Đề tài: Thiết kế giải pháp tiết kiệm năng lượng cho động cơ điện không đồng bộ

Đề tài Thiết kế giải pháp tiết kiệm năng lượng cho động cơ điện không đồng bộ với mục tiêu nhằm để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng cao, con người một mặt phải sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả, thì mặt khác phải tăng cường nghiên cứu, khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng sinh khối,...

LỜI NÓI ĐẦU Năng lượng nhu cầu cấp thiết cho sống người, sống Lồi người sống khơng thể thiếu lượng, liệu có quan tâm hiệu sử dụng lượng? Chúng ta quý tiện ích mà lượng mang lại ánh sáng, sưởi ấm, làm mát, phục vụ công nghiệp vấn đề đặt với lượng hơn, có dịch vụ hay không Điều hồn tồn thực được, chí cịn tốt hon, làm để sử dụng lượng cách tiết kiệm hiệu nhất? Điều khơng có nghĩa khơng sử dụng lượng, mà nhận diện cách sử dụng lượng lãng phí định giảm lãng phí lượng tới mức thấp nhất, chí loại bỏ hồn tồn lãng phí Để đáp ứng nhu cầu lượng ngày cao, người mặt phải sử dụng lượng tiết kiệm, hiệu quả, mặt khác phải tăng cường nghiên cứu, khai thác, sử dụng nguồn lượng tái tạo lượng mặt trời, lượng gió, lượng sinh khối, v.v Trên sở hướng dẫn thầy Nguyễn Bá Thành, nên nhóm em xin chọn thiết kế giải pháp tiết kiệm lượng cho động điện không đồng Chương 1: Lý thuyết quản lý lượng 1.1 Tiết kiệm lương TKNL tích cực định nghĩa thực thay đổi thường thơng qua đo lường giám sát kiểm sốt mức độ sử dụng lượng xuyên TKNL thụ động triển khai biện pháp chống suy hao nhiệt, sử dụng thiết bị tiêu thụ lượng Sử dụng thiết bị máy móc tiết kiệm lượng chiếu sáng tiết kiệm có tầm quan trọng sống cịn, chưa đủ Nếu kiểm sốt phù hợp, biện pháp thông thường chống lại mát lượng thay thực giảm lượng tiêu thụ cách sử dụng lượng Để đạt TKNL tích cực khơng nhờ việc lắp đặt thiết bị tiết kiệm lượng mà điều khiển chúng để sử dụng lượng lượng cần thiết Chính quản lý mức độ sử dụng lượng bằng đo lường, giám sát điều khiển mà ta thay đởi Mọi thiết bị tiêu thụ lượng từ trực tiếp chiếu sáng, sưởi ấm, nhiều động điện, điều khiển HVAC , điều khiển nồi hơi…cần quan tâm mức ta muốn thu lợi ích bền vững Thực trạng ngành lượng Việt Nam Ở Việt Nam, nguồn lượng hóa thạch suy giảm dần trữ lượng có hạn mà nhu cầu sử dụng ngày lớn, kèm theo việc tiêu thụ nguồn lượng gây nhiễm mơi trường nghiêm trọng Trong đó, tiềm để phát triển lượng lượng tái tạo lớn, việc phát triển lượng tái tạo góp phần giảm tiêu hao lượng hóa thạch, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính Do đó, nguồn điện sản xuất từ nguồn lượng tái tạo xem bổ sung lý tưởng cho thiếu hụt điện khơng giúp đa dạng hóa nguồn lượng mà cịn góp phần phân tán rủi ro, tăng cường, đảm bảo an ninh lượng Quốc gia  Tổng quan lượng tái tạo Việt Nam Việt Nam nước có tiềm lớn nguồn lượng tái tạo phân bở rộng khắp tồn quốc Ước tính tiềm sinh khối từ sản phẩm hay chất thải nông nghiệp có sản lượng khoảng 10 triệu dầu/năm Khí sinh học xấp xỉ 10 tỉ m3 năm thu từ rác, phân động vật chất thải nông nghiệp Nguồn lượng mặt trời phong phú với xạ nắng trung bình kWh/m2 /ngày Bên cạnh đó, với vị trí địa lý 3.400 km đường bờ biển giúp Việt Nam có tiềm lớn lượng gió ước tính khoảng 5001000 kWh/m2/năm Những nguồn lượng tái tạo sử dụng đáp ứng nhu cầu lượng ngày tăng nhanh Hiện trạng sử dụng tiềm khai thác lượng tái tạo  Thủy điện nhỏ Nhìn vào cấu đóng góp ngành điện thủy điện chiếm tỷ trọng lớn Tuy nhiên, sản lượng điện từ nhà máy thủy điện thường khơng ởn định phụ thuộc nhiều vào lưu lượng nước đở lượng nước tích hồ thủy điện Với thủy điện nhỏ, thời gian qua khai thác khoảng 50% tiềm năng, nguồn lại vùng sâu, vùng xa, khu vực không thuận lợi, giá khai thác cao Theo báo cáo đánh giá gần có 1.000 địa điểm xác định có tiềm phát triển thủy điện nhỏ, qui mô từ 100kW tới 30MW với tổng công suất đặt 7.000MW, vị trí tập trung chủ yếu vùng núi phía Bắc, Nam Trung Bộ Tây Nguyên  Năng lượng