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
Tạo động lực phát triển công nghiệp hỗ trợ ngành hàng không Việt Nam

Tạo động lực phát triển công nghiệp hỗ trợ ngành hàng không Việt Nam

Ngày 4/11, tại Trung tâm Hội nghị Quốc gia (Hà Nội), Triển lãm và Diễn đàn Công nghiệp Hàng không Việt Nam 2026 (Vietnam Aerospace Forum 2026 - VAF 2026) chính thức khai mạc, quy tụ các hãng hàng không, nhà sản xuất máy bay, doanh nghiệp công nghiệp hỗ trợ, nhà cung cấp công nghệ và đối tác quốc tế.
Thị trường chứng khoán ngày 04/11: Bảng điện tử khoe sắc xanh, sắc tím, VN Index tăng mạnh

Thị trường chứng khoán ngày 04/11: Bảng điện tử khoe sắc xanh, sắc tím, VN Index tăng mạnh

Sau chuỗi phiên điều chỉnh khiến thị trường mất mốc 1.700 điểm, VN Index bất ngờ bứt phá hơn 33 điểm. Hàng loạt cổ phiếu chứng khoán tăng trần, ngân hàng và bất động sản cũng đồng loạt khởi sắc, kéo thanh khoản vọt lên gần 18 nghìn tỷ đồng.
TSDC kiện toàn bộ máy, triển khai năm trụ cột phát triển

TSDC kiện toàn bộ máy, triển khai năm trụ cột phát triển

Trung tâm Tìm kiếm và Phát triển Công nghệ (TSDC) thuộc Hội Tự động hóa Việt Nam (VAA) tổ chức lễ ra mắt trong giai đoạn hoạt động mới, đồng thời công bố thành lập Ban Cố vấn, Hội đồng Khoa học và định hướng triển khai năm đề án trọng điểm về khoa học công nghệ, đào tạo, quan hệ quốc tế, tư vấn quản trị doanh nghiệp và phát triển thị trường.
Việt Nam ra mắt chip bảo mật VGC v1.0

Việt Nam ra mắt chip bảo mật VGC v1.0

Chip bảo mật VGC v1.0 do Ban Cơ yếu Chính phủ và Tập đoàn Công nghiệp - Viễn thông Quân đội (Viettel) phối hợp nghiên cứu, phát triển vừa được công bố, đánh dấu bước tiến trong năng lực thiết kế vi mạch và làm chủ công nghệ mật mã của Việt Nam.
Đổi mới mô hình giáo dục để thích ứng và dẫn dắt sự phát triển AI

Đổi mới mô hình giáo dục để thích ứng và dẫn dắt sự phát triển AI

Sáng 3/11, dự và phát biểu tại Phiên khai mạc Hội thảo Giáo dục trực tuyến toàn cầu năm 2026 với chủ đề "Tái phân bổ trí tuệ: Chuyển đổi giáo dục vì tương lai hợp tác giữa con người và trí tuệ nhân tạo", Phó Thủ tướng Chính phủ Lê Tiến Châu nhấn mạnh cần phải đổi mới mô hình giáo dục để thích ứng và dẫn dắt sự phát triển của trí tuệ nhân tạo.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 05/11/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Sửu cần thận trọng

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 05/11/2026: Tuổi Hợi vận trình khởi sắc, tuổi Sửu 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 05/11/2026 nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
NATIF hỗ trợ tối đa 6%/năm lãi suất vay đổi mới công nghệ

NATIF hỗ trợ tối đa 6%/năm lãi suất vay đổi mới công nghệ

Doanh nghiệp vay vốn đầu tư ứng dụng, chuyển giao và đổi mới công nghệ được NATIF hỗ trợ 50% lãi suất vay, tối đa 6%/năm trong thời gian không quá 5 năm. Hạn cuối tiếp nhận hồ sơ đợt 2/2026 là ngày 16/11.
Nhận định phiên giao dịch ngày 4/11: Canh bán, hạ tỷ trọng khi VN-Index chạm 1.750 điểm

Nhận định phiên giao dịch ngày 4/11: Canh bán, hạ tỷ trọng khi VN-Index chạm 1.750 điểm

VN-Index có phiên giảm điểm thứ tư liên tiếp, song đà giảm đã thu hẹp đáng kể so với phiên trước. Thị trường được kỳ vọng có nhịp hồi phục lên vùng kháng cự quanh 1.750 điểm, tạo cơ hội để nhà đầu tư cơ cấu danh mục và hạ tỷ trọng ở những cổ phiếu vi phạm ngưỡng quản trị rủi ro.
Động lực thúc đẩy sản xuất thông minh trong kỷ nguyên Công nghiệp 5.0

Động lực thúc đẩy sản xuất thông minh trong kỷ nguyên Công nghiệp 5.0

Tự động hóa đã trở thành nền tảng quen thuộc trong các nhà máy hiện đại, từ robot hàn, băng chuyền đến hệ thống cảm biến thu thập dữ liệu. Tuy nhiên, bước tiến tiếp theo của ngành sản xuất không đơn thuần là bổ sung thêm máy móc, mà hướng tới xây dựng những hệ thống có khả năng nhận thức, phản hồi và phối hợp thông minh hơn.
Hà Nội kỷ niệm 950 năm Quốc Tử Giám

Hà Nội kỷ niệm 950 năm Quốc Tử Giám

Từ ngày 5 đến 15/11, Văn Miếu - Quốc Tử Giám tổ chức chuỗi hoạt động văn hóa, nghệ thuật và trải nghiệm đặc biệt nhân kỷ niệm 950 năm thành lập Quốc Tử Giám, với nhiều chương trình tương tác dành cho công chúng.
master