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

nam-moi
Tin bài khác
Lễ mừng lúa mới của người Gié Triêng - Bản giao hưởng giữa đại ngàn

Lễ mừng lúa mới của người Gié Triêng - Bản giao hưởng giữa đại ngàn

Trở lại làng Đăk Răng, xã Dục Nông, tỉnh Quảng Ngãi vào những ngày cuối năm, khi cái se lạnh của mùa khô bắt đầu len lỏi qua những cánh rừng, chúng tôi may mắn được hòa mình vào không khí linh thiêng và rộn ràng của Lễ mừng lúa mới. Đây là ngày hội lớn nhất, kết tinh những giá trị văn hóa, tín ngưỡng và tinh thần đoàn kết của người Gié Triêng sau một năm lao động miệt mài.
Khoa học - Công nghệ với sứ mệnh trụ cột tăng trưởng của đất nước

Khoa học - Công nghệ với sứ mệnh trụ cột tăng trưởng của đất nước

Sau thành công rực rỡ của Đại hội XIV của Đảng, hòa trong khí thế "Không để một ngày lãng phí, một tuần chậm trễ", khoa học - công nghệ sẽ phải chuyển mình để không lỡ nhịp chuyến tàu lịch sử, dấn thân vào công cuộc xác lập "chủ quyền công nghệ"để trở thành trụ cột kiến tạo cho sự phát triển bền vững và khẳng định chủ quyền của đất nước.
Hợp tác tự động hóa cho các nhà máy thủy điện tại Việt Nam

Hợp tác tự động hóa cho các nhà máy thủy điện tại Việt Nam

Valmet Oyj và Công ty TNHH Industries Equipment and Solution (IESC) đang hợp tác cung cấp và triển khai hệ thống điều khiển phân tán (DCS) cùng hệ thống điều tốc điện cho hai nhà máy thủy điện Đăklo 1 và Đăklo 3 tại tỉnh Quảng Ngãi.
Kỳ 5: Kiến tạo hệ sinh thái đổi mới

Kỳ 5: Kiến tạo hệ sinh thái đổi mới

Nhìn lại toàn bộ hành trình phân tích từ Kỳ 1 đến Kỳ 4, có thể nhận ra một thực tế không dễ chịu nhưng cần được gọi tên: Việt Nam không thiếu nghị quyết, chiến lược hay chương trình KHCN, nhưng cần một kiến trúc đổi mới thống nhất, nơi các chủ thể cùng vận hành theo một logic chung.
Tiền Tết không “ngủ quên”: Sinh lời tự động đến 5,5%/năm cùng Techcombank

Tiền Tết không “ngủ quên”: Sinh lời tự động đến 5,5%/năm cùng Techcombank

Tết không chỉ là mùa chi tiêu cao điểm mà còn là thời điểm dòng tiền cần được quản lý thông minh hơn bao giờ hết. Thay vì để tiền “nằm im” trong tài khoản thanh toán, ngày càng nhiều người lựa chọn giải pháp Sinh Lời Tự Động của Techcombank để vừa chi tiêu linh hoạt 24/7, vừa tối ưu lợi suất lên tới 5,5%/năm cho số dư nhàn rỗi.
Hà Nội tăng cường giao thông, an ninh để người dân đi lễ Phủ Tây Hồ văn minh, an toàn

Hà Nội tăng cường giao thông, an ninh để người dân đi lễ Phủ Tây Hồ văn minh, an toàn

Những ngày đầu Xuân Bính Ngọ, hàng nghìn người dân từ các phố phường Hà Nội nô nức đổ về Phủ Tây Hồ để cầu may, cầu tài, cầu lộc, tham quan cảnh đẹp và thưởng thức bánh tôm, bún ốc ngon nức tiếng xung quanh Phủ.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/2/2026: Tuổi Mùi dễ gặp xui xẻo, tuổi Thân tài lộc dồi dào

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 20/2/2026: Tuổi Mùi dễ gặp xui xẻo, tuổi Thân tài lộc dồi dào

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 20/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Khoa học công nghệ trong phát triển lực lượng sản xuất mới và mô hình hợp tác công - tư

Khoa học công nghệ trong phát triển lực lượng sản xuất mới và mô hình hợp tác công - tư

Việc phân tích cụ thể vai trò khoa học, công nghệ đến phát triển lực lượng sản xuất và đổi mới mô hình hợp tác công - tư là cần thiết để phát huy triệt để thế mạnh khoa học, công nghệ phục vụ phát triển. Đây là phương thức được nhiều quốc gia áp dụng thành công và tạo đột phá phát triển.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/2/2026: Tuổi Sửu nhiều niềm vui, tuổi Hợi chú ý sức khỏe

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 19/2/2026: Tuổi Sửu nhiều niềm vui, tuổi Hợi chú ý sức khỏe

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 19/2/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên, sức khỏe...
Thúc đẩy phát triển các  trung tâm dữ liệu bền vững bằng giải pháp hạ tầng thông minh

Thúc đẩy phát triển các trung tâm dữ liệu bền vững bằng giải pháp hạ tầng thông minh

Trung tâm dữ liệu là trụ cột của thế giới số hiện nay, nhưng mức tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng cùng những tác động đến môi trường đang đặt ra nhiều thách thức. Khi phát triển bền vững trở thành yêu cầu tất yếu trong hoạt động kinh doanh, các đơn vị vận hành phải đối mặt với bài toán phức tạp: làm sao để “xanh hóa” trung tâm dữ liệu mà vẫn bảo đảm hiệu suất và hiệu quả vận hành ở đẳng cấp quốc tế. Siemens - tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới - mang đến các giải pháp hạ tầng thông minh, lấy tự động hóa làm nền tảng, nhằm tối ưu hiệu quả, giảm thiểu việc sử dụng tài nguyên và hiện thực hóa các mục tiêu xanh. Ông Samir Borkar, Giám đốc mảng Trung tâm Dữ liệu của Siemens khu vực châu Á - Thái Bình Dương (APAC), sẽ chia sẻ về những cách tiếp cận sáng tạo này.
song-gia-tri