Các nhà cung cấp bộ hãm biến tần xin lưu ý rằng do các chính sách của chính phủ, sự thúc đẩy mạnh mẽ của công nghệ biến tần và sự quảng bá rầm rộ của các nhà cung cấp biến tần, một số doanh nghiệp công nghiệp đã vô thức đồng nhất việc sử dụng biến tần với việc tiết kiệm năng lượng và điện năng. Tuy nhiên, trong thực tế sử dụng, do các tình huống điều khiển công nghiệp khác nhau, nhiều doanh nghiệp dần nhận ra rằng không phải tất cả các nơi lắp đặt biến tần đều có thể tiết kiệm năng lượng và điện năng. Vậy nguyên nhân của tình trạng này là gì và những quan niệm sai lầm của mọi người về biến tần là gì?
1. Biến tần có thể tiết kiệm năng lượng khi sử dụng trên tất cả các loại động cơ
Việc bộ biến tần có thể tiết kiệm điện năng hay không được xác định bởi đặc tính điều chỉnh tốc độ của tải. Đối với máy ly tâm, quạt và bơm nước thuộc tải mô-men xoắn bậc hai, công suất đầu ra của động cơ phải đạt P ∝ Tn và P ∝ n3, tức là công suất đầu ra trên trục động cơ tỷ lệ thuận với lũy thừa bậc ba của tốc độ. Có thể thấy rằng đối với tải mô-men xoắn bậc hai, hiệu quả tiết kiệm năng lượng của bộ biến tần là nổi bật nhất.
Đối với tải mô-men xoắn không đổi, chẳng hạn như máy thổi Roots, mô-men xoắn không phụ thuộc vào tốc độ. Thông thường, cửa xả được thiết lập và điều khiển bằng van. Khi thể tích khí vượt quá nhu cầu, thể tích khí dư thừa sẽ được xả ra để đạt được sự điều chỉnh. Trong trường hợp này, có thể sử dụng điều chỉnh tốc độ để vận hành, điều này cũng có thể đạt được hiệu quả tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra, đối với tải công suất không đổi, công suất không phụ thuộc vào tốc độ. Trong những trường hợp này, không cần sử dụng biến tần.
2. Những quan niệm sai lầm về phương pháp tính toán tiêu thụ năng lượng không chính xác
Nhiều công ty thường sử dụng bù công suất phản kháng dựa trên công suất biểu kiến khi tính toán hiệu quả tiết kiệm năng lượng. Ví dụ, khi động cơ chạy đầy tải trong điều kiện tần số nguồn, dòng điện vận hành đo được là 194A. Sau khi sử dụng điều chỉnh tốc độ tần số biến thiên, hệ số công suất trong quá trình vận hành đầy tải tăng lên khoảng 0,99. Lúc này, dòng điện đo được là 173A. Nguyên nhân của việc dòng điện giảm là do tụ lọc bên trong của bộ biến tần đã cải thiện hệ số công suất của hệ thống.
Theo tính toán công suất biểu kiến, hiệu quả tiết kiệm năng lượng như sau:
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98kVA
Hiệu quả tiết kiệm năng lượng đạt khoảng 11% công suất định mức của động cơ.
Trên thực tế, công suất biểu kiến S là tích của điện áp và dòng điện. Trong cùng điều kiện điện áp, sự thay đổi công suất biểu kiến tỷ lệ thuận với sự thay đổi dòng điện. Xét đến điện kháng của hệ thống trong mạch, công suất biểu kiến không biểu thị mức tiêu thụ điện năng thực tế của động cơ, mà biểu thị công suất đầu ra tối đa trong điều kiện lý tưởng. Công suất tiêu thụ thực tế của động cơ thường được biểu thị bằng công suất tác dụng. Công suất tiêu thụ thực tế của động cơ được xác định bởi động cơ và tải của nó. Sau khi tăng hệ số công suất, tải của động cơ không thay đổi, và hiệu suất của động cơ cũng không thay đổi. Do đó, công suất tiêu thụ thực tế của động cơ sẽ không thay đổi. Sau khi tăng hệ số công suất, trạng thái hoạt động của động cơ, dòng điện stato, dòng điện tác dụng và phản kháng không thay đổi. Vậy hệ số công suất được cải thiện như thế nào? Nguyên nhân nằm ở tụ lọc bên trong bộ biến tần, và một phần công suất tiêu thụ của động cơ là công suất phản kháng do tụ lọc tạo ra. Việc cải thiện hệ số công suất làm giảm dòng điện đầu vào thực tế của bộ biến tần, đồng thời giảm tổn thất đường dây và tổn thất máy biến áp của lưới điện. Trong phép tính trên, mặc dù dòng điện thực tế được sử dụng để tính toán, nhưng công suất biểu kiến được tính thay vì công suất tác dụng. Do đó, việc sử dụng công suất biểu kiến để tính toán hiệu quả tiết kiệm năng lượng là không chính xác.
3. Là một mạch điện tử, bản thân bộ biến tần cũng tiêu thụ điện năng
Từ cấu tạo của biến tần, có thể thấy rằng bản thân biến tần có mạch điện tử, do đó cũng tiêu thụ điện năng trong quá trình hoạt động. Mặc dù tiêu thụ ít hơn so với động cơ công suất lớn, nhưng mức tiêu thụ điện năng riêng của nó là một thực tế khách quan. Theo tính toán của chuyên gia, mức tiêu thụ điện năng tự thân tối đa của biến tần chỉ khoảng 3-5% công suất định mức. Một máy điều hòa không khí 1,5 mã lực tiêu thụ 20-30 watt điện, tương đương với một bóng đèn chiếu sáng liên tục.
Tóm lại, đúng là bộ biến tần có chức năng tiết kiệm năng lượng khi hoạt động ở tần số điện lưới, nhưng điều kiện tiên quyết là: thứ nhất, công suất cao và là tải quạt/bơm; thứ hai, bản thân thiết bị có chức năng tiết kiệm năng lượng (hỗ trợ phần mềm); thứ ba, hoạt động liên tục trong thời gian dài. Đây là ba điều kiện để bộ biến tần có thể chứng minh hiệu quả tiết kiệm năng lượng.