gió Nằm khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có thuận lợi để phát triển lượng gió So sánh tốc độ gió trung bình vùng biển Đơng Việt Nam vùng biển lân cận cho thấy gió biển Đơng mạnh thay đởi nhiều theo mùa.Trong chương trình đánh giá lượng cho châu Á, Ngân hàng Thế giới có khảo sát chi tiết lượng gió khu vực Đơng Nam Á, Việt Nam có tiềm gió lớn với tởng tiềm điện gió Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức bằng 200 lần công suất thủy điện Sơn La, 10 lần tổng công suất dự báo ngành điện vào năm 2020 Tất nhiên, để chuyển từ tiềm lý thuyết thành tiềm khai thác, đến tiềm kỹ thuật, cuối cùng, thành tiềm kinh tế câu chuyện dài; điều khơng ngăn cản việc xem xét cách thấu đáo tiềm to lớn lượng gió Việt Nam  Năng lượng sinh khối Với lợi quốc gia nơng nghiệp, Việt Nam có nguồn sinh khối lớn đa dạng từ gỗ củi, trấu, bã cà phê, rơm rạ bã mía Phế phẩm nông nghiệp phong phú dồi Vùng đồng bằng sông Mê kông, chiếm khoảng 50% tổng sản lượng phế phẩm nơng nghiệp tồn quốc vùng đồng bằng sơng Hồng với 15% tởng sản lượng tồn quốc Hàng năm Việt Nam có gần 60 triệu sinh khối từ phế phẩm nơng nghiệp, 40% sử dụng đáp ứng nhu cầu lượng cho hộ gia đình sản xuất điện Các nguồn sinh khối khác bao gồm sản phẩm từ gỗ, chất thải đô thị chất thải gia súc Các sản phẩm phế phẩm từ gỗ công ty sản xuất chế biến gỗ có nguồn gốc từ rừng tự nhiên rừng trồng gỗ nhập Hiện nay, 90% sản lượng sinh khối dùng để đun nấu có 2% dùng làm phân bón hữu phân bón vi sinh (từ nguồn phế phẩm chăn ni trồng trọt, bùn bã mía từ nhà máy đường); 0.5% sử dụng để trồng nấm khoảng 7.5% chưa sử dụng (phế phẩm từ chế biến thức ăn chọn rơm rạ, bã mía vỏ cà phê đốt Sinh khối sử dụng hai lĩnh vực sản xuất nhiệt sản xuất điện Đối với sản xuất nhiệt, sinh khối cung cấp 50% tổng lượng sơ cấp tiêu thụ cho sản xuất nhiệt Việt Nam (IEA, 2006) Tuy nhiên phần đóng góp sinh khối ngày giảm dần năm gần dạng lượng đại khác khí hố lỏng LPG đưa vào sử dụng Ở vùng nông thôn, lượng sinh khối nguồn nhiên liệu để đun nấu cho 70% dân số nông thôn Đây nguồn nhiên liệu truyền thống cho nhiều nhà máy sản xuất địa phương sản xuất thực phẩm, mỹ nghệ, gạch, sứ gốm Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu lượng, ứng dụng sinh khối phù hợp cịn giúp giảm thiểu phát thải nhà kính, giảm thiểu tổn hại đến sức khoẻ việc đun đốt củi than, giảm nghèo cải thiện tình hình vệ sinh  Năng lượng mặt trời Việt Nam xem quốc gia có tiềm lớn lượng mặt trời, đặc biệt vùng miền trung miền nam đất nước, với cường độ xạ mặt trời trung bình khoảng kWh/m2 Trong cường độ xạ mặt trời lại thấp vùng phía Bắc, ước tính khoảng kWh/m điều kiện thời tiết với trời nhiều mây mưa phùn vào mùa đông mùa xuân Ở Việt Nam, xạ mặt trời trung bình 230-250 kcal/cm2 theo hướng tăng dần phía Nam chiếm khoảng 2.000 - 5.000 năm, với ước tính tiềm lý thuyết khoảng 43,9 tỷ TOE Năng lượng mặt trời Việt Nam có sẵn quanh năm, ổn định phân bố rộng rãi vùng miền khác đất nước Đặc biệt, số ngày nắng trung bình tỉnh miền trung miền nam khoảng 300 ngày/năm Năng lượng mặt trời khai thác sử dụng chủ yếu cho mục đích như: sản xuất điện cung cấp nhiệt  Năng lượng địa nhiệt Là lượng tách từ nhiệt lịng Trái Đất Năng lượng có nguồn gốc từ hình thành ban đầu hành tinh, từ hoạt động phân hủy phóng xạ khoáng vật, từ lượng mặt trời hấp thụ bề mặt Trái Đất Năng lượng địa nhiệt sử dụng để nung tắm kể từ thời La Mã cở đại ngày dùng để phát điện Có khoảng 10 GW cơng suất điện địa nhiệt lắp đặt giới đến năm 2007, cung cấp 0,3% nhu cầu điện toàn cầu Thêm vào đó, 28 GW cơng suất nhiệt địa nhiệt trực tiếp lắp đặt phục vụ cho sưởi, spa, q trình cơng nghiệp, lọc nước biển nơng nghiệp số khu vực Khai thác lượng địa nhiệt có hiệu kinh tế, có khả thực thân thiện với môi trường, trước bị giới hạn mặt địa lý khu vực gần ranh giới kiến tạo mảng Các tiến khoa học kỹ thuật gần từng bước mở rộng phạm vi quy mô tài nguyên