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
Bài 3: Từ lối đi tắt đến công nghệ dài hơi

Bài 3: Từ lối đi tắt đến công nghệ dài hơi

Sau những chiếc taxi điện, chuyến buýt xanh và mạng sạc đang hiện hữu trên đường phố là một câu hỏi khó hơn, trong chiếc xe mang thương hiệu Việt, phần tri thức nào đã được tiếp nhận, phần năng lực nào đang hình thành? VinFast không bắt đầu như Tesla hay BYD. Hãng chọn cách hội tụ công nghệ toàn cầu thật nhanh, rồi tìm đường biến sự hội tụ ấy thành năng lực công nghiệp Việt Nam.
Nhận định phiên giao dịch ngày 18/6: Chờ VN-Index vượt qua ngưỡng kháng cự

Nhận định phiên giao dịch ngày 18/6: Chờ VN-Index vượt qua ngưỡng kháng cự

Phiên giao dịch ngày 17/6 khép lại với diễn biến rung lắc mạnh khi VN-Index giảm 1,74 điểm xuống 1.806,2 điểm, dù có thời điểm mất hơn 20 điểm trong phiên. Trong khi đó, HNX-Index và UPCoM-Index vẫn duy trì đà tăng, cho thấy dòng tiền tiếp tục vận động theo hướng phân hóa giữa các nhóm ngành.
Thị trường chứng khoán ngày 17/6: Thanh khoản tích cực nhưng VN Index vẫn hụt hơi trước áp lực từ nhóm Vin

Thị trường chứng khoán ngày 17/6: Thanh khoản tích cực nhưng VN Index vẫn hụt hơi trước áp lực từ nhóm Vin

Dù VN Index giảm nhẹ nhưng độ rộng thị trường lại nghiêng về sắc xanh. Dòng tiền có cải thiện nhưng áp lực bán mạnh từ khối ngoại, đặc biệt tại nhóm Vin, khiến chỉ số chưa thể bứt phá.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/6/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Dần cần tránh nóng vội

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 18/6/2026: Tuổi Tỵ tài lộc khởi sắc, tuổi Dần cần tránh nóng vội

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 18/6/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
VCCA 2026: Kết nối 4 nhà thúc đẩy sản xuất thông minh

VCCA 2026: Kết nối 4 nhà thúc đẩy sản xuất thông minh

Với chủ đề “Tự động hóa thông minh - Công nghệ chiến lược của Kỷ nguyên số”, Hội nghị Khoa học và Triển lãm quốc tế lần thứ 8 về Điều khiển và Tự động hóa (VCCA 2026) sẽ diễn ra tại thành phố Quy Nhơn, tỉnh Gia Lai từ ngày 16-18/7/2026. Sự kiện do Hội Tự động hóa Việt Nam chủ trì phối hợp cùng Sở KH & CN và các Sở/ngành tỉnh Gia Lai tổ chức; Trường Đại học Quy Nhơn là đơn vị đăng cai.
SPT và Naiscorp Robotics hợp tác phát triển AI, robot và hạ tầng số thế hệ mới

SPT và Naiscorp Robotics hợp tác phát triển AI, robot và hạ tầng số thế hệ mới

Tổng Công ty Cổ phần Dịch vụ Bưu chính Viễn thông Sài Gòn (SPT) và Công ty Cổ phần Công nghệ Thông minh Naiscorp Robotics đã ký kết thỏa thuận hợp tác chiến lược nhằm phát triển, tích hợp và thương mại hóa các giải pháp công nghệ thế hệ mới trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (AI), robot, tự động hóa thông minh và chuyển đổi số.
Ca sĩ Châu Á David Le- Hành trình 20 năm tuổi Đảng, 30 năm cống hiến vì nghệ thuật và cộng đồng.

Ca sĩ Châu Á David Le- Hành trình 20 năm tuổi Đảng, 30 năm cống hiến vì nghệ thuật và cộng đồng.

Có những hành trình được đo bằng thời gian, nhưng cũng có những hành trình được ghi dấu bằng chiều sâu của sự cống hiến, lòng quả cảm và tình yêu cháy bỏng dành cho Tổ quốc.
Bài 2: Phía sau những bánh xe xanh

Bài 2: Phía sau những bánh xe xanh

Một chiếc xe điện lướt qua phố trông nhẹ đến mức người ta dễ quên phía sau nó là một cấu trúc rất nặng, đó là nhà máy, pin, trạm sạc, dòng vốn, dữ liệu vận hành, người thợ, chính sách đô thị và những tính toán sinh kế của người lái xe. Khi xe điện VinFast xuất hiện ngày càng nhiều, câu hỏi lớn không còn là nó có mặt hay không, mà là hệ thống nâng đỡ nó có đủ bền để đi đường dài hay không.
Xuất xưởng chiếc xe máy thứ 1 triệu, VinFast tạo dấu ấn sau 8 năm gia nhập thị trường xe điện

Xuất xưởng chiếc xe máy thứ 1 triệu, VinFast tạo dấu ấn sau 8 năm gia nhập thị trường xe điện

Nhà máy VinFast Hải Phòng vừa xuất xưởng chiếc xe máy điện thứ một triệu, tính từ khi chiếc Klara lăn bánh khỏi dây chuyền hồi tháng 11/2018.
Thị trường chứng khoán ngày 16/6: Nhóm chứng khoán nổi sóng, VN Index vượt 1.800 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 16/6: Nhóm chứng khoán nổi sóng, VN Index vượt 1.800 điểm

VN Index tăng hơn 8 điểm và giữ được vùng 1.800 điểm, nhưng thanh khoản lại giảm sâu. Dòng tiền chỉ tập trung ở một số nhóm, nổi bật là nhóm chứng khoán, trong khi nhóm bluechip vẫn giao dịch phân hóa.
vn-web
song-gia-tri
gao-doc