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
Thị trường chứng khoán ngày 03/11: VN Index mất mốc 1.700 điểm, dòng tiền tìm đến nhóm thép

Thị trường chứng khoán ngày 03/11: VN Index mất mốc 1.700 điểm, dòng tiền tìm đến nhóm thép

Dù nhóm thép và một số mã trụ diễn biến khá tích cực nhưng VN Index vẫn đánh mất ngưỡng tâm lý quan trọng 1.700 điểm với áp lực bán của VIC. Thanh khoản teo tóp, còn khối ngoại vẫn miệt mài bán ròng phiên thứ 8 liên tiếp, đã khiến tâm lý nhà đầu tư rất thận trọng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 04/11/2026: Tuổi Dần vận trình khởi sắc, tuổi Tý cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 04/11/2026: Tuổi Dần 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 04/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Thành phố Hồ Chí Minh đẩy mạnh thu hút vốn đầu tư

Thành phố Hồ Chí Minh đẩy mạnh thu hút vốn đầu tư

Tính lũy kế đến nay, TP. Hồ Chí Minh có hơn 22.036 dự án còn hiệu lực với tổng vốn đăng ký đạt hơn 157,4 tỷ USD, tiếp tục giữ vững vị trí dẫn đầu cả nước và minh chứng rõ nét cho niềm tin ngày càng lớn của giới đầu tư quốc tế.
Trải nghiệm Kepware Server, OPC Router và diode dữ liệu ArrowLinx vận hành trực tiếp tại VIMF x VIAF 2026 Bắc Ninh

Trải nghiệm Kepware Server, OPC Router và diode dữ liệu ArrowLinx vận hành trực tiếp tại VIMF x VIAF 2026 Bắc Ninh

Triển lãm VIMF x VIAF 2026 diễn ra từ ngày 4 đến 6/11/2026 tại Trung tâm Văn hóa Kinh Bắc, Bắc Ninh. Tại gian hàng 729, Allied Solutions Global sẽ mang đến cơ hội trải nghiệm các giải pháp Kepware Server, OPC Router và diode dữ liệu ArrowLinx.
Khám phá hệ thống điều khiển số lùi trên các dòng xe máy điện thế hệ mới

Khám phá hệ thống điều khiển số lùi trên các dòng xe máy điện thế hệ mới

Ứng dụng điều khiển điện tử, số lùi trên xe máy điện đang trở thành chuẩn công nghệ mới, tối ưu trải nghiệm tự động hóa cho người vận hành.
Đâu là giải pháp cấp nguồn tin cậy cho hệ thống tự động hóa

Đâu là giải pháp cấp nguồn tin cậy cho hệ thống tự động hóa

Trong các hệ thống tự động hóa, bộ nguồn đóng vai trò duy trì hoạt động ổn định cho PLC, cảm biến, thiết bị điều khiển và các thành phần điện tử. Vậy đâu là bộ nguồn đáng tin cậy cho hệ thống tự động hóa nhà máy của bạn?
EU thúc đẩy đánh giá rủi ro, nâng cao an ninh mạng công nghiệp

EU thúc đẩy đánh giá rủi ro, nâng cao an ninh mạng công nghiệp

Khả năng phục hồi mạng của Liên minh châu Âu (EU CRA) sẽ chính thức có hiệu lực từ ngày 11/12/2027, đặt ra những yêu cầu mới về an ninh mạng đối với các sản phẩm có yếu tố kỹ thuật số được đưa ra thị trường EU. Theo Michael Medoff, Giám đốc chứng nhận của exida LLC., đánh giá rủi ro là bước đi quan trọng hàng đầu giúp các nhà sản xuất xây dựng lộ trình tuân thủ quy định này.
Nhận định phiên giao dịch ngày 3/11: Hạn chế bán tháo

Nhận định phiên giao dịch ngày 3/11: Hạn chế bán tháo

Sau phiên giảm mạnh hơn 30 điểm, VN-Index được kỳ vọng có nhịp hồi phục trở lại, hướng tới vùng kháng cự 1.750 điểm. Trong bối cảnh áp lực bán vẫn lớn nhưng đà giảm có dấu hiệu thu hẹp về cuối phiên, nhà đầu tư được khuyến nghị hạn chế bán tháo, đồng thời tận dụng nhịp hồi để cơ cấu danh mục và hạ tỷ trọng cổ phiếu vi phạm ngưỡng rủi ro.
SACOMBANK bổ nhiệm lãnh đạo mới phụ trách điều hành

SACOMBANK bổ nhiệm lãnh đạo mới phụ trách điều hành

SACOMBANK bổ nhiệm bà Nguyễn Thị Kiều Anh, Phó Tổng Giám đốc, giữ chức Quyền Tổng Giám đốc từ ngày 2/11/2026, thay ông Loic Faussier. Động thái nhân sự diễn ra trong bối cảnh ngân hàng đẩy nhanh tiến độ hoàn thành Đề án tái cơ cấu.
Thị trường chứng khoán ngày 02/11: Các nhóm ngành đồng loạt suy yếu, VN Index rơi về vùng 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 02/11: Các nhóm ngành đồng loạt suy yếu, VN Index rơi về vùng 1.700 điểm

Áp lực bán tháo gia tăng khiến VN Index có thời điểm đánh mất mốc 1.700 điểm trong phiên. Có tới 281 cổ phiếu giảm giá, đặc biệt nhiều mã ngân hàng, chứng khoán giảm sâu. Dù lực cầu bắt đáy nhập cuộc cuối phiên cũng chỉ giúp chỉ số thu hẹp một phần đà lao dốc.
master