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
UniHackfest 2026: Từ trải nghiệm thực chiến đến những sản phẩm công nghệ có giá trị

UniHackfest 2026: Từ trải nghiệm thực chiến đến những sản phẩm công nghệ có giá trị

Không chỉ tạo ra một sân chơi công nghệ, UniHackfest 2026 hướng sinh viên đến quá trình phát triển sản phẩm trong điều kiện gần với thực tế doanh nghiệp, từ xác định vấn đề, nghiên cứu người dùng, xây dựng nguyên mẫu đến tiếp nhận phản hồi và tìm kiếm cơ hội đưa sản phẩm ra thị trường.
Mở khóa dữ liệu, thúc đẩy tăng trưởng: TP. Hồ Chí Minh trước cơ hội từ AI và DeepTech

Mở khóa dữ liệu, thúc đẩy tăng trưởng: TP. Hồ Chí Minh trước cơ hội từ AI và DeepTech

Từ tài chính, logistics đến sản xuất công nghệ cao, những nội dung được đặt ra tại Tech4Life 2026 cho thấy AI, dữ liệu và tự động hóa đang bước sang một giai đoạn mới: không còn chỉ là công cụ số hóa quy trình, mà trở thành hạ tầng để tái cấu trúc phương thức vận hành, phân bổ nguồn lực và tạo ra năng lực tăng trưởng mới.
Gắn đào tạo với thực tiễn để rút ngắn khoảng cách nhân lực kỹ thuật

Gắn đào tạo với thực tiễn để rút ngắn khoảng cách nhân lực kỹ thuật

Từ việc mỗi năm tiếp nhận 80-100 sinh viên thực tập và ưu tiên tuyển dụng những sinh viên có kết quả tốt, Công ty Cổ phần Cơ khí và Tự động hóa Thái Bình Dương cho thấy thực tập không chỉ là một khâu trong quá trình đào tạo mà đang trở thành cầu nối trực tiếp giữa nhà trường và doanh nghiệp.
Trợ lý AI biên cho phép người dùng điều khiển thiết bị bằng lệnh thoại

Trợ lý AI biên cho phép người dùng điều khiển thiết bị bằng lệnh thoại

Công ty tư vấn phát triển sản phẩm và sản xuất của Anh 42 Technology (42T) đang phát triển một tác nhân AI biên (Edge AI) giúp kỹ sư và kỹ thuật viên tương tác với thiết bị công nghiệp bằng ngôn ngữ tự nhiên. Thay vì phải ghi nhớ các câu lệnh chuyên biệt, tìm kiếm tài liệu hoặc thao tác qua nhiều giao diện, người dùng có thể nói hoặc nhập câu hỏi để điều khiển máy móc và nhận hỗ trợ khắc phục sự cố.
Nhận định phiên giao dịch ngày 18/9: Nắm giữ cổ phiếu chứng khoán, ngân hàng, bất động sản

Nhận định phiên giao dịch ngày 18/9: Nắm giữ cổ phiếu chứng khoán, ngân hàng, bất động sản

VN-Index hồi phục mạnh trong phiên 17/9 và tiến sát vùng kháng cự 1.830-1.840 điểm. Dòng tiền tập trung vào nhóm chứng khoán, ngân hàng và bất động sản, tạo động lực cho chỉ số trong ngắn hạn.
Tech4Life 2026: Đưa công nghệ từ phòng thí nghiệm vào đời sống

Tech4Life 2026: Đưa công nghệ từ phòng thí nghiệm vào đời sống

Với chủ đề “Công nghệ nâng tầm cuộc sống”, Tech4Life 2026 đặt trọng tâm vào khả năng biến công nghệ lõi, trí tuệ nhân tạo và dữ liệu thành động lực tăng năng suất, mở rộng không gian phát triển kinh tế và giải quyết những bài toán thực tiễn của TP. Hồ Chí Minh.
ACCA - VIFC Forum 2026 thúc đẩy phát triển nhân lực tài chính quốc tế

ACCA - VIFC Forum 2026 thúc đẩy phát triển nhân lực tài chính quốc tế

Trong tiến trình đưa Trung tâm tài chính quốc tế Việt Nam tại TP. Hồ Chí Minh (VIFC-HCMC) từng bước đi vào vận hành, việc xây dựng một hệ sinh thái tài chính đáp ứng các chuẩn mực quốc tế, có tính minh bạch cao. Đội ngũ nhân lực chuyên môn chất lượng cao tại VIFC-HCMC được xác định là một trong những nền tảng quan trọng để củng cố niềm tin thị trường và kết nối hiệu quả với dòng vốn quốc tế.
Thị trường chứng khoán ngày 17/9: Dòng tiền lớn nhập cuộc, VN Index tăng gần 13 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 17/9: Dòng tiền lớn nhập cuộc, VN Index tăng gần 13 điểm

Bất chấp thông tin Fed tăng lãi suất, VN Index vẫn tăng 12,66 điểm và đóng cửa trên 1.820 điểm khi dòng tiền trở lại ngân hàng, chứng khoán và bán lẻ. Thanh khoản tăng hơn 20% giúp củng cố tín hiệu hồi phục, dù khối ngoại quay lại bán ròng.
SHOWCASE AC 2026 đưa câu chuyện buôn bán người lên sân khấu qua ngôn ngữ vũ đạo

SHOWCASE AC 2026 đưa câu chuyện buôn bán người lên sân khấu qua ngôn ngữ vũ đạo

Từ hình ảnh “mắt lưới” gắn với biển cả và làng chài, SHOWCASE AC 2026 khai thác câu chuyện về những nạn nhân của nạn buôn bán người và cưỡng bức lao động, qua đó gửi gắm thông điệp về tình thân, sự đồng cảm và khát vọng trở về.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/9/2026: Tuổi Mão vận trình hanh thông, tuổi Dậu nên thận trọng tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/9/2026: Tuổi Mão vận trình hanh thông, tuổi Dậu 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 18/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.