Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tiết kiệm năng lượng PS 01ESC công suất lớn

công ty cp t vấn và dịch vụ kỹ thuật điện
Số 6 vũ ngọc phan đống đa hà nội
đt: (04)835454 fax: (04)835454
Email:
-----------------

Báo cáo nghiệm thu
Hợp đồng nckh và ptcn năm 2009

Tên Đề Tài :

nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tiết kiệm
năng lợng ps-01/esc công suất lớn

7662
04/02/2010

Hà nội , tháng 11/2009

1


Công ty cp t vấn và dich vụ kỹ thuật điện
Số 6 vũ ngọc phan đống đa hà nội
đt: (04)835454 fax: (04)835454
Email:
-----------------

Báo cáo nghiệm thu
Hợp đồng nckh và ptcn năm 2009

Tên hợp đồng:

nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tiết kiệm
năng lợng ps-01/esc công suất lớn

Số hợp đồng: 220/HĐ-KHCN
Thời gian thực hiện: 01/2009-12/2009
Chủ nhiệm đề tài: Đặng Quốc Hải

2


Mục lục

Trang
Phần I. tổng quan tình hình nghiên cứu, tiết kiệm năng lợng điện.
3
I. Tiết kiệm điện ở Việt Nam và trên thế giới..

3

II. Phạm vi và mục tiêu nghiên cứu của đề tài.......

6

II.1 Các yếu tố ảnh hởng đến tổn hao điện năng 6
II.2 Giải pháp giảm tổn hao điện năng....

11

Phần II. chế tạo thiết bị & Khảo nghiệm..
15
A. Bộ tiết kiệm điên năng PS- 01/ESC -01; PS-01/ESC-02 đến PS- 01/ESC -04....... 15
I. Chế tạo thiết bị PS-01/ESC-01............................................................................... 15
II. Khảo nghiệm, đánh giá ứng dụng thiết bị PS-01/ESC-01..................................... 23
III. Khảo nghiệm đánh giá ứng dụng thiết bị PS-01/ESC-02..................................... 30
B. Bộ tiết kiệm điện năng PS- 01/ESC-05.................................................................. 34
I. Chế tạo thiết bị....................................................................................................... 34
II. Khảo nghiệm đánh giá ứng dụng thiết bị PS-01/ESC-05....................................... 41
Phần III. kết luận.................................................................................................................
46
Phần IV. Phụ lục..................................................................................................................
49

3


Phần I
tổng quan tình hình nghiên cứu, tiết kiệm năng
lợng điện
I. tiết kiệm điện năng ở việt nam và trên thế giới:
Trên thế giới thiếu điện luôn là căn bệnh trầm kha của tiến trình phát triển kinh
tế ở mọi giai đoạn và ở nhiều nớc. Do vậy tiết kiệm năng lợng nói chung, tiết kiệm
điện năng nói riêng luôn là nhiệm vụ quan trọng và bức xúc của toàn cầu, nhất là khi
nguồn năng lợng ngày càng cạn kiệt mà với xu thế phát triển chóng mặt của khoa học
công nghệ, nhu cầu của con ngời ngày càng tăng lên với nhiều thiết bị máy móc, đòi
hỏi sử dụng năng lợng ngày càng nhiều.
I.1 Tiết kiệm điện ở Việt Nam
Việt Nam chúng ta là một trong những quốc gia nghèo về tài nguyên năng lợng.
Việc mất cân bằng năng lợng ở Việt Nam đang và sẽ là rào cản lớn nhất cho việc phát

triển nền kinh tế, làm giảm đáng kể sức hút vốn đầu t giảm khả năng cạnh tranh, làm
mất cơ hội tăng trởng.
Ngành điện Việt Nam đã có tiến bộ vợt bậc trong giai đoạn vừa qua về công tác
giảm tổn thất điện năng từ 19,29% xuống còn 11,05%. Tuy nhiên, để thực hiện thành
công các chơng trình tiết kiệm năng lợng, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ
quan quản lý nhà nớc và các đơn vị thực hiện với cùng một khung pháp lý rõ ràng
nh: chính sách khuyến khích về thuế; trợ giúp tài chính; điều chỉnh giá điện; các tiêu
chuẩn và cơ chế để quản lý; kiểm soát chất lợng thiết bị và các trợ giúp về đào tạo;
công nghệ; nâng cao chất lợng hệ thống đờng dây lới điện cung cấp

4


Khung chính sách thúc đẩy sử dụng năng lợng tiết kiệm và hiệu quả ngày càng đựơc
Việt Nam chú ý hoàn thiện. Cho đến nay, hàng loạt các chính sách liên quan đến vấn
đề tiết kiệm năng lợng nói chung và trong ngành công nghiệp nói riêng đã đợc ban
hành và triển khai thực hiện: Ngày 14/04/2006, Thủ tớng Chính phủ đã ra quyết định
số 80/2006/QĐ-TTg phê duyệt Chơng trình tiết kiệm điện giai đoạn 2006-2010 với
mục tiêu: tiết kiệm từ 5-8% tổng mức tiêu thụ điện năng so với dự báo hiện nay về phát
triển năng lợng và phát triển kinh tế xã hội; tiết kiệm 11 12% lợng điện năng tiêu
thụ tại cơ quan công sở Nhà nớc trên địa bàn Hà Nội.
Quyết định gồm 8 nội dung chính nh sau:
1. Vận động toàn dân tham gia tiết kiệm điện
2. Tiết kiệm điện tại công sở, trủ sở các cơ quan
3. Tiết kiệm điện trong sinh hoạt và kinh doanh dịch vụ
4. Tiết kiệm điện trong sản xuất công nghiệp
5. Tiết kiệm điện đối với các đơn vị sản xuất kinh doanh điện
6. Tiết kiệm điện đối với các trang thiết bị sử dụng điện
7. Chơng trình chiếu sáng tiết kiệm và hiểu quả
8. Phổ biến sử dụng thiết bị gia nhiệt nớc bằng năng lợng mặt trời và sử dụng

