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
Tích hợp robot giúp doanh nghiệp sản xuất quy mô vừa nâng cao độ chính xác

Tích hợp robot giúp doanh nghiệp sản xuất quy mô vừa nâng cao độ chính xác

Những tiến bộ trong tích hợp robot và sản xuất tự động đang giúp các doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ tiếp cận công nghệ tiên tiến, nâng cao hiệu quả vận hành và tăng khả năng cạnh tranh.
Tối ưu hóa quỹ đạo bay của UAV dạng quadcopter sử dụng thuật toán A cải tiến với chiến lược heuristic thích ứng

Tối ưu hóa quỹ đạo bay của UAV dạng quadcopter sử dụng thuật toán A cải tiến với chiến lược heuristic thích ứng

Nghiên cứu này đề xuất giải pháp lập kế hoạch quỹ đạo toàn cục cho UAV bốn cánh quạt (Quadcopter), nhằm tối ưu hóa thời gian thực hiện, giảm số lượng nút cần mở rộng, đồng thời bảo đảm tính khả thi và an toàn của nhiệm vụ bay.
Nhận định phiên giao dịch ngày 11/11: Chưa nên sử dụng đòn bẩy cao

Nhận định phiên giao dịch ngày 11/11: Chưa nên sử dụng đòn bẩy cao

VN-Index phục hồi mạnh trong phiên 10/11, tăng gần 29 điểm và tiến sát vùng kháng cự 1.750-1.760 điểm. Tuy nhiên, áp lực chốt lời ngắn hạn có thể gia tăng sau nhịp tăng mạnh, khiến thị trường xuất hiện những đợt rung lắc. Nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì tỷ trọng cổ phiếu hợp lý, tận dụng các nhịp điều chỉnh để giải ngân từng phần và chưa nên sử dụng đòn bẩy cao.
Gỡ điểm nghẽn năng lượng, tạo động lực tăng trưởng hai con số

Gỡ điểm nghẽn năng lượng, tạo động lực tăng trưởng hai con số

Mục tiêu tăng trưởng GDP từ 10%/năm trở lên đặt ra yêu cầu cấp thiết về bảo đảm nguồn cung năng lượng ổn định, an toàn và bền vững. Dù vượt qua nhiều cú sốc trong năm 2026, Việt Nam vẫn cần tháo gỡ những điểm nghẽn về nguồn cung, dự trữ, hạ tầng và đầu tư để đáp ứng nhu cầu phát triển trong giai đoạn tới.
Thị trường chứng khoán ngày 10/11: VN Index tăng gần 29 điểm, bất động sản và ngân hàng hút dòng tiền

Thị trường chứng khoán ngày 10/11: VN Index tăng gần 29 điểm, bất động sản và ngân hàng hút dòng tiền

VN Index có phiên tăng mạnh tới gần 29 điểm nhờ lực cầu cải thiện trên diện rộng. Nhóm bất động sản dẫn đầu với mức tăng 2,79%, trong khi ngân hàng và chứng khoán cũng đồng loạt khởi sắc. Thanh khoản vượt bình quân 20 phiên, còn khối ngoại đảo chiều mua ròng gần 475 tỷ đồng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/11/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Mùi cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/11/2026: Tuổi Tỵ vận trình khởi sắc, tuổi Mùi 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 11/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Gần 500 tỉ đồng tài trợ cho 11 dự án nghiên cứu hợp tác Việt Nam - Nhật Bản

Gần 500 tỉ đồng tài trợ cho 11 dự án nghiên cứu hợp tác Việt Nam - Nhật Bản

Ngày 09/11/2026, tại Tokyo, trong khuôn khổ Diễn đàn công tư về hợp tác kinh tế, khoa học và công nghệ Việt Nam - Nhật Bản, Bộ KH&CN Việt Nam và Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ Nhật Bản (MEXT) đã trao văn kiện tài trợ 11 dự án hợp tác nghiên cứu thuộc Chương trình NEXUS.
AI và Project Glasswing: Thách thức an ninh mạng mới đối với hệ thống điều khiển công nghiệp

AI và Project Glasswing: Thách thức an ninh mạng mới đối với hệ thống điều khiển công nghiệp

Trong các đợt dừng hoạt động để bảo dưỡng, nhà máy thường có nhiều thay đổi về nhân sự, thiết bị, hệ thống cảnh báo và tuyến đường di chuyển. Sự tham gia đồng thời của chủ đầu tư, nhiều nhà thầu và lực lượng ứng phó bên ngoài khiến công tác xử lý tình huống khẩn cấp trở nên phức tạp hơn. Vì vậy, kế hoạch ứng phó không thể chỉ dựa trên quy trình vận hành thông thường mà cần được điều chỉnh theo đúng trạng thái thực tế của nhà máy.
BIDV: cầu nối tài chính góp phần thúc đẩy hợp tác chiến lược Việt Nam - Nhật Bản

BIDV: cầu nối tài chính góp phần thúc đẩy hợp tác chiến lược Việt Nam - Nhật Bản

Ngày 09/11, tại Tokyo (Nhật Bản), trong khuôn khổ hoạt động của Đoàn doanh nghiệp đi cùng Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm đến thăm chính thức Nhật Bản, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) đã tham gia nhiều chương trình ý nghĩa để góp phần thúc đẩy hợp tác kinh tế và đối tác chiến lược Việt Nam - Nhật Bản.
Nghị quyết 57 tạo chuyển biến mạnh về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Nghị quyết 57 tạo chuyển biến mạnh về khoa học, công nghệ và chuyển đổi số

Sau gần hai năm triển khai Nghị quyết 57-NQ/TW, Việt Nam đạt nhiều kết quả nổi bật trong hoàn thiện thể chế, tăng cường nguồn lực, phát triển hạ tầng số, nâng cao năng lực nghiên cứu và thúc đẩy thương mại hóa sản phẩm công nghệ.
master