Sử dụng biến tần - giải pháp giảm tổn thất điện năng trong sản xuất nông nghiệp

[ahdvip]

Về ứng dụng:

- Biến tần AC với công suất điều khiển lớn được sử dụng hiệu quả trong các trường hợp như:

Điều khiển động cơ không đồng bộ công suất từ 15 đến trên 600kW với tốc độ khác nhau;
Điều chỉnh lưu lượng của bơm, lưu lượng không khí ở quạt ly tâm, năng suất máy, năng suất băng tải ....
Ổn định lưu lượng, áp suất ở mức cố định trên hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí ... cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi;
Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác động cơ trên hệ thống băng tải ...

- Biến tần AC công suất nhỏ từ 0,18 á 14 kW có thể sử dụng để điều khiển những máy công tác như: cưa gỗ, khuấy trộn, xao chè, nâng hạ ...

- Với bơm và quạt ly tâm là những máy có mô men tải thay đổi theo tốc độ vòng quay như sau:

Lưu lượng (m3/h) tỷ lệ bậc nhất 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 và công suất điện tương ứng với số vòng quay định mức của động cơ ( n1= 2960, 1.460 vg/ph ...).

Q2, H2, P2 - lưu lượng, áp suất, công suất điện ứng với tốc độ vòng quay được điều chỉnh (n2<n1).

- Từ đó dễ dàng nhận thấy, ở một số trường hợp mà công nghệ sản xuất đòi hỏi phải điều chỉnh lưu lượng, áp suất ở động cơ máy bơm, hoặc quạt gió theo mức tải phù hợp với từng thời điểm khác nhau thì việc thay đổi tốc độ động cơ dẫn động được xem là thích hợp nhất, đặc biệt tiết kiệm điện năng. Giải pháp này đã thay thế cho phương pháp cổ truyền là khi cần thay đổi sự lưu thông chất lỏng hay chất khí phải thông qua góc mở các van ở đầu vào hoặc đầu ra của đường ống.

- Công suất điện tiêu thụ tỷ lệ với bậc ba của tốc độ, vì thế giải pháp ứng dụng biến tần là sự lựa chọn duy nhất cho khả năng tiết kiệm điện rất cao so với động cơ làm việc với tốc độ không đổi (100% nđm).

Ví dụ: Thông số của động cơ bơm nước như sau: công suất định mức Pđm = P1 = 30kW, số vòng quay định mức n1 = 2.960vg/ph. Khi cần điều chỉnh để giảm lưu lượng hoặc áp suất bằng cách giảm tốc độ dưới định mức: n2 = 2.500vg/ph, thì công suất tiêu thụ lúc này chỉ còn:

P2 = 30. (2.500/2.960)3 = 18kW, (P2 = 60% Pđm)

Nếu máy vận hành ở chế độ ít tải trong thời gian t ="15" h/ngày, điện năng có thể tiết kiệm được so với không dùng biến tần : DA = 30.15 - 18.15 = 180kWh/ngày

Để tính lượng điện năng tiết kiệm do sử dụng biến tần với mức chính xác có thể chấp nhận, ta sử dụng công thức tổng quát : DA = Ađm - Abt (kWh/ngày);

Trong đó:

Ađm = Pđm.t - điện năng tiêu thụ khi không dùng biến tần, kWh/ngày;
Abt = % Pđm. % t - điện năng tiêu thụ khi động cơ điện được điều khiển bằng biến tần, kWh/ngày;
t - thời gian máy hoạt động trong ngày, h/ngày.

Trong ví dụ trên, máy có thể hoạt động cả thời gian (t = 15h/ngày), nhưng có khi làm việc với các phụ tải khác nhau (%Pđm) trong các khoảng thời gian khác nhau như: t1 = 75%.15; t2 = 60%.15; t3 = 40%.15 ... thì khả năng tiết kiệm điện sẽ khả quan hơn.