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
Petrovietnam - dư địa tăng trưởng từ năng lực sẵn có

Petrovietnam - dư địa tăng trưởng từ năng lực sẵn có

Cốt lõi dầu khí đã làm nên một hình ảnh Petrovietnam hơn nửa thế kỷ qua, những đường biên kinh doanh mới giờ đang hiện ra - khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG), chế biến sâu, điện gió ngoài khơi, nhiên liệu mới, dịch vụ kỹ thuật quốc tế và điện hạt nhân. Vấn đề đáng chú ý không phải Tập đoàn đang bước vào bao nhiêu lĩnh vực, mà bao nhiêu năng lực cũ có thể chuyển hóa thành nguồn doanh thu mới?!
Mùa vàng gọi khách, Hồng Thái tìm hướng phát triển du lịch bốn mùa

Mùa vàng gọi khách, Hồng Thái tìm hướng phát triển du lịch bốn mùa

Sở hữu ruộng bậc thang Khâu Tràng, mùa hoa lê, biển mây và những giá trị văn hóa đặc sắc, xã Hồng Thái (tỉnh Tuyên Quang) có nhiều điều kiện phát triển du lịch. Tuy nhiên, để sức hút của cảnh quan chuyển thành giá trị kinh tế và sinh kế bền vững
Nhận định phiên giao dịch ngày 14/10: Kiên nhẫn chờ VN-Index kiểm định ngưỡng 1.700 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 14/10: Kiên nhẫn chờ VN-Index kiểm định ngưỡng 1.700 điểm

VN-Index nối dài chuỗi giảm điểm lên năm phiên liên tiếp, trong khi thanh khoản suy yếu và áp lực bán vẫn lan rộng trên nhiều nhóm ngành. Khi xu hướng giảm chưa có dấu hiệu đảo chiều rõ ràng, nhà đầu tư được khuyến nghị tiếp tục đứng ngoài quan sát, chờ chỉ số kiểm định vùng 1.700 điểm và xuất hiện tín hiệu cải thiện về dòng tiền trước khi giải ngân trở lại.
Nâng cao năng lực số, ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho đoàn viên, thanh niên

Nâng cao năng lực số, ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho đoàn viên, thanh niên

Ngày 10-11/10, tại tỉnh Ninh Bình, Đoàn Thanh niên Văn phòng Chính phủ phối hợp với Tập đoàn MISA tổ chức tập huấn ứng dụng AI trong công việc nghiên cứu, tham mưu, tra cứu chuyên môn, truyền thông và thực hành minh họa trên MISA OneAI.
Ba triển lãm quốc tế kết nối chuỗi giá trị sản xuất tại Việt Nam

Ba triển lãm quốc tế kết nối chuỗi giá trị sản xuất tại Việt Nam

Ngày 13/10, tại Hà Nội, ba triển lãm quốc tế MTA Hanoi 2026, ProPak Hanoi 2026 và SemiTronics Vietnam 2026 đồng loạt khai mạc, quy tụ hơn 300 đơn vị trưng bày từ hơn 20 quốc gia và vùng lãnh thổ.
Việt Nam đăng cai Hội nghị COSTI lần thứ 90, thúc đẩy hợp tác khoa học và đổi mới sáng tạo ASEAN

Việt Nam đăng cai Hội nghị COSTI lần thứ 90, thúc đẩy hợp tác khoa học và đổi mới sáng tạo ASEAN

Hội nghị COSTI-90 và các hoạt động liên quan diễn ra từ ngày 13 - 15/10/2026 tại Đà Nẵng quy tụ khoảng 250 đại biểu trong nước và quốc tế, tập trung thúc đẩy triển khai Kế hoạch hành động ASEAN về Khoa học, Công nghệ và Đổi mới sáng tạo giai đoạn 2026 - 2035.
Thị trường chứng khoán ngày 13/10: Thanh khoản vẫn ở mức thấp, chứng khoán thiếu động lực hồi phục

Thị trường chứng khoán ngày 13/10: Thanh khoản vẫn ở mức thấp, chứng khoán thiếu động lực hồi phục

VN Index chỉ mất chưa đến 2 điểm, nhưng sắc đỏ vẫn phủ rộng bảng điện tử khi thị trường bước sang phiên giảm thứ năm liên tiếp. Thanh khoản èo uột và khối ngoại vẫn miệt mài bán ròng khiến kỳ vọng về một nhịp hồi phục sớm thêm phần thận trọng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/10/2026: Tuổi Tỵ đón tin vui công việc, tuổi Mão cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/10/2026: Tuổi Tỵ đón tin vui công việc, tuổi Mão cần tránh nóng vội

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 14/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
Kinh tế thị trường trong kỷ nguyên số

Kinh tế thị trường trong kỷ nguyên số

Trong các nền kinh tế, đặc biệt là nền kinh tế thị trường, doanh nghiệp là động lực quan trọng nhất xét về mặt tạo ra giá trị của cải trực tiếp và thúc đẩy tăng trưởng, đồng thời doanh nghiệp cũng là môi trường giải phóng cũng như tích hợp năng lực và sức sáng tạo của nguồn vốn con người vào dây chuyền sản xuất để tạo ra năng suất vĩ mô.
BSR giữa hai thời đại năng lượng

BSR giữa hai thời đại năng lượng

Giữa yêu cầu bảo đảm an ninh năng lượng và sức ép chuyển dịch sang mô hình carbon thấp, Việt Nam không có quyền lựa chọn. Ở góc độ cụ thể hơn, Nhà máy lọc dầu (NMLD) Dung Quất vì thế đang đứng trước bài toán vừa phải giữ vững nguồn cung năng lượng cho nền kinh tế hiện tại và tương lai, vừa phải tạo năng lực công nghệ để không bị mắc kẹt trong cấu trúc năng lượng của ngày hôm qua. BSR đang ở giao điểm đó và đang từng bước chuyển đổi để phù hợp với dòng chảy thời đại.
master