các dạng năng lợng thay thế khác.
Tuy nhiên những thành tựu và tiến bộ đã đạt đợc cha đủ để đa ngành năng lợng
vợt qua tình trạng kém phát triển. Đến nay, Việt Nam vẫn là một trong các nớc có
mức sản xuất và tiêu thụ năng lợng bình quân đầu nguời thấp xa so với mức trung
bình của thế giới và kém nhiều nớc trong khu vực khác (550kWh/năm, bằng 1/5
Malaysia. 1/18 so với nớc thấp nhất của châu âu).
Trong nớc hiện nay đã có khá nhiều công ty nớc ngoài chế tạo và chào bán các sản
phẩm tiết kiệm năng lợng kiểu biến tần và các sản phẩm này cũng đợc ứng dụng khá
rộng rãi trong nớc. Tuy nhiên các sản phẩm này không thể phát huy hiệu quả ở những
cơ sở sản xuất có chất lợng nguồn điên thấp hoặc chất lợng tải kém vì các nhà cung
cấp không phân rõ dạng tải và phạm vi ứng dụng đặc thù của sản phẩm.
Các sản phẩm trong nớc nói chung cha đợc đầu t nghiên cứu sâu nên áp dụng kém
hiệu quả (ngoại trừ các sản phẩm tiết kiệm theo dạng cải tạo thiết bị tiêu thụ điện - nh
bóng đèn hùynh quang).

5


I.2 Tiết kiệm điện trên thế giới
Trên thế giới, những năm gần đây chơng trình tiết kiệm điện đã đợc các nớc rất
quan tâm và đa vào ứng dụng trong thực tiễn. Nguồn năng lợng trên thế giới đang
ngày càng cạn kiệt nên xu hớng của toàn cầu là tìm kiếm công nghệ giúp tiết kiệm
năng lợng. Điều này nhận đợc sự ủng hộ mạnh mẽ của chính phủ các nớc châu Âu
vốn lo ngại về sự sụt giảm của nguồn cung cấp năng lợng hiện nay.
Cũng nh nhiều nớc châu Âu khác, ngay sau khi xảy ra cuộc khủng hoảng năng
lợng trên thế giới, chính phủ Đức đã bỏ rất nhiều công sức vào việc thúc đẩy phát triển
kỹ thuật năng lợng có khả năng tái sinh. Chính phủ Đức còn đa ra những biện pháp
sử dụng tiết kiệm năng lợng nh trợ cấp kinh phí, tuyên truyền và t vấn kỹ thuật thúc
đẩy nâng cao hiệu suất sử dụng, đồng thời đẩy mạnh tiết kiệm năng lợng.
Các nớc châu á hiện nay cũng đang phải đối mặt với những thách thức trong việc

đảm bảo năng lợng đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế và giảm nghèo, hớng tới mục
tiêu phát triển bền vững. Sức ép của giá dầu ngày càng tăng nhu cầu về năng lợng
ngày càng cao đã buộc các doanh nghiệp và các quốc gia châu á phải tìm kiếm các
biện pháp nhằm tiết kiệm năng lợng.
I.3 Giảm điện năng tiêu thụ tại các cơ sở sản xuất:
Việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp mới để giảm tỷ lệ tổn thất điện năng
xuống mức hợp lý đã và đang là mục tiêu của ngành điện tất cả các nớc, đặc biệt trong
bối cảnh hệ thống đang mất cân đối về lợng cung cầu điện năng nớc ta hiện nay.
Tỷ lệ tổn thất điện năng phụ thuộc vào đặc tính của mạch điện, lợng điện truyền tải,
khả năng cung cấp của hệ thống và công tác quản lý vận hành hệ thống điện.Tuy nhiên,
theo các chuyên gia năng lợng, tỷ lệ tổn thất điện năng của Việt Nam còn ở mức cao
so với các nớc trong khu vực là còn do nhiều nguyên nhân khác nh chất lợng điện
kém; chế độ sử dụng điện không hợp lý; thiết bị tiêu thụ điện đại đa số cũ, lạc hậu;
nhiều mô hình quản lý và kinh doanh cha phù hợp; sự thiếu hiểu biết của khách hàng
sử dụng điện
Mức thiếu điện nhiều hay ít, một phần quyết định bởi chính các khách hàng sử dụng
điện bởi vì theo số liệu thống kê kết quả kiểm toán năng lợng tại hơn 100 doanh
nghiệp trong 4 năm qua của Việt Nam cho thấy 100% doanh nghiệp lãng phí năng
lợng (cao nhất tới 35%). So với khu vực Đông Nam á, tiết kiệm năng lợng của các
6


