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
[E-Magazine] Sự tiến hóa của Automation

[E-Magazine] Sự tiến hóa của Automation

Suốt nửa thế kỷ, tự động hóa “lớn lên” với một thói quen rất công nghiệp, đó là con người nghĩ, máy làm. Rồi nhà máy có thêm cảm biến, dữ liệu, thị giác máy và trí tuệ nhân tạo. Đến một ngày đẹp trời, câu hỏi không còn là “máy làm nhanh đến đâu”, mà là nếu máy đã biết nhìn, biết đoán, biết lựa chọn, con người sẽ trao cho nó quyền quyết định đến đâu?
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/10/2026: Tuổi Dần đón cơ hội mới, tuổi Ngọ cần thận trọng trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/10/2026: Tuổi Dần đón cơ hội mới, tuổi Ngọ cần 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 12/10/2026 nhằm dự đoán vận trình công danh, tài lộc, tình duyên và sức khỏe, giúp bạn có thêm góc nhìn tham khảo để chủ động hơn trong cuộc sống.
"Bắt tay" BYD dùng pin LFP, Suzuki eSky tái định hình công nghệ xe điện cỡ nhỏ

"Bắt tay" BYD dùng pin LFP, Suzuki eSky tái định hình công nghệ xe điện cỡ nhỏ

Suzuki chính thức gia nhập đường đua điện hóa đô thị tại Nhật Bản với eSky, mẫu ô tô điện chở khách đầu tiên thuộc phân khúc kei car.
Hơn 180 sản phẩm khoa học - công nghệ khắc họa dấu ấn 70 năm Bách khoa Hà Nội

Hơn 180 sản phẩm khoa học - công nghệ khắc họa dấu ấn 70 năm Bách khoa Hà Nội

Triển lãm Thành tựu Khoa học Công nghệ và Đổi mới sáng tạo khai mạc ngày 9/10 tại Đại học Bách khoa Hà Nội, giới thiệu hơn 180 sản phẩm, kết quả nghiên cứu tiêu biểu.
Khai trương trung tâm sản xuất tiên tiến gần 100 triệu bảng Anh

Khai trương trung tâm sản xuất tiên tiến gần 100 triệu bảng Anh

Trung tâm Đổi mới Sản xuất Tiên tiến (AMIC) tại Bắc Ireland đã chính thức khai trương ở Belfast, với tổng vốn đầu tư gần 100 triệu bảng Anh. Đi vào hoạt động từ tháng 4/2026, trung tâm được kỳ vọng thúc đẩy ứng dụng công nghệ hiện đại trong sản xuất, tạo tới 1.500 việc làm và đóng góp 1,3 tỷ bảng Anh cho nền kinh tế Bắc Ireland.
Kết nối công nghệ, thúc đẩy làm chủ chuỗi cung ứng đường sắt

Kết nối công nghệ, thúc đẩy làm chủ chuỗi cung ứng đường sắt

Trong bối cảnh Việt Nam đẩy mạnh phát triển hạ tầng giao thông hiện đại, VRT&CON’ 2026 tập trung giới thiệu các công nghệ đường sắt tiên tiến, thúc đẩy kết nối doanh nghiệp và mở rộng cơ hội hợp tác quốc tế.
EPI Techday 2026: Đưa AI vào robot, bài toán nằm ở cả hệ thống

EPI Techday 2026: Đưa AI vào robot, bài toán nằm ở cả hệ thống

Khi AI rời khỏi màn hình máy tính để đi vào các thiết bị vật lý như robot hình người hay thiết bị bay không người lái (UAV), giới kỹ thuật nhanh chóng nhận ra một thực tế: thuật toán thông minh hay chip xử lý mạnh chỉ giải quyết được một phần nhỏ vấn đề.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/10/2026: Tuổi Mão đón vận may tài lộc, tuổi Tý cần kiên nhẫn trong công việc

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/10/2026: Tuổi Mão đón vận may tài lộc, tuổi Tý cần kiên nhẫn 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 11/10/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Đêm nhạc Welcome to AJC 2026: Festivia - Lễ hội âm nhạc của tuổi trẻ trường Báo

Đêm nhạc Welcome to AJC 2026: Festivia - Lễ hội âm nhạc của tuổi trẻ trường Báo

Tối 8/10, đại nhạc hội Welcome to AJC 2026: Festivia chính thức diễn ra tại Hội trường lớn, Học viện Báo chí và Tuyên truyền. Với chuỗi tiết mục được đầu tư kỹ lưỡng, chương trình mở ra không gian nghệ thuật đa sắc màu, đồng thời khẳng định tài năng và sức sáng tạo của sinh viên Học viện.
Khoa Cơ - Điện (VNUA): 70 năm kiến tạo tri thức, đồng hành cùng nông nghiệp hiện đại

Khoa Cơ - Điện (VNUA): 70 năm kiến tạo tri thức, đồng hành cùng nông nghiệp hiện đại

Trải qua truyền thống 70 năm, Khoa Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam từng bước khẳng định vai trò trong đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ phục vụ sản xuất. Từ những nền tảng ban đầu, Khoa đang mở rộng các hướng đào tạo, nghiên cứu gắn với tự động hóa, robot, trí tuệ nhân tạo và nông nghiệp thông minh, hướng tới đáp ứng yêu cầu của nền nông nghiệp hiện đại.
master