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

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Pin xe điện chai bao nhiêu sau 100.000 km lăn bánh

Pin xe điện chai bao nhiêu sau 100.000 km lăn bánh

Nỗi băn khoăn lớn nhất của người tiêu dùng khi cân nhắc chuyển đổi sang phương tiện điện hóa thường không nằm ở cự ly vận hành hay hạ tầng trạm sạc, mà tập trung vào giới hạn tuổi thọ và chi phí thay thế bộ pin lưu trữ.
Màn hình Samsung dưới 3 triệu: chọn S3 hay Odyssey G3?

Màn hình Samsung dưới 3 triệu: chọn S3 hay Odyssey G3?

Trong tầm giá dưới 3 triệu, Samsung S3 và Odyssey G3 là hai hướng chọn khá khác nhau dù cùng đến từ một thương hiệu. Một bên phù hợp học tập, làm việc cơ bản, bên còn lại thiên về độ mượt khi chơi game và giải trí. Nếu đang phân vân nên ưu tiên giá dễ chịu hay trải nghiệm nhanh hơn, bạn có thể chốt theo nhu cầu thực tế thay vì nhìn thông số đơn lẻ.
Việt Nam lần đầu công bố sản phẩm nhôm thỏi

Việt Nam lần đầu công bố sản phẩm nhôm thỏi

Lần đầu tiên Việt Nam sản xuất thành công nhôm thỏi bằng công nghệ điện phân hiện đại, khép kín chuỗi giá trị từ khai thác bauxite đến luyện nhôm, mở ra bước ngoặt cho ngành công nghiệp vật liệu nền tảng và nâng cao năng lực tự chủ của nền kinh tế.
Unilever Việt Nam tuyển dụng, cơ hội cho sinh viên

Unilever Việt Nam tuyển dụng, cơ hội cho sinh viên

Unilever Việt Nam đang tuyển dụng 02 vị trí dành cho sinh viên năm cuối và mới tốt nghiệp mong muốn phát triển sự nghiệp trong lĩnh vực Manufacturing, Engineering, Supply Chain và Quality.
Từ tua-bin không cánh đến siêu tua-bin 26 MW: Cuộc đua mới của ngành điện gió

Từ tua-bin không cánh đến siêu tua-bin 26 MW: Cuộc đua mới của ngành điện gió

Ngành công nghiệp điện gió đang chứng kiến những bước tiến mạnh mẽ khi hàng loạt công nghệ mới liên tục được giới thiệu, hướng tới mục tiêu nâng cao hiệu suất phát điện, giảm chi phí vận hành và mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều điều kiện địa hình.
Nhận định phiên giao dịch ngày 28/7: Cân nhắc hạ tỷ trọng khi VN-Index hồi phục

Nhận định phiên giao dịch ngày 28/7: Cân nhắc hạ tỷ trọng khi VN-Index hồi phục

Sau phiên giảm mạnh với áp lực bán tháo xuất hiện vào cuối phiên, các công ty chứng khoán nhận định VN-Index nhiều khả năng sẽ tiếp tục điều chỉnh trong ngắn hạn. Nhà đầu tư được khuyến nghị duy trì sự thận trọng, chưa vội mở vị thế mua mới và cân nhắc hạ một phần tỷ trọng nếu chỉ số hồi phục về vùng kháng cự 1.720 điểm.
Vinh danh Doanh nghiệp tại CIAME Asia Vietnam 2026: Những dấu ấn tiên phong kiến tạo nền nông nghiệp hiện đại

Vinh danh Doanh nghiệp tại CIAME Asia Vietnam 2026: Những dấu ấn tiên phong kiến tạo nền nông nghiệp hiện đại

Tại Triển lãm Công nghệ Máy móc Nông nghiệp Quốc tế Việt Nam – CIAME Asia Vietnam 2026, Lễ Vinh danh Doanh nghiệp vì sự phát triển nông nghiệp, công nghiệp nông thôn 2026 đã diễn ra trang trọng, ghi nhận và tôn vinh những doanh nghiệp tiêu biểu có nhiều đóng góp trong sản xuất, kinh doanh, đổi mới sáng tạo, ứng dụng khoa học công nghệ và đồng hành cùng sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp Việt Nam.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/7/2026: Tuổi Ngọ đón tin vui công danh, tuổi Mão cần thận trọng trong chi tiêu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/7/2026: Tuổi Ngọ đón tin vui công danh, tuổi Mão cần thận trọng trong chi tiêu

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 28/7/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Thị trường chứng khoán ngày 27/7: VN Index mất hơn 17 điểm, dòng tiền yếu khiến thị trường nối dài chuỗi giảm

Thị trường chứng khoán ngày 27/7: VN Index mất hơn 17 điểm, dòng tiền yếu khiến thị trường nối dài chuỗi giảm

Sau nhịp tăng đầu phiên, VN Index nhanh chóng đảo chiều khi lực cầu không đủ mạnh để hấp thụ áp lực bán gia tăng. Chỉ số giảm hơn 17 điểm, thanh khoản tiếp tục ở mức thấp và khối ngoại duy trì bán ròng, phản ánh tâm lý thận trọng vẫn bao trùm thị trường.
Siemens và HD Hyundai hợp tác phát triển ngành đóng tàu ứng dụng AI

Siemens và HD Hyundai hợp tác phát triển ngành đóng tàu ứng dụng AI

Tập đoàn Siemens và Tập đoàn HD Hyundai thiết lập quan hệ đối tác chiến lược nhằm hướng tới ngành đóng tàu theo mô hình “nhà máy đóng tàu số”.
song-gia-tri