tiềm này, đặc biệt ứng dụng trực tiếp dùng để sưởi hộ gia đình Các giếng địa nhiệt có khuynh hướng giải phóng khí thải nhà kính bị giữ sâu lòng đất, phát thải thấp nhiều so với phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch thơng thường Cơng nghệ có khả giúp giảm thiểu nóng lên tồn cầu triển khai rộng rãi Mặc dù nguồn địa nhiệt chưa điều tra tính tốn kỹ Tuy nhiên, với số liệu điều tra đánh giá gần cho thấy tiềm điện địa nhiệt Việt Nam khai thác đến 300MW Khu vực có khả khai thác hiệu miền Trung Như vậy, nước ta có loại lượng tái tạo khai thác để sản xuất điện Theo thống kê chưa đầy đủ, tổng công suất lắp đặt khoảng 1.215 MW Các nguồn lượng tái tạo khai thác là: thuỷ điện nhỏ (1000 MW), sinh khối (152 MW), rác thải sinh hoạt (8 MW), mặt trời (3 MW) gió (52 MW), Thực trạng khai khác lượng tái tạo nhỏ so với tiềm chiếm khoảng 3,4% Trong theo Quy hoạch điện VII, tiêu đặt tăng tỷ lệ điện sản xuất từ nguồn NLTT chiếm 3,5% năm 2010 lên 4,5% 6% vào năm 2020 năm 2030 Với bối cảnh dự báo thời gian tới cần có giải pháp cụ thể để nâng mức phát triển lượng tái tạo cao Tính cấp thiết việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu  Vai trò tiết kiệm lượng Năng lượng yếu tố có vai trị quan trọng phát triển quốc gia, dịng máu ni sống kinh tế Tuy nhiên, nguồn lượng truyền thống cạn kiệt dần việc sử dụng nguồn lượng hóa thạch truyền thống gây tác động tiêu cực người mơi trường sống biến đởi khí hậu, nóng lên tồn cầu Các tượng thiên tai bão lũ, hạn hán, xói lở bờ biển xảy thường xuyên gây thiệt hại lớn cho phát triển kinh tế - xã hội môi trường sống Việt Nam nước phát triển, nhu cầu sử dụng lượng năm qua mức cao tiếp tục trì nhiều năm nữa, theo dự tính, giai đoạn 2014 - 2030 nhu cầu lượng Việt Nam tăng với tốc độ bình quân 5,9%/năm Việc sử dụng lượng tiết kiệm hiệu có ý nghĩa quan trọng trình phát triển lượng đảm bảo an ninh lượng Thực tốt cơng tác góp phần đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng ngày cao kinh tế quốc dân, đồng thời bảo vệ môi trường, khai thác hợp lý nguồn tài nguyên lượng giúp tiết kiệm ngoại tệ, phát triển kinh tế – xã hội cách bền vững Chính sách tiết kiệm lượng Việt Nam Trong năm qua, Đảng Chính phủ có chủ trương triển khai nhiều sách nhằm thực sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, giảm ô nhiễm môi trường giảm chi phí sản xuất Điển hình năm 2006, Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chương trình Mục tiêu Quốc gia Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm Hiệu (VNEEP) giai đoạn 2006-2015 Quyết định số 1427/QĐ-TTg ngày tháng 10 năm 2012; Và, năm 2010, Quốc hội thông qua “Luật sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả” Chương trình Mục tiêu Quốc gia Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm Hiệu xác định rõ mục tiêu đề giải pháp cụ thể để triển khai thực mục tiêu Các mục tiêu cụ thể Chương trình bao gồm: (i) Đạt mức tiết kiệm - 5% tổng mức tiêu thụ lượng quốc gia giai đoạn (2006 - 2010) - 8% giai đoạn (2011 – 2015) so với nhu cầu Snăng lượng theo quy hoạch phát triển điện lực giai đoạn 2011 – 2020 có xét đến năm 2030 (ii) Hình thành mạng lưới thực thi luật sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, triển khai chương trình tiết kiệm lượng cấp trung ương địa phương, tổ chức đào tạo, cấp chứng quản lý lượng cho 2000 người thuộc lĩnh vực sản xuất công nghiệp (iii) Sử dụng rộng rãi thiết bị hiệu suất cao, thay dần trang thiết bị có hiệu suất thấp, tiến tới loại bỏ trang thiết bị có cơng nghệ lạc hậu Áp dụng tiêu chuẩn định mức kỹ thuật tiên tiến nhằm cải thiện hiệu suất lượng hoạt động sản xuất kinh doanh doanh nghiệp, đạt mức 10% cường độ lượng ngành sử dụng nhiều lượng: Xi măng, ngành thép, ngành dệt may Luật sử dụng lượng tiết kiệm hiệu có hiệu lực từ năm 2011 Luật quy định trách nhiệm sử dụng lượng tiết kiệm hiệu sở sản xuất cơng nghiệp, sở sản xuất cơng nghiệp có trách