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
Ra mắt Hệ thống thông tin quốc gia về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo

Ra mắt Hệ thống thông tin quốc gia về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo

Ngày 11/9, Bộ Khoa học và Công nghệ tổ chức Lễ ra mắt Hệ thống thông tin quốc gia về khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo. Cục Thông tin, Thống kê và Đánh giá khoa học là đơn vị được giao chủ trì xây dựng, vận hành hệ thống.
Thị trường chứng khoán ngày 11/9: Sắc đỏ phủ kín bảng điện tử, VN Index mất mốc 1.800 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 11/9: Sắc đỏ phủ kín bảng điện tử, VN Index mất mốc 1.800 điểm

Mốc 1.800 điểm cuối cùng cũng không thể đứng vững khi hơn 280 cổ phiếu đồng loạt giảm giá. VN Index mất hơn 34 điểm với thanh khoản bất ngờ tăng mạnh và khối ngoại đẩy mạnh bán ròng, khép lại một tuần giao dịch đầy sức ép.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/9/2026: Tuổi Mão tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên tránh chủ quan

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 12/9/2026: Tuổi Mão tài lộc khởi sắc, tuổi Tỵ nên tránh chủ quan

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 12/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Festival Thăng Long - Hà Nội: Đưa di sản vào dòng chảy sáng tạo

Festival Thăng Long - Hà Nội: Đưa di sản vào dòng chảy sáng tạo

Tối 11/9, tại Hoàng thành Thăng Long, Festival Thăng Long - Hà Nội lần thứ II, năm 2026 với chủ đề “Dòng chảy di sản - Heritage Flow” sẽ chính thức khai mạc. Tại nhiều không gian văn hóa, di sản tiêu biểu của Thủ đô, Festival kết nối các giá trị văn hóa truyền thống với nghệ thuật đương đại, công nghệ và sức sáng tạo, lan tỏa di sản đến người dân, du khách và bạn bè quốc tế.
Khi robot thông minh cần một “đôi tay” đủ linh hoạt

Khi robot thông minh cần một “đôi tay” đủ linh hoạt

Trí tuệ nhân tạo vật lý (Physical AI) đang mở ra một hướng phát triển mới cho robot công nghiệp, với khả năng cảm nhận, hành động và thích nghi trực tiếp trong môi trường thực tế. Thay vì phải lập trình chuyên biệt cho từng nhiệm vụ, robot có thể tận dụng các mô hình AI được đào tạo trên lượng dữ liệu lớn để xử lý nhiều tình huống biến đổi hơn.
iPhone Duo chính thức ra mắt: iPhone màn hình gập đầu tiên của Apple, giá cao nhất 104 triệu đồng

iPhone Duo chính thức ra mắt: iPhone màn hình gập đầu tiên của Apple, giá cao nhất 104 triệu đồng

Sau nhiều năm được đồn đoán, Apple chính thức bước vào cuộc đua smartphone màn hình gập với iPhone Duo. Mẫu máy gây chú ý với thiết kế mỏng nhất lịch sử iPhone, màn hình mở rộng 7,6 inch, chip A20 Pro và mức giá tại Việt Nam lên tới 104 triệu đồng cho bản 2TB.
Nhận định phiên giao dịch ngày 11/9: Nắm giữ các cổ phiếu duy trì được xu hướng tích lũy

Nhận định phiên giao dịch ngày 11/9: Nắm giữ các cổ phiếu duy trì được xu hướng tích lũy

VN-Index tiếp tục đi ngang trong trạng thái giằng co và phân hóa mạnh. Trong bối cảnh thanh khoản suy giảm, nhà đầu tư nên ưu tiên nắm giữ những cổ phiếu còn duy trì được xu hướng tích lũy, đồng thời chủ động bán ra các mã suy yếu về giá.
HI-TECH VIETNAM 2026: Kết nối công nghệ, mở rộng thị trường

HI-TECH VIETNAM 2026: Kết nối công nghệ, mở rộng thị trường

Sáng 9/9, tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC), Đông Anh, Hà Nội, Chuỗi triển lãm quốc tế Công nghệ cao, UAV, AI, Robot và Kinh tế số Việt Nam - HI-TECH VIETNAM 2026 chính thức khai mạc trong khuôn khổ Tuần lễ Công nghiệp và Công nghệ Việt Nam 2026 (VIIF 2026).
CD Restop phát triển hệ sinh thái điểm dừng gắn với trạm sạc và năng lượng sạch

CD Restop phát triển hệ sinh thái điểm dừng gắn với trạm sạc và năng lượng sạch

CD Restop cùng SPT Group, DTH Holdings, Coro Energy và các đối tác ký bốn thỏa thuận, hướng đến phát triển mạng lưới điểm dừng chân kết hợp trạm sạc, năng lượng sạch, chuyển đổi số và tiện ích an sinh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/9/2026: Tuổi Hợi vận trình hanh thông, tuổi Dần nên thận trọng quyết định

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 11/9/2026: Tuổi Hợi vận trình hanh thông, tuổi Dần nên thận trọng quyết định

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 11/9/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.