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
Thắp sáng niềm đam mê khoa học tại trại hè khoa học lớn nhất trường chuyên Amsterdam

Thắp sáng niềm đam mê khoa học tại trại hè khoa học lớn nhất trường chuyên Amsterdam

Science Camp là trại hè khoa học thường niên dành cho các em nhỏ 6-13 tuổi được tổ chức bởi CLB Society of Open Science - CLB Khoa học lớn nhất trực thuộc trường THPT Chuyên Hà Nội - Amsterdam.
Đại học Công nghiệp Hà Nội giảm 1 điểm sàn ngành Điều khiển và Tự động hóa, mở rộng cơ hội xét tuyển

Đại học Công nghiệp Hà Nội giảm 1 điểm sàn ngành Điều khiển và Tự động hóa, mở rộng cơ hội xét tuyển

Hội đồng tuyển sinh đại học, Đại học Công nghiệp Hà Nội thông báo ngưỡng đảm bảo chất lượng đầu vào (điểm sàn) và quy tắc quy đổi điểm xét tuyển, điểm trúng tuyển của các phương thức xét tuyển đại học chính quy năm 2026.
Thị trường chứng khoán ngày 7/7: VN Index bất ngờ “lội ngược dòng” nhờ cổ phiếu chứng khoán

Thị trường chứng khoán ngày 7/7: VN Index bất ngờ “lội ngược dòng” nhờ cổ phiếu chứng khoán

Áp lực bán có lúc đã khiến VN Index mất 18 điểm, nhưng lực cầu bắt đáy cùng kỳ vọng vào kết quả kinh doanh quý II đã giúp nhóm chứng khoán dẫn dắt thị trường đảo chiều thành công. Tuy nhiên, thanh khoản thấp cho thấy nhà đầu tư vẫn chưa sẵn sàng xuống tiền mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/7/2026: Tuổi Mão đón cơ hội tài lộc, tuổi Tuất cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 8/7/2026: Tuổi Mão đón cơ hội tài lộc, tuổi Tuất cần tránh nóng vội

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 8/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tài lộc, tình duyên và sức khỏe.
Gia Lai sẵn sàng cho Hội nghị VCCA 2026

Gia Lai sẵn sàng cho Hội nghị VCCA 2026

Sáng 7/7, cuộc họp trực tuyến giữa các đầu cầu gồm Sở Khoa học và Công nghệ Gia Lai, Trường Đại học Quy Nhơn, Hội Tự động hóa Việt Nam cùng các đơn vị liên quan đã diễn ra nhằm rà soát, kiểm tra các nội dung chuẩn bị cho Hội nghị và Triển lãm quốc tế về điều khiển, Tự động hóa lần thứ 8- VCCA 2026.
Du lịch Việt Nam đón 12,2 triệu khách quốc tế sau nửa đầu năm 2026, đạt gần 49% kế hoạch

Du lịch Việt Nam đón 12,2 triệu khách quốc tế sau nửa đầu năm 2026, đạt gần 49% kế hoạch

Trong 6 tháng đầu năm 2026, Việt Nam đón khoảng 12,2 triệu lượt khách quốc tế, tăng 14,8% so với cùng kỳ năm trước và hoàn thành gần 49% kế hoạch cả năm.
5 tiêu chí phân biệt nền tảng MOM hiện đại với hệ thống "bình mới rượu cũ"

5 tiêu chí phân biệt nền tảng MOM hiện đại với hệ thống "bình mới rượu cũ"

Trong bối cảnh các nhà sản xuất trên toàn cầu đẩy mạnh đầu tư vào nhà máy thông minh, câu hỏi về một nền tảng Quản lý vận hành sản xuất (MOM) hiện đại đang trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, nếu hỏi 10 lãnh đạo sản xuất, rất có thể sẽ nhận được 10 câu trả lời khác nhau. Người cho rằng điện toán đám mây là yếu tố quyết định, người nhấn mạnh trí tuệ nhân tạo (AI), trong khi người khác lại xem trải nghiệm di động là tiêu chuẩn của sự hiện đại.
Lenovo đưa "quái vật" Legion 7a 15ASH11 đến châu Âu: RAM tối đa 64 GB, VRAM chia sẻ tới 48 GB

Lenovo đưa "quái vật" Legion 7a 15ASH11 đến châu Âu: RAM tối đa 64 GB, VRAM chia sẻ tới 48 GB

Sau khi ra mắt tại Úc và một số thị trường châu Á, Lenovo Legion 7a 15ASH11 đã chính thức được mở bán tại châu Âu với giá khởi điểm khoảng 72,5 triệu đồng.
Nhận định phiên giao dịch ngày 7/7: Tránh mua đuổi trong các nhịp hồi, ưu tiên giao dịch theo biên độ

Nhận định phiên giao dịch ngày 7/7: Tránh mua đuổi trong các nhịp hồi, ưu tiên giao dịch theo biên độ

Sau phiên giảm mạnh đầu tuần do áp lực bán ròng của khối ngoại, các công ty chứng khoán cho rằng VN-Index nhiều khả năng sẽ rung lắc trong vùng 1.840-1.850 điểm trước khi xác lập xu hướng rõ ràng hơn. Nhà đầu tư được khuyến nghị không mua đuổi khi thị trường hồi phục, đồng thời ưu tiên các cổ phiếu có câu chuyện hỗ trợ riêng.
Thị trường chứng khoán ngày 6/7: VN Index giảm gần 19 điểm, áp lực bán lan rộng trong phiên đầu tuần

Thị trường chứng khoán ngày 6/7: VN Index giảm gần 19 điểm, áp lực bán lan rộng trong phiên đầu tuần

Thị trường mở đầu tuần mới bằng một phiên điều chỉnh mạnh khi áp lực bán bùng lên từ nhóm chứng khoán rồi lan sang hầu hết các nhóm ngành. Dù VN Index vẫn giữ được vùng hỗ trợ kỹ thuật quan trọng, tâm lý nhà đầu tư trở nên thận trọng hơn trước nguy cơ nhịp điều chỉnh còn kéo dài.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc