Giáo trình sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả phần 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Dương Thị Lan (chủ biên) Đỗ Thanh Tùng - Vũ Văn Hùng GIÁO TRÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) LÊ VĂN DOANH LÊ VĂN L XUÂN HOÀNG VIỆT QUẢNG NINH 2014 LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng nguồn động lực cho hoạt động sản xuất đời sống nhân loại Trong thời đại cách mạng khoa học kỹ thuật phát triển vũ bão quy mơ tồn giới u cầu tiêu thụ lượng ngày gia tăng Nguồn lượng hóa thạch than, dầu khí dần cạn kiệt Việc sử dụng lượng hóa thạch tạo khí điơxit cacbon, mêtan, bụi…gây ô nhiễm môi trường, tạo nên hiệu ứng nhà kính nguyên nhân chủ yếu làm cho trái đất nóng lên Ở Việt Nam phủ Quyết định số 79/2006 QĐ-CP ngày 14/4/2006 phê duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu giai đoạn 2006-2015 Tiếp theo Thủ tướng phủ ký định số 1855/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược phát triển lượng quốc gia đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050 Để góp phần thực Chương trình mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, Bộ Giáo dục Đào tạo chủ trì dự án đưa giáo dục sử dụng lượng tiết kiệm hiệu vào trường Toàn nội dung giáo trình biên soạn gồm chương: Chương 1: Năng lượng sản xuất đời sống Chương 2: Sử dụng nhiệt tiết kiệm hiệu Chương 3: Sử dụng điện tiết kiệm hiệu Chương 4: Chiếu sáng tiết kiệm hiệu Chương 5: Sử dụng nguồn lượng tái tạo Nội dung giáo trình biên soạn nhằm phục vụ cho sinh viên bậc đại học nhiều chun ngành khác Ngồi giáo trình còn có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên, giảng viên tồn trường Giáo trình tập thể tác giả Ths Dương Thị Lan, Ths Đỗ Thanh Tùng, Ks Vũ Văn Hùng – Bộ môn Điện khí hóa biên soạn Trong q trình biên soạn nhóm tác giả cố gắng bám sát đề cương chương trình mơn học nhà trường phê duyệt, nhiên còn nhiều hạn chế nên không tránh khỏi sai sót, mong nhận quan tâm góp ý bạn đọc để giáo trình hoàn thiện lần tái tới Nhóm tác giả MỤC LỤC TRANG Chương Năng lượng sản xuất đời sống 1.1 Quá trình phát triển công nghệ lượng 1.2 Tổng quan lượng 1.2.1 Các dạng nguồn lượng 1.2.2 Đơn vị công, cơng suất lượng 1.2.3 Hiệu suất q trình biến đổi lượng 1.2.4 Cân bằng lượng 1.3 Tình hình khai thác sử dụng lượng giới 1.3.1 Dầu khí 1.3.2 Than đá 1.3.3 Tình hình sản xuất điện giới 1.3.4 Tình hình khai thác sử dụng lượng Việt Nam 1.4 Năng lượng môi trường 1.5 Năng lượng số trình sản xuất 1.5.1 Sản xuất xi măng 1.5.2 Sản xuất gạch, gốm sứ 1.5.3 Sản xuất giấy 1.5.4 Sản xuất thép 1.5.5 Ngành thực phẩm 1.5.6 Ngành giao thông vận tải 1.6 Sử dụng lượng tịa nhà 1.7 Cơng tác truyền thơng giáo dục sử dụng lượng tiết kiệm hiệu 1.7.1 Chính sách lượng 1.7.2 Khung pháp lý thúc đẩy tiết kiệm lượng 1.7.3 Dự báo yêu cầu lượng 1.7.4 Tầm quan trọng việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu Câu hỏi ôn tập tập chương 1 2 4 4 6 9 11 13 14 15 15 18 Chương Sử dụng nhiệt tiết kiệm hiệu 2.1 Đại cương lượng nhiệt 2.1.1 Phân loại 2.1.2 Nguyên lý làm việc máy nhiệt 2.1.3 Các thơng số trạng thái q trình nhiệt 2.1.4 Chu trình nhiệt 2.1.5 Động đốt 2.2 Lò 2.2.1 Nguyên lý làm việc lò 2.2.2 Các đặc tính kỹ thuật lò 2.3.3 Tiết kiệm lượng lò 2.3 Thiết bị trao đổi nhiệt 2.3.1 Phân loại 2.3.2 Các yêu cầu thiết bị trao đổi nhiệt 2.4 Hệ thống phân phối mạng nhiệt 28 28 28 28 29 30 31 32 32 32 33 33 33 34 34 19 19 19 20 23 25 2.5 Hệ thống lạnh 2.5.1 Cơ sở hệ thống lạnh 2.5.2 Các thiết bị máy lạnh nén 2.5.3 Kho lạnh tủ lạnh 2.6 Hệ thống điều hịa khơng khí 2.6.1 Phân loại 2.6.2 Máy điều hịa cơng suất nhỏ 2.6.3 Máy điều hòa làm lạnh trực tiếp 2.6.4 Tiết kiệm lượng điều hịa khơng khí 2.7 Đồng phát nhiệt-điện 2.7.1 Khái niệm đồng phát nhiệt điện (cogen) 2.7.2 Ưu, nhược điểm hệ thống cogen 2.7.3 Khu vực công nghiệp có tiềm ứng dụng cogen 2.7.4 Lựa chọn công nghệ 2.7.5 Phương thức vận hành hệ thống 2.7.6 Chi phí đầu tư vận hành 2.8 Hệ thống sấy 2.9 Lò điện công nghiệp 2.9.1 Lò điện hồ quang 2.9.2 Lò điện cảm ứng 2.9.3 Lò điện trở 2.9.4 Tiết kiệm lượng lò điện Câu hỏi ôn tập tập chương 35 35 35 39 40 40 40 42 43 44 44 45 45 45 46 46 46 49 49 49 50 50 51 Chương Sử dụng điện tiết kiệm hiệu 3.1 Khái niệm hệ thống điện 3.2 Sản xuất điện 3.2.1 Đại cương sản xuất điện 3.2.2 Nhà máy nhiệt điện 3.2.3 Nhà máy thủy điện 3.2.4 Nhà máy điện nguyên tử 3.2.5 Trạm phát điện điêzen 3.3 Truyền tải điện 3.3.1 Lợi ích kinh tế kỹ thuật hệ thống điện quốc gia 3.3.2 Đồ thị phụ tải hệ thống 3.3.3 Điều độ hệ thống điện 3.3.4 Giảm tổn thất điện hệ thống điện 3.4 Các biện pháp giảm tổn hao công suất tổn hao điện áp hệ thống điện 3.4.1 Giảm tổn thất điện khâu truyền tải, phân phối điện 