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
Điện sạch tăng trưởng, doanh nghiệp vẫn gặp khó trong bài toán tối ưu chi phí

Điện sạch tăng trưởng, doanh nghiệp vẫn gặp khó trong bài toán tối ưu chi phí

Nhu cầu điện ngày càng tăng cùng sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI), trung tâm dữ liệu và công nghiệp công nghệ cao đang tạo áp lực lớn lên hệ thống năng lượng Việt Nam.
Bộ Công Thương phát động phong trào “Sáng kiến mỗi ngày”, thúc đẩy đổi mới sáng tạo

Bộ Công Thương phát động phong trào “Sáng kiến mỗi ngày”, thúc đẩy đổi mới sáng tạo

Sáng 27/10, tại Hà Nội, Bộ Công Thương phát động phong trào thi đua “Sáng kiến mỗi ngày” năm 2026, đồng thời khởi động Cuộc thi “Nhóm giải pháp Đổi mới sáng tạo - Chuyển đổi số ngành Công Thương”, nhằm khơi dậy tinh thần sáng tạo từ mỗi cá nhân, đơn vị và lan tỏa các giải pháp thiết thực trong toàn Ngành.
Imexpharm lãi 250 tỷ đồng sau 9 tháng, hoàn thành 65% kế hoạch năm

Imexpharm lãi 250 tỷ đồng sau 9 tháng, hoàn thành 65% kế hoạch năm

Dù doanh thu ghi nhận mức giảm, CTCP Dược phẩm Imexpharm (HOSE: IMP) vẫn đạt kết quả kinh doanh tích cực trong quý III/2026 và 9 tháng đầu năm 2026 nhờ kiểm soát hiệu quả chi phí giá vốn.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/10/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Tỵ cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 28/10/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Tỵ cần thận trọng

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 28/10/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Gắn đào tạo với thực tiễn, phát triển nguồn nhân lực văn hóa

Gắn đào tạo với thực tiễn, phát triển nguồn nhân lực văn hóa

Trong bối cảnh chuyển đổi số và công nghiệp văn hóa đặt ra những yêu cầu mới đối với thị trường lao động, tăng cường hợp tác giữa Nhà nước – Nhà trường – Doanh nghiệp trở thành một trong những hướng đi quan trọng để nâng cao chất lượng đào tạo. Đây là nội dung trọng tâm được trao đổi tại Hội thảo khoa học quốc tế do Trường Đại học Văn hóa Hà Nội tổ chức ngày 26/10, với 187 tham luận, trong đó có 8 bài của học giả quốc tế.
Thị trường chứng khoán ngày 27/10: Dòng tiền thận trọng, thị trường giằng co trong biên độ hẹp

Thị trường chứng khoán ngày 27/10: Dòng tiền thận trọng, thị trường giằng co trong biên độ hẹp

Thị trường rơi vào trạng thái thiếu động lực khi VN Index gần như đi ngang, thanh khoản duy trì ở mức thấp. Trong lúc ngân hàng, chứng khoán và dầu khí đồng loạt suy yếu, dòng tiền chỉ tìm đến một số điểm sáng riêng lẻ, khiến triển vọng hồi phục vẫn chưa rõ ràng.
GRECO 2026: Kiến tạo thị trường tiêu dùng xanh cho TP. Hồ Chí Minh

GRECO 2026: Kiến tạo thị trường tiêu dùng xanh cho TP. Hồ Chí Minh

Nằm trong khuôn khổ Diễn đàn Kinh tế Mùa thu năm 2026 - Sự hội tụ của các cực tăng trưởng toàn cầu với chủ đề “Tinh thần hợp tác trong kỷ nguyên mới”, không gian giới thiệu sản phẩm, dịch vụ tăng trưởng xanh TP. Hồ Chí Minh lần thứ 4 năm 2026 (GRECO 2026) là hoạt động thiết thực cụ thể hóa các định hướng chiến lược của Thành phố.
TP. Hồ Chí Minh kết nối dòng vốn, công nghệ và các động lực tăng trưởng mới

TP. Hồ Chí Minh kết nối dòng vốn, công nghệ và các động lực tăng trưởng mới

Chiều 26/10/2026, tại TP. Hồ Chí Minh, trong khuôn khổ Diễn đàn Kinh tế Mùa thu 2026 (AEF 2026), chương trình CEO 500 với chủ đề “Sự hội tụ của FDI, Công nghệ và dòng chảy tài chính toàn cầu” quy tụ hơn 500 lãnh đạo doanh nghiệp cùng đại diện các tổ chức quốc tế, định chế tài chính và cơ quan quản lý.
Xe điện chạy 811km/sạc: Sức mạnh từ nền tảng pin tự phát triển của Li Auto

Xe điện chạy 811km/sạc: Sức mạnh từ nền tảng pin tự phát triển của Li Auto

Thị trường ô tô điện Việt Nam chuẩn bị đón nhận mẫu SUV cỡ lớn Li Auto i6 thông qua thỏa thuận phân phối với Neera Motors.
I/O từ xa: Tối ưu hệ thống điều khiển công nghiệp

I/O từ xa: Tối ưu hệ thống điều khiển công nghiệp

Trong bối cảnh các nhà máy đẩy mạnh chuyển đổi số, hệ thống I/O từ xa (Remote I/O) đang trở thành giải pháp hiệu quả giúp hiện đại hóa hạ tầng điều khiển công nghiệp. Công nghệ này không chỉ giảm chi phí đi dây mà còn đơn giản hóa bảo trì, nâng cao độ tin cậy của dữ liệu và tạo điều kiện mở rộng hệ thống linh hoạt.
master