doanh nghiệp Việt Nam thuộc vào loại kém nhất. So sánh trên cùng một đơn vị sản
phẩm, doanh nghiệp Việt Nam tiêu tốn năng lợng gấp 1,7 lần so với các nớc trong
khu vực. Cha tính tới việc lãng phí điện cũng còn khá phổ biến: điều hoà chạy liên tục
trong mùa hè, đèn điện sáng khi không có nguời cần sử dụng..
I.4 Tiềm năng tiết kiệm điện:
Tiềm năng tiết kiệm năng lợng của các cơ sở sản xuất ngoài phụ thuộc vào các
yếu tố nh trình độ công nghệ, tuổi thọ trung bình của thiết bị, loại nhiên liệu sử dụng,
năng suất lao động, mức độ cơ khí, tự động hoá, nhận thức ngời lao động còn phụ

thuộc khá nhiều vào chất lợng đờng dây, chất lợng lới điện.
Việc đầu t máy móc thiết bị và công nghệ cũ và lạc hậu trớc đây và thậm chí cho đến
nay vẫn còn tồn tại khiến cho ngành công nghiệp Việt Nam nằm trong nhóm đứng cuối
thế giới về hiệu suất sử dụng năng lợng. Hiện tại, ngành công nghiệp chiếm khoảng
40% nhu cầu năng lợng vẫn cha có tiến bộ đáng kể nào trong giảm tiêu hao năng
lợng. Những khảo sát gần đây tại một số nhà máy sản xuất thép, cơ khí, hàng tiêu
dùng cho thấy, tiềm năng tiết kiệm năng lợng có thể đạt đến 20%, tức là có thể giảm
bớt chi phí cho sử dụng năng lợng trong ngành công nghiệp khoảng 10.000 tỷ đồng
mỗi năm.
* Các bớc triển khai thực hiện tiết kiệm điện năng:
- Khảo sát, đánh giá thực trạng, các nguyên nhân gây ra tổn thất điện năng tại doanh
nghiệp;
- Tiến hành phân tích số liệu và đa ra các giải pháp tiết kiệm điện năng phù hợp với
cơ sở sản xuất;
- Tính toán tính khả thi của từng giải pháp;
- Thực hiện giải pháp khả thi;
- Đánh giá hiệu quả tiết kiệm điện năng của cơ sở sản xuất.
II. Phạm vi và mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
Đề tài chúng tôi đợc giao với mục tiêu là nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị
tiết kiệm năng lợng PS - 01/ESC công suất lớn giảm điện năng tiêu thụ trong các
cơ sở sản xuất hay các cơ sở dùng điện dân dụng do sóng hài bậc cao gây nên.
Dựa trên kết quả nghiên cứu của đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ năm 2007 của
công ty ESC để tiếp tục nghiên cứu, thiết kế các sản phẩm PS - 01/ESC ở các giải công
7


suất khác nhau; nghiên cứu đặc thù của từng phụ tải, đặc thù của nguồn điện ở từng
khu vực để thiết kế 5 loại PS - 01/ESC - 01 đến PS - 01/ESC - 05 và đa vào khảo
nghiệm trên thực tế ở phụ tải đặc trng nhất để làm rõ hiệu quả tiết kiệm năng lợng.
II.1 các yếu tố ảnh hởng đến tổn hao

II.1.1 Chất lợng nguồn điện:
Chất lợng điện là thuật ngữ dùng để nói đến bất kỳ tình huống xảy ra nào của
độ lệch điện áp, dòng điện, tần số đa đến h hỏng thiết bị, ngừng dây chuyền sản xuất
và làm việc kém hiệu quả của hệ thống điện. Các độ lệch này biểu thị duới dạng sóng
hài, hệ số công suất, trôi sụt điện áp, dao động điện áp, quá độ và nhiều hình thức khác.
Động cơ là thiết bị tiêu thụ điện lớn nhất trong cơ sở sản xuất, chiếm khoảng 80% tổng
năng lợng điện của một cơ sở sản xuất.
Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến mới, các giải pháp tiết kiệm năng lợng cho phép
các động cơ có thể tiết kiệm điện khoảng 20% tổng khối lợng điện năng tiêu thụ.
Tuy nhiên có nhiều yếu tố ảnh hởng tới khả năng tiết kiệm năng lợng của động cơ
cũng nh khả năng tiết kiệm của các động cơ hiện tại, sự phù hợp giữa kích thớc và
công năng động cơ, khả năng biến thiên của động cơ, sự tác động của lới điện, và
tuỳ theo mục đích sử dụng mà tỷ lệ tiêu thụ của động cơ sẽ khác nhau.
1. Sự mất cân bằng giữa các pha.
* Nguyên nhân:
Theo lý thuyết thì tải 3 pha thờng đợc phân bố cân bằng nhau, dạng sóng điện
áp nguồn cung cấp là chuỗi các hình sin lệch nhau 120o điện và tổng vectơ của dòng
điện và điện áp 3 pha là bằng không. Trong thực tế, tải của 3 pha không thể cân bằng
nhau tuyệt đối mà thờng sai lệch, không cân bằng nhau cả về giá trị lẫn góc pha.
Thông thờng các nhà máy sản xuất thờng cố gắng bố trí tải cho đều cả 3 pha bằng
cách cân bằng tay hoặc là cân bằng tự động. Nhng việc này cũng chỉ có tính tơng
đối, cha kể nhiều loại có tính chất biến động theo thời gian, theo nhu cầu làm việc
thực tế thậm chí ở các phụ tải 3 pha đối xứng cũng có sai lệch về tải. Sự mất cân
bằng pha dẫn đến sự sai lệch về điện áp và dòng điện các pha.
Hiệu suất của động cơ bị ảnh hởng nhiều bởi chất lợng điện đầu vào. Chất lợng điện
đầu vào do điện áp thực tế và tần số so với giá trị định mức quyết định. Sự dao động về
8