nhiệm phải xây dựng, thực kế hoạch sử dụng lượng tiết kiệm hiệu hàng năm; lồng ghép chương trình quản lý lượng với chương trình quản lý chất lượng, chương trình sản xuất hơn, chương trình bảo vệ môi trường sở; Áp dụng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật, định mức sử dụng lượng quan nhà nước có thẩm quyền quy định; lựa chọn áp dụng quy trình mơ hình quản lý sản xuất tiên tiến, biện pháp cơng nghệ phù hợp thiết bị cơng nghệ có hiệu suất lượng cao; sử dụng dạng lượng thay có hiệu cao dây chuyền sản xuất; Áp dụng biện pháp kỹ thuật, kiến trúc nhà xưởng nhằm sử dụng tối đa hiệu hệ thống chiếu sáng, thơng gió, làm mát; sử dụng tối đa ánh sáng, thơng gió tự nhiên; Thực quy trình vận hành, chế độ tu, bảo dưỡng phương tiện, thiết bị dây chuyền sản xuất để chống tổn thất lượng; Loại bỏ dần phương tiện, thiết bị có cơng nghệ lạc hậu, tiêu tốn nhiều lượng theo quy định Thủ tướng Chính phủ Đối với sở sử dụng lượng trọng điểm, cịn có trách nhiệm: (i) Xây dựng thực kế hoạch hàng năm năm năm sử dụng lượng tiết kiệm hiệu phù hợp với kế hoạch sản xuất, kinh doanh; báo cáo quan nhà nước có thẩm quyền địa phương kết thực kế hoạch sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả; (ii) Xây dựng chế độ trách nhiệm tập thể, cá nhân liên quan đến việc thực kế hoạch sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả; (iii) Chỉ định người quản lý lượng; (iv) Ba năm lần thực việc kiểm tốn lượng bắt buộc ; (v) Áp dụng mơ hình quản lý lượng; (vi) Thực quy định sử dụng lượng tiết kiệm hiệu xây dựng mới, cải tạo, mở rộng sở Để triển khai thực Chương trình Luật Sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả, Chính phủ Bộ, ngành ban hành nhiều văn quy phạm pháp luật khác hướng dẫn quy định cụ thể nội dung, giải pháp thực Cụ thể: (i) Nghị định số 21/2011/NĐ-CP ngày 29/3/2011 quy định chi tiết biện pháp thi hành Luật sử dụng NL TK & HQ; (ii) Nghị định số 74/2011/NĐ-CP ngày 24/08/2011 quy định xử phạt vi phạm hành sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả; (iii) Quyết định số 1294-TTg ngày 1/8/2011 ban hành danh sách sở sử dụng lượng trọng điểm năm 2011; (iv) Thông tư số 09/2013/TT-BCT ngày 20/4/2012 quy định lập kế hoạch SDNL Tk&HQ, thực kiểm toán lượng; (v) Quyết định số 1427/QĐ-TTg ngày 2/1/2012 Thủ tướng phê duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu giai đoạn 2012 – 2015; Nghị định 134/2013/NĐ-CP: Quy định xử phạt lĩnh vực điện lực, an toàn đập thuỷ điện, Sử dụng lượng tiết kiệm hiệu quả; (i) Quyết định số 78 /2013/QĐ-TTg: Ban hành danh mục lộ trình thiết bị sử dụng lượng phải loại bỏ tổ máy phát điện hiệu suất thấp không xây mới; (ii) Quyết định 1535/QĐ-TTg ngày 28/8/2014 ban hành danh sách sở sử dụng lượng trọng điểm 2014; (iii)Thông tư số 45/2014/TTLT-BCT-BTC-BKHĐT ngày Hướng dẫn quản lý, sử dụng kinh phí ngân sách nhà nước thực chương trình mục tiêu quốc gia sử dụng lượng tiết kiệm hiệu giai đoạn 2012 – 2015 (iv)Thông tư 02/2014/TT-BCT ngày 16/1/2014 “Quy định biện pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu cho ngành công nghiệp” Với việc triển khai Luật Sử dụng lượng TK&HQ đề án khn khở Chương trình MTQG sử dụng lượng TK&HQ, đến nay, Việt Nam từng bước tháo gỡ rào cản, tạo điều kiện thúc đẩy mạnh mẽ hoạt động sử dụng lượng TK&HQ phạm vi tồn quốc… Ước tính, giai đoạn 2011 – 2015, mức lượng tiết kiệm Việt Nam đạt gần 6% tổng tiêu thụ lượng quốc gia, số có ý nghĩa, khơng có tiết kiệm phải xây dựng thêm nhà máy điện bù đắp lượng điện thiếu hụt  Thách thức thực tiết kiệm lượng Bên cạnh kết đạt được, Việt Nam đối mặt với nhiều khó khăn để thúc đẩy việc dụng lượng tiết kiệm hiệu cách bền vững Trong đó, vấn đề nổi cộm nhận thức cộng đồng doanh nghiệp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu hạn chế, chưa sẵn sàng tiếp cận với thông tin công nghệ giải pháp tiết kiệm lượng; Doanh nghiệp thiếu vốn khơng tiếp cận khoản vay tín dụng