3.4.2 Nâng cao hệ số công suất cos 3.4.3 Bộ bù động 3.4.4 Bộ lọc điều hòa bậc ba 3.4.5 Bộ bù tĩnh có điều khiển 3.5.6 Bộ lọc tích cực 3.5 Quản lý nhu cầu sử điện DSM 53 53 54 54 54 56 58 59 59 59 60 61 62 62 62 63 66 67 68 69 70 3.6 Tiết kiệm điện thiết kế, chế tạo lắp đặt vận hành thiết bị điện công nghiệp 3.6.1 Máy biến áp 3.6.2 Động không đồng 3.6.3 Điện tử công suất 3.7 Sử dụng thiết bị điện gia dụng tiết kiệm hiệu 3.7.1 Khái niệm chung 3.7.2 Thiết bị điện–nhiệt làm việc dựa nguyên lý nhiệt điện trở 3.7.3 Thiết bị điện-nhiệt hoạt động nhờ đốt nóng điện mơi: Lị vi sóng 3.7.4 Thiết bị điện-nhiệt hoạt động cảm ứng điện từ: bếp từ 3.7.5 Thiết bị điện gia dụng điện Câu hỏi ôn tập tập chương 71 77 82 83 83 84 88 90 90 94 Chương Chiếu sáng tiết kiệm hiệu 4.1 Đại cương chiếu sáng tiết kiệm hiệu 4.1.1 Các phương pháp tạo ánh sáng 4.1.2 Khái niệm thuật ngữ thường dùng chiếu sáng 4.1.3 Các loại đèn dung chiếu sáng 4.2 Các giải pháp thực chiếu sáng tiết kiệm hiệu 4.2.1 Sử dụng chiếu sáng tự nhiên 4.2.2 Giảm số lượng đèn để giảm lượng chiếu sáng thừa 4.2.3 Chiếu sáng theo công việc 4.2.4 Lựa chọn đèn đèn hiệu suất cao 4.2.5 Giảm điện áp dây dẫn chiếu sáng 4.2.6 Sử dụng chấn lưu điện tử 4.2.7 Thiết bị hẹn giờ, chuyển mạch ánh sáng khuếch tán mờ cảm biến chiếm chỗ 4.2.8 Bảo dưỡng hệ thống chiếu sáng 4.3 Điều khiển hệ thống chiếu sáng 4.3.1 Đại cương điều khiển hệ thống chiếu sáng 4.3.2 Các phương pháp điều khiển hệ thống chiếu sáng Câu hỏi ôn tập chương 96 96 96 98 100 111 111 112 113 113 115 115 116 Chương Sử dụng nguồn lượng tái tạo 5.1 Đại cương lượng tái tạo 5.2 Năng lượng mặt trời 5.2.1 Tiềm năng lượng mặt trời giới 5.2.2 Tiềm năng lượng mặt trời Việt Nam 5.2.3 Công nghệ sử dụng lượng mặt trời 5.2.4 Pin mặt trời 5.2.5 Hệ thống đun nước nóng lượng mặt trời 5.2.6 Công nghệ nhiệt điện mặt trời 5.2.7 Năng lượng mặt trời ứng dụng sấy sưởi làm lạnh 5.3 Năng lượng gió 5.3.1 Tiềm năng lượng gió giới 124 124 125 125 125 125 126 128 129 132 134 134 118 119 119 119 123 5.3.2 Tiềm năng lượng gió Việt Nam 5.3.3 Cơng nghệ phát điện sức gió 5.4 Năng lượng địa nhiệt 5.4.1 Tiềm năng lượng địa nhiệt giới 5.4.2 Tiềm năng lượng địa nhiệt Việt Nam 5.4.3 Công nghệ khai thác lượng địa nhiệt 5.5 Năng lượng sinh khối 5.5.1 Tổng quan lượng sinh khối 5.5.2 Sản xuất khí sinh học 5.5.3 Nhiên liệu cồn etanol 5.6 Công nghệ thủy điện nhỏ 5.6.1 Khái niệm chung thủy điện nhỏ 5.6.2 Công nghệ thủy điện nhỏ 5.6.3 Nhà máy điện thủy triều 5.6.4 Nhà máy thủy điện sóng biển 5.7 Nguồn lượng tương lai 5.7.1 Nguyên lý nhà máy điện nhiệt hạch 5.7.2 TOKAMAK 5.7.3 ITER Câu hỏi ôn tập tập chương PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 135 136 140 140 140 141 141 141 142 144 145 145 145 146 147 148 148 148 149 150 152 162 Chương NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG 1.1 Lịch sử phát triển công nghệ lượng Để tồn phát triển từ xa xưa loài người biết sử dụng dạng lượng khác Theo đà phát triển lịch sử người phát sử dụng thêm nhiều dạng lượng khác Năng lượng động lực cho hoạt động vật chất tinh thần người Trình độ sản xuất phát triển ngày cao tiêu tốn nhiều lượng tạo thách thức to lớn mơi trường Ngày lượng trở nên có tính chất sống cịn nhân loại mặt nguồn lượng hóa thạch dần cạn kiệt, mặt khác phát triển sản xuất đặt vấn đề cấp bách yêu cầu lượng có nguy hủy hoại mơi trường Để phát triển bền vững người phải sử dụng lượng cách tiết kiệm hiệu quả, đồng thời phải nghiên cứu phát triển nguồn lượng có tính chất tái tạo thân thiện với môi trường Lịch sử phát triển công nghệ lượng giới tóm tắt bảng 1-1 theo mốc thời gian sau đây: Thời gian Tiền sử Cổ đại 1687 1738 1756 1763 1831 1860 1860 1870 1881 1890 Bảng 1-1 Các mốc lịch sử việc sử dụng lượng Năng lượng sử dụng Với việc phát lửa người tiến sử biết sử dụng nhiệt từ gỗ để đun nấu, sưởi ấm, chiếu sáng Con người biết sử dụng lượng gió để xay xát, kéo thuyền bè, lượng dòng chảy để bơm nước tưới tiêu, xay xát Isaac Newton (1642-1727) xây dựng sở lý thuyết học cổ điển đặt móng cho việc sử dụng kỹ thuật Daniel Bernoulli (1700-1782) xây dựng sở cho nghiên cứu học chất lỏng đặt móng cho việc sử dụng thủy kỹ thuật Mikhail Lomonossov (1711-1785) đề xuất định luật bảo toàn biến đổi lượng James Watt (1736-1919) phát triển máy nước Năng lượng nước góp phần giải phóng lao động bắp nguời Bắt đầu kỷ ngun cơng nghiệp hóa khí hóa Than đá nguồn nhiên liệu chủ yếu Michael Faraday (1791-1867) phát minh định luật cảm ứng điện từ đặt móng cho đời thiết bị điện Bắt đầu kỷ ngun điện khí hóa J.C Maxwell (1831-1879) công bố lý thuyết Trường điện từ thống nhất, hoàn thiện sở điện từ sử dụng lượng điện từ, đặt móng cho đời kỹ thuật điện tử Luyện thép đời