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
Chủ tịch BRG Nguyễn Thị Nga được phong tặng danh hiệu Anh hùng Lao động

Chủ tịch BRG Nguyễn Thị Nga được phong tặng danh hiệu Anh hùng Lao động

Bà Nguyễn Thị Nga, Chủ tịch Tập đoàn BRG, vừa được phong tặng danh hiệu Anh hùng Lao động thời kỳ đổi mới, ghi nhận những thành tích đặc biệt xuất sắc trong lao động, sáng tạo và những đóng góp cho phát triển kinh tế - xã hội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/9/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Thìn nên tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/9/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Thìn nên tránh nóng vội

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 14/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Xây dựng Hòa Bình chuyển nhượng dự án cho FPT với giá gần 250 tỷ đồng

Xây dựng Hòa Bình chuyển nhượng dự án cho FPT với giá gần 250 tỷ đồng

Tập đoàn Xây dựng Hòa Bình đã chuyển nhượng dự án Trung tâm đổi mới sáng tạo Hòa Bình cho một công ty con của FPT với giá trị thương vụ đạt 246,5 tỷ đồng.
Việt Nam - Pháp mở rộng hợp tác công nghệ, năng lượng và hạ tầng chiến lược

Việt Nam - Pháp mở rộng hợp tác công nghệ, năng lượng và hạ tầng chiến lược

Việt Nam và Pháp thống nhất đẩy mạnh triển khai quan hệ Đối tác chiến lược toàn diện giai đoạn 2026-2028, trong đó khoa học - công nghệ, AI, bán dẫn, công nghệ lượng tử, năng lượng, giao thông thông minh và công nghệ vũ trụ được xác định là những lĩnh vực hợp tác trọng tâm.
Tiết giảm chi phí, Shinhan Life Việt Nam giảm lỗ trong nửa đầu năm 2026

Tiết giảm chi phí, Shinhan Life Việt Nam giảm lỗ trong nửa đầu năm 2026

Trong 6 tháng đầu năm 2026, Công ty TNHH Bảo hiểm Shinhan Life Việt Nam ghi nhận khoản lỗ sau thuế gần 52 tỷ đồng, giảm đáng kể so với mức lỗ hơn 101 tỷ đồng của cùng kỳ năm ngoái. Tính đến 30/6/2026, quy mô tài sản, nợ phải trả giảm so với đầu năm.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: MB vượt mốc 10.000 tỷ đồng nộp ngân sách

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: MB vượt mốc 10.000 tỷ đồng nộp ngân sách

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: HDBank - 94% giao dịch số, bán lẻ tăng trưởng mạnh; Sacombank liên tiếp thu giữ tài sản bảo đảm để xử lý nợ; MB vượt mốc 10.000 tỷ đồng nộp ngân sách, hướng tới vị thế dẫn đầu...
Robot hình người mở ra thị trường tăng trưởng mới cho cobot

Robot hình người mở ra thị trường tăng trưởng mới cho cobot

Sự phát triển nhanh chóng của robot hình người đang tạo thêm động lực cho thị trường robot cộng tác (cobot), đặc biệt là cánh tay robot và bộ truyền động. Theo nghiên cứu mới nhất của Interact Analysis, sản lượng robot hình người toàn cầu đã vượt 20.000 chiếc trong năm 2025 và dự kiến tăng hơn gấp ba lần trong năm 2026.
Sạc xe điện chuẩn kỹ thuật: Bảo vệ pin Lithium-ion khỏi nguy cơ cháy nổ

Sạc xe điện chuẩn kỹ thuật: Bảo vệ pin Lithium-ion khỏi nguy cơ cháy nổ

Pin lithium-ion là giải pháp công nghệ lưu trữ năng lượng cốt lõi trên xe máy điện hiện đại nhờ khả năng tích hợp dung lượng lớn trong một thiết bị nhỏ gọn.
Nhiều doanh nghiệp bất động sản chưa niêm yết công bố kết quả kinh doanh trái chiều

Nhiều doanh nghiệp bất động sản chưa niêm yết công bố kết quả kinh doanh trái chiều

Loạt doanh nghiệp bất động sản chưa niêm yết như Capitaland Tower, Bông Sen, Thành phố Aqua,... vừa công bố tình hình tài chính bán niên 2026 gửi Sở Giao dịch Chứng khoán Hà Nội (HNX), với kết quả kinh doanh trái chiều.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/9/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Ngọ nên thận trọng tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 13/9/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Ngọ nên thận trọng tiền bạc

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 13/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.