Sử dụng biến tần – giải pháp tiết kiệm điện năng.

Sử dụng biến tần có tiết kiệm điện năng không? Tiết kiệm được bao nhiêu điện năng? Nguyên lý tiết kiệm ra sao? Đây là những câu hỏi QS Service thường xuyên nhận được khi tư vấn giải pháp cho khách hàng. Ở bài viết này, QS sẽ chia sẻ đến các bạn rõ hơn tính năng hữu ích trên của biến tần.

1. Nguyên lý hoạt động của biến tần

Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện (tụ DC link). Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị xấp xỉ 0.96.

Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp – tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ hiện đại. Chính vì vậy, năng lượng tiêu thụ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.

2. Tại sao sử dụng biến tần lại tiết kiệm điện năng?

Nếu bình thường động cơ 3 pha sử dụng điện lưới (3 pha) thì động cơ sẽ hoạt động ở 50hz và tạo ra công suất 100% ở cốt ra của motor. Tuy nhiên một số trường hợp công suất đầu không được sử dụng hết và hao phí, nên khi chúng ta lắp biến tần vào sẽ điều chỉnh tần số ngõ ra ở một mức thích hợp để đủ công suất đầu ra cần dùng. Phần trăm công suất không dùng tới được điều chỉnh bằng biến tần cũng chính là phần điện năng tiêu thụ mà khi lắp biến tần vào chúng ta đã tiết kiệm được.

Lưu ý ở những trường hợp luôn luôn cần tối đa công suất đầu ra thì việc lắp biến tần sẽ gây lãng phí vốn đầu tư và tăng lượng điên năng tiêu thụ.

Ví dụ như một loại máy tiện chỉ cần motor 3.7kW là đủ để kéo mâm xoay nhưng vì một lý do nào đó mà người ta gắn motor lên tới 5.5kW. Trong tình huống này nếu gắn biến tần vào và điều khiển tốc độ động cơ này quay chậm lại thì sẽ tiết kiệm được một lượng năng tương đối đáng kể.

Ngoài việc tiết kiệm điện và chi phí, bộ biến tần còn giúp tăng năng suất, kéo dài tuổi thọ máy. Đồng thời giảm thiểu số người bảo dưỡng và vận hành máy. Ngoài ra, các hệ thống máy có thể được kết nối với một máy tính trung tâm. Từ trung tâm điều khiển, người vận hành có thể nhìn thấy các thông số hoạt động, vận hành của hệ thống: áp suất, lưu lượng, vòng quay… trạng thái làm việc và cho phép điều chỉnh, chẩn đoán và xử lý tình huống xảy ra tai nạn.

=>> Xem thêm: Lựa chọn biến tần đúng cách

3. Sử dụng biến tần tiết kiệm được bao nhiêu điện năng?

Sau khi quá trình sử dụng thực tế thì khi gắn biến tần cho động cơ với một số ứng dụng đặc biệt thì người ta thấy rằng so với lúc chưa gắn biến tần thì lượng điên năng tiêu thụ của động cơ giảm rất nhiều từ 20-30%, cá biết có ứng dụng giảm lên đến 40-50%. Chính vì vậy mà trong hiện nay một trong những ứng dụng quan trọng của biến tần đó chính là tiết kiệm điện năng tiêu thụ của motor điện 3 pha.

4. Các ứng dụng lắp biến tần để tiết kiệm điện năng

4.1. Trong sản xuất công nghiệp

Biến tần được ứng dụng ngày càng phổ biến để điều khiển tốc độ cho tất cả các máy móc trong các ngành công nghiệp ở nước ta như máy nghiền, máy cán, kéo, máy tráng màng, máy tạo sợi, máy nhựa, cao su, sơn, hóa chất, dệt, nhuộm, đóng gói, chế biến gỗ, băng chuyền, cần trục, nâng hạ tiết kiệm năng lượng cho máy nén khí, bơm và quạt…Với nguyên lý hoạt động thông minh của công nghệ inverter, công suất điện tiêu thụ tỷ lệ với bậc ba của tốc độ, vì thế giải pháp ứng dụng biến tần là sự lựa chọn duy nhất cho khả năng tiết kiệm điện cao.

