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

ar
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 30/3: Phản ứng tốt với thông tin tiêu cực từ bên ngoài

Thị trường chứng khoán ngày 30/3: Phản ứng tốt với thông tin tiêu cực từ bên ngoài

Thị trường lao dốc mạnh ngay đầu phiên vì cú sốc từ bên ngoài, nhưng càng về cuối ngày dòng tiền càng nhập cuộc, kéo VN Index rời xa đáy trong phiên. Dù chưa thể đảo chiều thành công, diễn biến trong ngày vẫn cho thấy sức chống chịu của thị trường đang tốt dần lên.
[E-Magazine] Automation không phải phép màu

[E-Magazine] Automation không phải phép màu

Trong trí tưởng tượng phổ biến của thời đại số, tự động hóa thường được kể như một thiên khải của kỹ nghệ - robot thay người, dây chuyền vận hành không ngừng nghỉ, dữ liệu điều khiển mọi chuyển động của nhà máy. Nhưng khi bước sâu vào thế giới thật của sản xuất công nghiệp, người ta sớm nhận ra một nghịch lý, càng nhiều tự động hóa, hệ thống càng trở nên mong manh trước những sai lệch rất nhỏ. Lịch sử automation vì thế không chỉ có hào quang của tiến bộ, mà còn có những bi kịch kỹ thuật lặng lẽ.
VAA tham dự CMES Shanghai 2026, tăng cường kết nối giao thương quốc tế

VAA tham dự CMES Shanghai 2026, tăng cường kết nối giao thương quốc tế

Từ ngày 23 đến 26/3/2026, tại Thượng Hải, Trung Quốc, Triển lãm Quốc tế Máy công cụ và Công nghệ chế tạo CMES Shanghai 2026 đã diễn ra sôi động, thu hút sự tham gia của đông đảo doanh nghiệp và chuyên gia trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, tự động hóa và sản xuất thông minh trên toàn cầu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/3/2026: Tuổi Tý tiến triển tốt đẹp, tuổi Mùi gặp tranh chấp

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 30/3/2026: Tuổi Tý tiến triển tốt đẹp, tuổi Mùi gặp tranh chấp

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 30/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Hơn 17 nghìn học sinh phổ thông toàn quốc tham gia tranh tài tại Sân chơi Toán học Việt Nam

Hơn 17 nghìn học sinh phổ thông toàn quốc tham gia tranh tài tại Sân chơi Toán học Việt Nam

Ngày 28/3, Trạng Nguyên Education đã phối hợp với các nhà trường cấp phổ thông trên toàn quốc tổ chức thi Chặng 4 (cấp Tỉnh) của Sân chơi Toán học Việt Nam - Vietnam Mathematical Festival (VNMF) cho 17.014 thí sinh.
Cuốn sách "kim chỉ nam" cho thế hệ trẻ trong kỷ nguyên mới

Cuốn sách "kim chỉ nam" cho thế hệ trẻ trong kỷ nguyên mới

Tập hợp những bài viết, bài phát biểu tiêu biểu của Tổng Bí thư Lê Duẩn, cuốn sách mới xuất bản nhân dịp kỷ niệm 95 năm Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh không chỉ mang giá trị lý luận sâu sắc mà còn là kim chỉ nam định hướng lý tưởng, hun đúc tinh thần xung kích, sáng tạo cho thanh niên trong bối cảnh hội nhập.
MIS Innovation Day 2026: Khi công nghệ và cảm xúc hội tụ trong một không gian sáng tạo

MIS Innovation Day 2026: Khi công nghệ và cảm xúc hội tụ trong một không gian sáng tạo

Ngày 27/3, Trường Tiểu học, THCS & THPT Đa Trí Tuệ (MIS) đã tổ chức MIS Innovation Day 2026 - Ngày hội sáng tạo Khoa học - Công nghệ & Văn hóa được mong đợi nhất trong năm, thu hút sự tham gia của đông đảo học sinh, phụ huynh và đối tác.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank dự kiến tăng vốn điều lệ lên 100.000 tỷ đồng

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: VPBank dự kiến tăng vốn điều lệ lên 100.000 tỷ đồng

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ đầu xuân và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Nhiều ngân hàng tăng lãi suất huy động từ đầu tháng 3; Agribank tri ân khách hàng dịp kỷ niệm 38 năm thành lập...
‘3 Nhà’ chung tay xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực vật liệu

‘3 Nhà’ chung tay xây dựng hệ sinh thái đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực vật liệu

Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội vừa tổ chức thành công Hội thảo “Nhà nước - Doanh nghiệp - Nhà trường chung tay đổi mới sáng tạo” nhằm tăng cường mối quan hệ hợp tác giữa “3 Nhà”. Hội thảo là sự kiện có ý nghĩa đặc biệt nhân dịp kỷ niệm 3 năm thành lập Trường Vật liệu, hướng tới Kỷ niệm 70 năm thành lập Đại học Bách khoa Hà Nội.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2026: Tuổi Tý tình cảm không tốt, tuổi Ngọ công việc may mắn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 29/3/2026: Tuổi Tý tình cảm không tốt, tuổi Ngọ công việc may mắn

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 29/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
song-gia-tri