Sử dụng biến tần - giải pháp giảm tổn thất điện sản xuất nông nghiệp Nguyễn Trọng Thụ, Nguyễn Xuân Tiến, Viện Cơ điện NN Công nghệ STH Vấn đề sử dụng hợp lý tiết kiệm điện Tập đoàn Điện lực Việt Nam tuyên truyền, vận động qua phương tiện thông tin đại chúng, song hiệu xem dự báo Với ngành nông nghiệp, có dịp đề cập số tạp chí Ở đây, muốn nêu giải pháp, phương diện kỹ thuật, so với nước tiên tiến công nghiệp, lại cần cho sở sản xuất nông nghiệp sử dụng động điện không đồng công suất vừa lớn Hệ thống truyền động điện cho máy công tác dây chuyền sản xuất phục vụ sản xuất nông nghiệp sử dụng phổ biến động điện xoay chiều ba pha không đồng loại roto lồng sóc hay gọi động cảm ứng So với loại động điện khác (động điện đồng bộ, động điện chiều) động không đồng có nhiều ưu việt như: kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, độ bền cao, giá đầu tư thấp Nhưng sử dụng thiết bị để điều khiển loại đơn giản động không đồng lại tồn số nhược điểm như: - Dòng điện khởi động lớn, gấp 4-6 lần dòng điện định mức động cơ, chí cao đặc biệt máy có tải thường trực máy bơm nước, quạt ly tâm, máy nén khí, băng tải, máy nghiền búa Điều gây ảnh hưởng xấu tới máy khác vận hành đồng thời giảm tuổi thọ động điện - Tốc độ vòng quay động điện cảm ứng điều khiển theo cấp (hữu cấp); thông thường động thay đổi dãy tốc độ đồng như: 3.000 - 1.500vg/ph; 1.500 - 1.000vg/ph 1.000 - 750 vg/ph, có công nghệ sản xuất yêu cầu hệ thống truyền động cần điều khiển tốc độ liên tục (vô cấp) theo mô men phụ tải thay đổi nên hệ truyền động điện khả đáp ứng Để khởi động dừng động điện không đồng công suất vừa lớn thông thường sở sản xuất sử dụng phương pháp khởi động trực tiếp (qua cầu dao áp tô mát) nên gây sụt áp đường dây lớn Cơ sở sản xuất có điều kiện sử dụng thiết bị “khởi động sao/tam giác (Υ/∆)” hạn chế dòng điện khởi động nên độ sụt áp tổn hao điện đường dây giảm đáng kể Tuy nhiên, với phương pháp “cổ truyền” phù hợp với xu sản xuất hàng hóa chất lượng cao theo công nghệ tiên tiến tỷ lệ tổn thất điện toàn hệ thống cao Gần đây, nhiều sở sản xuất có công suất tiêu thụ điện lớn trạm bơm nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, xí nghiệp sản xuất chế biến nông hải sản, hoa sử dụng thiết bị “khởi động mềm” Khởi động mềm thiết bị điện tử thay cho phương pháp khởi động “sao/tam giác” nhằm giảm dòng điện khởi động, khả điều khiển tốc độ động Khởi động mềm thường kết hợp với động điện không đồng công suất trung bình lớn không đòi hỏi phải thay đổi số vòng quay, ví dụ số thiết bị máy như: bơm nước nông nghiệp, quạt thông gió kho bảo quản, máy nghiền thức ăn chăn nuôi PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Do phát triển vượt bậc kỹ thuật vi điện tử điện tử công suất nên ngày có nhiều loại thiết bị điều khiển động điện không đồng với chức hoàn hảo (thuận tiện sử dụng, an toàn có khả tiết kiệm điện tối đa) mà “ biến tần AC ” điển hình Biến tần nguồn bán dẫn điều khiển kết hợp với động không đồng xoay chiều ba pha để thực khởi động/dừng điều chỉnh xác số