thúc đẩy khai thác than phát triển Dầu mỏ bắt đầu sử dụng công nghiệp đời sống Tầu hỏa chạy lượng nước đời nước Anh Động đốt hồn thiện Ơ tô sản xuất hàng loạt 1898 1899 1900 1906 1942 1954 1954 1957 1960 1973 1974 9/9/1992 Pierre Marie Curie (1867-1934) tìm chất phóng xạ Bắt đầu kỷ nguyên lượng nguyên tử Max Planck (1858-1947) công bố thuyết lượng tử Cơ học lượng tử đời IEC (International Electrotechnical Commission) Ủy ban Kỹ thuật điện quốc tế đời thúc đẩy phát triển tiêu chuẩn hóa kỹ thuật điện Albert Einstein (1879-1955) cơng bố lý thuyết tương định luật tiếng E = mC Các nhà khoa học Hoa Kỳ chế tạo bom nguyên tử Pin mặt trời bắt đầu chế tạo thương mại hóa Ngày 27-6-1954, nhà máy điện nguyên tử đời Liên Xô cũ, công suất 5MW Obninsk IAEA (International Atomic Energy Agency) Uỷ ban Năng lượng Nguyên tử quốc tế đời Tổ chức nước xuất dầu mỏ OPEC (Organization of the Petroleum Exporting Countries) đời Khủng hoảng dầu mỏ hậu chiến tranh Trung Đông IEA (International Energy Agency) Ủy ban Năng lượng quốc tế đời Công ước khung biến đổi khí hậu LHQ nhằm ổn định nồng độ khí gây hiệu ứng nhà kính 1.2 Tổng quan lượng 1.2.1 Các dạng nguồn lượng Năng lượng dạng vật chất ứng với q trình sinh cơng Năng lượng hiểu khả sinh công sinh nhiệt Có nhiều hệ thống phân loại khác lượng sử dụng: Theo dạng vật chất lượng phân loại như: thể rắn (than, củi…), thể lỏng (dầu mỏ sản phẩm dầu), thể khí (khí đốt sản phẩm khí) Theo dịng biến đổi lượng ta thường gặp khái niệm: - Năng lượng sơ cấp: Năng lượng sơ cấp lượng tồn tự nhiên chưa qua công đoạn xử lý Ví dụ than đá, dầu thơ… - Năng lượng thứ cấp: Năng lượng thứ cấp lượng qua vài trình biến đổi Ví dụ điện năng, khí hóa than… - Năng lượng cuối cùng: Năng lượng cuối lượng chế biến dạng sử dụng cho thiết bị lượng - Năng lượng hữu ích: Năng lượng hữu ích lượng sử dụng trực tiếp cho sản xuất, đời sống nhu cầu phát triển xã hội Theo khả tái sinh lượng ta thường gặp khái niệm lượng tái tạo khơng tái tạo Ví dụ lượng mặt trời, lượng gió, thủy năng…là tái tạo; lượng từ dạng nhiên liệu hóa thạch than, dầu mỏ, khí đốt khơng có khả tái tạo Quan hệ khái niệm lượng cho hình 1-1 Năng lượng cuối Tổn thất truyền tải, phân phối hiệu suất thiết bị sử dụng Tổn thất vận chuyển biến đổi từ lượng sơ cấp sang thứ cấp Uranium Năng lượng hữu ích Điện Động lực Thủy Sản phẩm dầu Dầu thơ Khí thiên nhiên Sản phẩm khí Than Năng lượng tái tạo Thiết bị sử dụng lượng Năng lượng sơ cấp Than thương mại Hơi nước Nhiệt Chiếu sáng Các dạng lượng khác Hình 1-1 Quan hệ loại lượng 1.2.2 Đơn vị công, công suất lượng Để biểu diễn công, công suất lượng người ta thường dùng số đơn vị Đơn vị công: Joule (J): Joule công lực Newton làm di chuyển điểm đặt lực mét theo hướng tác dụng lực Joule dùng làm đơn vị đo lượng Đơn vị lượng nhiệt Calorie (cal.): cal nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ gam nước lên thêm C cal xấp xỉ 4,18 J BTU (British Thermal Unit): BTU đơn vị nhiệt hệ Anh nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ pound nước 60 F lên thêm F BTU xấp xỉ 1/4 kcal KilôOat (kWh): kWh = 3,6.10 J Một số đơn vị lượng thương mại Tấn dầu tương đương TOE (Tonne of Oil Equivalent) quy định cho dầu có nhiệt trị 10 Gcal = 41,9 GJ Tấn than tương đương TCE (Tonne of Coal Equivalent) có nhiệt trị Gcal Đơn vị cơng suất Watt (W):W đơn vị công suất công 1J thực thời gian giây(W = J/s) Mã lực (cv = chevaux; hp = horsepower): 1cv = 736W 1.2.3 Hiệu suất trình biến đổi lượng Từ khâu khai thác đến khâu cuối cùng, lượng trải qua số trình biến đổi nối tiếp nhau, từ dạng sang dạng khác Trong q trình biến đổi, phần lượng khơng đến khâu cuối cùng, chúng bị mát tỏa môi trường dạng nhiệt Theo định luật bảo tồn lượng lượng khơng tự sinh ra, không tự biến mà biến đổi từ dạng sang dạng khác, truyền từ vật sang vật khác Ví dụ: xét q trình biến đổi lượng từ than thành điện nhà máy nhiệt điện: Hóa (Than)  Nhiệt (Lị hơi)  Cơ (Tuabin)  Điện (Máy phát điện) Năng lượng qua lò hơi, tuabin, máy phát điện… bị tổn thất, làm cho lượng đầu nhỏ lượng đầu vào Nếu ký hiệu EV lượng đầu vào, ER lượng đầu lượng tổn thất ETT , theo định luật bảo tồn lượng có: EV = ER + ETT (1-1) Hiệu suất biến đổi lượng hệ thống tỷ số lượng đầu lượng đầu vào:  ER E   TT EV EV Hiệu suất cao hiệu trình biến đổi lượng tốt Muốn hiệu suất trình cao ta cần phải tìm biện pháp giảm thiểu tổn thất lượng 1.2.4 Cân lượng Cân lượng mô tả lượng hóa khả sản xuất lượng nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng tổn thất lượng quốc gia, ngành, doanh nghiệp, dây chuyền sản xuất hay thiết bị, đảm bảo tính cân lượng đầu vào lượng đầu khoảng thời gian cho trước Để đảm bảo cân lượng lượng đầu vào phải lượng đầu