Bài giảng Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Lời nói đầu
Năng lượng là nguồn động lực cho mọi hoạt động sản xuất và đời sống của
nhân loại. Trong thời đại cách mạng khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão
trên quy mô toàn thế giới yêu cầu tiêu thụ năng lượng ngày càng gia tăng. Nguồn
năng lượng hóa thạch như than, dầu khí đang dần cạn kiệt. Việc sử dụng năng lượng
hóa thạch tạo ra khí điôxit cacbon, mêtan, bụi…gây ô nhiễm môi trường, tạo nên
hiệu ứng nhà kính và là nguyên nhân chủ yếu làm cho trái đất nóng lên.
Để phát triển ổn định loài người một mặt phải sử dụng năng lượng một cách
tiết kiệm và hiệu quả đồng thời cần tăng cường nghiên cứu sử dụng các nguồn năng
lượng có tính chất tái tạo như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, …
Ở Việt Nam chính phủ đã ra Quyết định số 79/2006/QĐ-CP Chương trình
mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Tiếp theo Thủ tướng
chính phủ ký quyết định số 1855/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược phát triển năng
lượng quốc gia đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050. Để góp phần thực hiện
Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, Bộ
Giáo dục và Đào tạo chủ trì dự án đưa giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu
quả vào nhà trường với đề cương môn học mới Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu
quả.
Trên cơ sở đó, bài giảng “ Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ” được
biên soạn và phát hành, là tài liệu học tập cho các học sinh thuộc hệ Trung cấp
Chuyên nghiệp ngành Hệ thống điện của Trường Cao Đẳng Điện Lực Miền Trung.
Bài giảng lần đầu được biên soạn trong bối cảnh thời gian và kinh nghiệm thực
tiễn còn nhiều hạn chế, do đó nội dung kiến thức và bố cục chương trình không tránh
khỏi những thiếu sót. Rất mong sự góp ý chân thành của các đồng nghiệp và các em
học sinh để bài giảng ngày càng hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn.
Hội An, 2011
Các tác giả

1

Chương 1
NĂNG LƯỢNG TRONG SẢN XUẤT VÀ ĐỜI SỐNG

1.1 Tổng quan về năng lượng
1.1.1 Khái niệm năng lượng
Năng lượng là dạng vật chất có khả năng sinh công.
Có nhiều hệ thống phân loại khác nhau về năng lượng đang được sử dụng:
- Theo dạng vật chất năng lượng được phân loại như: thể rắn (than, củi…), thể
lỏng (dầu mỏ và các sản phẩm dầu), thể khí (khí đốt và các sản phẩm khí).
- Theo dòng biến đổi năng lượng ta thường gặp các khái niệm(Hình 1.1):
+ Năng lượng sơ cấp: Năng lượng sơ cấp là năng lượng khai thác trực tiếp từ
nguồn chưa qua công đoạn xử lý. Ví dụ như than đá, dầu thô…
Năng lượng
sơ cấp

Năng lượng
hữu ích

Năng lượng
thứ cấp

Tổn thất do vận chuyển và
biến đổi từ năng lượng sơ
cấp sang thứ cấp

Tổn thất do truyền tải
phân phối và hiệu suất
của thiết bị sử dụng

Hình 1.1 Quan hệ giữa các loại năng lượng
+ Năng lượng thứ cấp: Năng lượng thứ cấp là năng lượng đã qua một vài quá
trình biến đổi. Ví dụ như điện năng, khí hóa than…

