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
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/9/2026: Tuổi Tuất vận trình hanh thông, tuổi Ngọ nên thận trọng tài chính

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/9/2026: Tuổi Tuất vận trình hanh thông, tuổi Ngọ nên thận trọng tài chính

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 22/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Việt - Trung xây dựng Phòng thí nghiệm Liên hợp ứng dụng trí tuệ nhân tạo

Việt - Trung xây dựng Phòng thí nghiệm Liên hợp ứng dụng trí tuệ nhân tạo

Phòng thí nghiệm Liên hợp ứng dụng trí tuệ nhân tạo Việt - Trung được kỳ vọng trở thành đầu mối kết nối nghiên cứu, phát triển công nghệ AI với các kịch bản ứng dụng thực tế tại Việt Nam và thị trường ASEAN.
[E-Magazine] Cuộc chiến giành quyền kiểm soát nền văn minh hậu-carbon

[E-Magazine] Cuộc chiến giành quyền kiểm soát nền văn minh hậu-carbon

Phía sau những chiếc xe điện, những trạm sạc và khẩu hiệu “năng lượng xanh” đang là một cuộc tái phân phối quyền lực quy mô hành tinh. Thế giới tưởng rằng mình đang chứng kiến sự chuyển đổi của ngành giao thông. Nhưng sâu hơn, đây là cuộc tranh đoạt quyền sở hữu đối với nền văn minh hậu-carbon, nơi pin điện, vật liệu hiếm và bằng sáng chế công nghệ đang dần thay thế vai trò lịch sử của dầu mỏ trong thế kỷ XX.
Đi xa 1.000 km sau một lần sạc: Geely chốt lịch ra mắt pin thể rắn

Đi xa 1.000 km sau một lần sạc: Geely chốt lịch ra mắt pin thể rắn

Geely bứt phá với công nghệ pin thể rắn 500 Wh/kg, nâng tầm hoạt động xe điện lên 1.000 km, sẵn sàng thương mại hóa toàn diện từ năm 2027.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/9: Hạn chế mua tăng thêm khi thị trường khởi sắc

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/9: Hạn chế mua tăng thêm khi thị trường khởi sắc

Sau phiên giảm điểm cuối tuần trước, thị trường chứng khoán được dự báo vẫn duy trì xu hướng phục hồi, song nhà đầu tư nên thận trọng và hạn chế mua tăng thêm tỷ trọng khi thị trường khởi sắc.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/9/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 21/9/2026: Tuổi Hợi tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ 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 21/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Contech Vietnam 2026 khai mở không gian giao thương cho ngành xây dựng, mỏ và giao thông

Contech Vietnam 2026 khai mở không gian giao thương cho ngành xây dựng, mỏ và giao thông

Không chỉ là nơi trưng bày máy móc và công nghệ, Contech Vietnam 2026 hướng tới trở thành cầu nối giữa doanh nghiệp Việt Nam với các đối tác quốc tế trong lĩnh vực xây dựng, khai thác mỏ và giao thông, trong bối cảnh nhu cầu về công nghệ mới và thiết bị hiện đại ngày càng tăng.
Nghiên cứu khả năng của công nghệ 7D

Nghiên cứu khả năng của công nghệ 7D

Bài báo xem xét các cách tiếp cận mới về mô hình hóa đa chiều và công nghệ 7D trong các công trình nghiên cứu của các Nhà Khoa học Liên bang Nga. Các khái niệm về bản sao kỹ thuật số; mô hình hóa thông tin; và phân tích dữ liệu đa chiều, được phân tích trong bài báo. Dự trên việc xem xét các cách tiếp cận hiện có, một mô hình tích hợp về công nghệ 7D được các tác giả đề xuất với sự thống nhất các khía cạnh: kỹ thuật; quản lý; và dự đoán kinh tế, của mô hình đa chiều.
Xét tuyển đại học: Dự kiến bỏ điểm cộng IELTS và giải học sinh giỏi

Xét tuyển đại học: Dự kiến bỏ điểm cộng IELTS và giải học sinh giỏi

Từ năm 2027, thí sinh dự kiến không còn được cộng điểm khi xét tuyển đại học nhờ chứng chỉ IELTS, chứng chỉ quốc tế hoặc thành tích học sinh giỏi.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao

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: VPBank nộp hơn 31.000 tỷ đồng vào ngân sách; VPBank tăng mạnh lãi suất huy động; SACOMBANK kiện toàn nhân sự lãnh đạo cấp cao...