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
SACOMBANK bổ nhiệm lãnh đạo mới phụ trách điều hành

SACOMBANK bổ nhiệm lãnh đạo mới phụ trách điều hành

SACOMBANK bổ nhiệm bà Nguyễn Thị Kiều Anh, Phó Tổng Giám đốc, giữ chức Quyền Tổng Giám đốc từ ngày 2/11/2026, thay ông Loic Faussier. Động thái nhân sự diễn ra trong bối cảnh ngân hàng đẩy nhanh tiến độ hoàn thành Đề án tái cơ cấu.
Thị trường chứng khoán ngày 02/11: Các nhóm ngành đồng loạt suy yếu, VN Index rơi về vùng 1.700 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 02/11: Các nhóm ngành đồng loạt suy yếu, VN Index rơi về vùng 1.700 điểm

Áp lực bán tháo gia tăng khiến VN Index có thời điểm đánh mất mốc 1.700 điểm trong phiên. Có tới 281 cổ phiếu giảm giá, đặc biệt nhiều mã ngân hàng, chứng khoán giảm sâu. Dù lực cầu bắt đáy nhập cuộc cuối phiên cũng chỉ giúp chỉ số thu hẹp một phần đà lao dốc.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 03/11/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Hợi cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 03/11/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Hợi 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 03/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
DigiKey mở rộng khả năng tiếp cận linh kiện cho doanh nghiệp sản xuất Việt Nam

DigiKey mở rộng khả năng tiếp cận linh kiện cho doanh nghiệp sản xuất Việt Nam

Với danh mục hơn 17,7 triệu linh kiện từ 3.000 nhà sản xuất, DigiKey hướng đến hỗ trợ kỹ sư và doanh nghiệp trong nước rút ngắn thời gian tìm nguồn cung, phát triển sản phẩm và duy trì hoạt động sản xuất.
MTTS đưa thiết bị y tế sơ sinh Việt Nam ra thị trường toàn cầu

MTTS đưa thiết bị y tế sơ sinh Việt Nam ra thị trường toàn cầu

Từ năm 2004, Công ty TNHH Chuyển giao công nghệ và Dịch vụ Y Tế (MTTS) lựa chọn hướng phát triển các giải pháp y tế chuyên biệt dành cho trẻ sơ sinh, nhóm bệnh nhân cần được chăm sóc đặc biệt và có nguy cơ cao trước những vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.
Suzuki XL7 2026 sắp ra mắt: Tinh giản công nghệ điện tử để tối ưu chi phí

Suzuki XL7 2026 sắp ra mắt: Tinh giản công nghệ điện tử để tối ưu chi phí

Mẫu MPV Suzuki XL7 2026 sắp ra mắt tại Việt Nam sẽ tiếp tục duy trì nền tảng truyền động mild-hybrid, đi kèm chiến lược tinh giản cấu hình điện tử nhằm tối ưu hóa giá bán.
Nhận định phiên giao dịch ngày 2/11: Tiếp tục dao động giằng co trong biên độ hẹp

Nhận định phiên giao dịch ngày 2/11: Tiếp tục dao động giằng co trong biên độ hẹp

Sau phiên giảm gần 14 điểm vào cuối tháng 10, VN-Index đang kiểm định vùng hỗ trợ quanh 1.740 điểm. Các chỉ báo kỹ thuật cho thấy thị trường thiếu động lực bứt phá, do đó chỉ số nhiều khả năng tiếp tục dao động giằng co trong biên độ hẹp trước khi xác lập xu hướng mới.
[E-Magazine] Xem bằng cảm xúc, tin bằng hiểu biết

[E-Magazine] Xem bằng cảm xúc, tin bằng hiểu biết

Trên màn hình điện thoại, ipad, máy tính…, giọng hát có thể lay động lòng người dù chưa từng cất lên từ sân khấu hay phòng thu âm. Một cảnh quay khiến ta tin mình đang chứng kiến sự việc, dù nó chưa từng xảy ra. Trí tuệ nhân tạo (AI) ngày nay đã mở rộng biên độ sáng tạo nghệ thuật, đồng thời đặt khán giả trước một đòi hỏi mới - biết thưởng thức mà vẫn giữ quyền phán đoán.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 02/11/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Tuất cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 02/11/2026: Tuổi Thân vận trình khởi sắc, tuổi Tuất 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 02/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Toyota sắp tung mẫu xe điện tối ưu chi phí sản xuất

Toyota sắp tung mẫu xe điện tối ưu chi phí sản xuất

Toyota đang nghiên cứu phát triển các nền tảng xe điện giá rẻ tại Indonesia, nhằm tăng cường khả năng tiếp cận phương tiện không phát thải tại thị trường Đông Nam Á.
master