2


+ Năng lượng hữu ích: Năng lượng hữu ích là năng lượng nhận được của
thiết bị sử dụng năng lượng trừ đi tổn thất do truyền tải phân phối và tổn thất của
thiết bị sử dụng năng lượng.
- Theo khả năng tái sinh năng lượng ta thường gặp khái niệm năng lượng tái
tạo và không tái tạo. Ví dụ năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thủy năng…là năng
tái tạo; năng lượng từ các dạng nhiên liệu hóa thạch như than, dầu mỏ, khí đốt không
có khả năng tái tạo.
1.1.2 Nhu cầu năng lượng trong sản xuất và đời sống
Sự tăng trưởng được kỳ vọng của nền sản xuất thế giới đang tạo ra nhu cầu
ngày càng tăng lên về các nguồn năng lượng, tuy nhiên ở các khu vực trên thế giới,
nhu cầu tăng lên rất khác nhau. Theo dự báo mức tăng trưởng nhu cầu cao về năng
lượng thế giới sẽ vượt mức tăng sản lượng dầu khí và than đá vào những năm gần
đây. Vì vậy vai trò của các nguồn năng lượng thay thế ngày càng quan trọng.
Hiện nay, nhiều quốc gia đã và đang tìm cách sử dụng nhiên liệu hiệu quả hơn
và tìm kiếm nhiều nguồn năng lượng thay thế, do vậy cường độ sử dụng năng lượng
dự kiến sẽ suy giảm với tốc độ nhanh, trong đó cường độ sử dụng dầu sẽ giảm nhanh
hơn so với các nguồn năng lượng khác. Các phương án gia tăng sản lượng cho khối
này hiện nay là phải gia tăng sản lượng các vùng nước sâu, dầu nặng, khí thiên nhiên
lỏng và nhiên liệu sinh học ở mức cao hơn độ suy giảm của sản lượng dầu truyền
thống. Đây là những thách thức không nhỏ cả về công nghệ lẫn nguồn vốn đối với
những nước như Việt Nam.
Do khủng khoảng kinh tế nên chi phí tìm kiếm thăm dò dầu khí bị cắt giảm,
nhiều dự án bị đẩy lùi tiến độ do tính kinh tế và khó khăn trong tiếp cận vốn, nguồn

cung có thể sẽ thiếu hụt nhẹ trong tương lai gần và kéo dài trong một thời gian. Các
thị trường khí phát triển nhanh là Trung Quốc, Ấn Độ, bên cạnh các nước nhập khẩu
lớn là Nhật Bản và Hàn Quốc. Trong khi đó trên quy mô toàn cầu nhu cầu khí trong
nước của chính các nước xuất khẩu khí cũng đang tăng mạnh. Điều này sẽ làm giảm
khả năng tăng nguồn cung trên quy mô toàn cầu. Như vậy, thị trường nhập khẩu khí
rất cạnh tranh và sẽ có tác động mạnh tới giá khí trong tương lai.

3


Bên cạnh cơ hội này là thách thức do tính cạnh tranh trong khu vực rất gay gắt
và rủi ro, do lợi nhuận bên trong lĩnh vực này thấp và nguy cơ bị thuế CO2 do xu
hướng cộng đồng thế giới ngày càng quan tâm đến vấn đề biến đổi khí hậu.
1.2 Chính sách năng lượng của Việt nam
1.2.1 Chính sách năng lượng
Quan điểm và chính sách năng lượng của Việt nam dựa trên sự hài hòa giữa
hiệu quả kinh tế, an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. Cụ thể là:
1. Khai thác đa dạng, hợp lý và có hiệu quả nguồn tài nguyên trong nước, kết
hợp với xuất nhập khẩu hợp lý trên cơ sở giảm dần, tiến đến không xuất khẩu nhiên
liệu sơ cấp, đáp ứng nhu cầu năng lượng cho phát triển kinh tế xã hội, bảo tồn nhiên
liệu và đảm bảo an ninh năng lượng cho tương lai.
2. Phát triển các công trình mới đồng thời với việc cải tạo nâng cấp các công
trình cũ. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các khâu từ sản xuất,
truyền tải, chế biến và sử dụng năng lượng.
3. Phát triển năng lượng đi đôi với bảo tồn tài nguyên, bảo vệ môi trường sinh
thái. Đảm bảo phát triển bền vững ngành năng lượng.
4. Từng bước hình thành thị trường cạnh tranh, đa dạng hóa phương thức đầu
tư và kinh doanh ngành năng lượng. Nhà nước chỉ độc quyền những khâu then chốt
để đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia.
5. Đẩy mạnh chương trình năng lượng nông thôn. Nghiên cứu phát triển các

dạng năng lượng mới và tái tạo để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng năng lượng, đặc
biệt đối với các hải đảo, vùng sâu, vùng xa.
6. Phát triển nhanh ngành năng lượng theo hướng đồng bộ, hiệu quả, trên cơ
sở phát huy nguồn nội lực, kết hợp với hợp tác quốc tế.
7. Phát triển dựa trên cơ sở sử dụng hợp lý, có hiệu quả nguồn tài nguyên
năng lượng mỗi miền, đảm bảo cung cấp đầy đủ, liên tục, an toàn cho nhu cầu năng
lượng của tất cả các vùng trong toàn quốc.

