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

trien-lam-quoc-te
Tin bài khác
Khuyến khích thanh niên tích cực tham gia phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số

Khuyến khích thanh niên tích cực tham gia phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số

Văn phòng Chính phủ vừa có Thông báo số 198/TB-VPCP ngày 24/4/2025 kết luận của Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính tại Chương trình đối thoại với thanh niên năm 2025.
Vai trò của AI trong việc nâng cao hiệu suất máy biến áp

Vai trò của AI trong việc nâng cao hiệu suất máy biến áp

AI cho phép ra quyết định thông minh hơn, thông tin chi tiết dự đoán và kiểm soát hoạt động tốt hơn hỗ trợ nâng cao hiệu suất máy biến áp. Đây là cách AI tạo ra sự khác biệt.
Những giải pháp tài chính - công nghệ  góp phần thúc đẩy hành trình chuyển đổi xanh

Những giải pháp tài chính - công nghệ góp phần thúc đẩy hành trình chuyển đổi xanh

Ngày 21/04/2025, tại Hà Nội, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) cùng Công ty cổ phần FPT đã phối hợp tổ chức Hội thảo "Hành trình chuyển đổi xanh và các giải pháp tài chính - công nghệ". Hội thảo quy tụ các diễn giả là những chuyên gia hàng đầu đến từ World Bank Việt Nam, Ernst & Young Việt Nam, BIDV, FPT; đồng thời thu hút hơn 100 doanh nghiệp tiên phong trong chuyển đổi ESG tham dự.
Trạng nguyên Tiếng Việt và hành trình 10 năm ‘cõng công nghệ’ đến mọi miền Tổ quốc

Trạng nguyên Tiếng Việt và hành trình 10 năm ‘cõng công nghệ’ đến mọi miền Tổ quốc

Chỉ còn 1 ngày nữa sẽ diễn ra Lễ vinh danh và trao giải hội thi Đình Trạng nguyên Tiếng Việt năm học 2024-2025, đồng thời ghi nhận hành trình 10 năm của một chương trình nhiều dấu ấn và tự hào.
Liên chi Hội Làm đẹp miền Bắc ra mắt: Kết nối chuyên gia, đón đầu xu hướng AI an toàn

Liên chi Hội Làm đẹp miền Bắc ra mắt: Kết nối chuyên gia, đón đầu xu hướng AI an toàn

Ngày 24/ 4 vừa qua, ngành chăm sóc sức khỏe và sắc đẹp khu vực miền Bắc đã đánh dấu một bước phát triển quan trọng với sự kiện ra mắt Liên Chi Hội Giáo Dục Chăm Sóc Sức Khỏe, Sắc Đẹp và Spa Thẩm Mỹ Miền Bắc. Sự kiện long trọng này được tổ chức tại Trống Đồng Palace, Hà Đông.
Thị trường chứng khoán ngày 25/4: VN Index tăng nhẹ vượt MA20, thị trường phân hóa

Thị trường chứng khoán ngày 25/4: VN Index tăng nhẹ vượt MA20, thị trường phân hóa

Thị trường tiếp tục tăng điểm và vượt nhẹ đường MA20 ngày trong bối cảnh phân hóa rõ nét. Mặc dù chịu áp lực cơ cấu danh mục từ các quỹ ETF và khối ngoại bán ròng, dòng tiền vẫn tập trung vào nhóm vốn hóa lớn giúp chỉ số duy trì đà tăng.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/4/2025: Tuổi Ngọ quý nhân phù trợ, tuổi Hợi gặp tiểu nhân

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 26/4/2025: Tuổi Ngọ quý nhân phù trợ, tuổi Hợi gặp tiểu nhân

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 26/4/2025 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khung an ninh mạng bảo đảm cho công nghệ hoạt động

Khung an ninh mạng bảo đảm cho công nghệ hoạt động

Các hoạt động công nghiệp ngày càng liên kết với nhau chặt chẽ, kết nối các hệ thống công nghệ hoạt động (OT) và Công nghệ thông tin (CNTT - từng bị cô lập) mang lại mức độ hiệu quả chưa từng có, truy cập dữ liệu theo thời gian thực, kiểm soát chi tiết trên nhiều lĩnh vực như dầu khí, năng lượng, sản xuất, giao thông vận tải và công nghệ thành phố thông minh.
Hà Nội: Ba Đình tiên phong đưa AI vào giáo dục hướng nghiệp cho học sinh THCS

Hà Nội: Ba Đình tiên phong đưa AI vào giáo dục hướng nghiệp cho học sinh THCS

Hội thảo “AI, Tương lai việc làm và vai trò của Nhà trường trong Hướng nghiệp” là bước đi chiến lược nhằm trang bị cho giáo viên THCS tư duy và công cụ mới trong việc định hướng nghề nghiệp cho học sinh thời đại trí tuệ nhân tạo.
Luật số 57/2024/QH15 của Quốc hội và những chính sách mới về hoạt động đầu tư

Luật số 57/2024/QH15 của Quốc hội và những chính sách mới về hoạt động đầu tư

Ngày 24/4/2025, Trung tâm Xúc tiến Thương mại và Đầu tư TP. Hồ Chí Minh (ITPC) phối hợp cùng Trung tâm Trọng tài Quốc tế Việt Nam (VIAC) đã tổ chức Hội thảo “Luật số 57/2024/QH15 của Quốc hội và những chính sách mới về hoạt động đầu tư”.
siement
Quảng cáo
moxa