ưu đãi cho dự án tiết kiệm lượng; Cơ chế hỗ trợ cho doanh nghiệp đầu tư thay dây chuyền công nghệ lạc hậu bằng dây chuyền công nghệ hiệu suất cao, tiết kiệm lượng cịn nhiều hạn chế, chưa thực khuyến khích doanh nghiệp Theo quy định hành kinh nghiệm số dự án tài trợ nước sử dụng lượng tiết kiệm hiệu triển khai Việt Nam, để thúc đẩy thực giải pháp tiết kiệm lượng, kèm với sách bắt buộc doanh nghiệp phải tuân thủ, chế khuyến khích kèm theo nhằm khuyến khích hỗ trợ doanh nghiệp thực nội dung quy định Tuy nhiên, chế khuyến khích để thực giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu doanh nghiệp mong đợi giảm miễn thuế, khấu trừ thuế cho thiết bị tiết kiệm lượng chưa có chế… Vay vốn ưu đãi cho doanh nghiệp để thực giải pháp sử dụng lượng tiết kiệm hiệu chưa có văn hướng dẫn Chương trình VEEP kết thúc vào năm 2015, chưa xác định hoạt động tiết kiệm lượng thực theo chế Do đó, hỗ trợ có tính chất khuyến khích khn khở Chương trình chưa đảm bảo có tiếp tục triển khai cho giai đoạn hay không Một số Dự án triển khai, quỹ tài cung cấp khoản vay để doanh nghiệp vay thực giải pháp tiết kiệm lượng… Tuy nhiên, điều kiện tham gia khắt khe khơng kích thích doanh nghiệp vay vốn nộp hồ sơ tham gia dự án vay vốn, chí xin trợ cấp Một số quỹ, dự án cho số ngành định vay vốn trợ cấp Tiềm tiết kiệm lượng Theo dự tính, tiềm tiết kiệm lượng cịn lớn, ngành có tiềm tiết kiệm lượng cao dịch vụ, xây dựng, giao thông, sản xuất công nghiệp… Tiềm tiết kiệm lượng theo ngành Trục máy Được làm bằng thép, có gắn lõi thép rơto Trục đỡ nắp máy nhờ ổ lăn hay ổ trượt Dây quấn Tuỳ theo động không đồng mà ta chia rơto dây quấn hay rơto lồng sóc Rơto kiểu dây quấn Rơto dây quấn có kiểu giống dây quấn stato có số cực bằng số cực stato Trong động trung bình lớn dây quấn quấn theo kiểu sóng hai lớp để bớt đầu nối, kết cấu dây quấn chặt chẽ Trong động nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm lớp Dây quấn ba pha động thường đấu hình sao, ba đàu nối với ba vòng trượt bằng đồng thau gắn trục rơto Ba vịng trượt cách điện với với trục, tỳ ba vòng trượt ba chởi than Thơng qua chởi than đưa điện trở phụ vào mạch rơto, có tác dụng cải thiện tính mở máy, điều chỉnh tốc độ, hệ số cơng suất thay đởi Rơto lồng sóc Kết cấu khác với dây quấn stato dây quấn đồng hay nhôm đặt rãnh lõi thép rôto Hai đầu dẫn nối với vịng đồng hay nhơm gọi vịng ngắn mạch Như dây quấn rơto hình thành lồng quen gọi lồng sóc Ngồi dây quấn lồng sóc khơng cần cách điện với lõi thép rãnh rơto làm thành dạng rãnh sâu thành hai rãnh gọi lồng sóc kép dùng cho máy có cơng suất lớn để cải thiện tính mở máy Với động công suất nhỏ rãnh rôto thường chéo góc so với tâm trục Nguyên lý hoạt động động không đồng Như biết vật lý, cho dòng điện ba pha vào ba cuộn dây đặt lệch 120 độ không gian từ trường tởng mà ba cuộn dây tạo từ trường quay Nếu từ trường quay có đặt dẫn điện từ trường quay quét qua dẫn điện làm xuất sức điện động cảm ứng dẫn Nối dẫn với làm trục quay dẫn có dịng điện (ngắn mạch) có chiều xác định theo quy tắc ban tay phải Từ trường quay lại tác dụng vào dịng điện cảm ứng lực từ có chiều xác định theo quy tắc ban tay trái tạo momen làm quay roto theo chiều quay từ trường quay Tốc độ quay roto nhỏ hom tốc độ quay từ trường quay Nếu roto quay với tốc độ bằng tốc độ từ trường quay từ trường quét qua dây quấn phàn cảm nên suất điện động cảm ứng dịng điện cảm ứng khơng cịn, momen quay khơng cịn Do momen cản roto quay chậm lại sau từ trường dây dẫn roto lại bị từ trường quét qua, dòng điện cảm ứng lại xuất lại có momen quay làm roto tiếp tục quay theo từ trường với tốc độ nhỏ hom tốc độ từ trường Động làm việc theo nguyên lý gọi động không đồng (KĐB) hay động xoay chiều Đánh giá động điện Hiệu suất động điện Trước hết xem xét hiệu suất động Hình 4.2 giới thiệu giản đồ lượng động cơ: cơng suất cơng suất trục rotor P2, cịn cơng suất vào P1 cơng suất lưới điện