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
Smart #2 ra mắt: Giải pháp xe điện mini đô thị với tầm vận hành 290km

Smart #2 ra mắt: Giải pháp xe điện mini đô thị với tầm vận hành 290km

Ngành công nghiệp ô tô điện vừa ghi nhận sự trở lại đầy ấn tượng của thương hiệu Smart trong phân khúc xe mini đô thị với việc ra mắt mẫu Smart #2 tại Triển lãm Ô tô Paris.
Những góc nhìn khác nhau quanh câu chuyện “Con ghét bố mẹ”

Những góc nhìn khác nhau quanh câu chuyện “Con ghét bố mẹ”

Thời gian gần đây, những chia sẻ xoay quanh nhóm Facebook “Con ghét bố mẹ” đang thu hút sự chú ý từ cộng đồng mạng. Điều này đặt ra nhiều câu hỏi về sự mâu thuẫn giữa các thế hệ trong gia đình. Qua chia sẻ của học sinh, phụ huynh và chuyên gia tâm lý, mối quan hệ giữa cha mẹ và con cái được nhìn nhận rõ ràng hơn.
Xây dựng lối sống xanh và tiết kiệm năng lượng trong trường học

Xây dựng lối sống xanh và tiết kiệm năng lượng trong trường học

Sáng 19/10/2026, tại Trường Trung học Cơ sở Trần Duy Hưng (TP. Hà Nội), Cục Năng lượng - Dầu khí (Bộ Công Thương) tổ Chương trình tuyên truyền “Học sinh với kiến thức sử dụng năng lượng an toàn, tiết kiệm và hiệu quả” cho hơn 2000 học sinh.
Amstro’s Gallery 2026: “Vetuoris” – Hành trình khám phá những bước chuyển mình trong nhận thức về vũ trụ

Amstro’s Gallery 2026: “Vetuoris” – Hành trình khám phá những bước chuyển mình trong nhận thức về vũ trụ

Trở lại với mùa triển lãm thường niên, Amstro’s Gallery 2026 mang đến chủ đề “Vetuoris”, lấy cảm hứng từ thời kỳ Phục Hưng và những bước ngoặt trong hành trình khám phá vũ trụ của nhân loại, hứa hẹn mở ra một không gian trải nghiệm nơi kiến thức thiên văn học được truyền tải qua những mô hình trực quan, thí nghiệm khoa học và hoạt động tương tác dành cho công chúng, đặc biệt là các bạn học sinh.
Nhận định phiên giao dịch ngày 20/10: Thận trọng, chưa vội bắt đáy

Nhận định phiên giao dịch ngày 20/10: Thận trọng, chưa vội bắt đáy

VN-Index giảm gần 16,1 điểm trong phiên 19/10, xuyên thủng ngưỡng 1.700 điểm trong bối cảnh thanh khoản gia tăng và áp lực bán có dấu hiệu lan rộng. Trước nguy cơ chỉ số tiếp tục lùi về vùng hỗ trợ 1.660 điểm, nhà đầu tư được khuyến nghị giữ quan điểm thận trọng, chưa vội bắt đáy và chờ tín hiệu hồi phục rõ ràng hơn.
Thị trường chứng khoán ngày 19/10: VIC bị bán mạnh cuối phiên, VN Index đánh mất mốc 1.690 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 19/10: VIC bị bán mạnh cuối phiên, VN Index đánh mất mốc 1.690 điểm

VN Index giảm hơn 16 điểm sau khi có thời điểm tăng hơn 15 điểm. Áp lực bán tại VIC và nhóm ngân hàng là nguyên nhân chủ yếu kéo chỉ số đi xuống, trong khi nhiều nhóm cổ phiếu vẫn giữ được sắc xanh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/10/2026: Tuổi Dần có bước tiến mới, tuổi Dậu cần chú ý lời ăn tiếng nói

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/10/2026: Tuổi Dần có bước tiến mới, tuổi Dậu cần chú ý lời ăn tiếng nói

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/10/2026 mang đến những dự báo đáng chú ý về công việc, tài chính, tình duyên và sức khỏe của 12 con giáp. Có tuổi đón nhận cơ hội phát triển, từng bước khẳng định năng lực, nhưng cũng có tuổi cần thận trọng trong giao tiếp và quản lý chi tiêu. Dù vận trình thuận lợi hay thử thách, sự chủ động, bình tĩnh và cách ứng xử khéo léo sẽ giúp mỗi người có một ngày làm việc hiệu quả hơn.
Giám đốc Bệnh viện Xanh Pôn được bổ nhiệm làm Phó Giám đốc Sở Y tế Hà Nội

Giám đốc Bệnh viện Xanh Pôn được bổ nhiệm làm Phó Giám đốc Sở Y tế Hà Nội

TS.BS Nguyễn Đức Long, Bí thư Đảng bộ, Giám đốc Bệnh viện Đa khoa Xanh Pôn, vừa được bổ nhiệm giữ chức Phó Giám đốc Sở Y tế Hà Nội với thời hạn 5 năm.
Chứng khoán MB lãi hơn 1.100 tỷ đồng sau 9 tháng, hoàn thành 62% kế hoạch cả năm

Chứng khoán MB lãi hơn 1.100 tỷ đồng sau 9 tháng, hoàn thành 62% kế hoạch cả năm

Kết thúc 9 tháng đầu năm 2026, Chứng khoán MB (MBS) thu về hơn 3.668 tỷ đồng doanh thu hoạt động, lợi nhuận trước thuế đạt gần 1.140 tỷ đồng. Quy mô tài sản tiếp tục được mở rộng.
[E-Magazine] Giải phẫu buồng lái 6 bậc tự do

[E-Magazine] Giải phẫu buồng lái 6 bậc tự do

Một phi công đẩy cần ga, thân người ngả nhẹ, đường băng lao tới, tiếng động cơ rít lên và chân trời hạ xuống. Nhưng nhìn từ bên ngoài, “chiếc máy bay” chưa từng rời khỏi căn phòng. Đằng sau nghịch lý ấy là một kiến trúc công nghệ tinh vi, nơi vật lý, robot, đồ họa, điều khiển và khoa học về con người cùng hợp lực để tạo nên thứ quan trọng hơn sự giống thật - một phản ứng đủ thật.
master