.gif){kind=logo}
Tiết kiệm điện
Trong các nhà máy lớn, xí nghiệp đều lắp đặt các thiết bị dùng để thổi và hút khói, hơi nước, gió...và chạy những động cơ ba pha xoay chiều làm động cơ sơ cấp. Tại các tòa nhà cao tầng họ có những thiết bị như thang máy, máy bơm nước công nghiệp, điều hòa làm mát.
Quá trình sản xuất, để phù hợp với nhu cầu sử dụng của các xí nghiệp nhà máy thì các thiết bị này luôn cần phải thay đổi lưu lượng…Với động cơ xoay chiều ba pha, lưu lượng của môi chất bị phụ thuộc vào tốc độ động cơ sơ cấp vì vậy muốn điều chỉnh lưu lượng là rất khó.. Ta có tần số công nghiệp f = 50H bằng mối quan hệ f ="p.n/60" - trong đó n là tốc độ quay, và p là số đôi cực của động cơ. Tốc độ quay của động cơ ở đây chỉ còn phụ thuộc vào tần số của lưới điện dùng. Vậy muốn thực thay đổi lưu lượng, tốt nhất là động cơ sơ cấp phải thay đổi tốc độ, nghĩa là sẽ phải thay đổi tần số của lưới điện.
Vì tần số của lưới điện là không thể thay đổi, vậy để điều chỉnh được lưu lượng tại các công ty, nhà máy xí nghiệp người ta thường sử dụng điều chỉnh các lá chắn đầu vào, đầu ra hoặc có thể làm một đường quay trở lại.
Thí dụ có một động cơ nhỏ điều khiển độ quay của các lá chắn này, để tạo ra các khe hở rộng hay hẹp tuỳ theo yêu cầu cho gió, khói lọt qua. Việc điều chỉnh lưu lượng khói gió kiểu đối phó này tuy có đem lại hiệu quả về điều chỉnh lưu lượng khói gió nhưng không kinh tế vì động cơ vẫn làm việc gần như không thay đổi, lượng điện tiêu thụ không giảm được bao nhiêu. Với việc sử dụng các lá chắn, chẳng những năng lượng tổn hao đã gây ra lãng phí lớn mà bản thân nó còn gây ra những tác hại không nhỏ cho hệ thống. Các lá chắn bị mòn đi rất nhanh. Các chi tiết cơ khí trên hệ thống bị chịu áp lực nhiều hơn cần thiết, chóng mỏi hơn và mau hỏng. Như vậy, chúng ta lại còn mất thêm những chi phí cho bảo trì hệ thống.
Như đã biết ở trên, lưu lượng của các thiết bị này phụ thuộc vào tốc độ của động cơ sơ cấp, mà tốc độ này lại phụ thuộc vào tần số của nguồn điện. Vì vậy việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng thực hiện nhất là thay đổi tần số của nguồn điện. Giải pháp cho vấn đề trên chính là sử dụng biến tần để thay thế cho các van.
Cho đến nay, các nước có nền kỹ nghệ tiền tiến đã chế tạo được các máy biến tần có công suất lớn, và ngay lập tức sản phẩm này đã được áp dụng vào sản xuất, giải quyết được vấn đề điều chỉnh tốc độ của các động cơ ba pha xoay chiều và đem lại hiệu quả cao về mặt kinh tế.
Việc điều chỉnh đầu ra của quạt/bơm được thực hiện ngay tại đầu vào là nguồn sinh ra lưu lượng, cũng chính là thông qua điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động bơm/quạt ấy. Khi để các van sẵn có mở tối đa đương nhiên sẽ không còn tổn thất trên van. Động cơ cũng không phải sinh công suất cơ trên trục lớn hơn nhu cầu thực để thắng sức cản trên các van.
Nguồn gốc xuất xứ của biến tần
Có Xuất xứ tại Châu Âu từ rất lâu và hiện cho đến nay nó đã được sản xuất từ đa Quốc gia. Và có các hãng nổi tiếng như Siemens, ABB, Fuji, .....
Tại Nhật: Mitsubishi, Fuji, Panasonic, Toshiba, Yasakawa,.... Những thiết bị của Nhật hầu hết là rất tốt
Hàn Quốc: LS Huyndai
Đài Loan: Sinee, Delta, Hinlin,... Những thiết bị của Đài Loan mẫu mã đẹp giá thành rẻ nhưng chất lượng bình thường.
Pháp: Altivar 6.1 và 7.1
Và còn nhiều các quốc gia khác
Nguyên lý hoạt động của biến tần
Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi tụ điện và bộ chỉnh lưu cầu diode. Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi 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). Tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ và giảm tiếng ồn cho 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.
Qua tính toán các chi phí thực tế thì với một động cơ sơ cấp khoảng 100kW, thời gian để thu hồi vốn đầu tư cho một bộ biến tần chỉ từ 3 đến 6 tháng. Nước ta hiện nay có rất nhiều công ty, nhà máy sử dụng biến tần này với những kết quả rất rõ rệt. Bên cạnh những giải pháp tiết kiệm năng lượng là việc nâng cao tính năng điều khiển hệ thống. Trong thời buổi này biến tần đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ truyền động cho các máy công nghiệp của các ngành.