điện áp và tần số quá mức so với giá trị cho phép có tác động đáng kể đến hiệu suất của

động cơ.
Sự mất cân bằng điện áp có thể ảnh hởng nhiều đến hiệu suất động cơ, xảy ra khi các
pha của động cơ 3 pha không cân bằng. Điều này thờng xảy ra do điện áp cấp cho các
pha khác nhau. Cũng có thể do kích thớc dây ở hệ thống phân phối khác nhau.
*Kết quả kiểm tra sự cân bằng pha ở một số đơn vị sản xuất:
Điểm đo 1

Điểm đo 2

% mất cân bằng điện áp

8%

6%

% Mất cân bằng cờng độ

9%

7%

Điểm đo 3
7%
6,5%

Qua kiểm tra một số đơn vị sản xuất, nhận thấy việc mất cân bằng pha là đáng kể
trong thực tế lới điện.

2. ảnh hởng của sóng hài:
Trong những năm gần đây, các thiết bị điện tử (nh bộ điều chỉnh tốc độ động

cơ, các bộ chỉnh lu điều khiển) đã gây ra nhiều vấn đề liên quan đến sóng hài trong
hệ thống cung cấp điện.
* Nhóm đề tài đã tiến hành đo đạc và xác định tỷ lệ sóng hài tại nhiều địa điểm khảo
sát:
* Tại số 06 Vũ Ngọc Phan: ThdU =28,4%; Thd I=32,6%.
Bậc sóng

h0i(%)(V)

h0i(%)(A)

1( h01)

100%

100%

3( h03)

11,7%

12,1%

5( h05)

15%

20,6%

7( h07)

13,5%

11,4%

9( h09)

8,7%

9,4%

11( h011)

4,9%

5,2%

9


* Tại nhà máy Z23 Vĩnh Phúc: ThdU =30,2%; Thd I=37,8%.
Bậc sóng

h0i(%)(V)

h0i(%)(A)

1( h01)

100%

100%

3( h03)

11,2%

12,1%

5( h05)

23,2%

27,1%

7( h07)

18,3%

18,9%

9( h09)

7,4%

7,8%

11( h011)

6,9%

6,9%

kt qu khảo sát cho biết tỷ lệ các thành phần sóng hài chiếm % khá lớn trong lới
điện hiện nay. Điều này khẳng định sóng hài bậc cao trong mỗi chu kỳ là tơng đối
lớn. Các sóng hài đáng chú ý ở các bậc 5,7,11,13 trong đó sóng hài bậc 5 là có biên
độ lớn nhất.
Kết quả phân tích các thành phần sóng hài điện áp, ta thấy dạng sóng dòng điện và
điện áp trên lới không còn sin nữa. Với kết quả phân tích dạng sóng điện áp, Sóng hài
xuất hiện hầu hết ở các bậc nhng chủ yếu là các bậc 3, bậc 5,
ắ Máy biến áp:
Sự bão hoà của máy biến áp gây ra sự không sin của dòng điện từ hoá máy biến áp.
Máy biến áp có thể phát ra sóng hài khi hệ thống đợc vận hành cao hơn điện áp
định mức của máy biến áp.
ắ Máy điện quay:
Các sóng hài đợc phát sinh bởi máy điện quay liên quan chủ yếu đến các biến thiên
của từ trở gây ra bởi các khe hở giữa rôto và stato của máy. Các máy điện đồng bộ có
thể sản sinh ra sóng hài bởi vì dạng từ trờng, sự bão hoà trong các mạch chính và các
đờng rò, và do các dây quấn dùng để giảm dao động đặt không đối xứng.
ắ Thiết bị hồ quang:
Các thiết bị hồ quang thờng gặp trong hệ thống điện l các lò hồ quang công nghiệp,
các máy hn,.. theo thống kê thì điên áp lò điện hồ quang cho thấy sóng hi đầu ra biến
thiên rất lớn, ví dụ nh sóng hài bậc 5 l 8% khi bắt đầu nóng chảy, 6% ở cuối giai
đoạn nóng chảy, v 2,5% của giai đoạn cơ bản trong suốt thời gian tinh luyện.
ắ Bộ biến đổi Converter.
10


AC/DC.
AC/DC/AC.

DC/AC.
Các bộ biến đổi trên đợc sử dụng trong việc cung cấp nguồn cho các động cơ, ắc quy..
Các bộ biến đổi cung cấp nguồn cho các tải thông thờng đợc mô tả bằng số xung của
chúng.
* ảnh hởng của sóng hài đến tổn hao điện năng:
Các sóng hài ảnh hởng đến tất cả các thiết bị điện trên hệ thống điện. Nói chung,
chúng gây nên tăng nhiệt độ trong các thiết bị v ảnh hởng tới cách điện làm tăng tổn
hao điện năng. Trong trờng hợp khác có thể gây hỏng thiết bị hay giảm tuổi thọ.
ắ Đối với máy biến áp:
Các sóng hài gây ra tổn thất đồng, tổn thất từ thông tản v tổn thất sắt làm tăng
nhiệt độ máy biến áp suy ra làm tăng tổn thất điện năng.
ắ Đối với máy điện quay
Các sóng hài cũng làm tăng nhiệt độ, mặt khác nó làm ảnh hởng tới hiệu suất và
mômen. Làm rung trong với các máy điện quay.
ắ Các thiết bị khác
Các sóng hài cũng làm tăng nhiệt độ và tổn thất, ảnh hởng tới chế độ làm việc
bình thờng của thiết bị.
3. ảnh hởng của thành phần vô công:
Phần lớn các phụ tải trong nhà máy sản xuất là phụ tải có tính điện cảm nh
động cơ điện máy biến áp động lực, các cuộn dây hút trong nam châm điện, rơle, khởi
đồng từ Những loại này đều tiêu thụ hai loại công suất, đó là công suất tác dụng để
sinh công P(kW) và công suất phản kháng Q (KVAr) là loại vô công.Thành phần công
suất suất phản kháng Q tạo nên sự lệch pha giữa dòng điện và điện áp của phụ tải một
góc lệch . Nếu máy chạy non tải hay không tải thì cos thấp sẽ làm xấu đi chất
lợng điện, nhà máy phải truyền tải thêm công suất Q, từ đó sẽ làm tăng dòng điện phụ
tải dẫn đến làm tăng tổn thất trong hệ thống điện.
II.1.2 Quy trình thao tác & sử dụng các phụ tải điện:
* Sử dụng động cơ non tải

11

Sử dụng động cơ non tải sẽ tăng tổn thất, giảm hiệu suất và hệ số công suất của động
cơ. Non tải có thể là nguyên nhân phổ biến nhất khiến động cơ hoạt động, không hiệu
quả, vì một số lý do sau:
ắ Nhà sản xuất có xu hớng sử dụng hệ số an toàn (hệ số dữ trữ công suất) lớn hơn
khi chọn động cơ.
ắ Thiết bị thờng đợc sử dụng non tải.
ắ Những động cơ lớn hơn đợc lựa chọn để giúp duy trì đầu ra mức mong muốn kể
cả khi điện áp đầu vào thấp hơn một cách bất thờng.
ắ Những động cơ lớn đợc lựa chọn cho những ứng dụng cần Momen khởi động cao
nhng những động cơ nhỏ hơn đợc thiết kế cho Momen cao có thể phù hợp hơn.
Nên lựa chọn kỹ công suất của động cơ dựa trên đánh giá chi tiết mức tải. Nhng khi
thay một động cơ quá lớn bằng một động cơ khác nhỏ hơn, cũng phải tính đến hiệu
suất tiềm năng đạt đợc. Những động cơ lớn hơn vốn có hiệu suất thiết kế cao hơn
động cơ nhỏ hơn.Vì vậy nhìn chung, chúng tôi không đề xuất thay thế động cơ hoạt
động ở mức công suất 60 70% công suất hoặc cao hơn. Mặt khác, không có nguyên
tắc cứng nhắc trong việc lựa chọn động cơ và cần đánh giá tiềm năng tiết kiệm điện kết
hợp với việc lựa chọn các công nghệ mới về điều chỉnh công suất cho từng trờng hợp.

II.2 GiảI pháp khắc phục giảm tổn hao
II.2.1 Nâng Cao chất lợng nguồn:
1. Bù hệ số công suất Cos :
Việc bù thông thờng là tạo ra một công suất phản kháng theo chiều ngợc lại để
tăng hệ số công suất bằng cách dùng tụ bù. Khi bù Q vào phụ tải thì cos tăng do vậy
dòng điện giảm và tổn thất điện giảm theo. Tụ bù có thể đặt tại thanh cái phía hạ áp,
đặt trong tủ phân phối điện hoặc đặt trực tiếp đến từng thiết bị tiêu thụ điện. Điều đó sẽ
tạo ra hiệu quả đáng kể nh giảm nhỏ công suất lựa chọn, giảm công suất tiêu thụ và
dung lợng biến thế.
Bù công suất phản kháng là giải pháp khá hữu hiệu để giảm tổn thất điện năng.Tuy

nhiên có hiện tợng bù thừa thờng xảy ra khi phụ tải thấp khi đó không những tổn thất
điện năng không giảm mà ngợc lại. Hiện tợng bù thừa còn dẫn đến sự quá áp, làm
giảm chất lợng điện và gây ra nguy hiểm với các thiết bị điện.Vì vậy cần tính toán và

