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
An ninh mạng trở thành tiêu chí mới khi đầu tư tự động hóa kho thông minh

An ninh mạng trở thành tiêu chí mới khi đầu tư tự động hóa kho thông minh

Khi các trung tâm phân phối ngày càng phụ thuộc vào robot, phần mềm điều khiển và nền tảng số, an ninh mạng đang trở thành một yếu tố quan trọng không kém năng suất hay hiệu quả vận hành. Theo Cimcorp - doanh nghiệp chuyên về giải pháp xử lý vật liệu bằng robot - khách hàng hiện không chỉ đánh giá các hệ thống tự động hóa dựa trên tốc độ hay độ chính xác mà còn quan tâm đến khả năng chống chịu trước các cuộc tấn công mạng, phục hồi sau thảm họa và duy trì hoạt động kinh doanh.
Lenovo ra mắt laptop 1,4 kg, pin hơn 33 giờ, dùng chip Snapdragon X2, giá từ 29 triệu đồng

Lenovo ra mắt laptop 1,4 kg, pin hơn 33 giờ, dùng chip Snapdragon X2, giá từ 29 triệu đồng

Chỉ nặng khoảng 1,4 kg nhưng IdeaPad 5 2-in-1 14Q8Y11 sở hữu chip Snapdragon X2 Plus, hai khe SSD và thời lượng pin được Lenovo công bố lên tới hơn 33 giờ.
Nhận định phiên giao dịch ngày 11/8: Có thể quay lại vị thế mua trong các phiên tới

Nhận định phiên giao dịch ngày 11/8: Có thể quay lại vị thế mua trong các phiên tới

VN-Index ghi nhận phiên tăng điểm thứ hai liên tiếp, với diễn biến tích cực hơn cả về thanh khoản, độ rộng thị trường và mức độ lan tỏa của dòng tiền. Xu hướng hồi phục được kỳ vọng tiếp tục trong những phiên tới, mở ra cơ hội để nhà đầu tư quay lại vị thế mua sau giai đoạn thận trọng.
Điểm chuẩn cao nhất của Đại học Công nghiệp Hà Nội thuộc về ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa

Điểm chuẩn cao nhất của Đại học Công nghiệp Hà Nội thuộc về ngành Công nghệ Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa

Mức điểm xét tuyển đại học năm nay của Đại học Công nghiệp Hà Nội cho thấy tăng ở hầu hết các ngành kỹ thuật công nghệ.
“Quay về đi” giữa mùa Vu Lan: Duyên 8 kể câu chuyện về mẹ bằng âm nhạc, ký ức và những lá thư

“Quay về đi” giữa mùa Vu Lan: Duyên 8 kể câu chuyện về mẹ bằng âm nhạc, ký ức và những lá thư

Tối 9/8, tại không gian Hồ Văn (Văn Miếu - Quốc Tử Giám, Hà Nội), Duyên 8 trở lại với chủ đề “Quay về đi - Gặp lại Thanh xuân của mẹ”, mang đến một đêm nghệ thuật giàu cảm xúc trong khuôn khổ chương trình văn hóa cộng đồng Đạo hiếu - Đạo học.
Thị trường chứng khoán ngày 10/8: Sắc xanh lan rộng toàn thị trường, VN Index tăng gần 9 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 10/8: Sắc xanh lan rộng toàn thị trường, VN Index tăng gần 9 điểm

Chịu sức ép đáng kể ở đầu phiên, VN Index đã nhanh chóng rút chân và giữ vững đà tăng điểm để đưa mốc 1.800 điểm trở lại tầm ngắm. Tuy nhiên, thanh khoản chưa bùng nổ đang đặt ra câu hỏi về sức mạnh của nhịp tăng tiếp theo.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/8/2026: Tuổi Dậu tài lộc khởi sắc, tuổi Tý nên thận trọng trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/8/2026: Tuổi Dậu tài lộc khởi sắc, tuổi Tý nên thận trọng trong công việc

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 11/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Điểm chuẩn 2026: Ngành Tự động hóa bứt tốc tại các trường Top đầu

Điểm chuẩn 2026: Ngành Tự động hóa bứt tốc tại các trường Top đầu

Mùa tuyển sinh đại học năm 2026 tiếp tục ghi nhận sức hút mạnh của ngành Kỹ thuật điều khiển và Tự động hóa khi điểm chuẩn tại nhiều trường đại học kỹ thuật hàng đầu duy trì ở mức cao, thậm chí tăng so với năm trước.
Điểm chuẩn trường Đại học Ngoại thương 2026: Ngành nào dẫn đầu

Điểm chuẩn trường Đại học Ngoại thương 2026: Ngành nào dẫn đầu

Sau khi hoàn tất công tác xét tuyển, Trường Đại học Ngoại thương đã công bố điểm chuẩn năm 2026. Điểm chuẩn của trường vẫn duy trì ở mức cao.
[E-Magazine] Xe điện hai bánh - cuộc đua thiết lập hạ tầng di chuyển mới

[E-Magazine] Xe điện hai bánh - cuộc đua thiết lập hạ tầng di chuyển mới

Có những chuyển động ban đầu xuất hiện rất nhẹ, như tiếng bánh xe lăn qua một con ngõ buổi sớm. Rồi đến một ngày, người ta chợt nhận ra đó không còn là chuyện của vài chiếc xe học sinh trước cổng trường, mà là dấu hiệu của một cuộc dịch chuyển sâu hơn - Đô thị đang thử cách thở khác, doanh nghiệp đang thử cách cạnh tranh khác, còn người tiêu dùng cân nhắc lại chiếc xe quen thuộc.
song-gia-tri