Ứng dụng công nghệ biến tần để tiết kiệm năng lượng

Quan sát đồ thị bên ta thấy

Ví dụ: một hệ thống bơm duy trì một áp suất 10bar sử dụng động cơ 100kw chạy với tốc độ 1500 vòng/phút nhưng trong thực tiễn nhu cầu sử dụng giảm chỉ cần động cơ chạy với tốc độ 1200 vòng/phút. Việc điều chỉnh này được thực hiện nhờ biến tần nên tiêu thụ năng lượng chỉ bằng 51 % công suất định mức ban đầu. Tức là tiết kiệm tới 49kw công suất tiêu thụ.

Vậy, Biến tần là gì?
Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số f1 thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.
Quan sát hình bên

Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 hoặc 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn một chiều nhờ bộ chỉnh lưu cầu và tụ điện. Do vậy hệ số công suất cos φ rất lớn (>0.95) mà không phụ thuộc tải. Điện áp một chiều này được biến đổi nghịch lưu thành điện áp xoay chiều ba pha thông qua các IGBT là chuyển mạch bán dẫn được điều khiển bởi các vi mạch. Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn hiện nay, tần số chuyển mạch có thể lên tới tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ. Đặc biệt đối với các biến tần thế hệ mới được cung cấp đặc tính tiêu chuẩn việc chọn lựa tối ưu hóa tiết kiệm năng lượng (Automatic Energy Optimisation). Đặc tính này sẽ tự động giám sát liên tục tốc độ và tải động cơ để điều chỉnh điện áp cung cấp nhằm tiết kiệm tối đa năng lượng.

Các giải pháp ứng dụng trong khách sạn và công nghiệp chế biến thực phẩm

Đối với hệ thống điều hòa không khí kiểu Chiller để giảm công suất lạnh người ta đóng bớt van giảm áp. Trong khi đó quạt tại tháp giải nhiệt và bơm nước giàn ngưng vẫn hoạt động liên tục, điều này dẫn đến lãng phí năng lượng khi van càng mở ít thì lãng phí càng nhiều. Để giải quyết vấn đề trên, biến tần kết hợp với cảm biến nhiệt độ (hình 5) hoặc lắp đặt biến tần trực tiếp vào bơm (hình 6) kết hợp với cảm biến lưu lượng để duy trì lưu lượng không đổi.

Trong khách sạn và trong công nghiệp chế biến thực phẩm nhu cầu sử dụng nước thay đổi liên tục trong ngày, hệ thống bơm điều áp với một cảm biến đo lưu lượng hoặc áp suất kết hợp biến tần sẽ là một giải pháp thông minh để thay đổi tự động tốc độ động cơ giúp tiết kiệm năng lượng.

Các lưu ý khi ứng dụng biến tần
Không phải tất cả các động cơ khi lắp đặt biến tần đều tiết kiệm năng lượng mà ta cần xem xét tính chất tải cơ. Chỉ tải cơ có mô men thay đổi thì ứng dụng biến tần mới hiệu quả. Vị trí lắp đặt biến tần nên đặt gần động cơ (< 30m) trong môi trường ít bụi, tránh rung và nhiệt độ cao(>400C). Khi biến tần hoạt động sẽ sinh ra các sóng hài ảnh hưởng đến chất lượng điện của lưới. Khi vượt quá giới hạn cho phép cần lắp thêm các bộ lọc sóng hài. Lắp các thiết bị chống xung bảo vệ biến tần khỏi bị sốc điện và nối đất thiết bị để thiết bị làm việc hiệu quả và an toàn.

Các lợi ích khi sử dụng biến tần
- Hệ thống vận hành liên tục, đáp ứng theo yêu cầu phụ tải
- Độ tin cậy cao, ít gây tiếng ồn
- Tăng tuổi thọ cho động cơ và tiết kiệm năng lượng.