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

vaa
Tin bài khác
Big Head BoBo -  robot chó AI tự hành với sức kéo 100 kg chính thức thử nghiệm công khai

Big Head BoBo - robot chó AI tự hành với sức kéo 100 kg chính thức thử nghiệm công khai

Sở hữu cấu trúc cơ khí mạnh mẽ, hệ thống cảm biến toàn diện và khả năng tính toán AI lên tới 128 TOPS, Big Head BoBo vừa được đưa vào chương trình thử nghiệm công khai. Sản phẩm đánh dấu bước tiến mới trong phân khúc robot tự hành sản xuất hàng loạt.
Thị trường chứng khoán ngày 5/1: Cổ phiếu Vin và dầu khí kéo chỉ số

Thị trường chứng khoán ngày 5/1: Cổ phiếu Vin và dầu khí kéo chỉ số

Phiên đầu tiên của năm 2026 mở ra với nhiều kỳ vọng nhưng khép lại trong trạng thái giằng co khá mạnh. Có lúc VN Index tiệm cận mốc 1.800 điểm song nhanh chóng suy yếu khi áp lực bán dồn dập xuất hiện, đặc biệt tại nhóm cổ phiếu chứng khoán. Trong khi đó, nhóm dầu khí và các cổ phiếu họ Vin là điểm sáng khi tăng mạnh, tạo điểm tựa giúp chỉ số giữ được sắc xanh.
Lai tạo và sàng lọc giống thích ứng với biến đổi khí hậu và môi trường

Lai tạo và sàng lọc giống thích ứng với biến đổi khí hậu và môi trường

Biến đổi khí hậu đang tạo ra những tác động ngày càng rõ nét và phức tạp đối với canh tác nông nghiệp tại Việt Nam. Để thích ứng, lựa chọn giống phù hợp với môi trường và biến đổi khí hậu trở nên quan trọng. Lựa chọn này có sự hỗ trợ đắc lực của công nghệ sinh học.
Nhận định phiên giao dịch ngày 5/1: VN-Index kiểm tra vùng kháng cự, chờ xu hướng mới

Nhận định phiên giao dịch ngày 5/1: VN-Index kiểm tra vùng kháng cự, chờ xu hướng mới

VN-Index khép lại phiên giao dịch cuối năm 2025 tại mức cao kỷ lục, với sự dẫn dắt mạnh mẽ của nhóm cổ phiếu vốn hóa lớn, đặc biệt là họ Vingroup. Bước sang phiên giao dịch ngày 5/1, chỉ số được kỳ vọng sẽ tiếp tục kiểm tra vùng kháng cự quan trọng quanh mốc 1.780–1.800 điểm, trong bối cảnh dòng tiền vẫn duy trì tích cực nhưng xu hướng mới chưa thực sự rõ ràng.
Velasea và SORBA.ai kết hợp thúc đẩy trí tuệ nhân tạo trong công nghiệp

Velasea và SORBA.ai kết hợp thúc đẩy trí tuệ nhân tạo trong công nghiệp

Velasea, nhà sản xuất hệ thống OEM và cung cấp nền tảng điện toán công nghiệp, cùng SORBA.ai, công ty phần mềm AI công nghiệp không cần lập trình, đã công bố quan hệ đối tác chiến lược nhằm đơn giản hóa và tăng tốc triển khai AI, máy học và phân tích nâng cao tại biên (edge).
Doanh nghiệp robot và tự động hóa Anh tiến quân" vào Mỹ

Doanh nghiệp robot và tự động hóa Anh tiến quân" vào Mỹ

Loop Technology chuyên về lĩnh vực robot và tự động hóa công nghiệp đang chính thức mở rộng dấu ấn ra thị trường Bắc Mỹ. Doanh nghiệp có trụ sở tại Dorchester (Dorset - Anh), vừa công bố thành lập công ty con tại Seattle bang Washington, đánh dấu bước đi chiến lược nhằm tiếp cận sâu hơn thị trường Mỹ - nơi được xem là trung tâm đổi mới công nghệ hàng đầu thế giới.
[E-Magazine] Đường sắt cao tốc - câu chuyện không chỉ của tốc độ

[E-Magazine] Đường sắt cao tốc - câu chuyện không chỉ của tốc độ

Có những quyết định hạ tầng không sinh ra để trả lời cho một nhiệm kỳ, mà để định hình vài thế hệ. Đường sắt cao tốc, nhìn bề ngoài là câu chuyện của vận tốc, của ray thép và đoàn tàu lướt qua không gian. Nhưng đi sâu hơn, đó là lựa chọn về cấu trúc kinh tế, về năng lực quản trị quốc gia và trên hết, về triết lý an toàn của một xã hội đang bước vào quỹ đạo phát triển mới.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/1/2025: Tuổi Tuất cải thiện tài lộc, tuổi Tý suy nghĩ tiêu cực

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 5/1/2025: Tuổi Tuất cải thiện tài lộc, tuổi Tý suy nghĩ tiêu cực

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 5/1/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Cách mạng kiến trúc từ những công trình in 3D nổi bật năm 2025

Cách mạng kiến trúc từ những công trình in 3D nổi bật năm 2025

Năm 2025 chứng kiến những bước tiến ấn tượng của công nghệ in 3D trong xây dựng, tiêu biểu là nhà ga tàu hỏa đầu tiên tại Nhật Bản, dự án trường học lớn nhất thế giới tại Qatar, các dự án nhà ở thương mại tại Pháp, Singapore, cùng các công trình kiến trúc thử nghiệm đột phá ở nhiều nước trên thế giới. Những công trình này cho thấy ứng dụng in 3D đang mở rộng từ quy mô nhỏ đến các dự án hạ tầng phức tạp, hứa hẹn một tương lai xây dựng nhanh chóng, hiệu quả và bền vững hơn.
Ngành nông nghiệp và môi trường tăng cường nhóm giải pháp duy trì tăng trưởng xanh

Ngành nông nghiệp và môi trường tăng cường nhóm giải pháp duy trì tăng trưởng xanh

Năm 2025, ngành nông nghiệp và môi trường (NN&MT) khép lại trong bối cảnh kinh tế thế giới nhiều biến động, biến đổi khí hậu ngày càng khắc nghiệt, nhưng ngành vẫn giữ vững vai trò trụ đỡ quan trọng của nền kinh tế với đà tăng trưởng ổn định.
song-gia-tri