ra, lượng đầu lượng hữu ích cộng với lượng tổn thất Đối với mối quốc gia (năng lượng dự trữ khơng đổi) trình cân lượng diễn tả bằng: Năng lượng khai thác + Năng lượng nhập = Năng lượng sử dụng + Năng lượng tổn thất + Năng lượng xuất Đối với doanh nghiệp lượng đầu vào gồm than, dầu, khí đốt điện phải lượng cho khu vực sản xuất cộng với lượng tổn thất Cân lượng giảm thiểu tổn thất lượng phải mối quan tâm hàng đầu doanh nghiệp 1.3 Tình hình khai thác sử dụng lượng giới Các nguồn lượng bao gồm lượng hóa thạch, thủy năng, lượng nguyên tử Năng lượng hóa thạch hình thành từ lâu q trình biến đổi địa chất vỏ trái đất gồm có: 1.3.1 Dầu khí Dầu thơ khí tự nhiên hình thành chất hữu bị nén đốt nóng yếm khí q trình biến đổi địa chất vỏ trái đất Biến tần Hình 3-23 ĐCKĐB làm việc với biến tần Ví dụ 3.6: Xét bơm ly tâm công suất 30 kW làm việc 10 giờ/ngày, 250 ngày/năm (2500 giờ/năm) theo chu trình: 25% thời gian (625 giờ) với 100% lưu lượng 50% thời gian (1250 giờ) với 90% lưu lượng 25% thời gian (625 giờ) với 80% lưu lượng Điện tiêu thụ không sử dụng biến tần: 30 kW x 2500h = 75000 kWh Điện tiêu thụ sử dụng biến tần: 30 kW x x 625 h = 18750 kWh 30 kW x (0.9) x 1250 h = 19200 kWh 30 kW x (0.8)3x 625 h = 4050 kWh Tổng cộng = 42.000 kWh Như điện tiêu thụ trường hợp sử dụng biến tần tiết kiệm 44% so với trường hợp không sử dụng biến tần (42MWh so với 75 MWh) Trên thị trường thường gập biến tần hãng tiếng MCD Danfoss, ACS ABB, Siemens: Micromaster, Altivar Schneider, Yaskawa F7, Yaskawa V1000 Lựa chọn động có cơng suất thích hợp Lựa chọn động có cơng suất thích hợp tránh vận hành non tải động non tải hệ số cơng suất giảm rõ rệt Ví dụ động mang tải 100% có cos = 0,8 mang tải 50% - cos = 0,65, mang tải 30% - cos = 0,51 Việc thay động thường xuyên làm việc non tải động có cơng suất nhỏ nâng hệ số công suất cho thiết bị làm giảm tổn hao hệ thống thân động Theo Ủy ban Năng lượng Hoa Kỳ DOE khoảng 80% ĐCKĐB nước lựa chọn có cơng suất lớn u cầu Trong vịng đời sử dụng ĐCKĐB, chi phí mua 81 động tiền bảo dưỡng chiếm 4% tiền điện chiếm tới 96%, việc nâng cao hiệu suất động có hiệu kinh tế rõ rệt Giảm điện áp động thường xun làm việc non tải Khi khơng có khả thay động thường xuyên làm việc non tải động có cơng suất nhỏ giảm điện áp động cách: Đổi nối tam giác sang sao; phân đoạn dây quấn stato; chuyển đổi đầu phân áp máy biến áp Hiệu việc đổi nối tam giác sang động làm việc non tải bảng 3-5 cosđm 0,78 0,80 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 Bảng 3-5 Hiệu việc đổi nối tam giác sang Tỉ số cosY/ cos hệ số mang tải kt 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1,94 1,8 1,64 1,49 1,35 1,85 1,73 1,58 1,43 1,30 1,78 1,67 1,52 1,37 1,26 1,72 1,61 1,46 1,32 1,22 1,66 1,55 1,41 1,27 1,18 1,60 1,49 1,35 1,22 1,14 1,57 1,43 1,29 1,17 1,10 1,50 1,36 1,29 1,11 1,06 3.6.3 Điện tử cơng suất Điện tử cơng suất (điện tử dịng điện lớn) với đặc điểm chủ yếu chuyển mạch dòng điện lớn, điện áp cao để thay đổi độ lớn, dạng sóng dịng điện, điện áp, điện tử cơng suất tạo nên cách mạng to lớn lĩnh vực điện Các biến đổi điện tử công suất gồm linh kiện điện tử công suất nằm mạch động lực mạch điều khiển nhằm biến đổi dòng điện, điện áp tần số dòng cơng suất gồm có: - Bộ chỉnh lưu : biến đổi dòng xoay chiều thành chiều - Bộ nghịch lưu: biến đổi dòng chiều thành xoay chiều - Bộ băm: Biến đổi dòng chiều-một chiều - Bộ điều áp xoay chiều: biến đổi điện áp xoay chiều, tần số không đổi - Bộ biến tần: biến đổi dòng điện xoay chiều tần số điện áp Hình 3-24 trình bày tóm tắt biến đổi điện tử công suất 82 Chỉnh lưu Đại lượng xoay chiều u1, f1 Đại lượng chiều U1, I2 Nghịch lưu Bộ băm Bộ biến tần Đại lượng xoay chiều U2, f2 Đại lượng chiều U2, I2 Hình 3-24 Các biến đổi điện tử cơng suất Có thể nêu tóm tắt số ứng dụng điện tử công suất: - Nguồn cho công nghiệp điện phân; - Các máy hàn chiều; - Nguồn kích từ cho máy phát điện; - Truyền tải điện chiều; - Truyền tải điện xoay chiều linh hoạt sử dụng tiristo TSC (Thyristor Switched Capacitor) điện kháng điều khiển tiristo TCR (Thyristor Controlled Reactor) Đặc biệt lĩnh vực truyền động điện biến tần kèm ĐCKĐB có đặc tính tương tự động điện chiều tiết kiệm điện Tính linh kiện điện tử công suất cho bảng 3-6 Bảng 3-6 Tính linh kiện điện tử công suất Năm Uđm Iđm f P Điện áp Linh kiện xuất (kV) (kA) (kHz) (MW) rơi (V) Tiristo 1957 35 0,5 100 1,5-2,5 Triac 1958 0,1 0,5 0,1 1,5-2 GTO 1962 4,5 10 3-4 BJT 1960 1,2 0,8 10 1,5-3 MOSFET 1976 0,5 0,05 1000 0,1 3-4 IGBT 1983 1,2 0,4 20 0,1 3-4 SIT 1976 1,2 0,3 100 0,01 2-4 MCT 1988 20-100 10 1-2 3.7 Sử dụng thiết bị điện gia dụng tiết kiệm hiệu 3.7.1 Khái niệm chung Các thiết bị điện gia dụng đa dạng, sử dụng