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
Honda UC3 lắp ráp trong nước: Nâng cấp sức mạnh 6,24 kW, tối ưu nền tảng pin LFP

Honda UC3 lắp ráp trong nước: Nâng cấp sức mạnh 6,24 kW, tối ưu nền tảng pin LFP

Sau chưa đầy ba tháng phân phối dưới dạng nhập khẩu từ Thái Lan, mẫu xe máy điện cao cấp Honda UC3 đã chính thức được chuyển sang lắp ráp nội địa tại nhà máy Phúc Yên.
[E-Magazine] ETEK 20 năm tạo giá trị bền vững trong lĩnh vực Tự động hoá

[E-Magazine] ETEK 20 năm tạo giá trị bền vững trong lĩnh vực Tự động hoá

Hai thập niên hình thành và phát triển đã đưa ETEK từ một doanh nghiệp cung cấp thiết bị đào tạo nghề tự động hóa cho các cơ sở đào tạo trở thành đơn vị mang đến các giải pháp công nghệ ngày càng toàn diện cho sản xuất và đời sống. Bước tiếp chặng đường 20 năm, ETEK đang tạo những đột phá, sẵn sàng tâm thế cho những khát vọng mới, nâng tầm năng lực công nghệ Việt.
Nhận định phiên giao dịch ngày 15/10: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

Nhận định phiên giao dịch ngày 15/10: Thận trọng, hạn chế bắt đáy

VN-Index nối dài chuỗi giảm điểm lên sáu phiên liên tiếp, dù đã có thời điểm kiểm định ngưỡng hỗ trợ tâm lý 1.700 điểm và thu hẹp đà giảm vào cuối phiên. Trong bối cảnh thanh khoản chưa cải thiện, lực cầu còn yếu và xu hướng điều chỉnh vẫn chiếm ưu thế, nhà đầu tư được khuyến nghị hạn chế bắt đáy, đồng thời cân nhắc cơ cấu danh mục khi thị trường xuất hiện nhịp hồi kỹ thuật.
VTG 2026: Thúc đẩy sự chuyển đổi cho các nhà sản xuất dệt may và da giày

VTG 2026: Thúc đẩy sự chuyển đổi cho các nhà sản xuất dệt may và da giày

Từ ngày 14 - 17/10/2026 tại Trung tâm Hội chợ và Triển lãm Sài Gòn (SECC) sẽ diễn ra triển lãm Ngành dệt may và da giày của Việt Nam (VTG 2026), triển làm lần này thu hút 400 thương hiệu toàn cầu đến từ 11 quốc gia và vùng lãnh thổ tham gia nhằm tạo cơ hội để các nhà sản xuất và người mua gặp gỡ, khám phá công nghệ mới, tìm kiếm giải pháp và mở rộng hợp tác kinh doanh.
Làm chủ vật liệu mới, nâng tầm vị thế Việt Nam trong chuỗi giá trị bán dẫn

Làm chủ vật liệu mới, nâng tầm vị thế Việt Nam trong chuỗi giá trị bán dẫn

Ngày 14/10, hội thảo chuyên sâu SemiConnect Vietnam 2026 diễn ra tại Hà Nội, tập trung thảo luận chiến lược phát triển vật liệu bán dẫn, tăng cường liên kết giữa công nghiệp điện tử và bán dẫn, hướng tới nâng cao năng lực công nghệ và mở rộng sự tham gia của doanh nghiệp Việt Nam trong chuỗi giá trị toàn cầu.
Thị trường chứng khoán ngày 14/10: Họ Vin lấy đi hơn 11 điểm của thị trường, VN Index lùi về vùng 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 14/10: Họ Vin lấy đi hơn 11 điểm của thị trường, VN Index lùi về vùng 1.700 điểm

VN Index có lúc đánh mất mốc 1.700 điểm trước khi hồi nhẹ cuối phiên, nhưng lực cầu vẫn chưa đủ mạnh để xoay chuyển cục diện. Cổ phiếu họ Vin lao dốc, thanh khoản èo uột và khối ngoại bán ròng tiếp tục đẩy tâm lý tiêu cực lên thị trường.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/10/2026: Tuổi Ngọ đón cơ hội tài lộc, tuổi Tỵ cần thận trọng trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 15/10/2026: Tuổi Ngọ đón cơ hội tài lộc, tuổi Tỵ cần thận trọng trong công việc

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 15/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
Công nghệ lõi mở đường cho nhà máy thông minh vận hành tự chủ

Công nghệ lõi mở đường cho nhà máy thông minh vận hành tự chủ

Ngày 13/10, trong khuôn khổ triển lãm MTA Hanoi 2026, Hội Tự động hóa Việt Nam phối hợp với Informa Markets Việt Nam tổ chức hội thảo “Nhà máy thông minh thế hệ mới: Trí tuệ nhân tạo công nghiệp, thị giác máy và bản sao số cho vận hành tự chủ”.
Lái xe nhàn tênh với ghế massage và trợ lý DiPilot trên BYD Seagull thế hệ mới

Lái xe nhàn tênh với ghế massage và trợ lý DiPilot trên BYD Seagull thế hệ mới

Thế hệ thứ hai của mẫu xe điện đô thị BYD Seagull đánh dấu sự chuyển dịch mạnh mẽ từ một phương tiện di chuyển cá nhân cỡ nhỏ sang định dạng một chiếc xe gia đình thực thụ.
Petrovietnam - dư địa tăng trưởng từ năng lực sẵn có

Petrovietnam - dư địa tăng trưởng từ năng lực sẵn có

Cốt lõi dầu khí đã làm nên một hình ảnh Petrovietnam hơn nửa thế kỷ qua, những đường biên kinh doanh mới giờ đang hiện ra - khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG), chế biến sâu, điện gió ngoài khơi, nhiên liệu mới, dịch vụ kỹ thuật quốc tế và điện hạt nhân. Vấn đề đáng chú ý không phải Tập đoàn đang bước vào bao nhiêu lĩnh vực, mà bao nhiêu năng lực cũ có thể chuyển hóa thành nguồn doanh thu mới?!
master