acecook

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

mca
Tin bài khác
Định danh điện tử nâng cao an toàn thương mại trực tuyến

Định danh điện tử nâng cao an toàn thương mại trực tuyến

Chiều 1/11, tại Hà Nội, Cục Thương mại điện tử và Kinh tế số (Bộ Công Thương) đã tổ chức Hội nghị “Ứng dụng định danh và xác thực để nâng cao an toàn trong hoạt động Thương mại điện tử”.
Chiến lược phát triển năng lượng mới của Đài Loan: Nhìn từ Energy Taiwan 2025 và Net-Zero Taiwan

Chiến lược phát triển năng lượng mới của Đài Loan: Nhìn từ Energy Taiwan 2025 và Net-Zero Taiwan

Đài Loan mặc dù không phải là thành viên chính thức của Liên Hợp Quốc nhưng vẫn tự nguyện cam kết mạnh mẽ trong ứng phó biến đổi khí hậu, giảm phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.
Nhận định phiên giao dịch ngày 3/11: Kiên nhẫn chờ đợi VN-Index test vùng hỗ trợ

Nhận định phiên giao dịch ngày 3/11: Kiên nhẫn chờ đợi VN-Index test vùng hỗ trợ

Thị trường bước vào tuần mới trong trạng thái thận trọng khi xu hướng điều chỉnh vẫn chiếm ưu thế. Chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư giữ tỷ trọng cổ phiếu vừa phải và kiên nhẫn chờ VN-Index kiểm định vùng hỗ trợ quanh 1.560 điểm trước khi giải ngân trở lại.
Đột phá từ Đại học Waterloo: Vật liệu mô phỏng cơ bắp giúp robot di chuyển tự nhiên hơn

Đột phá từ Đại học Waterloo: Vật liệu mô phỏng cơ bắp giúp robot di chuyển tự nhiên hơn

Một đội ngũ quốc tế do các nhà nghiên cứu tại Đại học Waterloo (Canada) dẫn đầu vừa phát triển thành công một loại vật liệu mới. Vật liệu này có thể hoạt động như "cơ bắp nhân tạo" linh hoạt, hứa hẹn thay thế các động cơ và máy bơm cứng nhắc trong robot, giúp chúng di chuyển một cách tự nhiên và uyển chuyển hơn.
Sắc màu truyền thống và hiện đại hòa nhịp trong Triển lãm “Đôi mắt người Sơn Tây”

Sắc màu truyền thống và hiện đại hòa nhịp trong Triển lãm “Đôi mắt người Sơn Tây”

Triển lãm mỹ thuật “Đôi mắt người Sơn Tây” sẽ diễn ra từ ngày 1/11 đến 7/11 tại Bảo tàng Mỹ thuật Việt Nam, quy tụ 69 tác phẩm của các họa sĩ sinh ra, lớn lên hoặc gắn bó với vùng đất Sơn Tây (Hà Nội) - mảnh đất giàu truyền thống văn hóa và nghệ thuật.
Hà Nội tăng tốc chuyển đổi số trong quản lý giao thông với hệ thống camera AI

Hà Nội tăng tốc chuyển đổi số trong quản lý giao thông với hệ thống camera AI

Với gần 2.000 camera giao thông ứng dụng AI sắp đi vào hoạt động, Hà Nội đang từng bước hiện thực hóa mục tiêu trở thành đô thị thông minh. Hệ thống mới được kỳ vọng sẽ nâng cao hiệu quả quản lý, giảm tải cho lực lượng chức năng và mang lại trải nghiệm giao thông văn minh cho người dân.
Cần một đạo luật tổng thể cho chuyển đổi số quốc gia

Cần một đạo luật tổng thể cho chuyển đổi số quốc gia

Hệ thống pháp luật về chuyển đổi số đã hình thành với nhiều đạo luật chuyên ngành, song các quy định còn phân tán, thiếu tính liên kết và chưa điều chỉnh toàn diện quá trình chuyển đổi số quốc gia.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 03/11/2025: Tuổi Tý có phần mệt mỏi trong công việc, Tuổi Dần gặp nhiều vận may về tài lộc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 03/11/2025: Tuổi Tý có phần mệt mỏi trong công việc, Tuổi Dần gặp nhiều vận may về tài lộc

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 03/11/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
[E-Magazine] Khi công nghệ điều khiển kiến tạo lại kinh tế và đời sống

[E-Magazine] Khi công nghệ điều khiển kiến tạo lại kinh tế và đời sống

Nếu một sáng đẹp trời bạn ra đường, thấy chiếc taxi chạy bon bon mà ghế lái trống không, xin đừng hoảng hốt! Đó không phải phim viễn tưởng Hollywood, mà chính là công nghệ điều khiển tự động (Autonomous Vehicles) đang gõ cửa đời sống hằng ngày. Thế giới đã quen với điện thoại thông minh, nhà thông minh và nay đến lượt “tài xế thông minh” - người bạn đồng hành không bao giờ than mệt, không cãi nhau với bạn và tuyệt nhiên… không uống rượu bia trước khi cầm lái.
Evocargo ra mắt dịch vụ vận tải hàng hóa không người lái thương mại đầu tiên tại UAE

Evocargo ra mắt dịch vụ vận tải hàng hóa không người lái thương mại đầu tiên tại UAE

Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) vừa thực hiện một bước đi được mô tả là “mang tính lịch sử cho tương lai của giao thông tự hành” với việc ra mắt đội xe tải điện tự lái thương mại đầu tiên của quốc gia tại khu công nghiệp Al Jazeera Al Hamra, một trung tâm tiên tiến cho các dự án quy mô lớn.
song-gia-tri