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

vcca2026
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 22/4: Thận trọng hơn khi mở mua mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 22/4: Thận trọng hơn khi mở mua mới

VN-Index điều chỉnh nhẹ trong bối cảnh áp lực chốt lời gia tăng và độ rộng thị trường suy yếu. Khi chỉ số rung lắc tại vùng kháng cự cao, nhà đầu tư được khuyến nghị thận trọng hơn với các quyết định giải ngân mới.
Điều chỉnh mục tiêu sản xuất: Từ dữ liệu đến lợi nhuận bền vững

Điều chỉnh mục tiêu sản xuất: Từ dữ liệu đến lợi nhuận bền vững

Trong bối cảnh sản xuất công nghiệp hiện đại, việc cải thiện khả năng kiểm soát quy trình không còn là đích đến cuối cùng. Một nghịch lý phổ biến tại các nhà máy sản xuất liên tục, đặc biệt trong ngành giấy là dù độ ổn định vận hành được nâng cao, báo cáo chi phí vẫn không ghi nhận cải thiện đáng kể. Điều này đặt ra yêu cầu về một cách tiếp cận mới: chuyển từ “kiểm soát tốt hơn” sang “tối ưu hóa giá trị kinh tế”.
Vĩnh Long gìn giữ, phát huy giá trị văn hóa dân tộc

Vĩnh Long gìn giữ, phát huy giá trị văn hóa dân tộc

Từ lâu, tỉnh Vĩnh Long có bề dày truyền thống lịch sử, văn hóa, cách mạng, giàu tinh thần yêu nước, nhân nghĩa, hiếu học, cần cù và sáng tạo. Đây là nơi hội tụ, giao thoa văn hóa của đồng bào dân tộc Kinh, Khmer, Hoa, Chăm,... tạo nên bức tranh đa sắc về phong tục, tôn giáo, lối sống đặc trưng của vùng sông nước Nam Bộ.
Thị trường chứng khoán ngày 21/4: Áp lực bán cuối phiên gia tăng, VN-Index đảo chiều giảm nhẹ

Thị trường chứng khoán ngày 21/4: Áp lực bán cuối phiên gia tăng, VN-Index đảo chiều giảm nhẹ

Thị trường chứng khoán ngày 21/4 ghi nhận diễn biến đảo chiều vào cuối phiên khi áp lực bán tăng mạnh ở nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, kéo VN-Index từ trạng thái tăng điểm chuyển sang giảm nhẹ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/4/2026: Tuổi Tý điềm tranh đoạt, tuổi Mùi tiến triển mới

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 22/4/2026: Tuổi Tý điềm tranh đoạt, tuổi Mùi tiến triển mới

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 22/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Dấu ấn công nghệ, mở rộng hợp tác tại Mining & Construction Vietnam 2026

Dấu ấn công nghệ, mở rộng hợp tác tại Mining & Construction Vietnam 2026

Triển lãm Mining & Construction Vietnam 2026 quy tụ gần 200 doanh nghiệp đến từ 17 quốc gia và vùng lãnh thổ, mang tới những công nghệ và xu hướng mới nhất trong lĩnh vực khai khoáng, xây dựng trên thế giới.
Doanh nghiệp một người: “Sói đơn độc” hay đơn vị kinh tế có điều kiện

Doanh nghiệp một người: “Sói đơn độc” hay đơn vị kinh tế có điều kiện

Trong bối cảnh kinh tế hiện đại, không phải ai cũng cần thành lập một công ty theo cách truyền thống, nhưng ngày càng nhiều cá nhân buộc phải tự biến mình thành một thực thể doanh nghiệp để thích nghi. Khái niệm "Company of One" (Doanh nghiệp một người)4 không còn là một ý tưởng xa lạ mà đã trở thành một hệ điều hành mới cho sự nghiệp trong kỷ nguyên số.
Tăng cường sức đề kháng trong cuộc chiến chống vi phạm bản quyền ở lĩnh vực xuất bản

Tăng cường sức đề kháng trong cuộc chiến chống vi phạm bản quyền ở lĩnh vực xuất bản

Ngày 20/4, Báo Nhân Dân tổ chức tọa đàm "Tăng cường sức đề kháng trong cuộc chiến chống vi phạm bản quyền ở lĩnh vực xuất bản".
Tennis vì cộng đồng: Khi mỗi cú đánh tạo nên hy vọng

Tennis vì cộng đồng: Khi mỗi cú đánh tạo nên hy vọng

Không chỉ là một giải tennis phong trào, E&A Open lần thứ 15 - Cúp Á Âu Electric tiếp tục khẳng định vai trò là điểm hẹn của đam mê, kết nối và sẻ chia. Năm 2026, giải đấu mang theo một sứ mệnh đặc biệt: gây quỹ hỗ trợ bệnh nhi có hoàn cảnh khó khăn, để mỗi cú đánh trên sân đều góp phần thắp lên những hy vọng ngoài đời.
Nhận định phiên giao dịch ngày 21/4: Cơ hội gia tăng tỷ trọng khi thị trường điều chỉnh

Nhận định phiên giao dịch ngày 21/4: Cơ hội gia tăng tỷ trọng khi thị trường điều chỉnh

Sau phiên tăng mạnh, thị trường được dự báo có thể xuất hiện các nhịp điều chỉnh ngắn hạn do tâm lý thận trọng gia tăng, mở ra cơ hội để nhà đầu tư cân nhắc gia tăng tỷ trọng ở những cổ phiếu có nền tảng tốt.
vn-web
song-gia-tri