rộng rãi đời sống Nói chung người sử dụng thường quan tâm đến hình thức tiện nghi sử dụng mà quan tâm đến hiệu lượng chúng, thiết bị điện gia dụng tiềm 83 tiết kiệm lượng lớn biết lựa chọn chủng loại vận hành sử dụng hợp lý Ta chia thành thiết bị điện gia dụng hai nhóm lớn: - Các thiết bị biến đổi từ điện thành nhiệt năng; - Các thiết bị biến đổi từ điện thành năng, Sơ đồ biến đổi lượng điện-nhiệt thiết bị điện nhiệt trình bày hình 3-25 Điện năng lượng đầu vào, nhiệt năng lượng đầu ra, q trình biến đổi điện-nhiệt thơng qua khâu trung gian Điện biến đổi trực tiếp biến đổi gián tiếp thành nhiệt Điều chỉnh lượng điện đầu vào làm thay đổi lượng nhiệt đầu Hình 3-25 Sơ đồ biến đổi lượng điện-nhiệt Các thiết bị điện gia dụng điện biến đổi điện thành có sơ đồ nguyên lý hình 3-26 Động điện thường pha, qua truyền động tác động lên cấu cơng tác, tồn hoạt động hệ thống cấu điều khiển định Động Bộ truyền động Cơ cấu công tác Điều khiển Hình 3-26 Biến đổi lượng điện Sau thiết bị điện gia dụng cụ phân loại trình bày theo nguyên lý hoạt động chúng 3.7.2 Thiết bị điện–nhiệt làm việc dựa nguyên lý nhiệt điện trở Thiết bị điện–nhiệt làm việc dựa ngun lý nhiệt điện trở gồm có: bếp điện, lị nướng, bình nước nóng, nồi cơm điện… Dây đốt phần tử thiết bị điện–nhiệt làm việc dựa nguyên lý nhiệt điện trở Dây đốt gọi điện trở gia nhiệt họăc phần tử gia nhiệt Dây đốt chế tạo hợp kim Ni- Cr, có điện trở suất lớn, nhiệt độ nóng chảy cao, bền, bị gỉ Nhiệt lượng từ dây đốt phát tỉ lệ với bình phương dịng điện tỉ lệ với điện trở 84 dây đốt Dây đốt quấn xoắn ốc để tập trung nhiệt, thường bọc chất cách điện có khả chịu nhiệt khả dẫn nhiệt tốt, đồng thời bọc ống thép để tăng khả chịu lực, không bị hỏng va chạm a Bếp điện Bếp điện (hình 3-27a) có dây đốt, dây phía thường có cơng suất nhỏ Khi làm việc dây đốt mắc nối tiếp, nối song song hai dây đốt không làm việc Hình 3-27b mặt cắt ngang dây đốt bọc cách điện bọc ống thép Hình 3-27c sơ đồ nối điện dây đốt Điều chỉnh công suất bếp cách thay đổi cách đấu dây sợi đốt Công suất bếp thường khoảng 1-2 kW b Lị nướng Lị nướng thường có nhiều phần tử gia nhiệt bố trí cho phù hợp với việc chế biến thức ăn Hình 3-28 lị nướng gồm phận sau: - phần tử gia nhiệt, đặt đáy lò, đặt đỉnh lị Cơng suất lị điện thường chế tạo từ 2000W đến 3600W; - Xung quanh lị điện có vách bảo ơn, mối ghép quanh lị có gioăng chịu nhiệt; - Quạt thơng gió, lỗ khí, có tác dụng khí nướng thịt, thực phẩm khác; - Phía trước phận điều khiển gồm hẹn giờ, rơle nhiệt Hình 3-27 Bếp điện 85 Hình 3-28 Lị nướng Để mua sắm sử dụng lị nướng an tồn hiệu cần ý: - Mua lị có dung tích cơng suất thích hợp với u cầu sử dụng, khơng nên mua lị q to, cơng suất q lớn Kiểm tra phận hẹn giờ, rơle nhiệt cẩn thận; - Đặt nhiệt độ thời gian thích hợp với mục đích sử dụng, đặt lớn vừa tốn điện vừa làm cháy sản phẩm Cửa lò cần đóng kín để giảm tổn thất nhiệt; - Bố trí khay hứng nước, mỡ phía để tránh dầu mỡ chảy bắn ngồi lị; - Định kỳ lau lò nướng giẻ mềm với chất tẩy rửa sau lau nước - Ngồi tác dụng nấu chín thức ăn lị điện trở cịn làm nóng mơi trường xung quanh hiệu suất nhiệt lị điện trở thấp Lò điện trở tiêu tốn nhiều điện khơng có u cầu nướng (làm bánh, quay thịt…) nên sử dụng loại lị khác c Bình đun nước nóng Bình đun nước nóng (bình nước nóng hình 3-29) ngày sử dụng rộng rãi đời sống sinh họat Chúng thường lắp cơng trình phụ, bếp gia đình, nhà hàng, khách sạn, làm nguồn cung cấp nước nóng cho tắm, rửa, nấu ăn Có hai loại bình nước nóng: - Bình nước nóng gián tiếp, nước đựơc đun nóng sẵn bình chứa, bình chứa có dung tích 10,15, 30, 50, 60 lít, thường giữ nhiệt độ từ 700C đến 900C, sử dụng phải pha thêm nước nguội để có nước nóng theo u cầu; - Bình nước nóng trực tiếp (cịn gọi bình nước nóng nhanh), bình loại có kích thước nhỏ, công suất điện lớn, bật điện có nước nóng dùng ngay, khơng cần đun sẵn dự trữ tiết kiệm điện bình nước nóng gián tiếp Cơng suất điện tiêu thụ 1200, 1500, 2500, 3000 W, điện áp 220 V Dung tích bình lớn điện tiêu thụ lớn Điện tiêu thụ tính kWh điện tiêu thụ để đốt nóng trì nhiệt độ (thường 650 C) Ví dụ bình 1200 W sử dụng 86 liên tục tiêu tốn 1,2 kWh Bình thường nên đặt núm điều chỉnh nhiệt độ vị trí E (Economy) nhiệt độ nước nóng tương ứng 60-650C Bình nước nóng gián tiếp gồm phận: Bình chứa nước, thường có thành dầy chịu áp suất đến 8at, đồng thời có bảo ôn Thanh gia nhiệt (3), gồm dây đốt bọc chất cách điện có khả chịu nhiệt khả dẫn nhiệt tốt, đồng thời bọc ống thép, phận gia nhiệt nhúng sâu nước nối vào nguồn (4), ống dẫn nước lạnh vào thường đặt thấp gần đáy bình chứa nước,ống dẫn nước nóng thường đặt cao gần miệng bình chứa nước để đảm bảo bình ln có nước ngập gia nhiệt, van