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

mca-thong-bao
Tin bài khác
Nhận định phiên giao dịch ngày 2/3: Ưu tiên cổ phiếu đang vận động trong xu hướng tăng ngắn hạn

Nhận định phiên giao dịch ngày 2/3: Ưu tiên cổ phiếu đang vận động trong xu hướng tăng ngắn hạn

Phiên giao dịch cuối tuần ngày 27/2 ghi nhận diễn biến giằng co khi VN-Index tiến sát mốc 1.900 điểm. Áp lực bán gia tăng trong phiên chiều khiến chỉ số có thời điểm giảm dưới tham chiếu, song lực cầu tại đợt khớp lệnh ATC đã giúp thị trường giữ được sắc xanh nhẹ.
Khai thác dữ liệu OT cho AI: Bài toán bảo mật trong kỷ nguyên công nghiệp số

Khai thác dữ liệu OT cho AI: Bài toán bảo mật trong kỷ nguyên công nghiệp số

Trong bối cảnh trí tuệ nhân tạo công nghiệp đang tái định hình năng lực cạnh tranh toàn cầu, việc khai thác dữ liệu thời gian thực từ hệ thống công nghệ vận hành (OT) trở thành yếu tố sống còn đối với doanh nghiệp sản xuất. Tuy nhiên, kết nối dữ liệu OT với các nền tảng AI mà vẫn đảm bảo an toàn an ninh mạng là một thách thức không nhỏ.
Du khách Việt dẫn đầu châu Á về sẵn sàng ứng dụng AI khi lên kế hoạch du lịch

Du khách Việt dẫn đầu châu Á về sẵn sàng ứng dụng AI khi lên kế hoạch du lịch

Từ gợi ý điểm tham quan, đề xuất nhà hàng đến xây dựng lịch trình cá nhân hóa, trí tuệ nhân tạo đang dần trở thành “trợ lý du lịch” của người Việt. Báo cáo mới nhất của Agoda cho thấy du khách Việt dẫn đầu châu Á về mức độ sẵn sàng ứng dụng AI.
Số hóa ngành nông nghiệp, Việt Nam đặt mục tiêu đào tạo nghề cho 1,5 triệu lao động nông thôn mỗi năm

Số hóa ngành nông nghiệp, Việt Nam đặt mục tiêu đào tạo nghề cho 1,5 triệu lao động nông thôn mỗi năm

Nhằm thực hiện mục tiêu đổi mới toàn diện, nâng cao chất lượng và hiệu quả đào tạo nghề cho lao động nông thôn, góp phần chuyển dịch cơ cấu lao động, cơ cấu kinh tế, giải quyết việc làm, tăng thu nhập cho người lao động; Phó Thủ tướng Lê Thành Long vừa ký Quyết định số 328/QĐ-TTg ngày 24/2, phê duyệt Chương trình "Đổi mới, nâng cao chất lượng đào tạo nghề nông thôn đến năm 2030".
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/3/2026: Tuổi Ngọ gặp nhiều may mắn, tuổi Mùi xảy ra mâu thuẫn

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/3/2026: Tuổi Ngọ gặp nhiều may mắn, tuổi Mùi xảy ra mâu thuẫn

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 2/3/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Mô hình song sinh kỹ thuật số: Khái niệm nền tảng và công nghệ hỗ trợ

Mô hình song sinh kỹ thuật số: Khái niệm nền tảng và công nghệ hỗ trợ

Mô hình song sinh kỹ thuật số (Digital Twin) đang trở thành một trụ cột trong chiến lược chuyển đổi số công nghiệp. Không đơn thuần là một bản mô phỏng 3D hay mô hình dữ liệu, song sinh kỹ thuật số là sự kết nối động giữa một thực thể vật lý và bản sao ảo của nó, được cập nhật liên tục theo thời gian thực nhằm giám sát, tối ưu hóa và dự đoán hiệu suất hệ thống. Để hiểu đúng và triển khai hiệu quả, cần nhìn nhận Digital Twin như một hệ thống vật lý–mạng (Cyber-Physical System - CPS) được xây dựng trên nền tảng nhiều công nghệ số hội tụ.
Tăng trưởng bền vững, củng cố vị thế bảo mật hạ tầng trọng yếu

Tăng trưởng bền vững, củng cố vị thế bảo mật hạ tầng trọng yếu

Năm 2025 đánh dấu một giai đoạn tăng trưởng mạnh mẽ của OPSWAT - nhà cung cấp giải pháp an ninh mạng chuyên bảo vệ cơ sở hạ tầng trọng yếu (CIP). Với đội ngũ hơn 1.000 nhân sự toàn cầu, công ty ghi nhận mức tăng trưởng doanh thu định kỳ hàng năm (ARR) trên 25% so với cùng kỳ, phản ánh nhu cầu ngày càng cao đối với các nền tảng bảo mật IT/OT trong bối cảnh mối đe dọa mạng gia tăng về quy mô và mức độ tinh vi.
[E-Magazine] Công nghệ in 3D – Từ giấc mơ đến đại công nghiệp

[E-Magazine] Công nghệ in 3D – Từ giấc mơ đến đại công nghiệp

Như một đường chỉ mảnh nối liền khoa học viễn tưởng với thực tại chế tạo, công nghệ in 3D đã đi từ những thí nghiệm lặng thầm trong phòng tối thập niên 1980 đến vị thế của một hạ tầng sản xuất chiến lược toàn cầu. Câu chuyện của nó không chỉ là lịch sử của kỹ thuật, mà còn là lịch sử của khát vọng nhân loại, khát vọng tạo hình thế giới theo từng lớp vật chất, từng lớp trí tuệ.
LG Electronics ra mắt Gram 14 thế hệ 2026: Laptop 14 inch, tích hợp Ryzen AI mới

LG Electronics ra mắt Gram 14 thế hệ 2026: Laptop 14 inch, tích hợp Ryzen AI mới

Mẫu Gram 14 thuộc dòng Gram 2026 vừa chính thức mở đặt trước sau màn trình diễn tại CES đầu năm. Với trọng lượng chỉ 1,12 kg, pin 72Wh và vi xử lý Ryzen AI 400 series mới nhất, sản phẩm tiếp tục khẳng định vị thế của LG trong phân khúc laptop siêu nhẹ cao cấp.
Đầu tư 9 phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia, phục vụ công nghệ chiến lược

Đầu tư 9 phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia, phục vụ công nghệ chiến lược

Bộ KH&CN đang xây dựng Đề án Phát triển hệ thống trung tâm nghiên cứu, thử nghiệm và phòng thí nghiệm quốc gia cho các công nghệ chiến lược.
song-gia-tri