12


lắp đặt hệ thống tụ bù tự động hợp lý với bớc tụ phù hợp đảm bảo tiết kiệm tối u điện
năng tiêu thụ.
2. dùng cuộn cản để lọc sóng hài bậc cao:
gim các tn tht do sóng hài gây ra, hu ht các phng pháp gim sóng hi
trc ây u s dng 1 cun cn lp gia dây t ca ngun in v ti gim sóng
hi. Tuy nhiên cun cn có th b quá nhit bi các ti nh các b bin i dòng mt
chiu, các bin th ni sao... l nhng thit b có th gây ra nhiu sóng hi v dây dn
s hay b ngt hay b t. Do ó h qu ca vic gim sóng hi dùng cun cn l có th
gây ra các dao ng xu v dây trung tính có th b t do quá dòng, lúc ó s xy ra
nhiu vn nh in áp ti s mt cân bng (mc in áp cao nht có th lên ti 2
ln).
đờng truyền, do chất lợng điện, ý thức nguời vận hành và thiết bị máy móc
3. Dùng biến thế quấn kiểu ziczac:
õy l công ngh mi nht trong lnh vc in t to ra các thit b lm cân bng
in áp v kh các sóng hi. Thit b ny c t gia ngun v ti v trit tiêu dòng
do sóng hi xut hin trong dây trung tính ca h thng in qua dây 0 ca ti nh các
lung t thông ngc nhau qua bin th qun kiu Ziczac. Nhờ ó chng c s phá
hu h thng in do dòng in pha 0, loi tr các thông s gây tn hao nng lng,
ci thin cht lng ngun cp, gim chi phí tin in, tng tui th ca thit b...
4. Lắp đặt các thiết bị loại trừ tác động xấu từ lới điện đến thiết bị.
Hiện nay các nhà máy, cơ sở sản xuất đang dần hiện đại hoá, việc sử dụng các thiết
bị điển tử công suất nh khởi động mềm ngày càng nhiều. Việc ứng dụng các thiết bị
điện tử công suất đó mang lại hiệu qủa lớn về kinh tế v kỹ thuật: tiết kiệm năng lợng,

nâng cao hiệu qủa v chất lợng sản phẩm, giảm dòng khởi động v iều chỉnh dễ dng
tốc độ động cơ Tuy nhiên, những nhc iểm m các thiết bị ny gây ra cho li
in cha c cp n nhiu. Các ph tải công nghip v sinh hot s dng to nên
các sóng hi lm cho iện áp ngun bị méo, gây nh hng xấu đến các thiết bị nhạy
cảm với chất lợng in.
II.2.2 Sử dụng phụ tải hợp lý:

13


1. Giảm dòng điện khởi động cho động cơ:
Khi khởi động động cơ dòng điện khởi động sẽ lớn hơn dòng định mức nhiều lần - có
khi tới 10 lần dòng định mức, nó sẽ làm tăng lợng điện năng tiêu thụ mặc dù thời
gian khởi động rất ngắn, ngoài ra nó còn làm cho hệ thống điện mất ổn định gây tình
trạng tan rã hệ thống, mặt khác dòng khởi động sẽ làm cho động cơ bị sốc về điện, về
cơ làm cho động cơ và máy công tác nhánh hỏng dẫn đến tăng phí bảo dỡng thay thế
vì vậy chúng ta có thể đa ra các phơng pháp sau:
Dùng các phơng pháp mở máy phù hợp.
Dùng bộ biến tần điều khiển tốc độ.
2. Giảm dòng cung cấp cho động cơ cảm ứng:
Vic gim dòng cung cp cho ng cơ cảm ứng thờng l có lợi cả về mặt kinh tế lẫn
kỹ thuật, ngời ta thờng dùng các phơng pháp sau:
Sử dụng các tụ điện.
Sử dụng đổi nối sao tam giác.
3. Nâng cao hệ số công suất:
Việc nâng cao hệ số công suất đem lại những u điểm về kỹ thuật và kinh tế, nhất là
giảm tiền điện, giảm chi phí đầu t. Để giải quyết các vấn đề trên chúng ta có thể dựa
vào các phơng pháp sau:
- Thay đổi, cải tiến quy trình công nghệ. Để thiết bị làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
- Thay thế động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng những động cơ có công

suất nhỏ hơn..
- Giảm điện áp của những động cơ làm việc non tải - Trong thực tế nguời ta dùng các
phơng pháp sau đây để giảm điện áp đặt lên động cơ không đồng bộ làm việc non tải:
+ Đổi dây quấn stato từ tam giác sang sao.
+ Thay đổi đầu phân áp để hạ thấp điện áp của mạng điện phân xởng.
+ Hạn chế động cơ chạy không tải - theo thống kê cho thấy đối với cá máy công
cụ thời gian chạy không tải chiếm khoảng từ 35 65% toàn bộ thời gian làm
việc. Khi động cơ chạy không tải thì hệ số công suất rất thấp vì vậy để hạn chế
động cơ chạy không tải chúng ta có 3 hớng:
* Hớng dẫn huấn luyện công nhân có thao tác hợp lý.
* Đặt bộ hạn chế chạy không tải trong sơ đồ khống chế động cơ.

14


* Nâng cao chất lợng sửa chữa động cơ.
* Thay thế những máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có
công suất nhỏ hơn.
* Sử dụng bộ tiết kiệm điện nâng cao hệ số công suất của thiết bị
4. Giảm phụ tải trong giờ cao điểm, và chuyển bớt sang giờ thấp điểm:
Phơng pháp này làm giảm điện năng tiêu thụ và phụ tải đỉnh.
5. Lắp đặt thiết bị điều khiển tốc độ có công nghệ hiện đại cho những động cơ
có chế độ làm việc thay đổi sẽ tiết kiệm đợc từ 10-50% chi phí điện năng.
Công nghệ và giải pháp tiết kiệm năng lợng của thế giới phát triển khá mạnh, nên hầu
nh không có trở ngãi về kỹ thuật. Vấn đề chỉ là ở hiệu quả kinh tế, với những động cơ
quá cũ, hiệu suất thấp thì giải pháp tiết kiệm sẽ kém hiệu quả. Hiện nay, khá nhiều cơ
sở sản xuất trong nớc đã áp dụng biện pháp này.

15

Phần Ii
chế tạo thiết bị & khảo nghiệm

a. Bộ tiết kiệm điện năng mẫu ps-01/esc- 01
I. Chế tạo thiết bị
gim tn tht in nng do mt cân bng, do sóng hi gây ra cho h thng in,
chúng tôi ã nghiên cu, thit k thit b tit kim in nng mu PS-01/ESC-01 da
trên nguyên lý s dng cun kháng qun Ziczắc cân bng in áp v kh các sóng
hi bc cao.
Tổng dung lợng máy biến thế S1 = 50 kVA;
Số pha m = 3; Tần số f = 50 Hz ;
Điện áp cao áp và hạ áp: U1 = U2 = 400 V;
Dòng điện chạy trong dây quấn lớn nhất bằng dòng điện tải định mức.
Sơ đồ bối dây Hình 1.
Máy biến thế chế tạo có điện áp ngắn mạch Un = 3.5% ;
Tổn hao ngắn mạch Pk = 450 W ;
Tổn hao không tải Po = 110 W ;
dòng điện không tải Io = 2%. Làm lạnh bằng không khí khô. Thiết bị đặt trong tủ.
Thiết kế dây dẫn bằng đồng, loại máy biến thế ba pha ba trụ lá tôn cắt và ghép chéo
góc 45o.
Khi máy biến thế làm việc bình thờng dòng điện chạy trong cuộn dây rất nhỏ bằng
dòng điện từ hoá lõi thép. Giả thiết khi máy bị đứt một dây pha nào đó thì dòng điện
chạy trong 2 dây quấn còn lại sẽ sinh ra một sức điện động tổng trên pha còn lại có giá
trị bằng điện áp nguồn. Dòng điện chạy trong dây quấn bằng dòng điện định mức nên
ta quy về tính máy biến áp cách ly có công suất S = 1/2 S1 = 25 KVA. Cuộn sơ cấp U1

16

= 200 V. Cuộn thứ cấp U2 = 200V. Hai cuộn dây này đấu thành hệ thống dây quấn
ZicZắc.

*Thông số cuộn dây:

TT

Hạng mục

Cuộn ngoài

Cuộn trong

(2,5x6)x2x2

(2,5x6)x2x2

66kg

45kg

1

Kích thớc dây

2

Trọng lợng (kg)

3

Kiểu quấn

Hình ống

Hình ống

4

Tổng số vòng

60(Vòng)

60(Vòng)

5

Số galet

1

1

6

Số vòng/galet

60

60

7

Số vòng/lớp

20

20

8

Số vòng điều chỉnh

0

0

9

Cách điện lớp

3x0,08

3x0,08

10

Đờng kính trong

162x202

92x132

11

Đờng kính ngoài

215x275

146x186

12

Chiều cao bối dây

300

300

13

Nẹp giữa bối dây

Không

14

Nẹp hai đầu

10-23

15

Chiều quấn

Phải

10-23

Sơ đồ nguyên lý quấn biến thế:
Cun dây u tiên s c qun quanh tr th nht v th hai, cun th hai qun
tr th hai v th ba, cun dây th ba s c qun quanh tr th ba v th nht. Trong
mi pha, các cun ny s c qun theo chiu ngc li trc khi c ni vi dây
trung tính. Khi các cun dây c qun ngc chiu nhau vi t thông ging nhau
17


trong mỗi pha, sẽ tạo ra một luồng từ th«ng kh«ng đổi và ngược chiều với chiều dßng
điện trong pha, dßng điện pha 0 xuất hiện trong khi mang tải sẽ được bï trong mỗi pha
và sẽ tự động được dẫn vào d©y trung tÝnh. Kết quả là giảm tự động dßng điện do mÐo
sãng, khử c¸c sãng hài và dßng điện kh¸ng c©n bằng và giảm sự lệch pha giữa điện ¸p
và dßng điện.
- Ở đ©y, bộ giảm sãng hài 3 pha 4 d©y bao gồm biến thế Ziczac 70, trong đã c¸c vßng
d©y của nã được nối giữa hệ thống nguồn điện 55 và tải 50 và được quấn qua l−íi 60
cã trụ 61, 62 và 63 riªng biệt với dạng ziczac và phần nối tam gi¸c hở 80 trong mỗi
cuộn d©y sẽ được quấn qua 3 trụ 61, 62 và 63 giữa d©y trung tÝnh N của nguồn và “n”
của tải.
- Nguồn điện 3 pha 4 d©y là 1 biến thế nối Y gồm c¸c pha R, S, T và d©y trung tÝnh N
cung cấp nguồn xoay chiều cho tải. Biến thế và 1 đầu của tam gi¸c hở được đặt giữa
nguồn điện và tải. Cuộn sơ cấp và thứ cấp của biến thế được nối với từng pha riªng biệt