chiều van an toàn, Rơle nhiệt điều chỉnh nhiệt độ (5), rơle nhiệt bảo vệ tải (6) a) trực tiếp b) gián tiếp Hình 3-29 Bình nước nóng Bình nước nóng trực tiếp thường chế tạo cách đặt gia nhiệt vào ống dẫn nước Nước qua phần ống nước có gia nhiệt đốt nóng phù hợp với yêu cầu sử dụng Để điều chỉnh nhiệt độ người ta sử dụng rơle nhiệt, nhờ cảm biến nhiệt độ điều khiển tiristo triac đóng ngắt mạch điện thay đổi cơng suất trung bình Bình nước nóng gián tiếp khơng cần đun nước dự trữ nên tiết kiệm điện hơn, xả nước nóng sử dụng mà điện khơng có nước nóng để sử dụng tiếp tục Sử dụng bình nước nóng tiết kiệm hiệu quả: - Nên chọn mua loại bình có dung tích (cơng suất) thích hợp loại 15, 20 lít cho gia đình bố trí gần vị trí sử dụng (nhà tắm, bếp) - Khơng nên dùng loại bình có dung tích lớn đặt chung cho nhiều buồng tắm nhiệt tổn thất đường ống lớn - Khi khơng sử dụng nước nóng nên tắt điện khơng bình làm việc chế độ chờ gây lãng phí điện - Có thể tích trữ nước nóng cao điểm sử dụng cao điểm, điều có lợi cho việc san phẳng đồ thị phụ tải - Định kỳ xục bình làm vệ sinh đốt tăng cường truyền nhiệt từ đốt cho nước - Hiện bình nước nóng sử dụng lượng mặt trời (Thái Dương năng) thích hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam miền Nam miền Bắc có chất lượng tốt giá thành hạ nên thay bình nước nóng chạy điện bình Thái Dương d Nồi cơm điện 87 Các nồi cơm điện có dung tích 1, 1,5, 1,8, 2,5 , 2,8 lít ứng với cơng suất 450, 650, 800,1000, 1200 W, điện áp 220 V Có hai loại nồi: nồi có hai vỏ (hình 3.30) nồi vỏ Có hai chế độ hoạt động: - Chế độ nấu (đèn hiệu đỏ) dây đốt ln nối vào lưới điện - Chế độ hâm nóng (đèn hiệu xanh), dây đốt luân phiên đóng cắt điện tùy theo nhiệt độ cơm Việc chuyển tự động từ chế độ nấu sang chế độ hâm nước nồi cạn Hình 3-30 Nồi cơm điện Để tiết kiệm điện nên chọn mua nồi có vỏ nhựa bảo ơn, giảm tổn thất nhiệt Tùy theo lượng gạo cần thổi mà cho lượng nước vừa đủ Kinh nghiệm lượng nước phải ngập gạo từ 1,5 đến đốt ngón tay tùy loại gạo Nồi cơm điện chủ yếu để nấu cơm, nhiên dùng nấu cháo, hấp bánh phải theo dõi điều chỉnh nhiệt độ tránh nước trào Khi đặt nồi ý lau khơ đáy, khơng để nồi bị méo, biến dạng truyền nhiệt từ đáy nồi Sau thời gian sử dụng đáy nồi mâm gia nhiệt biến thành màu đen làm cho việc truyền nhiệt Ta dung giấy nháp mịn để đánh bóng chỗ đen, khơng dùng dao cạo kim loại cứng cạo làm xước bề mặt Sau thời gian sử dụng đáy nồi mâm gia nhiệt biến thành màu đen làm cho việc truyền nhiệt Ta dung giấy nháp mịn để đánh bóng chỗ đen, khơng dùng dao cạo kim loại cứng cạo làm xước bề mặt 3.7.3 Thiết bị điện-nhiệt hoạt động nhờ đốt nóng điện mơi: Lị vi sóng Các sóng điện từ siêu cao tần có bước sóng 1mm -1m tương ứng tần số siêu cao khoảng 0,3 – 300 GHz Lị vi sóng Percy Spencer phát minh từ ống magnetron dùng rađa, sử dụng tượng đốt nóng điện mơi cao tần Trong lị vi sóng thường sử dụng tần số 2,45 GHz Vi sóng xạ khơng ion hóa khơng nguy hiểm, 88 để đảm bảo an toàn IEC quy định cường độ điện trường cách lò cm phải nhỏ mV/cm2 Các vi sóng có thuộc tính bản: - Xun thấu thức ăn bị hấp thụ phân tử nước, mỡ… Khi truyền qua thức ăn phân tử bị phân cực chuyển động với tốc độ cao làm phân tử thức ăn chuyển động va đập ma sát vào sinh nhiệt Thức ăn làm chín từ ngồi, khác hẳn với lị truyền thống, nhiệt lị tạo làm nóng khơng khí xung quanh thức ăn lan truyền vào bên Do lò truyền thống lớp ngồi khơ vàng cịn lớp độ ẩm Khả thẩm thấu sóng điện từ thức ăn khoảng cm từ nhiệt lan tỏa lớp ngồi vào sâu hơn, mặt ngồi thức ăn khơng bị cháy khơ, khơng nên để thức ăn có chiều dầy lớn; - Vật liệu có số điện mơi cao sứ, kính, nhựa, túi ni lơng suốt…khơng phân cực phát nóng vi sóng, dùng chứa đậy thức ăn lò; - Các vật liệu kim loại mạ tráng kim koại cảm ứng dòng điện lớn gây phát nóng cục gây tải làm hỏng lị, tuyệt đối khơng sử dụng vật kim loại lị vi sóng Lị vi sóng cơng suất 1000 W tạo nên cơng suất nhiệt 700 W, ngồi cịn có quạt thơng gió, động quay đĩa thức ăn nên hiệu suất chung lị vi sóng khoảng 64% cao nhiều so với lị điện trở Hình 3-31 trình bày cấu tạo lị vi song gồm có: Magnetron Buồng lị Mạch điều khiển MBA Hình 3-31 Lị vi sóng - MBA cao áp cung cấp điện áp lên tới 3000 V, sửa chữa cần lưu ý; - Hốc cộng hưởng magnetron phát sóng điện từ siêu cao tần làm nhiệm vụ chuyển lượng cao áp thành lượng vi sóng; - Ống dẫn sóng làm nhiệm vụ dẫn vi sóng vào buồng đặt thức ăn Tồn lượng giam khoang lò Khi mở cửa điều chỉnh định thời không lượng vi sóng bị tắt ngay, khơng có tượng lưu trữ lượng điện từ; - Mạch điều khiển dùng để đặt thời gian cho chế độ nấu thức ăn cách điều chỉnh tần số magnetron lượng đầu lị Mạch bảo vệ gồm cầu chì rơ le nhiệt bảo vệ tải