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
Vì sao hệ thống làm lạnh di động đang trở thành mỏ vàng mới?

Vì sao hệ thống làm lạnh di động đang trở thành mỏ vàng mới?

Trong cuộc đua xây dựng các trung tâm dữ liệu AI quy mô hàng tỷ USD, sự chú ý thường đổ dồn vào chip AI, GPU hiệu năng cao hay nguồn điện khổng lồ. Tuy nhiên, một yếu tố tưởng chừng rất bình thường đang trở thành "điểm nghẽn chiến lược" quyết định tốc độ triển khai của các dự án này: hệ thống làm mát.
Nâng cao năng lực quản trị và kiểm soát rủi ro pháp lý: Chìa khóa giúp doanh nghiệp phát triển bền vững

Nâng cao năng lực quản trị và kiểm soát rủi ro pháp lý: Chìa khóa giúp doanh nghiệp phát triển bền vững

Trong bối cảnh môi trường kinh doanh liên tục biến động, việc nâng cao năng lực quản trị và kiểm soát rủi ro pháp lý đang trở thành yêu cầu cấp thiết đối với nhiều doanh nghiệp, đặc biệt là doanh nghiệp vừa và nhỏ. Với định hướng đào tạo thực chiến, kết hợp giữa kiến thức pháp lý, quản trị vận hành và ứng dụng công nghệ, Bizdemy hướng đến mục tiêu đồng hành cùng doanh nhân và nhà quản lý xây dựng nền tảng vận hành hiệu quả, chủ động thích ứng và phát triển bền vững.
Thị trường chứng khoán ngày 22/6: VN Index tăng hơn 33 điểm nhờ nhóm Vin, thanh khoản vẫn ở mức thấp

Thị trường chứng khoán ngày 22/6: VN Index tăng hơn 33 điểm nhờ nhóm Vin, thanh khoản vẫn ở mức thấp

Một phiên tăng mạnh của VN Index đã diễn ra khi VIC và VHM đồng loạt tăng trần, đóng góp hầu hết điểm số cho đà tăng. Tuy nhiên, độ rộng thị trường nghiêng về bên bán và thanh khoản thấp cho thấy dòng tiền chưa thực sự lan tỏa.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/6/2026: Tuổi Dậu tài lộc vượng phát, tuổi Dần cần tránh nóng nảy

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 23/6/2026: Tuổi Dậu tài lộc vượng phát, tuổi Dần cần tránh nóng nảy

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 23/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Công nghệ cấp đông lạnh sâu bằng nitơ lỏng: hướng đi mới nâng cao giá trị ngành thực phẩm

Công nghệ cấp đông lạnh sâu bằng nitơ lỏng: hướng đi mới nâng cao giá trị ngành thực phẩm

Sự phát triển của công nghệ cấp đông siêu tốc bằng nitơ lỏng đang mở ra cơ hội mới cho ngành chế biến thực phẩm khi vừa giúp giảm hao hụt nguyên liệu, vừa duy trì chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường trong nước và xuất khẩu.
Nhận định phiên giao dịch ngày 22/6: Duy trì tỷ trọng danh mục ở mức trung bình và hạn chế mua đuổi

Nhận định phiên giao dịch ngày 22/6: Duy trì tỷ trọng danh mục ở mức trung bình và hạn chế mua đuổi

VN-Index đang duy trì trạng thái giằng co quanh vùng 1.820 - 1.830 điểm khi dòng tiền chưa có sự cải thiện rõ rệt và khối ngoại tiếp tục bán ròng. Trong bối cảnh thị trường chưa xác lập xu hướng mới, các chuyên gia khuyến nghị nhà đầu tư giữ tỷ trọng cổ phiếu ở mức trung bình, hạn chế mua đuổi và ưu tiên giải ngân tại các vùng hỗ trợ đối với những cổ phiếu có nền tảng cơ bản tốt.
[E-Magazine] Việt Nam trước làn sóng phổ cập công nghệ lần hai

[E-Magazine] Việt Nam trước làn sóng phổ cập công nghệ lần hai

Có những thay đổi đi vào xã hội rất lặng. Một mã QR dán cạnh lọ tăm trong quán phở. Một lần xác thực khuôn mặt trước khi chuyển tiền. Một tài khoản VNeID thay cho tập giấy tờ quen thuộc. Một hồ sơ bệnh án không còn nằm im trong tủ sắt bệnh viện. Những chi tiết nhỏ ấy đang báo hiệu một bước chuyển lớn - Việt Nam đã qua thời phổ cập công cụ số và đang bước vào giai đoạn phổ cập hạ tầng số của đời sống xã hội.
Surface Pro 12 và Surface Laptop 8 chính thức lên kệ, trang bị chip AI Snapdragon X2

Surface Pro 12 và Surface Laptop 8 chính thức lên kệ, trang bị chip AI Snapdragon X2

Microsoft vừa chính thức mở bán thế hệ Surface mới nhất, gồm Surface Pro 12 và Surface Laptop 8. Điểm nhấn đáng chú ý của dòng sản phẩm lần này là việc được trang bị nền tảng Snapdragon X2 mới từ Qualcomm với khả năng xử lý AI lên tới 80 TOPS, cùng thời lượng pin dài và nhiều nâng cấp về màn hình, hiệu năng.
Khám phá Amio S - phiên bản mới phân khúc xe máy điện rẻ nhất của VinFast

Khám phá Amio S - phiên bản mới phân khúc xe máy điện rẻ nhất của VinFast

Phân khúc xe máy điện rẻ nhất của VinFast vừa xuất hiện thêm phiên bản mới mang tên Amio S, với giá từ 12 đến gần 14 triệu đồng.
TKV trao 30 suất học bổng cho sinh viên tài năng của HUST

TKV trao 30 suất học bổng cho sinh viên tài năng của HUST

Trường Quản trị Kinh doanh VINACOMIN (trực thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam) vừa trao 30 suất học bổng của Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) cho 30 sinh viên tiêu biểu trong học kỳ I năm học 2025-2026 của Đại học Bách khoa Hà Nội (HUST).
vn-web
song-gia-tri
gao-doc