của nguồn điện và được quấn qua 2 của 3 trụ 61, 62 và 63 trong đã chiều của luồng từ
th«ng là ngược nhau. Cuộn sơ cấp nối với pha R sẽ được quấn qua trụ 61 và cuộn thứ
cấp sẽ được quấn qua trụ 62. Điểm cuối của cuộn sơ cấp sẽ được nối với điểm cuối của
cuộn thứ cấp, và điểm đầu của cuộn sơ cấp sẽ được nối với d©y “n” của tải. Tương tự,
cuộn sơ cấp nối với pha S sẽ được quấn qua trụ 62 và cuộn thứ cấp sẽ được quấn qua
trụ 63, cßn cuộn sơ cấp nối với pha T được quấn qua trụ 63 và cuộn thứ cấp được quấn
qua trụ 61, điểm đầu của cuộn sơ cấp sẽ được nối với d©y trung tÝnh “n” của tải. Như ở
biểu đồ vector, dßng điện pha 0 của từng pha sẽ ngược chiều nhau và triệt tiªu nhau.
- Để chuyển dßng sãng hài từ nguồn điện qua d©y trung tÝnh ‘n” phÝa tải, phần nối của
tam gi¸c hở được đặt giữa d©y N và d©y “n”. Cuộn sơ cấp của pha T được nối với d©y 0
của tải và được quấn qua trụ 63 của pha S quấn qua trụ 62 và của pha R quấn qua trụ
61, mỗi cuộn d©y được quấn theo cïng chiều trong đã điểm cuối của pha R được nối
với d©y trung tÝnh của nguồn điện. C¸c điểm nối của 3 pha tam gi¸c hở được nối với N
của lưới và “n” của tải.
- Trªn h×nh 6, d©y N kh«ng nối trực tiếp với d©y “n” mà nối qua phần tam gi¸c hở nªn
hầu hết c¸c sãng hài được đưa qua tải và được triệt tiªu riªng rẽ trong từng pha của tam

18


giác h. Nh vy hu ht các sóng hi c chuyn i v cung cp dòng in c bn
cho ngun in.
Đây là một biến thế đợc thiết kế tự động kiểm soát sự lêch pha giữa hiệu điện áp và
dòng điện thông qua cấu trúc bù từ thông bằng cách cuốn dây dẫn trên mỗi lõi sắt của
mỗi pha theo chiều ngợc nhau.

19


C1

°
90

ChiÒuc¸n
B

135
°

C1

C

L

Trô1
CÊp
01
02

C C1
400 390 320
400 390 350
L

B
80
50

K
5
5

ChiÒuDµy SèL¸

25x2 194
35x2 272

Trô2
L

B

45°

ChiÒuc¸n

C1

C

Trô2
CÊp
01
02

B
106
93

20

C C1
522 416 310
509 416 323
L

ChiÒuDµy SèL¸
25x2
35x2

386
542


xà
L
C

C

B

Chiều cán

C1

B

C1

Xà
Cấp
01
02

B
80
50

L
570
540

C
245
245

C1
165
195

Chiều dày

Số Lá

25x4
35x4

386
542

Thông số lõi tôn:
Trọng lợng tĩnh: 114 kg; Trọng lợng thô: 118 kg
Hcs = 320(mm), Mo = 240(mm), k = 5, Mặt cắt trụ tôn 80x50 + 50x70
Yêu cầu:
- Độ bavia<=0,02mm
- Cắt thử 1 đến 2 lá sau đó kiểmtra thấy đạt yêu cầu rồi mới cắt
hàng loạt

21


Th«ngsèlâi t«n
Hcs =320mm, Mo=240, k=5
Tr?nglu?ngtinh: 114kg
Tr?nglu?ngthô: 118kg líp2

líp1

k

k
B

k

Xµ

k

Xµ

Xµ
Mo

tiÕtdiÖnlâit«n

Trô 1

Trô 2

Hcs

Trô 2

Trô 1

Trô 2
Mo

Xµ

trängl−îngtõngcÊp
C?p1: 63kg
C?p2: 51kg

22

Trô 2

§¶o
mÆt

B


S¬ ®å nguyªn lý biÕn thÕ

23


s¬ ®å nguyªn lý thiÕt bÞ
ps-01/esc-01
NGUON 380V
N

Ð

APT

AP2

AP1

Ð KBT

Ð BT

CT1

CT2

L1

L2

L3

biÕn thÕ Ziczac

U

V

W

§éng c¬

H×nh 2: S¬ ®å nguyªn lý biÕn thÕ

24


H×nh 3: MÆt ngoµi tñ PS – 01/ESC-01

25