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
22 năm cho một diễn đàn học thuật mang tên MCA

22 năm cho một diễn đàn học thuật mang tên MCA

Ngày nay, Quý độc giả và các nhà khoa học được biết đến một ấn phẩm học thuật uy tín của Hội Tự động hóa Việt Nam là Tạp chí Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa (MCA). Nhưng có lẽ không nhiều người biết rằng để có ngày hôm nay, MCA đã có một hành trình có thể nói là không chịu “bỏ cuộc”, kể từ năm 2004 đến nay.
Thị trường chứng khoán ngày 18/6: VN Index vượt 1.830 điểm nhờ nhóm Vin, thanh khoản sụt mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 18/6: VN Index vượt 1.830 điểm nhờ nhóm Vin, thanh khoản sụt mạnh

Dù sắc đỏ chiếm ưu thế trên bảng điện tử, VN Index vẫn tăng hơn 24 điểm nhờ lực kéo đột biến từ nhóm cổ phiếu Vin. Tuy nhiên, thanh khoản giảm mạnh cho thấy tâm lý nhà đầu tư vẫn thận trọng khi chỉ số tiến gần vùng kháng cự 1.840-1.850 điểm.
VSE 2026 và VHF 2026: Từ triển lãm công nghệ đến lời giải cho bài toán nâng cấp năng lực sản xuất quốc gia

VSE 2026 và VHF 2026: Từ triển lãm công nghệ đến lời giải cho bài toán nâng cấp năng lực sản xuất quốc gia

Trong bối cảnh cạnh tranh công nghiệp toàn cầu đang được quyết định bởi năng lực đổi mới sáng tạo, dữ liệu và tự động hóa, việc xây dựng các nhà máy thông minh không còn là lựa chọn của tương lai mà đã trở thành yêu cầu của hiện tại. Họp báo công bố Triển lãm Nhà máy Thông minh Việt Nam 2026 (VSE 2026) và Triển lãm Quốc tế Ngũ kim và Dụng cụ phụ trợ Việt Nam 2026 (VHF 2026) diễn ra ngày 18/6 tại TP.Hồ Chí Minh không chỉ giới thiệu một sự kiện xúc tiến thương mại đơn thuần, mà còn phản ánh rõ xu hướng chuyển dịch của nền sản xuất Việt Nam trong giai đoạn mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/6/2026: Tuổi Dậu đón cơ hội tài lộc, tuổi Thìn công việc thăng hoa

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/6/2026: Tuổi Dậu đón cơ hội tài lộc, tuổi Thìn công việc thăng hoa

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 19/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Vinamilk tiếp tục là đại diện duy nhất của ngành sữa Việt Nam trong Fortune 500 Đông Nam Á

Vinamilk tiếp tục là đại diện duy nhất của ngành sữa Việt Nam trong Fortune 500 Đông Nam Á

Năm thứ 3 liên tiếp được ghi nhận trong Fortune Southeast Asia 500 (Fortune SEA 500), Vinamilk lần nữa khẳng định sức mạnh của thương hiệu sữa Việt khi góp mặt trong danh sách vốn được thống lĩnh bởi các doanh nghiệp tài chính và năng lượng.
Vinamilk thắng lợi lớn tại giải thưởng đổi mới sáng tạo ngành sữa toàn cầu 2026

Vinamilk thắng lợi lớn tại giải thưởng đổi mới sáng tạo ngành sữa toàn cầu 2026

Tại World Dairy Innovation Awards 2026 (Giải thưởng Đổi mới sáng tạo ngành Sữa toàn cầu 2026) diễn ra trong khuôn khổ Hội nghị Sữa toàn cầu tại Barcelona (Tây Ban Nha), vượt qua nhiều tên tuổi lớn của ngành sữa thế giới, Vinamilk đã giành 5 giải thưởng từ 17 đề cử lọt vào vòng chung kết. Theo ông Richard Hall, Chủ tịch Global Dairy Congress và World Dairy Innovation Awards, đây là một kỳ tích chưa có tiền lệ trong suốt 20 năm tổ chức trao giải.
Giữ nhịp phát triển cho ngành tự động hóa Việt Nam

Giữ nhịp phát triển cho ngành tự động hóa Việt Nam

Gắn bó với Tạp chí Tự động hóa Ngày nay từ những ngày đầu, PGS.TS. Lê Hoài Quốc - Chủ tịch Hội Tự động hóa TP. Hồ Chí Minh cho rằng, giá trị lớn nhất của tạp chí là tạo dựng một diễn đàn chuyên môn nghiêm túc, nơi kết nối các nhà khoa học, kỹ sư và doanh nghiệp cùng chung khát vọng phát triển công nghệ Việt Nam.
Tự động hóa Ngày nay: 25 năm lan tỏa tri thức công nghệ

Tự động hóa Ngày nay: 25 năm lan tỏa tri thức công nghệ

Nhân kỷ niệm 25 năm ngày thành lập Tạp chí Tự động hóa Ngày nay (TĐHNN), chúng ta cùng ôn lại một số kỷ niệm với người đã gắn bó tròn 10 năm ở chặng đường đầu tiên của Tạp chí - Nhà báo Nguyễn Tiến Dũng, Nguyên Phó Tổng biên tập từ 2001-2011.
TP.Hồ Chí Minh hướng tới “Quantum-Ready”: Chuẩn bị từ sớm cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử

TP.Hồ Chí Minh hướng tới “Quantum-Ready”: Chuẩn bị từ sớm cho kỷ nguyên công nghệ lượng tử

Ngày 17/6, chương trình “Thành phố Hồ Chí Minh Quantum - Ready 2026” đã diễn ra tại Trung tâm Khởi nghiệp sáng tạo TP.Hồ Chí Minh (SIHUB), quy tụ các nhà quản lý, chuyên gia, doanh nghiệp, nhà đầu tư và cơ sở đào tạo trong nước, quốc tế. Đây không chỉ là diễn đàn trao đổi về công nghệ lượng tử, sự kiện còn đặt nền móng cho việc xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo, phát triển nguồn nhân lực và chuẩn bị năng lực sẵn sàng cho TP.Hồ Chí Minh trước những cơ hội và thách thức của kỷ nguyên hậu lượng tử.
Công nghiệp 4.0 và chuỗi cung ứng thông minh: Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh bứt phá trong kỷ nguyên số

Công nghiệp 4.0 và chuỗi cung ứng thông minh: Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh bứt phá trong kỷ nguyên số

Trong bối cảnh chuỗi cung ứng toàn cầu đang được tái cấu trúc mạnh mẽ dưới tác động của chuyển đổi số, chuyển đổi xanh và các biến động địa chính trị, TP.Hồ Chí Minh đứng trước yêu cầu cấp thiết phải đổi mới mô hình tăng trưởng. Diễn đàn “Công nghiệp 4.0 và Chuỗi cung ứng thông minh - Động lực mới cho TP.Hồ Chí Minh” diễn ra ngày 17/6/2026 tại WTC Expo (TP.Hồ Chí Minh) đã trở thành không gian đối thoại quan trọng giữa cơ quan quản lý, cộng đồng doanh nghiệp, các chuyên gia công nghệ và tổ chức nghề nghiệp nhằm tìm kiếm lời giải cho bài toán nâng cao năng lực cạnh tranh của thành phố trong giai đoạn mới.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc