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
Chạm 18: Lễ tri ân và trưởng thành của học sinh Chuyên KHXH&NV trở lại với nhiều cảm xúc

Chạm 18: Lễ tri ân và trưởng thành của học sinh Chuyên KHXH&NV trở lại với nhiều cảm xúc

Trở lại với chủ đề “Solaria”, Lễ tri ân và trưởng thành “Chạm 18” hứa hẹn sẽ trở thành dấu mốc đáng nhớ của học sinh khối 12 Trường THPT Chuyên Khoa học Xã hội và Nhân văn trước khi chính thức khép lại tuổi học trò.
Trí tuệ nhân tạo và cuộc tái cấu trúc sức mạnh quốc gia

Trí tuệ nhân tạo và cuộc tái cấu trúc sức mạnh quốc gia

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang nổi lên như công nghệ nền tảng của thời đại mới. Nhưng nếu chỉ nhìn AI như một tiến bộ công nghệ, chúng ta sẽ bỏ lỡ điều cốt lõi hơn: AI đang tái cấu trúc cách các quốc gia tạo ra của cải, vận hành bộ máy và tổ chức quyền lực. Nói cách khác, AI không chỉ là công cụ, mà đang trở thành "hệ điều hành" mới của nền kinh tế và năng lực thực thi quốc gia. Trong bối cảnh đó, cuộc cạnh tranh giữa các quốc gia không còn đơn thuần là cuộc đua công nghệ, mà là cuộc đua về mô hình phát triển và khả năng tổ chức thực thi ở quy mô hệ thống.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/5/2026: Tuổi Dậu tiền bạc dư dả, tuổi Sửu tình cảm gặp sóng gió

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 9/5/2026: Tuổi Dậu tiền bạc dư dả, tuổi Sửu tình cảm gặp sóng gió

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 9/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thị trường chứng khoán ngày 08/5: VN Index tiếp tục xác lập đỉnh mới, nhưng sắc đỏ vẫn lan rộng

Thị trường chứng khoán ngày 08/5: VN Index tiếp tục xác lập đỉnh mới, nhưng sắc đỏ vẫn lan rộng

Dù VN Index tiếp tục tăng sau phiên bứt phá qua 1.900 điểm, phần lớn cổ phiếu trên HoSE vẫn giảm giá, khối ngoại bán ròng mạnh. Thị trường đang bước vào giai đoạn thử thách tâm lý tại vùng cao lịch sử.
CNCTech Thăng Long tuyển dụng nhân viên vận hành máy CNC, máy tiện

CNCTech Thăng Long tuyển dụng nhân viên vận hành máy CNC, máy tiện

Cùng đồng hành với mục tiêu xây dựng hệ sinh thái công nghiệp xanh - thông minh, Công ty Cổ phần CNCTech Thăng Long đang mở rộng đội ngũ và tìm kiếm những ứng viên tiềm năng cho vị trí Nhân viên vận hành máy CNC / Máy tiện.
Cách các cảm biến nhận diện dấu hiệu bất thường trong an ninh mạng

Cách các cảm biến nhận diện dấu hiệu bất thường trong an ninh mạng

Trong bối cảnh các cuộc tấn công mạng ngày càng tinh vi, việc phát hiện sớm và giám sát liên tục hệ thống sản xuất trở thành yếu tố then chốt giúp doanh nghiệp hạn chế rủi ro và tránh gián đoạn vận hành. Các giải pháp tích hợp giữa giám sát lưu lượng, phân tích dữ liệu và trực quan hóa đang mở ra hướng tiếp cận chủ động hơn cho an ninh mạng công nghiệp.
Petrolimex có bước đi chiến lược trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh

Petrolimex có bước đi chiến lược trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh

Ngày 6/5, Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) phối hợp cùng Xuân Cầu Holdings và Selex Motors tổ chức Lễ công bố thành lập Công ty Cổ phần Hạ tầng Năng lượng Xanh Việt Nam. Sự kiện đánh dấu bước đi chiến lược của Petrolimex trong phát triển hệ sinh thái năng lượng xanh và mở rộng sang lĩnh vực năng lượng cho giao thông điện tại Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 8/5: VN-Index hướng tới mốc 1.930 điểm, áp lực chốt lời ngắn hạn gia tăng

Nhận định phiên giao dịch ngày 8/5: VN-Index hướng tới mốc 1.930 điểm, áp lực chốt lời ngắn hạn gia tăng

Sau phiên tăng điểm tích cực ngày 7/5 với sự dẫn dắt của nhóm ngân hàng, chứng khoán và bất động sản, thị trường chứng khoán bước vào phiên giao dịch ngày 8/5 trong tâm thế khá lạc quan. Dòng tiền đang có dấu hiệu cải thiện rõ nét, giúp VN-Index duy trì xu hướng đi lên và tiếp tục thử thách vùng kháng cự quanh 1.930 điểm.
Kỷ nguyên mới biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂

Kỷ nguyên mới biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂

Công nghệ pin nhiên liệu than trực tiếp (ZC-DCFC) biến than đá thành nguồn điện không phát thải CO₂ đang được Trung Quốc nghiên cứu và công bố vào tháng 4/2026 đã tạo tiếng vang lớn.
LG ra mắt màn hình gaming UltraGear 32GX870B: Nâng chuẩn trải nghiệm eSports

LG ra mắt màn hình gaming UltraGear 32GX870B: Nâng chuẩn trải nghiệm eSports

Sở hữu tấm nền Tandem OLED thế hệ mới cùng khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa hai chế độ hiển thị, LG UltraGear 32GX870B hướng đến định nghĩa lại trải nghiệm gaming cao cấp với độ sáng vượt trội và loạt tính năng tối ưu cho thi đấu chuyên nghiệp.
vn-web
song-gia-tri