ngắn mạch lò Hệ liên động điện đảm bảo an tồn sử dụng lị khơng thể vận hành cửa chưa đóng chặt; - Buồng nấu đựng thức ăn lượng vi sóng tỏa nhờ nhiều chế vách phản xạ; 89 - Các má khuấy kim loại quay với tốc độ chậm, anten quay, đĩa thức ăn quay động cơ; - Lị có chế độ: giã đơng, chế độ nấu chín với cơng suất từ thấp đến cao tương ứng với núm điều khiển (low - thấp, med low - thấp vừa, med - trung bình, med high cao vừa, high - cao) - Để sử dụng lị vi sóng hiệu tiết kiệm cần ý: - Chọn mua lị có cơng suất thích hợp, gia đình 4-6 người nên dùng lị 10 lít, cơng suất 800 W, cơng suất tiêu thụ 1200 W - Điều chỉnh chế độ nấu (giã đơng, nấu) định thời thích hợp với loại thức ăn, tránh để lâu vừa tốn điện vừa không đảm bảo chất lượng thức ăn 3.7.4 Thiết bị điện-nhiệt hoạt động cảm ứng điện từ: bếp từ Bếp từ sử dụng hiệu ứng phát nóng dịng điện xốy (dịng điện Foucault) tổn hao từ trễ vật dẫn để nấu thức ăn Khi từ trường tần số cao (25 kHz) cuộn cảm ứng tạo nên khép mạch qua đáy nồi, làm xuất dòng cảm ứng gây tổn hao nhiệt nồi làm nóng thức ăn Khả thẩm thấu phát nóng dòng cảm ứng phụ thuộc vào tần số chất vật liệu sắt từ chế tạo nồi Về cấu tạo bếp từ gồm có: - Bộ chỉnh lưu biến đổi điện áp nguồn thành điện áp chiều - Bộ nghịch lưu IGBT tạo nên điện áp tần số cao - Mạch cộng hưởng nối tiếp LC - Mạch điều khiển làm thay đổi tần số mạch cộng hưởng, nghĩa làm thay đổi công suất bếp Bản thân bếp từ khơng phát nóng môi trường chưa đặt nồi nấu vào bếp Hiện tượng phát nóng xảy đặt nồi vật liệu sắt từ lên bếp sát cuộn dây cộng hưởng Nồi đun phải vật liệu sắt từ gang, thép, thép không gỉ Khi nồi hoạt động trừ nồi đun tồn bếp khơng bị đốt nóng, hiệu suất nồi cảm ứng thuộc loại cao số dụng cụ đốt nóng Hiệu suất bếp từ cao đến 84%, có nghĩa sử dụng nồi cảm ứng tiết kiệm lượng từ 40-70% so với lò điện trở truyền thống 3.7.5 Thiết bị điện gia dụng điện 3.7.5.1 Máy giặt Có hai kiểu máy giặt chính: - Máy giặt trục đứng; - Máy giặt trục ngang Hình 3-33 trình bày cấu tạo máy giặt trục đứng gồm có: 90 Ống xả nước Ống nước tràn Đòn treo Thùng giặt Thùng ngồi Vịng cân Lỗ thoát nước Mâm giặt Đĩa thép 10 Trục mâm giặt 11 Trục vắt 12 Nắp máy 13 Bảng điều khiển 14 Bộ khống chế mức nước 15 Van nước vào 16 Lỗ nước vào 17 Ống áp lực 18 Buồng khí 19 Giá sắt 20 Động 21 Bộ giảm tốc 22 Khối cân 23 Van xả Hình 3-33 Cấu tạo máy giặt trục đứng Động truyền động động không đồng pha truyền động cho mâm giặt dây đai Điều khiển chế độ giặt khí điện tử Loại khí dần bị loại bỏ Các máy giặt đại có điều khiển điện tử Thông số lựa chọn máy giặt khối lượng quần áo cần giặt 3, 4, 5, 6, 8, 10 kg Cần đặt mức nước (cao, vừa, thấp) thời gian hành trình tùy theo lượng quần áo cần giặt Trình giặt theo sơ đồ hình 3-34 sau: Nạp nước Nạp nước Đồ giặt Xà phòng Giặt Vắt Giũ Xả nước bẩn Xả nước bẩn Giạt lần 3-18 phút Vắt Giũ đến ln Mi ln gi 6-7 phỳt ch-ơng trình giặt Hỡnh 3-34 Trình tự giặt máy giặt 91 Để sử dụng máy giặt có hiệu cần: - Mua máy giặt có khối lượng giặt thích hợp; - Định vị máy giặt thật cân đặt cách tường tối thiểu 10 cm; - Đặt chế độ giặt tương ứng với lượng quần áo cần giặt Điều vừa tiết kiệm nước vừa tiết kiệm điện Nếu lượng nước vào yếu nên dùng bơm tăng áp đầu vào, làm giảm thời gian giặt; - Sử dụng bột giặt có chất lượng tốt; - Máy giặt cần tránh nước, ẩm vào phận điều khiển hoen gỉ phận truyền động; - Định kỳ lau rửa lưới lọc nước vào túi hứng chất thải ra; - Cần đặt mức nước (cao, vừa, thấp) thời gian hành trình tùy theo lượng quần áo cần giặt 3.7.5.2 Quạt điện Bộ phận chủ yếu quạt động không đồng pha khởi động tụ vòng ngắn mạch Tùy theo kích thước cánh quạt có cơng suất 40, 60, 80, 100 W Có nhiều loại quạt: - Quạt trần thường quay với tốc độ chậm, quay êm, lượng gió phân bố phịng Điều chỉnh tốc độ hộp số bên có cuộn dây quấn lõi tơn silic (hình 3-35a) mạch điện tử cơng suất (hình 3-35b) - Các loại quạt bàn, quạt treo, quạt cây… Tốc độ điều khiển phím bấm (thay đổi số vịng dây) điều khiển từ xa tia hồng ngoại - Để sử dụng quạt có hiệu cần lưu ý: - Trong gia đình khơng nên dùng quạt có cơng suất q lớn, vừa lãng phí điện vừa ảnh hưởng khơng tốt đến sức khỏe Gần xuất loại quạt có phun nước có tác dụng làm mát, nhiên khí hậu miền Bắc ẩm thấp nên quạt phun nước dễ làm đồ điện điện tử (TV, ampli…) phịng hư hỏng; - Khơng để quạt bị đổ, cánh quạt bị biến dạng cân bằng, dẫn đến quạt đảo quay không êm a) Điều khiển hộp số b) Điều khiển điện tử cơng suất Hình 3-35 Mạch điều khiển quạt - Cuối vụ hè nên bảo quản quạt chỗ khơ ráo, bụi Đầu hè nên lau quạt, cho dầu mỡ 3.7.5.3 Bơm nước cơng suất nhỏ Có hai loại máy bơm nước thường sử dụng là: 92 - Máy bơm ly tâm; - Máy bơm kiểu nam châm điện (kiểu rung) Hình 3-36 3-37 giới thiệu chi tiết cấu tạo hai loại máy bơm Khi cấp điện cho máy bơm ly tâm, động điện quay kéo rôto bơm quay, cánh bơm ly tâm làm cho áp suất vùng trục rôto (nối thông với đầu hút nước vào máy bơm) giảm xuống áp suất vùng mép ngồi rơto (nối thơng với đầu đẩy nước máy bơm) tăng lên Do có chênh lệch áp suất mà nước hút vào máy bơm đẩy với áp suất lớn Hình 3-36 Cấu tạo máy bơm kiểu ly tâm Nắp động cơ; 2.