đến kiến tạo giá trị

Không chỉ là sân chơi ý tưởng, SV_STARTUP 2026 được kỳ vọng trở thành bước đệm thúc đẩy đổi mới giáo dục, khi Bộ trưởng Hoàng Minh Sơn nhấn mạnh vai trò của nhà trường như trung tâm kết nối tri thức, doanh nghiệp và thị trường.
Thiết kế ổ trục từ thụ động hướng trục mới cho động cơ tự đỡ

Thiết kế ổ trục từ thụ động hướng trục mới cho động cơ tự đỡ

Bài báo này giới thiệu một thiết kế ổ trục từ thụ động hướng trục (APMB) mới được thiết kế riêng cho động cơ tự đỡ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/4/2026: Tuổi Dậu làm ăn có lộc, tuổi Sửu dễ có trục trặc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/4/2026: Tuổi Dậu làm ăn có lộc, tuổi Sửu dễ có trục trặc

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 19/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Airtech Thế Long kỳ vọng VAA kết nối mở thị trường xuất khẩu sản phẩm công nghệ Việt ra các nước

Airtech Thế Long kỳ vọng VAA kết nối mở thị trường xuất khẩu sản phẩm công nghệ Việt ra các nước

Tiếp nối sự thành công trong vai trò kết nối các doanh nghiệp cốt lõi lĩnh vực tự động hóa, trong khuôn khổ phát triển Hệ sinh thái doanh nghiệp VAA, ngày 17/4, các lãnh đạo Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) đã có buổi thăm và làm việc với Công ty Cổ phần Airtech Thế Long (Airtech Thế Long) - đơn vị cung cấp giải pháp phòng sạch, phòng thí nghiệm uy tín ở Việt Nam.
InterPetFest 2026: Cú hích cho ngành công nghiệp thú cưng Việt Nam

InterPetFest 2026: Cú hích cho ngành công nghiệp thú cưng Việt Nam

Trong bối cảnh thị trường thú cưng tại Việt Nam tăng trưởng nhanh những năm gần đây, sự xuất hiện của InterPetFest 2026 được xem là một dấu mốc quan trọng, tạo thêm động lực phát triển cho toàn ngành. Không chỉ đơn thuần là một triển lãm thương mại, sự kiện đang dần định vị vai trò là cầu nối giữa doanh nghiệp, chuyên gia và cộng đồng người nuôi thú cưng trong nước và quốc tế.
song-gia-tri