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

nam-moi
Tin bài khác
Tầm nhìn nơi đầu sóng ngọn gió

Tầm nhìn nơi đầu sóng ngọn gió

Việt Nam là đất nước có tiềm năng tài nguyên kinh tế biển đặc biệt, nằm bên bờ Tây của Biển Đông với bờ biển dài trên 3.260 km trải dài từ Bắc xuống Nam và cứ 100 km2 đất liền có 1 km bờ biển. Trong 34 tỉnh, thành phố của cả nước thì 21 tỉnh, thành phố có biển và gần một nửa dân số sinh sống tại các tỉnh, thành phố ven biển.
[E-Magazine] QR Code - Bản hòa tấu diệu kỳ của trí tuệ và công nghệ

[E-Magazine] QR Code - Bản hòa tấu diệu kỳ của trí tuệ và công nghệ

Trong kỷ nguyên số, một hình vuông nhỏ bé nhưng kỳ diệu đang lặng lẽ kết nối con người với thế giới, đó là QR code (mã phản hồi nhanh). Không chỉ là dấu ấn tiện ích, nó là minh chứng sống động cho sự giao thoa giữa trí tuệ nhân loại, thuật toán tinh vi và phần mềm hiện đại. Từ dây chuyền sản xuất ô tô Nhật Bản đến chiếc điện thoại trên tay mỗi người, QR code mở ra một bản giao hưởng nơi công nghệ trở thành ngôn ngữ phổ quát, nơi mỗi cú quét là một hành trình khám phá, vừa an toàn, vừa thi vị.
Tem Tết năm Ngọ 2026: Khi biểu tượng ngựa kết nối bản sắc văn hóa toàn cầu

Tem Tết năm Ngọ 2026: Khi biểu tượng ngựa kết nối bản sắc văn hóa toàn cầu

Mùa Tết năm Bính Ngọ 2026, nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ đồng loạt phát hành các bộ tem đặc biệt lấy hình tượng ngựa làm chủ đạo. Mỗi thiết kế là một lát cắt văn hóa riêng, kết tinh giữa truyền thống và sáng tạo đương đại, gửi gắm khát vọng về may mắn, thịnh vượng và khởi đầu mới.
NMLD Dung Quất chạy vượt công suất 125%, bảo đảm nguồn xăng dầu Tết

NMLD Dung Quất chạy vượt công suất 125%, bảo đảm nguồn xăng dầu Tết

Trước dự báo nhu cầu xăng dầu tăng mạnh trong dịp Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026, Công ty cổ phần Lọc hóa dầu Bình Sơn (BSR) - đơn vị thành viên của Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam đã chủ động xây dựng các kịch bản vận hành linh hoạt, duy trì sản xuất an toàn, liên tục tại Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, nhằm bảo đảm nguồn cung ổn định cho thị trường trong nước.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Ngân hàng nghỉ Tết - Khách hàng cần chủ động giao dịch, tránh gián đoạn

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Ngân hàng nghỉ Tết - Khách hàng cần chủ động giao dịch, tránh gián đoạn

Tuần qua, đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm tăng cường “hàng rào số” bảo vệ khách hàng giao dịch mùa Tết: Vietcombank, BIDV, Agribank, TPBank... nghỉ Tết, ngân hàng số và chuyển khoản nhanh 24/7 vẫn hoạt động nhưng chuyển khoản liên ngân hàng thường sẽ xử lý sau Tết.
Kiến trúc Station SCADA trong hệ thống Metro hiện đại và khả năng tích hợp theo mô hình mở

Kiến trúc Station SCADA trong hệ thống Metro hiện đại và khả năng tích hợp theo mô hình mở

Trong Metro hiện đại, SCADA không còn giới hạn ở giám sát điện hay một nhóm thiết bị phụ trợ riêng lẻ. Thay vào đó, SCADA đóng vai trò nền tảng tích hợp dữ liệu đa hệ, bảo đảm phối hợp vận hành đồng bộ giữa năng lượng, cơ điện, an toàn, thông tin hành khách và các phân hệ đường sắt liên quan.
Điều còn lại sau mái chùa

Điều còn lại sau mái chùa

Phật giáo Việt Nam đang đứng trước một nghịch lý của thời đại. Chùa chiền ngày càng lớn, nhưng câu hỏi về di sản đích thực của đạo Phật lại ngày càng trở nên cấp thiết. Điều gì sẽ còn lại sau hình tướng, những công trình vật chất, hay khả năng khai mở tỉnh thức nơi con người?
Xây dựng văn hóa “an toàn là trên hết” trong kỷ nguyên robot tự động

Xây dựng văn hóa “an toàn là trên hết” trong kỷ nguyên robot tự động

Trong lĩnh vực sản xuất hiện đại, khái niệm an toàn không còn giới hạn ở các biện pháp truyền thống như trang bị bảo hộ cá nhân, che chắn máy móc hay quy trình khóa, ghi nhãn. Khi các nhà máy và kho hàng ngày càng tự động hóa, an toàn được định nghĩa rộng hơn: đó là cách các hệ thống được thiết kế, tích hợp và vận hành sao cho con người và robot có thể làm việc hài hòa, hiệu quả và bền vững.
EVN bảo đảm vận hành an toàn, ổn định hệ thống điện quốc gia dịp Tết Bính Ngọ 2026

EVN bảo đảm vận hành an toàn, ổn định hệ thống điện quốc gia dịp Tết Bính Ngọ 2026

Để phục vụ nhu cầu sản xuất, tiêu dùng và sinh hoạt của người dân trong dịp Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026, Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) đã xây dựng và triển khai đồng bộ các phương án cung ứng điện an toàn, ổn định; không thực hiện cắt điện từ 27 Tết đến hết mùng 6 Tết, trừ trường hợp xử lý sự cố bắt buộc.
Rực rỡ Chợ hoa Xuân Phố cổ Hà Nội cận Tết Bính Ngọ 2026

Rực rỡ Chợ hoa Xuân Phố cổ Hà Nội cận Tết Bính Ngọ 2026

Những ngày cận Tết Nguyên đán Bính Ngọ 2026, khu phố cổ Hà Nội khoác lên mình diện mạo rực rỡ, nhộn nhịp với Chợ hoa Xuân Phố cổ trải dài trên nhiều tuyến phố trung tâm. Không chỉ là nơi mua sắm hoa, cây cảnh, phiên chợ truyền thống còn trở thành điểm hẹn văn hóa, thu hút đông đảo người dân và du khách đến tham quan, trải nghiệm không khí Tết cổ truyền.
song-gia-tri