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

vcca2026
Tin bài khác
Kỳ 5: Những tư tưởng âm thầm kiến tạo kỷ nguyên số

Kỳ 5: Những tư tưởng âm thầm kiến tạo kỷ nguyên số

Đổi mới chưa bao giờ là một hành vi đơn lẻ của thiên tài, mà là kết quả của một dòng chảy tư tưởng âm ỉ qua nhiều thế hệ. Từ những thí nghiệm tưởng tượng của vật lý học, đến những dây chuyền công nghiệp, rồi các phòng lab công nghệ, mỗi bước tiến của văn minh đều mang theo một lớp minh triết riêng. Lần theo những phát ngôn kinh điển của các nhà khoa học, doanh nhân và nhà tư tưởng, ta không chỉ thấy lịch sử của sáng tạo, mà còn nhận ra logic vận hành thầm lặng của thế giới số hôm nay.
E100 Dung Quất tái khởi động, tiếp lực cho xăng sinh học E10

E100 Dung Quất tái khởi động, tiếp lực cho xăng sinh học E10

Trong bối cảnh nhu cầu xăng dầu tăng cao và yêu cầu bảo đảm an ninh năng lượng ngày càng cấp thiết, Nhà máy Nhiên liệu sinh học Dung Quất đã vận hành trở lại, đảm nhận vai trò cung ứng E100 ổn định cho thị trường. Lợi thế nằm liền kề Nhà máy Lọc dầu Dung Quất giúp tối ưu khâu pha chế xăng sinh học, giảm chi phí và nâng cao hiệu quả toàn chuỗi. Sự trở lại này không chỉ mang ý nghĩa về mặt kỹ thuật, mà còn mở ra triển vọng phát triển bền vững cho ngành nhiên liệu sinh học trong nước.
Ngân hàng MSB lãi gần 1.900 tỷ đồng, dự kiến chia cổ phiếu thưởng 20%

Ngân hàng MSB lãi gần 1.900 tỷ đồng, dự kiến chia cổ phiếu thưởng 20%

Khép lại quý I/2026, ngân hàng MSB lãi gần 1.900 tỷ đồng. Ngân hàng lên kế hoạch phát hành cổ phiếu thưởng tỷ lệ 20%, tăng vốn điều lệ từ 31.200 tỷ đồng lên 37.440 tỷ đồng.
Học sinh Hà Nội chế tạo thùng rác AI chính xác 98%

Học sinh Hà Nội chế tạo thùng rác AI chính xác 98%

Từ những túi rác sinh hoạt trong căn bếp gia đình, nhóm 4 học sinh lớp 11 Trường THPT Nhân Chính (Hà Nội) đã phát triển dự án thùng rác thông minh EcoBin ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) nhằm giải quyết bài toán phân loại rác tại nguồn - một thách thức lâu nay trong đời sống đô thị.
Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch

Tin tức ngân hàng nổi bật tuần qua: Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch

Tuần qua đã có nhiều ngân hàng đã có những động thái quan trọng nhằm mở rộng dịch vụ đầu xuân và thu hút khách hàng với hàng loạt diễn biến đáng chú ý liên quan đến hoạt động kinh doanh: Vietcombank siết bảo mật Digibank; Lãi suất ngân hàng 2026 được dự báo giảm; Nhiều ngân hàng siết xác thực tài khoản, có thể tạm ngừng giao dịch...
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 2/5/2026: Tuổi Hợi tình cảm giảm sút, tuổi Thìn đạt được mục tiêu

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 2/5/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Kỳ Tạp chí MCA thuộc Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026

Kỳ Tạp chí MCA thuộc Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026

Bộ Khoa học và Công nghệ (KH và CN) vừa ban hành Quyết định số 2244/QĐ-BKHCN ngày 28/4/2026 công bố Danh mục tạp chí đạt tiêu chuẩn khoa học Việt Nam năm 2026.
Sớm “kích hoạt” chuỗi cung ứng: Petrovietnam “đi trước một bước” trong lộ trình xăng sinh học E10

Sớm “kích hoạt” chuỗi cung ứng: Petrovietnam “đi trước một bước” trong lộ trình xăng sinh học E10

Không đợi cơ chế hoàn thiện hay khi thị trường “chín muồi”, Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) đã sớm “kích hoạt” việc xây dựng chuỗi cung ứng từ sản xuất, pha chế đến phân phối xăng sinh học E10.
Sự bùng nổ đầu tư kho bãi của các công ty 3PL và tác động tới tương lai tự động hóa logistics

Sự bùng nổ đầu tư kho bãi của các công ty 3PL và tác động tới tương lai tự động hóa logistics

Trong bối cảnh chuỗi cung ứng toàn cầu ngày càng biến động, các công ty cung cấp dịch vụ logistics bên thứ ba (3PL) đang tăng tốc đầu tư vào hệ thống kho bãi và công nghệ tự động hóa. Xu hướng này không chỉ phản ánh nhu cầu thị trường mà còn cho thấy cách ngành logistics đang chuyển mình sang mô hình vận hành dựa nhiều hơn vào công nghệ.
Triển lãm “80 năm An ninh nhân dân - Lá chắn thầm lặng” thu hút đông đảo công chúng

Triển lãm “80 năm An ninh nhân dân - Lá chắn thầm lặng” thu hút đông đảo công chúng

Tối ngày 29/4/2026, tại thành phố Đà Nẵng, Bộ Công an đã tổ chức lễ khai mạc chuỗi sự kiện “Tổ quốc bình yên”. Đây là hoạt động trọng điểm nhân dịp kỷ niệm 51 năm Ngày Giải phóng miền Nam, thống nhất đất nước (30/4/1975 - 30/4/2026), và hướng tới kỷ niệm 80 năm Ngày truyền thống lực lượng An ninh nhân dân (12/7/1946 - 12/7/2026).
vn-web
song-gia-tri