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

dai-hoi-dang
Tin bài khác
Thị trường chứng khoán ngày 30/1: Nhóm ngân hàng dẫn dắt, VN Index tiếp đà hồi phục

Thị trường chứng khoán ngày 30/1: Nhóm ngân hàng dẫn dắt, VN Index tiếp đà hồi phục

Thị trường tiếp tục nối dài đà hồi phục khi VN Index tăng hơn 14 điểm và đóng cửa sát mức cao nhất ngày. Sắc xanh phủ rộng toàn thị trường, ngân hàng bứt tốc dẫn dắt, trong khi dầu khí và bất động sản cũng đồng loạt thăng hoa dù cuối phiên thị trường bước vào đợt cơ cấu ETF.
Quyết liệt chống khai thác IUU, vá ‘lỗ hổng quản lý’ bằng công nghệ

Quyết liệt chống khai thác IUU, vá ‘lỗ hổng quản lý’ bằng công nghệ

Phó Thủ tướng Trần Hồng Hà vừa chủ trì Phiên họp thứ 30 của Ban Chỉ đạo Quốc gia về chống khai thác hải sản bất hợp pháp, không báo cáo và không theo quy định (IUU). Với tinh thần “nói thật, làm thật”, Việt Nam quyết tâm gỡ “thẻ vàng” IUU, vá “lỗ hổng IUU” bằng công nghệ.
Công nghệ và chuyển đổi số: Động lực quan trọng phát triển trong kỷ nguyên mới

Công nghệ và chuyển đổi số: Động lực quan trọng phát triển trong kỷ nguyên mới

Thành công của Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ XIV của Đảng là sự kết tinh trí tuệ của toàn Đảng, toàn dân, toàn quân, thể hiện ý Đảng, lòng dân. Những nhiệm vụ lớn được đặt ra không chỉ là quyết sách mang tính chiến lược, mà còn là tâm nguyện chung của nhân dân về một Việt Nam hùng cường, phồn vinh và hạnh phúc.
Nhận định phiên giao dịch ngày 30/1: Ưu tiên quản trị rủi ro, hạn chế mở mới vị thế

Nhận định phiên giao dịch ngày 30/1: Ưu tiên quản trị rủi ro, hạn chế mở mới vị thế

Sau phiên hồi phục kỹ thuật ngày 29/1, thị trường chứng khoán được dự báo vẫn đối mặt với nhiều rung lắc trong ngắn hạn khi xu hướng tăng chưa thực sự được xác nhận. Trong bối cảnh dòng tiền thận trọng và các chỉ báo kỹ thuật chưa đồng thuận, nhà đầu tư được khuyến nghị ưu tiên quản trị rủi ro, hạn chế mở mới vị thế trong phiên giao dịch ngày 30/1.
10 dự đoán định hình kỷ nguyên sản xuất bền bỉ và linh hoạt vào năm 2026

10 dự đoán định hình kỷ nguyên sản xuất bền bỉ và linh hoạt vào năm 2026

Năm 2026 được dự báo sẽ là cột mốc quan trọng đánh dấu bước chuyển từ “thử nghiệm số hóa” sang xuất sắc trong thực thi sản xuất. Trong bối cảnh căng thẳng địa chính trị, rủi ro an ninh mạng và biến động chuỗi cung ứng ngày càng phức tạp, các doanh nghiệp sản xuất không còn dư địa cho những cải tiến rời rạc. Thay vào đó, MES (Manufacturing Execution System) và MOM (Manufacturing Operations Management) đang hội tụ để trở thành nền tảng cốt lõi giúp doanh nghiệp tăng khả năng phục hồi và duy trì lợi thế cạnh tranh.
Năng lượng đi trước một bước cho mục tiêu tăng trưởng trên 10%/năm

Năng lượng đi trước một bước cho mục tiêu tăng trưởng trên 10%/năm

Để đáp ứng yêu cầu tăng trưởng kinh tế liên tục trên 10%/năm trong giai đoạn tới, Việt Nam xác định phát triển năng lượng là ưu tiên chiến lược hàng đầu. Từ hoàn thiện thể chế, bảo đảm an ninh năng lượng đến thúc đẩy chuyển dịch xanh và làm chủ công nghệ, ngành năng lượng đang được đặt ở vị trí “đi trước một bước”, tạo nền tảng cho phát triển nhanh và bền vững.
Đón năm “Mã" cùng ưu đãi siêu đã từ BIDV SME Fast Track 2026

Đón năm “Mã" cùng ưu đãi siêu đã từ BIDV SME Fast Track 2026

Chào đón năm mới Bính Ngọ với những kỳ vọng về tốc độ và sự bứt phá, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) dành tặng các doanh nghiệp nhỏ và vừa (SME) chương trình ưu đãi "SME Fast Track 2026". Đây là chìa khóa cho bài toán vốn, chi phí vận hành và công nghệ tài chính giúp doanh nghiệp SME tăng tốc ngay từ vạch xuất phát.
HAuA tăng cường kết nối tự động hóa & robot Việt Nam - Trung Quốc tại Phật Sơn

HAuA tăng cường kết nối tự động hóa & robot Việt Nam - Trung Quốc tại Phật Sơn

Từ ngày 26 đến 28/1/2026, đoàn công tác của Hội Tự động hóa TP.HCM (HAuA) đã đến Thành phố Phật Sơn (Quảng Châu, Trung Quốc) trao đổi chuyên sâu về thị trường cơ khí - tự động hóa - robot, qua đó mở rộng cơ hội hợp tác giữa các hiệp hội và doanh nghiệp hai nước Việt Nam - Trung Quốc.
F88 tiếp tục bứt phá về lợi nhuận trong quý 4, hoàn thành 135% kế hoạch năm 2025

F88 tiếp tục bứt phá về lợi nhuận trong quý 4, hoàn thành 135% kế hoạch năm 2025

Ngày 27/01/2026, Công ty Cổ phần Đầu tư F88 công bố kết quả kinh doanh quý IV/2025 với nhiều điểm sáng, tiếp tục ghi nhận đà tăng trưởng mạnh mẽ cả về quy mô hoạt động lẫn hiệu quả sinh lời. Trong quý IV/2025, lợi nhuận trước thuế của Công ty đạt 304 tỷ đồng, tăng 47% so với cùng kỳ năm trước. Lũy kế cả năm 2025, F88 ghi nhận 907 tỷ đồng lợi nhuận trước thuế, tăng 102% so với năm 2024.
Chủ động “kéo” nhà khoa học rời “vùng an toàn”

Chủ động “kéo” nhà khoa học rời “vùng an toàn”

Trong bối cảnh hành lang pháp lý cho khoa học và công nghệ ngày càng cởi mở, nhiều cơ chế đặc thù đã được thiết kế nhằm khuyến khích đổi mới sáng tạo, tâm lý sợ sai và e ngại rủi ro vẫn là “điểm nghẽn” lớn. Trước thực tế này, lãnh đạo Bộ KH&CN khẳng định quan điểm không chờ đợi sự tự thay đổi, mà chủ động tạo cơ chế, môi trường và động lực đủ mạnh để kéo đội ngũ nhà khoa học ra khỏi vùng an toàn, thúc đẩy nghiên cứu gắn với thực tiễn và ứng dụng.
song-gia-tri