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
Nhận định phiên giao dịch ngày 16/10: Hạn chế bán tháo khi thị trường giảm sâu

Nhận định phiên giao dịch ngày 16/10: Hạn chế bán tháo khi thị trường giảm sâu

VN-Index nối dài chuỗi giảm điểm lên phiên thứ bảy liên tiếp và đóng cửa dưới mốc 1.700 điểm, cho thấy áp lực bán vẫn chiếm ưu thế. Tuy nhiên, sự phục hồi của một số nhóm cổ phiếu vốn hóa vừa có thể mở ra khả năng xuất hiện nhịp hồi kỹ thuật, do đó nhà đầu tư được khuyến nghị tránh bán tháo và chờ cơ hội cơ cấu danh mục khi thị trường hồi phục.
Nam A Bank hút thành công hơn 3.000 tỷ đồng từ trái phiếu, lãi suất cao nhất gần 10%/năm

Nam A Bank hút thành công hơn 3.000 tỷ đồng từ trái phiếu, lãi suất cao nhất gần 10%/năm

Ngân hàng TMCP Nam A (Nam A Bank) vừa huy động thành công 495 tỷ đồng thông qua phát hành lô trái phiếu mã NABL12607, kỳ hạn 7 năm với lãi suất lên đến 9,7%/năm. Qua đó, nâng tổng giá trị huy động vốn từ trái phiếu từ đầu năm đến nay hơn 3.000 tỷ đồng.
An ninh mạng trở thành rào cản lớn đối với tăng trưởng của ngành công nghiệp

An ninh mạng trở thành rào cản lớn đối với tăng trưởng của ngành công nghiệp

Theo báo cáo khảo sát do Rockwell Automation thực hiện với 1.560 nhà quản lý và người ra quyết định trong lĩnh vực sản xuất tại 17 quốc gia, hơn một phần ba tổ chức công nghiệp coi an ninh mạng là một trong những trở ngại bên ngoài lớn nhất đối với tăng trưởng. Kết quả cho thấy nguy cơ tấn công mạng đang trở thành thách thức quan trọng đối với hoạt động sản xuất và quá trình chuyển đổi số.
LƯỢM ĐÂY II 2026: ROSIQUE - Hoạt động "xanh" thiết thực và ý nghĩa của giới trẻ

LƯỢM ĐÂY II 2026: ROSIQUE - Hoạt động "xanh" thiết thực và ý nghĩa của giới trẻ

Nhằm lan tỏa lối sống xanh và nâng cao ý thức trách nhiệm đối với thiên nhiên trong cộng đồng, trong 2 ngày 10/10 và 11/10 vừa qua, nhóm học sinh THPT tại Hà Nội thuộc dự án Striped Project đã tổ chức thành công sự kiện thu gom đồ bỏ đi LƯỢM ĐÂY II 2026: ROSIQUE.
Thị trường chứng khoán ngày 15/10: VN Index thủng mốc 1.700 điểm, dòng tiền tìm cơ hội ở nhóm chứng khoán

Thị trường chứng khoán ngày 15/10: VN Index thủng mốc 1.700 điểm, dòng tiền tìm cơ hội ở nhóm chứng khoán

VN Index tiếp tục chuỗi giảm điểm và đóng cửa tại 1.698,35 điểm sau khi nỗ lực hồi phục bất thành. Trong khi nhóm chứng khoán, xây dựng và một số cổ phiếu ngân hàng khởi sắc, áp lực từ dầu khí và hoạt động bán ròng của khối ngoại tiếp tục gây sức ép lên chỉ số.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/10/2026: Tuổi Thân đón vận may tài lộc, tuổi Tý cần chủ động trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 16/10/2026: Tuổi Thân đón vận may tài lộc, tuổi Tý cần chủ động trong công việc

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 16/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
Schneider Electric mở rộng hệ sinh thái phần mềm công nghiệp và AI

Schneider Electric mở rộng hệ sinh thái phần mềm công nghiệp và AI

Schneider Electric đang tiến hành mua lại PTC, tập đoàn phần mềm công nghiệp của Mỹ, trong thương vụ định giá doanh nghiệp này khoảng 22,6 tỷ USD, tương đương 20,1 tỷ euro. Thương vụ được kỳ vọng tạo ra một hệ sinh thái phần mềm công nghiệp và trí tuệ nhân tạo (AI) quy mô lớn, kết nối xuyên suốt thế giới vật lý và kỹ thuật số, đồng thời mở rộng đáng kể thị trường của Schneider Electric.
Đại học Bách khoa Hà Nội hướng tới vị thế đại học nghiên cứu xuất sắc, phụng sự quốc gia

Đại học Bách khoa Hà Nội hướng tới vị thế đại học nghiên cứu xuất sắc, phụng sự quốc gia

Kỷ niệm 70 năm thành lập, Đại học Bách khoa Hà Nội đứng trước yêu cầu chuyển mạnh từ nền tảng đào tạo kỹ thuật hàng đầu sang đại học nghiên cứu xuất sắc, làm chủ công nghệ và giải quyết những bài toán lớn của quốc gia.
Nhà khoa học nữ Việt Nam ghi dấu ấn tại Giải thưởng Khoa học ASEAN - Hoa Kỳ 2026

Nhà khoa học nữ Việt Nam ghi dấu ấn tại Giải thưởng Khoa học ASEAN - Hoa Kỳ 2026

PGS.TS. Hà Thị Thanh Hương giành Giải Nhất hạng mục giữa sự nghiệp tại Giải thưởng Khoa học ASEAN - Hoa Kỳ dành cho Nữ giới năm 2026, với chủ đề ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) thúc đẩy hệ thống y tế bao trùm và có khả năng chống chịu.
Vietnam Innovation Summit 2026: Đưa công nghệ lõi vào sản xuất thực tế

Vietnam Innovation Summit 2026: Đưa công nghệ lõi vào sản xuất thực tế

Tại Vietnam Innovation Summit 2026, trí tuệ nhân tạo (AI), công nghệ bán dẫn và các giải pháp công nghệ sâu được đề cập trong mối liên hệ với năng lực phát triển công nghiệp. Bên cạnh đầu tư nghiên cứu, việc đưa các công nghệ này vào ứng dụng thực tiễn, tạo ra giá trị và nâng cao hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp cũng là vấn đề được quan tâm.
master