vòng quay động theo yêu cầu công nghệ Có nhiều loại biến tần thiết kế phù hợp với dẫy động công suất từ nhỏ (vài trăm Woat) đến hàng 100kW Nguyên lý làm việc: Tốc độ đồng (chưa tính đến độ trượt s) động không đồng xoay chiều ba pha tính: n = 60f/p (vg/ph) Ở đây: f - tần số lưới điện 50Hz (một số quốc gia giới có số f = 60Hz); p - số cặp cực từ stato động Stato quấn theo số cặp cực: p = 1, 2, 4; tương ứng với tốc độ đồng bộ: n = 3.000, 1.500, 1.000 750 vg/ph Thông thường động thiết kế để làm việc hai tốc độ đồng Ví dụ: từ n = 3.000 1.500vg/ph; n = 1.500 1.000vg/ph, Nếu động quấn với nhiều tốc độ phức tạp dẫn đến giá thành không dễ chấp nhận Mặt khác, việc thay đổi số cặp cực (p) đạt tốc độ hạn chế , nhiều trường hợp không phù hợp công nghệ sản xuất Vì vậy, dựa vào công thức tính (n), người ta thay đổi tần số (f) nguồn vào động cơ, tốc độ động thay đổi theo để đạt giá trị mong muốn, thiết bị gọi biến tần Bộ biến tần phải thực chức năng: - Biến đổi điện áp xoay chiều ba pha nguồn điện vào thành điện áp chiều nhờ chỉnh lưu cầu ba pha; - Sau nhờ nghịch lưu (INVERTER) đổi ngược lại thành điện áp xoay chiều ba pha biến đổi theo phương pháp điều chế độ rộng xung ; - Kết đầu biến tần dòng điện có dạng hình sin, điện áp có dạng xung vuông nối tiếp tần số điều chỉnh tùy ý để tốc độ theo công nghệ chọn Về ứng dụng: Biến tần AC với công suất điều khiển lớn sử dụng hiệu trường hợp như: - Điều khiển động không đồng công suất từ 15 đến 600kW với tốc độ khác nhau; - Điều chỉnh lưu lượng bơm, lưu lượng không khí quạt ly tâm, suất máy, suất băng tải - Ổn định lưu lượng, áp suất mức cố định hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi; PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com - Điều khiển trình khởi động dừng xác động hệ thống băng tải Biến tần AC công suất nhỏ từ 0,18 14 kW Altivar 11và Altivar 28 sử dụng để điều khiển máy công tác như: cưa gỗ, khuấy trộn, xao chè, nâng hạ Với bơm quạt ly tâm máy có mô men tải thay đổi theo tốc độ vòng quay sau: - Lưu lượng (m3/h) tỷ lệ bậc với tốc độ, Q1/Q2 = n1/n2 ; - Áp suất (Pa) tỷ lệ bình phương tốc độ, H1/H2 = (n1/ n2)2; - Công suất điện tiêu thụ (kW) tỷ lệ lập phương với tốc độ, P1/P2 = (n1/ n2)3 Ở đây: Q1, H1, P1 - lưu lượng, áp suất công suất điện tương ứng với số vòng quay định mức động ( n1= 2960, 1.460 vg/ph ) Q2, H2, P2 - lưu lượng, áp suất, công suất điện ứng với tốc độ vòng quay điều chỉnh (n2 ... =15 h/ngày, điện tiết kiệm so với không dùng biến tần : ∆A = 30.15 - 18.15 = 180kWh/ngày Để tính lượng điện tiết kiệm sử dụng biến tần với mức xác chấp nhận, ta sử dụng công thức tổng quát :... phương pháp điều chế độ rộng xung ; - Kết đầu biến tần dòng điện có dạng hình sin, điện áp có dạng xung vuông nối tiếp tần số điều chỉnh tùy ý để tốc độ theo công nghệ chọn Về ứng dụng: Biến tần. .. (kWh/ngày); Trong đó: - Ađm = Pđm.τ - điện tiêu thụ không dùng biến tần, kWh/ngày; - Abt = % Pđm % τ - điện tiêu thụ động điện điều khiển biến tần, kWh/ngày; - τ - thời gian máy hoạt động ngày, h/ngày Trong