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
Thị trường chứng khoán ngày 25/5: Thị trường “xanh vỏ đỏ lòng”, dòng tiền bị bóp nghẹt

Thị trường chứng khoán ngày 25/5: Thị trường “xanh vỏ đỏ lòng”, dòng tiền bị bóp nghẹt

VN Index tăng trở lại nhờ lực kéo từ nhóm bluechip, đặc biệt là cổ phiếu Ving. Tuy nhiên, độ rộng thị trường nghiêng về sắc đỏ, thanh khoản xuống thấp nhất kể từ đầu năm và nhóm dầu khí tiếp tục chịu áp lực bán mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/5/2026: Tuổi Dậu đối đầu rắc rối, tuổi Sửu tiến triển suôn sẻ

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/5/2026: Tuổi Dậu đối đầu rắc rối, tuổi Sửu tiến triển suôn sẻ

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 26/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Symbotic xử lý hơn 2 tỷ kiện hàng khi nhu cầu AI vật lý tăng mạnh

Symbotic xử lý hơn 2 tỷ kiện hàng khi nhu cầu AI vật lý tăng mạnh

Symbotic, doanh nghiệp cung cấp công nghệ robot tích hợp AI cho chuỗi cung ứng, cho biết đã đạt nhiều cột mốc vận hành quan trọng trong năm 2025, phản ánh nhu cầu ngày càng tăng đối với nền tảng AI vật lý của công ty trong các môi trường sản xuất và logistics.
GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn chính thức được bổ nhiệm chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội

GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn chính thức được bổ nhiệm chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội

Bộ Giáo dục và Đào tạo vừa ban hành Quyết định số 1288/QĐ-BGDDT, vào ngày 22/5, về việc bổ nhiệm GS.TS. NGƯT. Lê Anh Tuấn giữ chức vụ Giám đốc Đại học Bách khoa Hà Nội.
Lễ công bố quyết định bổ nhiệm Phó Giám đốc trung tâm chăm sóc sức khỏe kỷ lục Việt Nam

Lễ công bố quyết định bổ nhiệm Phó Giám đốc trung tâm chăm sóc sức khỏe kỷ lục Việt Nam

Ngày 20/5/2026, tại Hà Nội, Trung ương Hội Kỷ lục gia Việt Nam đã trang trọng tổ chức Lễ công bố và trao quyết định bổ nhiệm nhân sự cấp cao cho Trung tâm Chăm sóc Sức khỏe Kỷ lục Việt Nam. Theo đó, Ông Lê Anh Tuấn (Ca sĩ Châu Á David Le) chính thức đảm nhiệm cương vị Phó Giám đốc Trung tâm, kiêm Giám đốc Sự kiện & Truyền thông Quốc tế.
Nhận định phiên giao dịch ngày 25/5: Lưu ý quản trị rủi ro danh mục trong các phiên tới

Nhận định phiên giao dịch ngày 25/5: Lưu ý quản trị rủi ro danh mục trong các phiên tới

Sau tuần giao dịch điều chỉnh mạnh, các công ty chứng khoán khuyến nghị nhà đầu tư cần ưu tiên quản trị rủi ro danh mục trong bối cảnh thị trường đang xuất hiện những nhịp rung lắc với biên độ lớn.
[E-Magazine] Khi nhà máy bắt đầu “suy nghĩ”

[E-Magazine] Khi nhà máy bắt đầu “suy nghĩ”

Trong khoảng giao thời 2025 - 2026, thế giới công nghiệp lặng lẽ bước qua một ngưỡng cửa khó gọi tên. Không ồn ào như một cuộc cách mạng, nhưng đủ sâu để làm đổi khác bản chất sản xuất hiện đại. Nhà máy không còn là không gian cơ khí thuần túy, mà dần trở thành một thực thể có khả năng cảm nhận, dự báo và tự điều chỉnh vận hành. Đó là thời điểm tự động hóa rời khỏi hình hài cơ học để tiến vào miền trí tuệ công nghiệp.
AIMO - nơi hàng trăm tài năng Toán học trẻ được tỏa sáng

AIMO - nơi hàng trăm tài năng Toán học trẻ được tỏa sáng

Sáng 24/5, vòng Chung kết Quốc gia của Đấu trường Toán học Châu Á (Asia International Mathematical Olympiad - AIMO) năm học 2025 - 2026 đã chính thức khép lại với hơn 700 huy chương được trao trong lễ trao giải.
Chính phủ ban hành học bổng cho các ngành công nghệ chiến lược

Chính phủ ban hành học bổng cho các ngành công nghệ chiến lược

Chính phủ vừa ban hành Nghị định số 179/2026/NĐ-CP quy định chính sách học bổng dành cho người học các ngành khoa học cơ bản, kỹ thuật then chốt và công nghệ chiến lược nhằm thu hút, đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ phát triển khoa học công nghệ và chuyển đổi số quốc gia. Nghị định có hiệu lực từ ngày 15/7/2026 và áp dụng với thí sinh tuyển sinh từ năm 2025 trở đi.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/5/2026: Tuổi Thân chậm chạp trì trệ, tuổi Thìn công việc may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/5/2026: Tuổi Thân chậm chạp trì trệ, tuổi Thìn công việc may mắn

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 25/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
vn-web
song-gia-tri