CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
3.1 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT COSφ TỰ NHIÊN
Nâng cao hệ số công suất cosφ tự nhiên hay bù cosφ tự nhiên cũng là một thuật ngữ chỉ những giải pháp không cần đặt thiết bị bù mà đã làm tăng được trị số cosφ. Đó chính là những giải pháp đơn giản, ít chi phí làm giảm lượng tiêu thụ Q của doanh nghiệp.
3.1.1 Thay động cơ có cơng suất phù hợp
Trị số cosφ của động cơ tỉ lệ với hệ số tải của động cơ, động cơ càng non tải thì cosφ càng thấp.
Mỗi nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp lớn có hàng trăm thiết bị, động cơ các loại, nếu các động cơ thường xuyên non tải được thay bằng các động cơ có cơng suất nhỏ hơn, phù hợp hơn tức là làm cho hệ số tải tăng lên thì sẽ làm cho cosφ từng động cơ tăng lên dấn đến cosφ toàn nhà máy, xí nghiệp tăng lên đáng kể.
Thực tế cho thấy:
- Với những động cơ có Kt < 0,45 thì nên thay động cơ.
- Với những động cơ có Kt > 0,75 thì khơng nên thay động cơ.
- Với những động cơ có 0,45 < Kt < 0,75 thì cần xem xét lại 2 phương án thay và không thay để xem phương án nào có lợi về kinh tế hơn rồi mới quyết định thay hay không thay động cơ non tải bằng động cơ có cơng suất nhỏ hơn.
3.1.2 Giảm điện áp đặt vào cực động cơ thường xuyên non tải
Khi khơng có khả năng thay thế các động cơ thường xuyên vận hành non tải, ta có thể thực hiện giải pháp giảm điện áp đặt vào cực các cực của động cơ. Đây cũng là giải pháp làm tăng hệ số tải của động cơ, làm cho cosφ động cơ tăng lên.
Việc giảm điện áp trên các cực của động cơ không đồng bộ tới một giá trị điện áp nhỏ nhất định Umin sẽ dẫn tới việc giảm công suất phản kháng tiêu thụ bởi động cơ (do giảm dịng điện từ hóa) và nâng cao được hệ số cơng suất, đồng thời cũng
17
góp phần làm giảm tổn thất công suất sác dụng và nâng cao được hiệu suất 𝜂 của
động cơ.
Trong thực tế, các phương pháp giảm điện áp ở các động cơ làm việc non tải được tiến hành theo:
- Đổi nối các cuộn dây stator từ nối tam giác sang nối hình sao.
- Phân đoạn các cuộn dây stator.
- Giảm thấp điện áp vận hành của lưới điện xí nghiệp cơng nghiệp bằng cách chuyển đổi các đầu phân áp của các máy biến áp hạ áp.
Hình 3.1 Đổi nối tam giác - sao
Từ hình 3.1 ta thấy rằng, khi các cuộn dây động cơ đấu tam giác thì mỗi cuộn chịu điện áp dây. Khi động cơ thường xuyên non tải, ta chuyển đổi đấu nối tại cực động cơ để chuyển thành sao thì điện áp đặt trên hai cuộn là Ud, mỗi cuộn chỉ chịu điện áp pha, mà 𝑈𝑝 =𝑈𝑑
√3 , nghĩa là đã làm cho công suất động cơ giảm đi √3 lần. - Công suất động cơ khi đấu tam giác: 𝑃 = √3. 𝑈𝑑. 𝐼. 𝑐𝑜𝑠𝜑
- Công suất động cơ khi đấu sao: 𝑃′ = √3. 𝑈𝑝. 𝐼. 𝑐𝑜𝑠𝜑
Với công suất làm việc thực tế Plv khơng đổi thì hệ số tải đã được nâng cao:
𝐾𝑡′ =𝑃𝑙𝑣
𝑃′ > 𝐾𝑡 =𝑃𝑙𝑣
𝑃 (𝑑𝑜 𝑃′ < 𝑃)
Việc chuyển đổi các cuộn dây stator của động cơ chỉ nên dùng đối với các động cơ có điện áp dưới 1000 (V) thường xuyên làm việc non tải dưới 30% – 40% so với công suất định mức.
18
Khi chuyển đổi động cơ từ tam giác sang sao, moment quay của động cơ sẽ giảm đi 3 lần nên cần phải tiến hành kiểm tra về giới hạn khả năng mang tải của động cơ theo điều kiện ổn định.
Hệ số mang tải giới hạn gần bằng:
𝑘𝑡𝑔ℎ =𝑘𝑚 𝑚𝑎𝑥
45 (3.1)
Trong đó:
- km max: Bội số moment quay lớn nhất so với định mức. (hệ số km max thường cho ở thông số kỹ thuật của động cơ).
Việc phân đoạn các cuộn dây stator của các động cơ điện khơng đồng bộ chỉ có thể thực hiện trong các trường hợp không thể thực hiện chuyển đổi các cuộn dây stator từ tam giác sang sao.
3.1.3 Tăng cường chất lượng sửa chữa động cơ
Động cơ sau khi sửa chữa thường có cosφ thấp hơn so với trước sửa chữa, mức độ giảm thấp cosφ tùy thuộc vào chất lượng sủa chữa động cơ.
Mỗi nhà máy, xí nghiệp lớn thường xuyên có hàng trăm động cơ thay nhau được sửa chữa, chính vì thế, ở những xí nghiệp này phải xây dựng phân xưởng sửa chữa cơ khí, chủ yếu là làm nhiệm vụ sửa chữa động cơ.
Nếu chất lượng sửa chữa đảm bảo sẽ góp phần khơng nhỏ vào việc giảm sức tiêu thụ Q của động cơ sau sửa chữa và góp phần làm tăng cosφ của xí nghiệp. Vì thế tăng cường chất lượng sửa chữa động cơ rất cần được chú trọng tại các nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp.
Giả sử đặt ra giả thiết như sau, một nhà máy trung quy mơ có tổng cơng suất tính tốn vào khoảng P = 10000 (kW), cosφ = 0,5, lượng Q tiêu thụ sẽ là:
𝑄 = 𝑃. 𝑡𝑎𝑛𝜑1 = 10000 × 1,732 = 17320 (𝑘𝑉𝐴𝑟)
Nhà máy sau khi sử dụng các giải pháp bù tự nhiên kể trên, nâng được cosφ lên 0,62. Khi đó lượng Q tiêu thụ sẽ cịn:
𝑄 = 𝑃. 𝑡𝑎𝑛𝜑2 = 10000 × 1,265 = 12650 (𝑘𝑉𝐴𝑟)
19
17320 − 12650 = 4670 (𝑘𝑉𝐴𝑟)
Như vậy, nhà máy đã giảm bớt được khoản tiền mua 4670 (kVAr) dung lượng công suất phản kháng.
Tóm lại bằng các giải pháp bù tự nhiên kể trên, các nhà máy, xí nghiệp sẽ nâng cao được phần nào hệ số công suất trước khi sử dụng các thiết bị bù cosφ. Điều này đem lại nhiều lợi ích kinh tế rõ rệt cho các nhà máy, xí nghiệp.