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

hoi-cho-duoc-lieu
Tin bài khác
Waymo mở dịch vụ Robotaxi công cộng tại Los Angeles

Waymo mở dịch vụ Robotaxi công cộng tại Los Angeles

Waymo chính thức mở cửa dịch vụ robotaxi công cộng tại Los Angeles, mang đến trải nghiệm di chuyển hoàn toàn tự động cho người dân. Với phạm vi hoạt động bao phủ gần 80 dặm vuông, dịch vụ này hoạt động 24/7 và đã nhận được phản hồi tích cực từ người dùng với đánh giá trung bình 4.7/5 sao. Đây là bước tiến mới của Waymo trong việc thúc đẩy công nghệ xe tự lái, mang lại sự an toàn và tiện lợi cho hàng ngàn hành khách, đồng thời góp phần định hình tương lai giao thông thông minh.
Ra mắt nền tảng hỗ trợ diễn tập an toàn thông tin

Ra mắt nền tảng hỗ trợ diễn tập an toàn thông tin

Nền tảng cung cấp miễn phí tri thức và thông tin cần thiết hỗ trợ hoạt động diễn tập, giúp quản lý và tổ chức diễn tập chuyên nghiệp, số hóa quy trình,...
Hàng loạt sản phẩm, công nghệ mới được giới thiệu tại VINAMAC EXPO 2024, Cleanfact & RHVAC Vietnam 2024

Hàng loạt sản phẩm, công nghệ mới được giới thiệu tại VINAMAC EXPO 2024, Cleanfact & RHVAC Vietnam 2024

Diễn ra từ ngày 21 - 23/11/ 2024 tại TP. Hồ Chí Minh, Triển lãm Quốc tế về Máy móc, Thiết bị, Công nghệ và Sản phẩm Công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh (VINAMAC EXPO 2024) và Triển lãm quốc tế RHVAC, Phòng sạch & Phụ trợ nhà máy công nghệ cao 2024 (Cleanfact & RHVAC Vietnam 2024), các doanh nghiệp đã trưng bày, giới thiệu hàng loạt sản phẩm, công nghệ mới.
Khởi nghiệp trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cùng với TT-GREEN

Khởi nghiệp trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cùng với TT-GREEN

Với xu hướng ngày càng quan tâm đến sức khỏe, các phương pháp chăm sóc sức khỏe Đông y kết hợp công nghệ hiện đại đang mở ra những cơ hội đầy tiềm năng trong chuyên ngành chăm sóc sức khỏe. Đáp ứng nhu cầu đó, TT-GREEN tổ chức khóa học "Đặt Tâm Vào Đôi Tay" - chương trình đào tạo đặc biệt giúp chuyển giao công nghệ và trang bị kiến thức chuyên sâu cho những ai đam mê và mong muốn khởi nghiệp trong lĩnh vực này.
Giảm 75% thời gian lập trình máy công cụ nhờ AI

Giảm 75% thời gian lập trình máy công cụ nhờ AI

Tại Hội nghị Microsoft Ignite ở Chicago, Hoa Kỳ, Bộ phận Trí tuệ nhân tạo trong sản xuất của Hexagon vừa công bố một công cụ lập trình tự động cho sản xuất (CAM) có tên là ProPlanAI.
Vì sao Hóa dầu Petrolimex điều chỉnh kế hoạch kinh doanh?

Vì sao Hóa dầu Petrolimex điều chỉnh kế hoạch kinh doanh?

Tổng công ty Hóa dầu Petrolimex (PLC – niêm yết trên sàn HNX) vừa thông báo về việc lấy ý kiến cổ đông để điều chỉnh kế hoạch sản xuất kinh doanh năm 2024.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/11/2024: Tuổi Mùi công việc phát triển, tuổi Dần khó khăn ập tới

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/11/2024: Tuổi Mùi công việc phát triển, tuổi Dần khó khăn ập tới

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 23/11/2024 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 22/11: Đà tăng chững lại, dòng tiền thận trọng

Thị trường chứng khoán ngày 22/11: Đà tăng chững lại, dòng tiền thận trọng

Thị trường có sự chững lại sau 2 phiên tăng điểm mạnh liên tiếp. Nhà đầu tư tỏ ra thận trọng hơn khi dòng tiền vào thị trường khá hạn chế, đặc biệt trong phiên sáng. Áp lực chốt lời ở các nhóm ngành bất động sản và chứng khoán là nguyên nhân chính khiến VN Index điều chỉnh nhẹ.
Petrovietnam là doanh nghiệp nộp ngân sách lớn nhất Việt Nam

Petrovietnam là doanh nghiệp nộp ngân sách lớn nhất Việt Nam

Với số nộp ngân sách nhà nước năm 2023 ghi nhận đạt gần 95.000 tỷ đồng, Tập đoàn Dầu khí Việt nam (Petrovietnam) dẫn đầu VNTAX 200 – Danh sách các doanh nghiệp nộp ngân sách lớn nhất Việt Nam.
Tàu thăm dò Trung Quốc phát hiện thêm bằng chứng về một đại dương cổ trên Sao Hỏa

Tàu thăm dò Trung Quốc phát hiện thêm bằng chứng về một đại dương cổ trên Sao Hỏa

Dữ liệu thu thập từ tàu thăm dò Zhurong và các vệ tinh quay quanh Sao Hỏa cho thấy sự tồn tại của một đường bờ biển cổ xưa tại khu vực Utopia Planitia trên Sao Hỏa.