cung cấp cho động Hiệu suất động xác định tổn thất bên giảm bằng cách thay đởi thiết kế động điều kiện vận hành Tổn thất thay đởi từ 2%-20% Bảng 5.1 cho thấy loại tổn thất động cảm ứng Hình 6: Giản đồ lượng động Bảng Các loại tổn thất động không đồng Đối với động không đồng bộ, công suất cơng suất hay cơng suất trục rơto, cịn cơng suất vào cơng suất mà lưới điện cung cấp cho động cơ: Trong đó: ����=� � công suất đầu trục động Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất động bao gồm: • Lão hóa: động hoạt động hiệu • Cơng suất: với phần lớn thiết bị, hiệu suất động tăng làm việc công suất định mức Tốc độ : Các động tốc độ cao thường hiệu • Nhiệt độ : Động có quạt làm mát hiệu so với động có lớp bảo vệ • Quấn lại động làm giảm hiệu suất • Tải động cơ, mơ tả Hình : Hiệu suất tải phận động (hàm số % hiệu suất đầy tải Giữa hiệu suất tải động có mối liên hệ rõ ràng với Các nhà sản xuất thiết kế động vận hành mức tải 50-100% hiệu mức tải 75% Nhưng tải giảm xuống mức 50%, hiệu suất giảm nhanh, cho (hình 7) Vận hành động 50% mức tải có tác động tương tự, nhẹ hệ số công suất Hiệu suất động cao hệ số công suất gần bằng mức vận hành hiệu mong muốn giúp giảm chi phí tồn dây chuyền không riêng với động Vì lý trên, đánh giá kết hoạt động động cơ, cần xác định tải hiệu suất Ở hầu hết nước, nhà sản xuất phải ghi rõ hiệu suất đầy tải phần ghi thông số (nhãn) động Tải động Tại cần đánh giá tải động cơ? Bởi khó đánh giá hiệu suất động điều kiện vận hành bình thường, đo tải động số đánh giá hiệu suất động Khi tải tăng, hệ số công suất hiệu suất động tăng lên tới giá trị tối ưu quanh mức đầy tải Cách đánh giá tải động Phương trình sử dụng để xác định tải: Tải= Pin.η.HP.0.7457 Trong đó: Hiệu suất vận hành động tính bằng% HP: Mã lực ghi nhãn động Mức tải: Công suất chiếm % công suất thiết kế Pin: Công suất ba pha tính bằng kW mà lưới điện cung cấp cho động Chương Giải pháp tiết kiệm điện động không đồng Động không đồng (ĐCKĐB) có cấu tạo đơn giản, vận hành chắc chắn nên sử dụng rộng rãi thực tế Từ loại thiết bị điện gia dụng quạt điện, máy điều hòa nhiệt độ… đến động truyền động máy công cụ, máy nâng chuyển, dây chuyền sản xuất có mặt ĐCKĐB Chúng có cơng suất từ vài W đến vài nghìn kW Trên 50% điện sản xuất giới ĐCKĐB tiêu thụ Hình 8: Động khơng đồng Theo tính tốn suốt vịng đời ĐCKĐB tiền điện chiếm tới 96% chi phí mua động bảo dưỡng chiếm 4% ! Vấn đề thiết kế chế tạo, vận hành sử dụng ĐCKĐB có ý nghĩa định đến việc sử dụng điện tiết kiệm hiệu Ngày hệ truyền động Biến tần – ĐCKĐB ngày chiếm ưu Sau xin giới thiệu tiềm tiết kiệm điện loại động 3.1 Thiết kế chế tạo động có hiệu suất cao Có hai loại ĐCKĐB: động rơto lồng sóc động rôto dây quấn Trong động rôto dây quấn nhờ thêm điện trở phụ vào mạch rôto nên giảm dịng điện mở máy điều chỉnh tốc độ giá thành cao loại động rơto lồng sóc cùng cơng suất lần Do tổn hao công suất mạch từ (tổn hao sắt), dây quấn (tổn hao đồng) loại tổn hao khí ở trục, quạt gió… hiệu suất định mức ĐCKĐB thông dụng khoảng 90% ĐCKĐB hiệu suất cao có kích thước tác dụng (tiết diện lõi thép, tiết diện dây quấn) lớn động thông dụng Động sử dụng thép kỹ thuật điện có suất tởn hao thấp, hệ số lấp đầy rãnh cao hơn, khe hở khơng khí đủ nhỏ, lồng sóc rôto bằng đồng, dung sai chế tạo nhỏ động thông dụng Hiệu suất động phụ thuộc vào giải pháp thiết kế điều kiện vận hành Động hiệu suất cao thiết kế chuyên dụng để giảm tổn thất nhiệt cuộn dây stato, roto, lõi thép… nhờ tăng hiệu suất lên thêm 3%-8% so với động tiêu chuẩn Giá động hiệu suất cao đắt so với động tiêu chuẩn, phần chênh lệch hoàn vốn nhanh nhờ giảm chi phí vận hành Tuy nhiên, việc thay động dùng mà chưa hết thời gian sử dụng bằng động hiệu suất cao lúc khả thi mặt tài Nên cần thay động cũ bằng động hiệu suất cao trường hợp sau: (i) Động có cơng suất nhỏ 40HP (sức ngựa) sử dụng 15 năm thường hiệu suất thấp, cần thay bằng động hiệu suất