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
Khi chính mô hình AI trở thành điểm yếu bảo mật

Khi chính mô hình AI trở thành điểm yếu bảo mật

Khi doanh nghiệp ngày càng tự phát triển, tùy chỉnh và đưa AI vào các hoạt động chuyên biệt, mô hình AI không chỉ là công cụ hỗ trợ mà còn trở thành một phần quan trọng của hệ thống dữ liệu và vận hành.
NATIF dự kiến tài trợ tối đa 3 tỷ đồng cho một nhiệm vụ đổi mới công nghệ ứng dụng AI

NATIF dự kiến tài trợ tối đa 3 tỷ đồng cho một nhiệm vụ đổi mới công nghệ ứng dụng AI

NATIF mở rộng cơ chế hỗ trợ đổi mới công nghệ ứng dụng AI, đồng thời kết nối doanh nghiệp Việt Nam - Nhật Bản qua chương trình đồng tài trợ NATIF - NEDO.
Năm 2026: AM Best tiếp tục xếp hạng năng lực tài chính của BIC ở mức B++

Năm 2026: AM Best tiếp tục xếp hạng năng lực tài chính của BIC ở mức B++

Tổ chức xếp hạng tín nhiệm tài chính hàng đầu thế giới AM Best vừa công bố xếp hạng tín nhiệm năm 2026 của Tổng Công ty Bảo hiểm BIDV (BIC).
BIDV kết nối cơ hội kinh doanh và tài chính Việt Nam - Thái Lan

BIDV kết nối cơ hội kinh doanh và tài chính Việt Nam - Thái Lan

Ngày 28/09/2026, tại TP. Hồ Chí Minh, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) đã phối hợp với Tổng Lãnh sự quán Thái Lan tại Thành phố Hồ Chí Minh tổ chức Hội thảo kinh doanh “Triển vọng kinh doanh và tài chính Việt Nam - Thái Lan: xu hướng kinh tế, đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) và chiến lược quản lý rủi ro”.
EU nâng chuẩn bao bì: Doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu cần chuẩn bị gì cho cuộc chơi mới?

EU nâng chuẩn bao bì: Doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu cần chuẩn bị gì cho cuộc chơi mới?

Các tiêu chuẩn mới về bao bì, tái chế và trách nhiệm môi trường đang từng bước định hình lại chuỗi cung ứng toàn cầu.
Dữ liệu cảm biến: “mỏ vàng” chưa được khai thác của nhà máy thông minh

Dữ liệu cảm biến: “mỏ vàng” chưa được khai thác của nhà máy thông minh

Các nhà máy hiện đại đang tạo ra lượng dữ liệu cảm biến khổng lồ, nhưng phần lớn nguồn dữ liệu này chưa được chuyển hóa thành quyết định vận hành kịp thời. Khi hàng nghìn cảm biến liên tục ghi nhận nhiệt độ, áp suất, độ rung và chất lượng, bài toán quan trọng của sản xuất thông minh không còn là thu thập thêm dữ liệu, mà là xây dựng hạ tầng để phân tích và hành động theo thời gian thực.
Công nghiệp công nghệ số tăng trưởng hơn 32% sau 9 tháng

Công nghiệp công nghệ số tăng trưởng hơn 32% sau 9 tháng

Tháng 9/2026, doanh thu lĩnh vực công nghiệp công nghệ số ước đạt 770.766 tỷ đồng, tăng 36% so với cùng kỳ năm 2025. Lũy kế 9 tháng, doanh thu lĩnh vực này ước đạt 5.387.142 tỷ đồng, tăng khoảng 32,1%.
Nhận định phiên giao dịch ngày 1/10: Ưu tiên quản trị rủi ro

Nhận định phiên giao dịch ngày 1/10: Ưu tiên quản trị rủi ro

Sau ba phiên điều chỉnh liên tiếp, VN-Index đã mất mốc MA50 ngày trong bối cảnh áp lực bán gia tăng và khối ngoại tiếp tục bán ròng mạnh. Thị trường được đánh giá có thể tiếp tục kiểm định các vùng hỗ trợ thấp hơn, do đó nhà đầu tư nên ưu tiên quản trị rủi ro và hạn chế gia tăng tỷ trọng khi xu hướng chưa ổn định.
Để hydrogen chuyển từ công nghệ tiềm năng đến giá trị kinh tế thực

Để hydrogen chuyển từ công nghệ tiềm năng đến giá trị kinh tế thực

Việt Nam đã có chiến lược phát triển năng lượng hydrogen với mục tiêu sản xuất 100.000 - 500.000 tấn/năm vào năm 2030 và 10 - 20 triệu tấn/năm vào năm 2050. Bài toán lớn cần được giải chính là khả năng hình thành một hệ sinh thái đủ nguồn cung, khách hàng, hạ tầng, công nghệ, tài chính, tiêu chuẩn và nhân lực để hydrogen thực sự đi vào nền kinh tế.
BSR kiện toàn cơ chế hoạch định chiến lược, hướng tới phát triển bền vững

BSR kiện toàn cơ chế hoạch định chiến lược, hướng tới phát triển bền vững

Ngày 29/9/2026, Tổng Công ty Lọc hóa dầu Việt Nam (BSR) tổ chức cuộc họp khởi động Ủy ban Chiến lược và Phát triển bền vững (UBCL), nhằm nâng cao chất lượng tham mưu cho HĐQT về chiến lược, đầu tư, công nghệ và phát triển bền vững, đáp ứng yêu cầu chuyển dịch của ngành năng lượng và định hướng phát triển BSR đến năm 2035, tầm nhìn 2050.
master