Sau đây là một số ví dụ tiêu biểu của những ứng dụng có tỷ lệ phần trăm điện năng tiết kiệm cao thường được các bạn quan tâm:

Máy nén khí trục vít: Khi đủ áp suất đầu ra, biến tần sẽ điều khiển động cơ chạy với tốc độ chậm, nhưng vẫn có thể đảm bảo áp suất cần thiết khi cần thiết. Vì vậy việc lắp biến tần trên một số loại máy nén sẽ tiết kiệm điện năng tùy theo công suất và mức sử dụng hiện tại.

Hệ thống sử dụng máy bơm nước điều áp, biến tần có thể điều khiển hoạt động của nhiều máy bơm nước theo cảm biến áp suất. Nhờ đó ổn định áp lực nước trong đường ống. Đây cũng là một trong những ứng dụng mà việc lắp đặt biến tần giúp tiết kiệm điện tối ưu.

Lò hơi là một trong những ứng dụng phản ánh khả năng siêu tiết kiệm điện của biến tần. Biến tần chạy qua bộ điều khiển PLC để thay đổi tốc độ của máy bơm nước và hệ thống quạt, hút và thổi giữ cho áp suất hơi không đổi.

Ngoài ra, còn có nhiều loại máy khác tiết kiệm điện rất nhiều như máy ép nhựa, máy ly tâm các loại.

Lưu ý khi nghiên cứu bài toán tiết kiệm điện của biến tần các bạn cần phải khảo trực tiếp hệ thống về các thông số như công suất motor, điện áp, dòng điện tải thực tế, thời gian sử dụng thực tế tại nhà xưởng để tính ra chính xác lượng điện năng tiết kiệm qua đó đưa ra phương án đầu tư biến tần cho thích hợp.

=>> Xem thêm: Nguyên nhân, cách phòng tránh, cách khắc phục biến tần cháy nổ

4.2. Trong sản xuất nông nghiệp

Biến tần cũng đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp, được người tiêu dùng đánh giá cao. Một số máy chủ chốt dùng trong nông nghiệp đã được hoàn thiện dần về mức độ tự động hóa. Khi được trang bị hệ thống điều khiển tiên tiến, ngoài lợi ích để tăng năng suất và chất lượng sản phẩm, nó còn làm giảm đáng kể chi phí điện năng trong vận hành. Đó chính là những  thiết bị điều khiển thích hợp như hệ thống truyền động biến tần – động cơ AC, bộ biến đổi tốc độ động cơ điện một chiều và thiết bị khởi động mềm giúp giảm chi phí và tiết kiệm điện năng cho cơ sở, đồng thời còn làm tăng tuổi thọ của động cơ và thiết bị đi kèm.

Nhiều cơ sở sản xuất có công suất tiêu thụ điện lớn và trung bình như các trạm bơm nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, xí nghiệp sản xuất và chế biến nông hải sản, hoa quả,quạt thông gió, băng truyền tải, máy nén khí, máy lạnh ở nhà bảo quản… đã sử dụng thiết bị “khởi động mềm” nhằm giảm trị số dòng điện khi khởi động, do đó tổn thất điện năng cũng sẽ giảm. Khởi động mềm là thiết bị điện tử chỉ thay thế cho phương pháp khởi động “sao/tam giác” nhằm giảm dòng điện khi khởi động, nhưng không có khả năng điều khiển tốc độ động cơ. Khởi động mềm thường kết hợp với động cơ điện không đồng bộ công suất trung bình và lớn nhưng không đòi hỏi phải thay đổi số vòng quay, ví dụ một số thiết bị và máy như: Bơm nước nông nghiệp, quạt thông gió trong kho bảo quản, máy nghiền thức ăn chăn nuôi…

=>> Xem thêm: Bí quyết tăng tuổi thọ cho biến tần

Liên hệ ngay với QS để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất!