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
Nhà trường - doanh nghiệp: Cùng đào tạo nhân lực công nghệ

Nhà trường - doanh nghiệp: Cùng đào tạo nhân lực công nghệ

Diễn đàn hợp tác Nhà trường - Doanh nghiệp 2026 đặt ra một vấn đề cấp thiết trong kỷ nguyên AI: doanh nghiệp không chỉ cần thêm nhân lực, mà cần nhân lực có thể thích ứng với công nghệ, giải quyết vấn đề và tạo ra giá trị trong môi trường làm việc thực tế.
Chi phí cao của dữ liệu không chính xác trong tự động hóa xử lý nước thải

Chi phí cao của dữ liệu không chính xác trong tự động hóa xử lý nước thải

Các đô thị đang đẩy mạnh phân tích dữ liệu, tự động hóa và mô hình song sinh kỹ thuật số nhằm dự báo nguy cơ tràn, tối ưu dòng chảy nước mưa và quản lý mạng lưới thu gom nước. Tuy nhiên, độ chính xác của những hệ thống này phụ thuộc trực tiếp vào dữ liệu từ các cảm biến hiện trường. Một phép đo sai có thể kéo theo phân tích sai, làm giảm giá trị của cả hệ thống tự động hóa.
Tủ đổi pin 30 khoang tại TP.HCM: Bước đi mới của mô hình xe điện thông minh

Tủ đổi pin 30 khoang tại TP.HCM: Bước đi mới của mô hình xe điện thông minh

Việt Nam hiện là một trong những thị trường xe máy điện lớn nhất thế giới, đứng thứ ba về doanh số theo dữ liệu của Motorcycles Data, trở thành điểm đến thu hút nhiều thương hiệu quốc tế.
Nhận định phiên giao dịch ngày 29/9: Thận trọng, kiên nhẫn chờ tín hiệu tích cực rõ ràng hơn

Nhận định phiên giao dịch ngày 29/9: Thận trọng, kiên nhẫn chờ tín hiệu tích cực rõ ràng hơn

Sau phiên giảm điểm ngày 28/9, VN-Index vẫn duy trì được vùng hỗ trợ quan trọng dù áp lực bán trên diện rộng. Thanh khoản cải thiện tại vùng hỗ trợ cho thấy lực cầu chủ động đã xuất hiện, song chưa đủ để xác nhận khả năng đảo chiều. Trong bối cảnh xu hướng chưa rõ ràng, nhà đầu tư được khuyến nghị tiếp tục thận trọng và kiên nhẫn chờ tín hiệu tích cực rõ nét hơn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/9/2026: Tuổi Mão vận trình khởi sắc, tuổi Thìn nên thận trọng tiền bạc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/9/2026: Tuổi Mão vận trình khởi sắc, tuổi Thìn 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 29/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Thị trường chứng khoán ngày 28/9: Nhóm chứng khoán lao dốc, cổ phiếu dầu khí giúp VN Index rút chân

Thị trường chứng khoán ngày 28/9: Nhóm chứng khoán lao dốc, cổ phiếu dầu khí giúp VN Index rút chân

Có thời điểm VN Index mất hơn 22 điểm và rơi xuống dưới mốc 1.770, nhưng cú tăng tốc của nhóm dầu khí đã kéo chỉ số trở lại ngoạn mục. Dù vậy, hơn 220 cổ phiếu vẫn giảm giá, cho thấy lực bán chưa thực sự qua đi.
[E-Magazine] Smart Home - Ngôi nhà biết tính toán & hành động

[E-Magazine] Smart Home - Ngôi nhà biết tính toán & hành động

Một chiếc công tắc bật bằng giọng nói chưa làm nên ngôi nhà thông minh. Một căn hộ đầy camera, cảm biến và ứng dụng cũng chưa chắc đã “biết nghĩ”. Smart Home Việt Nam đang đi qua giai đoạn phô diễn tiện nghi để bước vào cuộc cạnh tranh khó hơn. Ở đó thiết bị phải hiểu nhau, hệ thống phải hiểu hoàn cảnh và đồng tiền bỏ ra phải đổi được thành an toàn, tiện ích và hiệu quả thực sự.
Nhận định phiên giao dịch ngày 28/9: Siết chặt quản trị rủi ro cho danh mục

Nhận định phiên giao dịch ngày 28/9: Siết chặt quản trị rủi ro cho danh mục

Sau tuần giao dịch biến động mạnh, VN-Index được đánh giá vẫn đang duy trì vùng hỗ trợ kỹ thuật quan trọng, song áp lực phân hóa và thanh khoản suy giảm cho thấy tâm lý nhà đầu tư còn thận trọng. Trong bối cảnh này, việc siết chặt quản trị rủi ro, đặc biệt tại những nhóm cổ phiếu chịu áp lực bán, được đặt lên hàng đầu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/9/2026: Tuổi Thìn tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu nên thận trọng quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/9/2026: Tuổi Thìn tài lộc khởi sắc, tuổi Dậu nên thận trọng quyết định

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 28/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
MIS Future Challenge 2026: Khi học sinh được đặt vào vị trí người kiến tạo tương lai

MIS Future Challenge 2026: Khi học sinh được đặt vào vị trí người kiến tạo tương lai

Sáng 26/9, Trường Tiểu học, THCS & THPT Đa Trí Tuệ (MIS) tổ chức lễ công bố cuộc thi MIS Future Challenge 2026 với chủ đề “Kiến tạo tương lai”, mở rộng sân chơi dành cho học sinh từ tiểu học đến THPT trong và ngoài nhà trường.