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

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Hướng dẫn công chức, viên chức sử dụng trợ lý ảo phục vụ công việc

Hướng dẫn công chức, viên chức sử dụng trợ lý ảo phục vụ công việc

Bộ KH&CN đã ban hành hướng dẫn một số nguyên tắc chung đối với công chức, viên chức và người lao động trong cơ quan nhà nước sử dụng các mô hình ngôn ngữ lớn (chatbot AI) phục vụ công việc.
Hexagon mua lại phần mềm Geomagic để tăng cường năng suất thiết kế và sản xuất

Hexagon mua lại phần mềm Geomagic để tăng cường năng suất thiết kế và sản xuất

Hexagon đã hoàn tất việc mua lại mảng kinh doanh phần mềm Geomagic từ 3D Systems Corporation, sở hữu công nghệ hàng đầu thị trường giúp cải thiện năng suất cho việc thu thập, xử lý và thiết kế dữ liệu đo 3D, để sử dụng trong suốt vòng đời sản phẩm và quy trình thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD).
Tổng Bí thư Tô Lâm điện đàm với Tổng thống Hoa Kỳ Donald J.Trump

Tổng Bí thư Tô Lâm điện đàm với Tổng thống Hoa Kỳ Donald J.Trump

Tối ngày 4/4/2025, đồng chí Tổng Bí thư Tô Lâm đã có cuộc điện đàm với Tổng thống Hoa Kỳ Donald J.Trump về quan hệ Việt Nam-Hoa Kỳ.
Hội Tự động hoá Việt Nam kết nối doanh nghiệp thúc đẩy phát triển bền vững

Hội Tự động hoá Việt Nam kết nối doanh nghiệp thúc đẩy phát triển bền vững

Nhằm thực hiện kế hoạch công tác năm 2025 và triển khai kết nối, chia sẻ kinh nghiệm giữa các doanh nghiệp Hội viên, Hội Tự động hoá Việt Nam (VAA) đã tổ chức buổi Tọa đàm Doanh nghiệp Quý 1/2025 vào chiều ngày 4/4.
Vì sao các nhà sản xuất trên toàn cầu đang đầu tư mạnh vào công nghệ?

Vì sao các nhà sản xuất trên toàn cầu đang đầu tư mạnh vào công nghệ?

Theo nghiên cứu từ Infor - một tổ chức điện toán đám mây ngành công nghiệp, có tới 80% nhà sản xuất công nghiệp trên toàn cầu đặt ra kế hoạch tăng vốn đầu tư vào công nghệ từ 20% hoặc nhiều hơn trong những năm tới, điều này nhấn mạnh cam kết của ngành đối với chuyển đổi số.
Bộ Nông Nghiệp Và Môi Trường triển khai kế hoạch đột phá khoa học công nghệ

Bộ Nông Nghiệp Và Môi Trường triển khai kế hoạch đột phá khoa học công nghệ

Bộ Nông nghiệp và Môi trường vừa chính thức công bố kế hoạch đột phá trong việc ứng dụng khoa học công nghệ (KHCN), đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số, nhằm thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị.
Thị trường chứng khoán ngày 4/4: Khối ngoại bán ròng hơn 2.800 tỷ đồng

Thị trường chứng khoán ngày 4/4: Khối ngoại bán ròng hơn 2.800 tỷ đồng

Thị trường chứng khoán Việt Nam ngày 4/4/2025 đã có một phiên giao dịch đầy biến động, mặc dù chịu tác động từ thông tin thuế đối ứng từ Mỹ, nhưng VN-Index vẫn có cú rút chân ngoạn mục, thu hẹp đáng kể đà giảm.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/4/2025: Tuổi Thân bất đồng quan điểm, tuổi Mão an nhàn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/4/2025: Tuổi Thân bất đồng quan điểm, tuổi Mão an nhàn

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 5/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Ông Tô Huy Vũ làm Chủ tịch Agribank

Ông Tô Huy Vũ làm Chủ tịch Agribank

Theo thông tin từ Ngân hàng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Việt Nam (Agribank), ông Tô Huy Vũ - Vụ trưởng Hợp tác Quốc tế (Ngân hàng Nhà nước) được bổ nhiệm giữ chức Chủ tịch Hội đồng Thành viên Agribank.
Hốt bạc từ "mỏ vàng" AI, "kỳ lân" công nghệ VNG bùng nổ doanh thu

Hốt bạc từ "mỏ vàng" AI, "kỳ lân" công nghệ VNG bùng nổ doanh thu

Công ty Cổ phần VNG (mã chứng khoán: VNZ) - được mệnh danh là "kỳ lân" công nghệ của Việt Nam vừa công bố kết quả tài chính kiểm toán cho năm tài chính 2024 với nhiều kết quả tích cực.
siement
Quảng cáo
moxa