cao; (ii) Với động bị hỏng cần quấn lại mà chi phí quấn lại vượt 50% giá động hiệu suất cao mới, nên mua động Cần lưu ý, điều kiện vận hành tốc độ quay, mức tải ảnh hưởng đến hiệu suất động Quan hệ mức tải hiệu suất động , theo hiệu suất tốt tương ứng với tải khoảng 75% định mức Cho nên người sử dụng cần lưu ý đến việc chọn lựa công suất động phân bố tải cho chúng Về thiết kế tính tốn tối ưu mạch từ, mạch điện, tối ưu kích thước rãnh để phân bố mật độ từ thông gông rôto stato Về công nghệ chế tạo sử dụng khn dập xác, máy dập tơn cơng suất lớn, cân bằng động rơto xác, máy quấn dây tự động Các nước quy định tiêu chuẩn hiệu suất cho động với ưu tiên động hiệu suất cao Ví dụ Hoa kỳ có tiêu chuẩn EPAct efficiency standards Ủy ban Kỹ thuật điện quốc tế có tiêu chuẩn IEC 34-2 Trung Quốc có tiêu chuẩn động hiệu suất cao Y2 Y2e series Nhật có tiêu chuẩn JEC 37 JISC 4212:2000 High efficiency induction motors… Ở Việt Nam Bộ Khoa học Công nghệ ban hành Tiêu chuẩn ĐCKĐB ba pha rôto lồng sóc hiệu suất cao TCVN 7540-1:2005 yêu cầu hiệu suất tối thiểu ĐCKĐB rơto lồng sóc chế tạo phải cao Tiêu chuẩn sử dụng trước (TCVN 1987-1994) từ đến % Tại Việt Nam riêng Công ty Chế tạo Điện Hà Nội hàng năm sản xuất 35.000 động Nếu giả thiết nâng cao % hiệu suất ĐCKĐB số điện tiêu thụ năm 2008 Việt Nam 70 tỷ kWh, 50 % điện tiêu thụ ĐCKĐB sơ lấy tiền điện kinh doanh kWh 1725 đồng số tiền điện tiết kiệm động hiệu suất nâng cao thêm % là: 35 tỷ x 0,01 x 1725 = 603,75 tỷ đồng Tại nước EU ĐCKĐB hiệu suất cao tiết kiệm 202 tỷ kWh tương đương 10 tỷ Euro IEC quy định hiệu suất cho động theo loại hiệu suất cao EFF1, động có hiệu suất tiêu chuẩn EFF2 cho bảng sau đây: Bảng Hiệu suất ĐCKĐB tiêu chuẩn động hiệu suất cao 3.2 Tiết kiệm điện cho ĐCKĐB cách sử dụng biến tần Nếu ĐCKĐB nối trực tiếp với lưới (hình 1a) cơng suất tải thay đởi cơng suất điện động khơng đổi, lượng bị tiêu hao van tiết lưu Khi sử dụng hệ truyền động có tốc độ thay đởi nhờ biến tần (hình 1b) lưu lượng tải giảm cơng suất điện động giảm theo đường bậc hình Vì lưu lượng cần thiết bằng 80% cơng suất điện động bằng = 51% , nghĩa tiết kiệm 49% điện Hình Hệ truyền động điện a) Truyền động tốc độ không đổi b) Truyền động tốc độ thay đổi nhờ biến tần Hình 9: Quan hệ cơng suất, lưu lượng, áp suất theo tốc độ Về cấu tạo biến tần gián tiếp gồm chỉnh lưu biến đổi điện áp tần số lưới f1 thành điện áp chiều Qua mạch chiều trung gian điện áp lọc, mạch nghịch lưu IGBT biến đổi điện áp chiều thành điện áp xoay chiều tần số f2 Mạch đầu vào có lọc nhiễu EMC, tất điều khiển bằng vi xử lý hình Hình 10 :Điều khiển động bằng biến tần Hiệu suất lượng biến tần cao sử dụng linh kiện bán dẫn công suất đại Bộ biến tần làm việc theo nguyên lý thay đổi tần số (đồng thời thay đổi điện áp theo quan hệ U/f không đổi) đảm bảo mô men khởi động đủ lớn mô men tải tốc độ thấp Đồng thời dịng điện đưa vào động khơng tăng, phối hợp điện áp tần số để giữ cho từ thơng đủ để sinh mơ men Dịng khởi động lớn hệ truyền động biến tần bằng dịng định mức, khơng làm sụt áp lưới khởi động, đảm bảo ứng dụng khác không bị ảnh hưởng tiết kiệm điện khởi động Với ứng dụng đặc tính tải thay đởi, truyền động băng tải, non tải động hoạt động non tải hiệu suất thấp Trong trường hợp biến tần giảm điện áp đặt vào động cơ, làm tăng hệ số cosφ (thường khoảng 0,96), tăng hiệu suất sử dụng điện, giảm tổn thất cho lưới Biến tần điều chỉnh tốc động động cho phù hợp với yêu cầu tải thực tế, tối ưu việc sử dụng điện Biến tần đáp ứng dải cơng suất rộng, đặc tính mơmen thay đởi cố định, phù hợp với tất loại động điện công nghiệp Các biến tần thiết kế có lọc nhiễu tần số radio, tương thích với chuẩn EN55011/1A (có thể sử dụng lắp đặt nơi nào, không gây ảnh hưởng đến điều kiện làm việc loại thiết bị điện tử tin học, viễn thông khác dây chuyền sản xuất), thiết kế thân thiện với người sử dụng, dễ dàng lắp đặt, cài đặt vận hành Kinh