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
[E-Magazine] Quyền sở hữu công nghệ - “Mạch máu vô hình của thế kỷ”

[E-Magazine] Quyền sở hữu công nghệ - “Mạch máu vô hình của thế kỷ”

Trong thời đại mà những công nghệ cốt lõi như AI, bán dẫn, năng lượng mới, sinh học và không gian số cùng hội tụ, quyền lực toàn cầu không còn chỉ được quyết định bởi tài nguyên hay quân đội. Nó dịch chuyển âm thầm sang một dạng quyền lực vô hình hơn: bằng sáng chế, tiêu chuẩn kỹ thuật và hệ thống sở hữu trí tuệ (Intellectual Property - IP). Quốc gia nào nắm được “lõi tri thức” ấy, quốc gia đó không chỉ sản xuất sản phẩm, mà còn thu “địa tô công nghệ” từ toàn bộ chuỗi giá trị toàn cầu.
Công nghệ len lỏi vào cuộc sống qua robot pha cà phê & AI chọn hoa

Công nghệ len lỏi vào cuộc sống qua robot pha cà phê & AI chọn hoa

Thời gian gần đây, thông tin về một quán cà phê ‘không người pha’ gần đầu cầu Sài Gòn có tên Blooms and Brews by Ellum Saigon đã thu hút sự quan tâm của cộng đồng mạng. Nghe thì có vẻ rất ‘tương lai’, nhưng liệu đây là một bước tiến về dịch vụ hay là một hình thức marketing mới lạ?
Trung tâm Design Factory đầu tiên tại Việt Nam được xây dựng theo chuẩn quốc tế

Trung tâm Design Factory đầu tiên tại Việt Nam được xây dựng theo chuẩn quốc tế

Chiều 27/6, Đại học Bách khoa Hà Nội ra mắt Không gian Đổi mới sáng tạo liên ngành (Interdisciplinary Design Factory) - trung tâm "Design Factory" đầu tiên tại Việt Nam được xây dựng theo chuẩn quốc tế.
Doanh nghiệp Hà Nội hướng công nghiệp chủ lực vào chuỗi giá trị toàn cầu

Doanh nghiệp Hà Nội hướng công nghiệp chủ lực vào chuỗi giá trị toàn cầu

Hội Doanh nghiệp sản xuất sản phẩm công nghiệp chủ lực TP. Hà Nội (HAMI) vừa tổ chức thành công Đại hội lần thứ II với chủ đề “Gắn kết tiên phong, kiến tạo hệ sinh thái sản xuất thông minh và phát triển xanh”, hướng các doanh nghiệp chủ lực vào phát triển chuỗi giá trị toàn cầu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/6/2026: Tuổi Sửu tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ cẩn trọng quyết định lớn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/6/2026: Tuổi Sửu tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ cẩn trọng quyết định lớn

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 29/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Tác phẩm báo chí sử dụng AI phải gắn nhãn

Tác phẩm báo chí sử dụng AI phải gắn nhãn

Chính phủ ban hành Nghị định số 237/2026/NĐ-CP quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Báo chí. Nghị định quy định cơ quan báo chí phải gắn nhãn đối với văn bản, hình ảnh, âm thanh, video được tạo ra hoặc chỉnh sửa bằng hệ thống trí tuệ nhân tạo.
Doanh nghiệp cùng các nhà khoa học thảo luận về ứng dụng tự động hóa tiên tiến trong biến đổi và truyền tải điện năng

Doanh nghiệp cùng các nhà khoa học thảo luận về ứng dụng tự động hóa tiên tiến trong biến đổi và truyền tải điện năng

Hiện nay, vấn đề phát triển và vận hành hệ thống điện có kết nối nhiều dạng nguồn vào lưới đặt ra rất nhiều thách thức cho tính ổn định, chia sẻ nguồn, dự báo, chỉ tiêu chất lượng điện năng, tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm tài chính, an ninh năng lượng trong nước và các nước xung quanh,…
Cần xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong ngành ngũ kim và dụng cụ phụ trợ

Cần xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong ngành ngũ kim và dụng cụ phụ trợ

Ngành ngũ kim và dụng cụ phụ trợ có đặc điểm nổi bật: Sản phẩm thường nhỏ, đơn giá không cao, nhưng lại thâm nhập sâu vào hàng loạt chuỗi giá trị khác nhau từ xây dựng, nội thất, cơ khí, điện - điện tử, bảo trì công nghiệp, sản xuất thiết bị, thương mại và xuất khẩu. Do đó, nếu ngành này cải tiến thiết kế, chuẩn hóa, số hóa, vật liệu và quy trình tốt hơn, tác động lan tỏa sẽ rất lớn, từ đó nâng cao năng lực sản xuất và cạnh tranh tổng thể cho nền kinh tế Việt Nam.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: SHB được vinh danh với giải pháp tài chính dành cho tiểu thương xuất sắc

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: SHB được vinh danh với giải pháp tài chính dành cho tiểu thương xuất sắc

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: MB cung cấp dịch vụ đổi ngoại tệ mặt hợp pháp cho nhu cầu du lịch; SHB được vinh danh với giải pháp tài chính dành cho tiểu thương xuất sắc; MB cung cấp dịch vụ đổi ngoại tệ mặt hợp pháp...
Sử dụng trí tuệ nhân tạo để tăng hiệu quả năng lượng trong các hệ thống truyền động công nghiệp

Sử dụng trí tuệ nhân tạo để tăng hiệu quả năng lượng trong các hệ thống truyền động công nghiệp

Một dự án nghiên cứu mới tại Áo đang khai thác sức mạnh của trí tuệ nhân tạo (AI) để nâng cao hiệu quả năng lượng cho các hệ thống truyền động công nghiệp, hứa hẹn mang lại bước tiến đáng kể cho lĩnh vực tự động hóa sản xuất.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc