acecook

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

nam-moi
Tin bài khác
Từ công trường Xuân đến khát vọng tổng thầu năng lượng quốc gia

Từ công trường Xuân đến khát vọng tổng thầu năng lượng quốc gia

Khi đất nước bước vào mùa Xuân mới với nhiều kỳ vọng về một chu kỳ tăng trưởng năng lượng bền vững, trên những công trường ngoài khơi và bãi chế tạo, đội ngũ kỹ sư, công nhân của Tổng công ty Cổ phần Dịch vụ Kỹ thuật Dầu khí Việt Nam (PTSC) vẫn miệt mài lao động. Từ các dự án dầu khí trọng điểm đến điện gió ngoài khơi, hành trình làm chủ chuỗi dịch vụ EPCI đang từng bước định hình vai trò tổng thầu năng lượng của doanh nghiệp Việt Nam.
Hà Nội miễn phí tham quan 17 di tích nổi tiếng dịp đầu xuân Bính Ngọ 2026

Hà Nội miễn phí tham quan 17 di tích nổi tiếng dịp đầu xuân Bính Ngọ 2026

Nhằm đáp ứng nhu cầu du xuân của người dân và du khách, Hà Nội tiếp tục miễn phí tham quan 17 di tích, danh thắng và công trình văn hóa từ ngày 20 đến hết 22/2 (mùng 4-6 tháng Giêng năm Bính Ngọ). Chính sách này không chỉ tạo điều kiện để người dân vui chơi trọn vẹn kỳ nghỉ Tết mà còn góp phần kích cầu, gia tăng sức hút cho du lịch Thủ đô trong những ngày đầu năm mới.
BSR giữ lửa dòng chảy năng lượng Xuân

BSR giữ lửa dòng chảy năng lượng Xuân

Giữa thời khắc thiêng liêng của ngày đầu năm mới, khi nhiều gia đình sum vầy bên mâm cơm Tết, tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, hàng trăm kỹ sư, công nhân vẫn lặng lẽ bám ca, theo dõi từng thông số vận hành. Không pháo hoa, không tiệc xuân, nhưng nơi đây rực sáng tinh thần trách nhiệm và niềm tự hào của những người giữ mạch năng lượng quốc gia.
MEDDOM  - nơi thành tựu khoa học được lưu giữ và nối dài trong thời đại số

MEDDOM - nơi thành tựu khoa học được lưu giữ và nối dài trong thời đại số

Giữa nhịp sống hiện đại, khi công nghệ số cho phép con người tiếp cận kho tàng tri thức khổng lồ chỉ bằng vài thao tác, Công viên Di sản các nhà khoa học Việt Nam (MEDDOM Park) và Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam vẫn giữ cho mình một giá trị riêng biệt không thể thay thế: giá trị của hiện vật gốc, của ký ức sống và những câu chuyện khoa học chân thực. MEDDOM không chỉ là một điểm đến tham quan, mà là ngôi nhà của trí thức Việt Nam, nơi khoa học được kể lại bằng con người, bằng thời đại lịch sử và chiều sâu văn hóa.
ETEK - Hành trình 20 năm khẳng định vị thế tiên phong trên thị trường công nghệ tự động hóa

ETEK - Hành trình 20 năm khẳng định vị thế tiên phong trên thị trường công nghệ tự động hóa

Công ty Cổ phần Giải pháp Tự động hóa ETEK được biết tới với vai trò tiên phong trong cung cấp giải pháp tự động hóa tổng thể, cùng các giải pháp giáo dục, dân sinh hàng đầu tại Việt Nam.
CEO AI của Microsoft: Hầu hết công việc văn phòng có thể được tự động hóa trong 18 tháng tới

CEO AI của Microsoft: Hầu hết công việc văn phòng có thể được tự động hóa trong 18 tháng tới

Hầu như toàn bộ công việc của nhân viên văn phòng có thể được tự động hóa bằng trí tuệ nhân tạo trong vòng một năm rưỡi tới, theo nhận định của ông Mustafa Suleyman, Giám đốc điều hành bộ phận AI của Microsoft, trong cuộc phỏng vấn với Financial Times.
Lễ mừng lúa mới của người Gié Triêng - Bản giao hưởng giữa đại ngàn

Lễ mừng lúa mới của người Gié Triêng - Bản giao hưởng giữa đại ngàn

Trở lại làng Đăk Răng, xã Dục Nông, tỉnh Quảng Ngãi vào những ngày cuối năm, khi cái se lạnh của mùa khô bắt đầu len lỏi qua những cánh rừng, chúng tôi may mắn được hòa mình vào không khí linh thiêng và rộn ràng của Lễ mừng lúa mới. Đây là ngày hội lớn nhất, kết tinh những giá trị văn hóa, tín ngưỡng và tinh thần đoàn kết của người Gié Triêng sau một năm lao động miệt mài.
Khoa học - Công nghệ với sứ mệnh trụ cột tăng trưởng của đất nước

Khoa học - Công nghệ với sứ mệnh trụ cột tăng trưởng của đất nước

Sau thành công rực rỡ của Đại hội XIV của Đảng, hòa trong khí thế "Không để một ngày lãng phí, một tuần chậm trễ", khoa học - công nghệ sẽ phải chuyển mình để không lỡ nhịp chuyến tàu lịch sử, dấn thân vào công cuộc xác lập "chủ quyền công nghệ"để trở thành trụ cột kiến tạo cho sự phát triển bền vững và khẳng định chủ quyền của đất nước.
Hợp tác tự động hóa cho các nhà máy thủy điện tại Việt Nam

Hợp tác tự động hóa cho các nhà máy thủy điện tại Việt Nam

Valmet Oyj và Công ty TNHH Industries Equipment and Solution (IESC) đang hợp tác cung cấp và triển khai hệ thống điều khiển phân tán (DCS) cùng hệ thống điều tốc điện cho hai nhà máy thủy điện Đăklo 1 và Đăklo 3 tại tỉnh Quảng Ngãi.
Kỳ 5: Kiến tạo hệ sinh thái đổi mới

Kỳ 5: Kiến tạo hệ sinh thái đổi mới

Nhìn lại toàn bộ hành trình phân tích từ Kỳ 1 đến Kỳ 4, có thể nhận ra một thực tế không dễ chịu nhưng cần được gọi tên: Việt Nam không thiếu nghị quyết, chiến lược hay chương trình KHCN, nhưng cần một kiến trúc đổi mới thống nhất, nơi các chủ thể cùng vận hành theo một logic chung.
song-gia-tri