nghiệm cho thấy đa số trường hợp động kèm theo biến tần giảm 35% điện tiêu thụ, hệ truyền động động khơng đồng rơto lồng sóc kèm theo biến tần trở nên thơng dụng Ví dụ: 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)3 x 1250 h = 19200 kWh 30 kW x (0.8)3 x 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 nổi tiếng MCD Danfoss, ACS ABB, Siemens:MICROMASTER (MM420, MM430, MM440), SINAMICS(G110, G120, G130,G150),Yaskawa F7, Yaskawa V1000… ALTIVAR Schneider: Lựa chọn động có cơng suất thích hợp Lựa chọn động có cơng suất thích hợp tránh vận hành non tải Khi động non tải hệ số công suất cosj giảm rõ rệt Ví dụ động mang tải 100% có cosj = 0,8 mang tải 50% – cosj = 0,65, mang tải 30% – cosj = 0,51 Vì việc thay động thường xuyên làm việc non tải bằng động có cơng suất nhỏ nâng hệ số công suất cho thiết bị làm giảm tổn hao hệ thống thân động Bảng Hiệu việc đổi nối tam giác sang 3.3 Giảm điện áp động thường xuyên làm việc non tải Khi khơng có khả thay động thường xuyên làm việc non tải bằng động có cơng suất nhỏ giảm điện áp động bằng cách: Đổi nối tam giác sang sao; phân đoạn đoạn dây stato; chuyển đổi đầu phân áp máy biến áp Hiệu việc đổi nối tam giác sang động làm việc non tải bảng 2: Tăng cường bảo trì động Phần lớn lõi động làm bằng thép silic thép cán nguội cacbon thấp, đặc tính điện khơng thay đổi đáng kể theo thời gian Tuy nhiên, bảo trì làm giảm hiệu suất động theo thời gian dẫn đến hoạt động không tin cậy động Như bơi trơn khơng thích hợp làm tăng ma sát động thiết bị truyền động Ma sat tăng làm tăng nhiệt độ động cơ, dẫn đến tổn thất làm tăng trở kháng động Điều kiện môi trường xung quanh có ảnh hưởng tới hiệu suất động Như nhiệt độ cao, nhiều bụi, môi trường ăn mịn độ ẩm làm hỏng lớp cách điện, ứng suất học tải biến đổi theo chu kỳ gây lệch trục Thường xun kiểm tra hao mịn ở trục vỏ động (để giảm tổn thất ma sát) kiểm tra bụi, chất bẩn đường thông gió động (để đảm bảo nhiệt) Kiểm tra điều kiện tải để đảm bảo động không bị tải non tải Thay đổi tải động đo dấu hiệu thay đởi tải, cần tìm hiểu ngun nhân thay đởi Bơi trơn thích hợp Các nhà sản xuất thường đề xuất cách thức thời điểm cần bôi trơn động Bôi trơn không chuẩn gây trục trặc nêu Bôi trơn mức cần thiết gây trục trặc, ví dụ dầu mỡ dư thừa ổ trục động chảy vào động thấm vào cách điện, làm hỏng gây nguy cháy động Định kỳ kiểm tra độ đồng trục động phần truyền động lắp với trục động Lệch trục nhanh chóng làm hỏng trục ở trục, làm hỏng động phần dẫn động Chắc chắn rằng dây dẫn tủ điện có cơng suất lắp đặt thích hợp Thường xuyên kiểm tra tiếp xúc động thiết bị khởi động để đảm bảo chúng chặt Đảm bảo thơng gió thích hợp giữ đường làm mát để thoát nhiệt, giảm tổn thất Tuổi thọ cách điện động kéo dài: mức tăng 100C vượt nhiệt độ vận hành cho phép động cơ, thời gian tới động phải quấn lại giảm nửa TÀI LIỆU KHAM KHẢO Văn Phòng Tiết Kiệm Năng Lượng Việt Nam (VNEEP) Tài liệu Đào tạo Người Quản Lý Năng Lượng, Nxb Giao Thông Vận Tải, 2011 Trung tâm Tiết kiệm lượng Tp.HCM (ECC-HCM) Chương trình đào tạo: Quản lý lượng theo tiêu chuẩn ISO 500001, lưu hành nội tháng 03, năm 2013 Nguyễn Xuân Phú - Nguyễn Thế Bảo Bảo Toàn Năng Lượng Sử Dụng Hợp Lý, Tiết Kiệm Và Hiệu Quả, Nxb Khoa học kỹ thuật, 2006 Lê Văn Doanh (chủ biên) Sử Dụng Năng Lượng Tiết Kiệm Và Hiệu Quả, Đại học ... lưới điện cung cấp cho động Chương Giải pháp tiết kiệm điện động không đồng Động khơng đồng (ĐCKĐB) có cấu tạo đơn giản, vận hành chắc chắn nên sử dụng rộng rãi thực tế Từ loại thiết bị điện. .. 5.1 cho thấy loại tổn thất động cảm ứng Hình 6: Giản đồ lượng động Bảng Các loại tổn thất động không đồng Đối với động khơng đồng bộ, cơng suất cơng suất hay cơng suất trục rơto, cịn cơng... dụng lượng Đưa giải pháp quản trị nâng cao hiệu sử dụng lượng Đánh giá mặt lợi ích, chi phí giải pháp đầu tư công nghệ tiết kiệm lượng Vai trị Kiểm tốn lượng Dự án Tiết kiệm lượng Kiểm toán Năng