Ổ bi; Hộp chứa tụ điện; Stato ; 5.Rôto; Trục động cơ-máy bơm; Vỏ động cơ; Lỗ thoát nước; Đầu nối ống nước đẩy ra; 10 Thân máy bơm; 11 Rôto cánh bơm ly tâm; 12 Đầu nối ống nước hút vào; 13 Đai ốc; 14 Đệm cao su Máy bơm loại rung hoạt động dựa nguyên lý “rung” nam châm điện xoay chiều: Khi cấp điện cho máy, cuộn dây nam châm điện có dịng chạy qua, làm rung nắp nam châm với tần số 100 Hz (ứng với tần số nguồn điện 50 Hz) Nắp nam châm làm rung màng van bơm 9, biên độ rung 4-5mm, làm nước hút qua lỗ hút nước vào 10 đẩy lên cao qua đường nước Hình 3-37 Máy bơm nước kiểu điện từ (kiểu rung) a) Hình dạng bên ngồi b) Sơ đồ cấu tạo Tai treo bơm; Nửa vỏ trên; Nam châm điện; Cuộn dây hút 93 Keo êpoxi; Nắp rung; Đế ngăn cao su; Nửa vỏ dưới; Màng van bơm; 10 Lỗ hút nước vào; 11 Dây điện vào Máy bơm kiểu rung có số đặc điểm sau: - Tạo áp suất đẩy lớn so với máy bơm ly tâm; - Kết cấu đơn giản, hoạt động khơng có ma sát phận máy nên bền hơn, bảo dưỡng dầu mỡ; - Tiếng ồn lớn so máy bơm ly tâm; - Khi bơm phải nhúng chìm nước, làm mát nước bể dòng nước chảy qua bơm Do có tên gọi khác bơm "tõm" - Các thông số kỹ thuật chủ yếu máy bơm: - Lưu lượng nước bơm: lít m3 đơn vị thời gian; - Chiều cao cột nước bơm: tính mét kể từ vị trí đặt máy bơm Thường máy bơm có cột nước từ 20-30m - Chiều sâu cột nước hút: chiều cao cột nước kể từ vị trí đặt máy bơm đến bề mặt mức nước mà máy hút Các máy bơm thường có chiều sâu cột nước hút từ đến 8m; - Cỡ đường ống nối vào khỏi máy bơm: tùy theo lưu lượng nước máy nhỏ hay lớn, đường ống nối có cỡ từ 1/2; 3/4; 1; 5/4 (inch) hay 15, 20, 25, 32 (mm); - Công suất: Các máy bơm dùng cho gia đình thường có cơng suất 125; 250; 375; 450; 1000W; - Tốc độ quay máy (vịng/phút): thường máy bơm có tốc độ khoảng 2920 vòng/phút; - Điện áp làm việc (V): 220V, tần số 50 Hz - Sử dụng, bảo dưỡng máy bơm điện - Để máy bơm làm việc an toàn, bền, người sử dụng phải: - Nối đất vỏ máy bơm, dây mát phải đấu yêu cầu kĩ thuật, không nối dây mát vào đường ống dẫn nước ống dẫn ga; - Tránh vận hành bơm điều kiện chạy khô không cung cấp nước, làm giảm tuổi thọ hay cháy động bơm; - Cần đặt bơm làm việc môi trường khô sạch, tránh mưa nắng tác động trực tiếp đến bơm Câu hỏi ôn tập tập chương I Câu hỏi Câu Tiềm tiết kiệm lượng nhà máy điện? Câu 2.Tiềm tiết kiệm lượng hệ thống truyền tải điện? Câu 3.Tiềm tiết kiệm lượng hệ thống cung cấp điệnV Câu 4.Tiềm tiết kiệm lượng thiết kế chế tạo vận hành sử dụng MBA, CâuĐCKĐB, máy điện chiều, máy điện đồng bộ? Câu 5.Tiềm tiết kiệm lượng thiết bị điện sinh hoạt? 94 II Bài tập Bài 1: Trạm biến áp gồm MBA có thơng số sau: S = 1250 kVA, 22/0,4 kV, P0 = 1,72 kW, Pn = 12,91 kW, Y/   11 , Un = 5% Đồ thị phụ tải có 3000 làm việc với tải 625 kW, số lại làm việc định mức Nếu sử dụng MBA công suất S = 630 kVA, 22/0,4 kV, P0 = 1,15 kW, Pn = 6,04 kW, Y/   11 , Un = 5% làm việc song song cắt bớt MBA tải 625 kW Tính tổn hao điện trường hợp Trả lời: Tổn hao điện vận hành MBA 1250 kVA: A = 1,72 8760 + 12,91.5760 + 12,91.3000.0,52 = 108019,2 kWh Tổn hao điện vận hành MBA 630 kVA: A = 1,15.8760 + 1,15.3000 + 6,04 5760 + 6,04 3000 = 101.224 kWh Chênh lệch tổn hao điện phương án MBA 630 kVA so với phương án MBA 1250 kVA là: 108.019,2 – 101.224 = 6.795,2 kWh Bài 2: Một tải gồm điện trở R =  , điện kháng X =  mắc nối tiếp vào nguồn điện áp U = 220V Tính điện dung C tụ điện để hệ số công suất cos  = 0,93 Trả lời: Tổng trở mạch điện: z  R  X   82  10 U 220  22 A Dòng điện I trước bù: I   z 10 Công suất tải tiêu thụ: P  RI  6.22  2904 W Hệ số công suất tải là: R cos 1    0,6 suy tg 1  1,333 z 10 Để nâng cao hệ số công suất lên cos  = 0,93, nghĩa tg   0,395 ta cần mắc song song với tải tụ điện C bằng: P 2904 C (tg1  tg )  (1,333  0,395)  179,2F U 314.220 Dòng điện tổng sau bù: P 2904 I  = 14.19 A U cos  220.0,93 Ta nhận thấy dòng điện tổng sau bù giảm đi, nghĩa tổn hao công suất sụt áp đường dây giảm Bài 3: So sánh hiệu tiết kiệm điện động sử dụng biến tần Giả thiết động làm việc dài hạn, giá điện 1000 đ/kWh Trả lời : Sử dụng biến tần kèm ĐCKĐB cho phép điều chỉnh công suất động phù hợp với yêu cầu tải cho phép tiết kiệm 35% điện tiêu thụ Kết so sánh cho bảng sau đây: Hiệu tiết kiệm điện phương án sử dụng biến tần: 146,029 – 94,958 = 51,071 triệu đồng 95