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
Việt Nam xác lập 3 cam kết chiến lược, thúc đẩy phát triển và làm chủ AI

Việt Nam xác lập 3 cam kết chiến lược, thúc đẩy phát triển và làm chủ AI

Tuần lễ Số Quốc tế Việt Nam 2026 (VIDW 2026) khai mạc ngày 28/10 tại Quảng Ninh, quy tụ hơn 500 đại biểu đến từ gần 30 quốc gia.
‘Mạng lưới Khoa học sự sống bền vững 2026’ kết nối các nhà khoa học quốc tế hướng tới tương lai bền vững

‘Mạng lưới Khoa học sự sống bền vững 2026’ kết nối các nhà khoa học quốc tế hướng tới tương lai bền vững

Hội thảo "Mạng lưới Khoa học sự sống bền vững 2026" vừa chính thức khai mạc tại Đại học Bách khoa Hà Nội với chủ đề “Thúc đẩy tương lai bền vững và có khả năng chống chịu thông qua hợp tác quốc tế, giáo dục và nghiên cứu liên ngành về khoa học sự sống”.
MIK Group bổ nhiệm nữ Tổng Giám đốc mới

MIK Group bổ nhiệm nữ Tổng Giám đốc mới

MIK Group bổ nhiệm bà Trần Thị Minh Thúy làm Tổng Giám đốc kiêm người đại diện theo pháp luật, thay ông Nguyễn Trường Sơn. Trước đó, bà Thúy từng đảm nhiệm các vị trí quản lý cấp cao tại Virex, T&T Homes và Vinhomes.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/10/2026: Tuổi Thân tài lộc khởi sắc, tuổi Ngọ cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/10/2026: Tuổi Thân tài lộc khởi sắc, tuổi Ngọ cần thận trọng

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 29/10/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Thị trường chứng khoán ngày 28/10: VN-Index đảo chiều nhờ lực kéo từ nhóm ngân hàng

Thị trường chứng khoán ngày 28/10: VN-Index đảo chiều nhờ lực kéo từ nhóm ngân hàng

VN-Index kết thúc phiên 28/10 trong sắc xanh sau phần lớn thời gian giao dịch dưới tham chiếu, nhờ sự hỗ trợ của VCB, VIC và một số cổ phiếu ngân hàng. Dù chỉ số phục hồi gần 5 điểm, số mã giảm vẫn nhiều hơn số mã tăng, cho thấy tâm lý thận trọng vẫn bao trùm thị trường.
Đoàn Hội Tự động hóa Việt Nam tham dự NEPCON ASIA và Robotech 2026 tại Trung Quốc

Đoàn Hội Tự động hóa Việt Nam tham dự NEPCON ASIA và Robotech 2026 tại Trung Quốc

Đoàn đại biểu Hội Tự động hóa Việt Nam tham dự hai triển lãm công nghệ NEPCON ASIA 2026 và Robotech 2026 diễn ra từ 27-29/10 tại Thâm Quyến, Trung Quốc, nhằm cập nhật xu hướng sản xuất thông minh, khảo sát công nghệ và thúc đẩy hợp tác quốc tế.
AEF 2026: Từ hợp tác quốc tế đến những động lực tăng trưởng mới

AEF 2026: Từ hợp tác quốc tế đến những động lực tăng trưởng mới

Ngày 27/10/2026, Diễn đàn Kinh tế Mùa thu 2026 bước vào ngày làm việc với 16 phiên chuyên đề, tập trung thảo luận những động lực tăng trưởng mới, tái cấu trúc chuỗi giá trị toàn cầu, công nghệ đột phá, logistics xanh, kinh tế tuần hoàn, kinh tế số và khả năng huy động các nguồn lực tài chính quốc tế.
Xử lý nước công nghiệp: Tối ưu từng công đoạn

Xử lý nước công nghiệp: Tối ưu từng công đoạn

Điện năng tiêu thụ tăng, màng lọc suy giảm hiệu suất và chi phí bảo trì phát sinh là những vấn đề khiến doanh nghiệp phải nhìn lại hệ thống xử lý nước công nghiệp. Tối ưu không chỉ là thay thiết bị bằng công nghệ mới, mà còn phải xác định tổn thất xuất hiện ở đâu và liệu việc nâng cấp có mang lại hiệu quả tương xứng.
Giải ngân kinh phí khoa học, công nghệ: Tăng tốc gắn với hiệu quả đầu ra

Giải ngân kinh phí khoa học, công nghệ: Tăng tốc gắn với hiệu quả đầu ra

Tính đến ngày 26/10/2026, tỷ lệ giải ngân kinh phí khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số trên cả nước đạt 41,18%; riêng khối địa phương đạt 38,49%. Trước áp lực hoàn thành kế hoạch năm, Bộ Khoa học và Công nghệ yêu cầu các địa phương chủ động tháo gỡ vướng mắc, đẩy nhanh tiến độ thực hiện nhiệm vụ, đồng thời gắn giải ngân với kết quả đầu ra và hiệu quả sử dụng ngân sách.
Từ màn hình phức tạp đến trợ lý thông minh: Trải nghiệm người dùng đang thay đổi ngành sản xuất

Từ màn hình phức tạp đến trợ lý thông minh: Trải nghiệm người dùng đang thay đổi ngành sản xuất

Trong kỷ nguyên số, các hệ thống quản lý sản xuất không chỉ cần mạnh mẽ về công nghệ mà còn phải dễ sử dụng. Sự chuyển dịch từ những giao diện phức tạp sang trải nghiệm trực quan đang giúp doanh nghiệp rút ngắn thời gian đào tạo, hạn chế sai sót và nâng cao hiệu suất vận hành nhà máy.
master