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

ar
Tin bài khác
Bảo mật trong kỷ nguyên AI: Bài toán an ninh mạng toàn cầu

Bảo mật trong kỷ nguyên AI: Bài toán an ninh mạng toàn cầu

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo (AI) đang phát triển mạnh mẽ và trở thành hạt nhân của nền kinh tế số, vấn đề an toàn an ninh mạng tiếp tục đặt ra những thách thức chưa từng có, khi nó vô tình tạo ra những kẽ hở về bảo mật.
Thị trường chứng khoán ngày 09/04: Áp lực bán mạnh sau phiên bùng nổ, VN Index điều chỉnh hơn 19 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 09/04: Áp lực bán mạnh sau phiên bùng nổ, VN Index điều chỉnh hơn 19 điểm

Sau cú tăng tốc rất mạnh tới gần 80 điểm của phiên trước, phiên 09/04 đã có sự điều chỉnh khi áp lực chốt lời gia tăng ngay từ đầu phiên. Dù VN Index giảm hơn 19 điểm, thanh khoản vẫn duy trì ở mức cao, cho thấy dòng tiền chưa rút lui mà đang tái cơ cấu mạnh giữa các nhóm cổ phiếu.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/4/2026: Tuổi Dậu thuận lợi, tuổi Dần hết sức cẩn thận

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 10/4/2026: Tuổi Dậu thuận lợi, tuổi Dần hết sức cẩn thận

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 10/4/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Xây dựng báo chí chuyên nghiệp, phát huy vai trò trí thức, văn nghệ sĩ theo tinh thần Nghị quyết Đại hội XIV

Xây dựng báo chí chuyên nghiệp, phát huy vai trò trí thức, văn nghệ sĩ theo tinh thần Nghị quyết Đại hội XIV

Hội nghị toàn quốc quán triệt Nghị quyết Đại hội XIV của Đảng nhấn mạnh yêu cầu triển khai thực chất, xuyên suốt nhiệm kỳ trong các lĩnh vực báo chí, xuất bản, văn hóa. Trong đó, phát triển khoa học - công nghệ, đề cao vai trò con người và đổi mới tư duy là những trụ cột then chốt cho giai đoạn phát triển mới.
Nhận định phiên giao dịch ngày 9/4: Nắm giữ những cổ phiếu có nền tảng cơ bản vững chắc

Nhận định phiên giao dịch ngày 9/4: Nắm giữ những cổ phiếu có nền tảng cơ bản vững chắc

VN-Index bật tăng mạnh trong phiên ngày 8/4, thanh khoản cải thiện và lấy lại các ngưỡng kỹ thuật quan trọng, củng cố xu hướng hồi phục của thị trường; trong bối cảnh đó, nhà đầu tư được khuyến nghị tiếp tục nắm giữ các cổ phiếu có nền tảng cơ bản tốt và triển vọng tăng trưởng rõ ràng.
Trung Quốc ban hành bộ tiêu chuẩn quốc gia đầu tiên cho robot hình người

Trung Quốc ban hành bộ tiêu chuẩn quốc gia đầu tiên cho robot hình người

Lần đầu tiên, Trung Quốc công bố hệ thống tiêu chuẩn quốc gia toàn diện cho robot hình người và trí tuệ hiện thân, bao trùm toàn bộ chuỗi công nghiệp và vòng đời sản phẩm. Động thái này được xem là bước đi quan trọng nhằm định hình “luật chơi” và thúc đẩy thương mại hóa trong lĩnh vực công nghệ đang tăng tốc mạnh mẽ.
AI giám sát quá trình làm chín phô mai

AI giám sát quá trình làm chín phô mai

Ngành công nghiệp thực phẩm toàn cầu đang bước vào giai đoạn chuyển đổi mạnh mẽ trong lĩnh vực kiểm soát chất lượng nhờ sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI) và công nghệ thị giác máy tính. Việc kết hợp các thuật toán học sâu với các hệ thống thị giác máy tính dựa trên quy tắc đang giúp tự động hóa những quy trình trước đây phụ thuộc hoàn toàn vào lao động thủ công. Một ví dụ điển hình là giải pháp tự động hóa quy trình làm chín phô mai do Eberle Automatische Systeme phát triển cho nhà sản xuất sữa Gebr. Baldauf GmbH & Co. KG tại Đức.
Ngân hàng nhỏ dồn lực tăng vốn điều lệ, gia cố "bộ đệm" đón tăng trưởng

Ngân hàng nhỏ dồn lực tăng vốn điều lệ, gia cố "bộ đệm" đón tăng trưởng

Nhiều ngân hàng nhỏ lên kế hoạch tăng vốn điều lệ quy mô lớn nhằm củng cố nền tảng cho những mục tiêu lợi nhuận và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn vốn ngày càng cao.
Phát động “Giải thưởng Báo chí tuyên truyền về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2026”

Phát động “Giải thưởng Báo chí tuyên truyền về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2026”

Ngày 8/4, Bộ Công Thương phối hợp với Hội Nhà báo Việt Nam tổ chức lễ phát động “Giải thưởng Báo chí tuyên truyền về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả năm 2026”.
Sự kiện“Ánh Hồng” - Hành trình cho em vươn tới ước mơ

Sự kiện“Ánh Hồng” - Hành trình cho em vươn tới ước mơ

Sự kiện “Ánh Hồng” được tổ chức bởi The Up Project với mục tiêu đồng hành cùng các em nhỏ vùng cao, mang đến cho các em cơ hội học tập tốt hơn và giúp các em vươn tới những ước mơ tươi sáng.
song-gia-tri