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
Imexpharm đổi chủ, tài sản vượt 2.900 tỷ đồng - lợi nhuận khởi sắc

Imexpharm đổi chủ, tài sản vượt 2.900 tỷ đồng - lợi nhuận khởi sắc

Trong bối cảnh vừa đổi chủ sau thương vụ gần 6.000 tỷ đồng, Dược phẩm Imexpharm ghi nhận kết quả kinh doanh có những chuyển biến đáng chú ý về mặt chi phí và lợi nhuận.
PGS.TS Đinh Văn Châu và thông điệp về một trường đại học có trách nhiệm trong kỷ nguyên số

PGS.TS Đinh Văn Châu và thông điệp về một trường đại học có trách nhiệm trong kỷ nguyên số

Một trường đại học bước vào kỷ nguyên số không chỉ bằng phòng thí nghiệm, dữ liệu hay trí tuệ nhân tạo. Cuộc chuyển đổi khó hơn nằm ở con người, biết kiểm chứng trước khi đặt niềm tin, chịu trách nhiệm khi phát ngôn, biết minh bạch, lắng nghe và chấp nhận phản biện. Thông điệp mới của Hiệu trưởng Trường Đại học Điện lực gợi ra một quan niệm đáng suy ngẫm như thế.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/8/2026: Tuổi Ngọ vận trình khởi sắc, tuổi Tý cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/8/2026: Tuổi Ngọ vận trình khởi sắc, tuổi Tý cần thận trọng

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 24/8/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Khai mạc ABU Robocon 2026, Lạc Hồng tự tin bước vào tranh tài

Khai mạc ABU Robocon 2026, Lạc Hồng tự tin bước vào tranh tài

12 giờ ngày 23/8/2026 (giờ Hồng Kông), Cuộc thi Sáng tạo Robot châu Á - Thái Bình Dương (ABU Robocon 2026) sẽ chính thức diễn ra tại Nhà thi đấu Queen Elizabeth, quận Wan Chai, Hồng Kông, Trung Quốc. LH-FOF của Trường Đại học Lạc Hồng là đội đại diện cho Việt Nam tranh tài tại mùa giải năm nay.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: MSB ra mắt nền tảng ngân hàng số thế hệ mới

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: MSB ra mắt nền tảng ngân hàng số thế hệ mới

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: ACB thành lập công ty bảo hiểm phi nhân thọ vốn 500 tỷ đồng; LPBank vào Top 6 ngân hàng tư nhân nộp ngân sách lớn nhất; MSB ra mắt nền tảng ngân hàng số thế hệ mới dành cho doanh nghiệp...
Kỳ 4: Người cầm lái trong kỷ nguyên điện

Kỳ 4: Người cầm lái trong kỷ nguyên điện

Một chiếc taxi điện không tự mình làm nên văn minh đô thị. Giữa trạm sạc, ứng dụng, thuật toán và bản đồ số, vẫn có một người ngồi sau vô-lăng, mở cửa xe, giữ khoang xe sạch, canh từng phần trăm pin, lắng nghe hành khách và đưa công nghệ xuống mặt đường bằng một nghề rất cũ nhưng đang mang những chuẩn mực mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/8/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Hợi cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/8/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Hợi cần thận trọng

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 23/8/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
[E-Magazine] Nâng cao sức đề kháng cho giới trẻ trước tác động của “Rác AI” trong thời đại số

[E-Magazine] Nâng cao sức đề kháng cho giới trẻ trước tác động của “Rác AI” trong thời đại số

Giới trẻ (GenZ) là một trong những đối tượng phổ biến sử dụng mạng xã hội, điện thoại thông minh. Trên môi trường số, thông tin được tạo ra từ nhiều công cụ, trong đó có công cụ trí tuệ nhân tạo (AI). Công cụ AI đã trở thành động lực quan trọng thúc đẩy phát triển của kinh tế tri thức và xã hội số. Tuy nhiên, cùng với sự tích cực đó, sự xuất hiện ngày càng tràn lan của “rác AI” tác động tiêu cực đến đời sống kinh tế, văn hóa, đạo đức và niềm tin xã hội, nhất là đối với giới trẻ. Làm thế nào để nâng cao sức đề kháng cho giới trẻ trước những “cạm bẫy thông tin”, có khả năng miễn nhiễm trước tác động của “rác AI” là vấn đề cần đặt ra và cần có câu trả lời của toàn xã hội.
Vinamilk đón nhận Huân chương độc lập hạng nhất tại dấu mốc 50 năm

Vinamilk đón nhận Huân chương độc lập hạng nhất tại dấu mốc 50 năm

Ngày 20/8/2026 tại TP.HCM, Vinamilk tiếp tục đón nhận Huân chương Độc lập hạng Nhất – phần thưởng cao quý của Đảng và Nhà nước ghi nhận những đóng góp của doanh nghiệp đối với sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Dấu mốc nửa thế kỷ cũng mở ra một chặng phát triển mới của thương hiệu sữa Việt, với mục tiêu tiếp tục đổi mới để phụng sự tốt hơn cho sức khỏe cộng đồng và đưa những giá trị Việt Nam vươn xa trên thị trường quốc tế.
Vietcombank huy động hơn 3.000 tỷ đồng qua trái phiếu

Vietcombank huy động hơn 3.000 tỷ đồng qua trái phiếu

Từ tháng 6/2026 đến nay, Vietcombank đã huy động thành công 7 lô trái phiếu, qua đó thu về 3.450 tỷ đồng với lãi suất cao nhất lên đến 8%/năm.