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

Tin bài khác
Linh vật trong thời đại số

Linh vật trong thời đại số

Có dịp đi du lịch vòng quanh thế giới, chúng ta rất dễ nhận thấy hầu hết các thành phố, địa phương khắp các châu lục đều có những tượng đài với hình ảnh và truyền thuyết về linh vật (mascot) được đặt ở những vị trí và không gian công cộng trang trọng nhất, sự tồn tại của nó khắc sâu vào tâm khảm của người dân, gợi nhắc về quá khứ và về một truyền thống chung của cộng đồng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/2/2026: Tuổi Mão tương đối thuận lợi, tuổi Dâu gặp phải khó khăn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 25/2/2026: Tuổi Mão tương đối thuận lợi, tuổi Dâu gặp phải khó khăn

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 25/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 24/2: VN Index rút chân tăng điểm, dòng tiền cải thiện mạnh sau nhịp rung lắc đầu phiên

Thị trường chứng khoán ngày 24/2: VN Index rút chân tăng điểm, dòng tiền cải thiện mạnh sau nhịp rung lắc đầu phiên

Dù chịu tác động tiêu cực từ diễn biến giảm điểm của chứng khoán Mỹ trong đêm trước, thị trường nhanh chóng hồi phục và đóng cửa ở mức cao nhất phiên. Thanh khoản gia tăng mạnh, khối ngoại mua ròng trở lại, cho thấy nội lực thị trường đang dần cải thiện.
Siemens thử nghiệm robot hình người trong logistics công nghiệp

Siemens thử nghiệm robot hình người trong logistics công nghiệp

Siemens và Humanoid - công ty AI và robot có trụ sở tại Anh vừa hoàn tất thành công một dự án thử nghiệm (proof of concept - POC) nhằm đánh giá khả năng ứng dụng robot hình người trong lĩnh vực logistics công nghiệp.
PV GAS bứt tốc toàn cầu, định hình tham vọng trung tâm LNG khu vực

PV GAS bứt tốc toàn cầu, định hình tham vọng trung tâm LNG khu vực

Giữa biến động địa chính trị, nguồn khí nội địa suy giảm và áp lực chuyển dịch năng lượng ngày càng rõ rệt, Tổng công ty Khí Việt Nam (PV GAS) đang tăng tốc mở rộng kinh doanh quốc tế, lấy LNG làm trụ cột tăng trưởng. Với bước tiến đột phá giai đoạn 2021-2025 và chiến lược đầu tư hạ tầng đi trước, doanh nghiệp từng bước hiện thực hóa mục tiêu xây dựng các trung tâm LNG quy mô lớn, nâng tầm vị thế năng lượng Việt Nam trên bản đồ khu vực.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/2/2026: Tuổi Sửu mâu thuẫn nội bộ, tuổi Thìn cơ hội để kiếm tiền

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 24/2/2026: Tuổi Sửu mâu thuẫn nội bộ, tuổi Thìn cơ hội để kiếm tiền

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 24/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Trí tuệ nhân tạo trong robot: Xu hướng thị trường nghìn tỷ USD đang hình thành

Trí tuệ nhân tạo trong robot: Xu hướng thị trường nghìn tỷ USD đang hình thành

Một thế hệ robot mới được tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) đang nhanh chóng chuyển từ các phòng thí nghiệm nghiên cứu sang ứng dụng thực tế, mở ra triển vọng về một thị trường có quy mô hàng nghìn tỷ USD trong tương lai. Trước xu hướng này, Liên đoàn Robot Quốc tế vừa công bố báo cáo quan điểm mang tên “AI trong Robot”, phân tích các xu hướng phát triển, thách thức và cơ hội thương mại của công nghệ đang nổi lên mạnh mẽ này.
Đề xuất tăng cường quản lý hệ thống AI có rủi ro cao

Đề xuất tăng cường quản lý hệ thống AI có rủi ro cao

Bộ Khoa học và Công nghệ đang xây dựng dự thảo Quyết định của Thủ tướng Chính phủ về việc ban hành Danh mục hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) có rủi ro cao. Việc ban hành danh mục này nhằm thiết lập cơ sở quản lý phù hợp đối với các hệ thống AI có khả năng tác động lớn đến quyền con người, an toàn xã hội và lợi ích công cộng, đồng thời bảo đảm quá trình ứng dụng công nghệ diễn ra minh bạch, an toàn và có trách nhiệm.
Nhiều trường đại học công bố siết điểm sàn, siết học bạ và giới hạn nguyện vọng

Nhiều trường đại học công bố siết điểm sàn, siết học bạ và giới hạn nguyện vọng

Kết thúc Tết Nguyên đán 2026, nhiều trường đại học, cao đẳng lên kế hoạch tuyển sinh sớm theo quy chế mới của Bộ Giáo dục và Đào tạo (Bộ GDĐT), trong đó tuân thủ yêu cầu siết điểm sàn, siết học bạ và giới hạn nguyện vọng tuyển sinh. Trường nào muốn mở rộng quy mô tuyển sinh phải nâng cao chỉ tiêu giảng viên có học vị Tiến sĩ.
Thị trường chứng khoán ngày 23/2: VN Index tăng hơn 36 điểm trong phiên đầu năm Bính Ngọ

Thị trường chứng khoán ngày 23/2: VN Index tăng hơn 36 điểm trong phiên đầu năm Bính Ngọ

Phiên giao dịch đầu tiên của năm Bính Ngọ khởi đầu tích cực khi VN Index mở GAP tăng mạnh và đóng cửa tại vùng giá cao nhất phiên. Sắc xanh lan tỏa rộng khắp các nhóm ngành dù khối ngoại bán ròng mạnh trên HoSE.
song-gia-tri