4


8. Khuyến khích các thành phần kinh tế tham gia phát triển nguồn điện trên cơ
sở tiềm năng năng lượng sẵn có của Việt Nam, hạn chế phụ thuộc vào năng lượng
nhập khẩu.
1.2.2 Tính cấp thiết của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
Ngày nay, việc khai thác, sử dụng hợp lí các nguồn năng lượng đang trở thành
một vấn đề cấp bách mang tính toàn cầu. Sở dĩ như vậy là do nhân loại đang đứng
trước hàng loạt nguy cơ mà nguyên nhân của nó chính là vấn đề khai thác, sử dụng
năng lượng: những nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hoá thạch) đang
ngày một cạn kiệt, nạn ô nhiễm môi trường và sự nóng lên của khí hậu trái đất do
chất thải trong quá trình sử dụng năng lượng.
Sử dụng tiết kiệm năng lượng và hiệu quả là sử dụng năng lượng một cách
hợp lý, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động
của các phương tiện, thiết bị sử dụng năng lượng mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng
lượng cần thiết cho quá trình sản xuất, giao thông, dịch vụ và sinh hoạt.
Việc sử dụng năng lượng hóa thạch gây ô nhiễm môi trường. Quá trình cháy
của nhiên liệu hóa thạch tạo nên điôxit cácbon CO2 và mêtan CH4. Cả hai là chất khí
gây hiệu ứng nhà kính, là nguyên nhân thay đổi khí hậu và làm nóng toàn cầu. Theo
thống kê trong số các chất khí gây hiệu ứng nhà kính CO2 chiếm 54%, mêtan 12%,
ôzon 7%. Bức xạ từ mặt trời một phần bị phản xạ bởi bầu khí quyển nhưng đa số bị

bề mặt trái đất hấp thụ làm mặt đất bị nóng lên. Một số bức xạ hồng ngoại qua lớp
không khí và một số bị các phân tử khí gây hiệu ứng nhà kính, chủ yếu là CO2 bức
xạ lại theo mọi hướng.. Kết quả là bề mặt trái đất và lớp không khí tầm thấp bị đốt
nóng nhiều hơn. Đây chính là hiệu ứng nhà kính gây phát nóng toàn cầu.
Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả có ý nghĩa rất quan trọng trong
quá trình phát triển năng lượng. Thực hiện tốt công tác này sẽ góp phần đáp ứng nhu
cầu sử dụng năng lượng ngày một cao hơn của nền kinh tế quốc dân, đồng thời bảo
vệ được môi trường. Khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên năng lượng giúp tiết
kiệm ngoại tệ, phát triển kinh tế xã hội một cách bền vững.
Để đưa việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào thực tế cuộc sống
cần tăng cường công tác thông tin tuyên truyền và giáo dục. Biện pháp hiệu quả là
sử dụng các công cụ thông tin đại chúng như: hệ thống phát thanh truyền hình, báo
5


chí, internet... với nhiều chương trình từ phổ cập đến nâng cao. Trong thông tin phổ
cập đến từng gia đình cần sử dụng các hình thức sinh động làm rõ lợi ích kinh tế của
việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả với vấn đề kinh tế đồng thời bảo vệ
môi trường sống.
Cần quan tâm chú ý đến đặc điểm của lứa tuổi, giới tính, đặc điểm kinh tế xã
hội của các tầng lớp dân cư. Chú ý đến đối tượng thế hệ trẻ là những người còn trên
ghế nhà trường nhưng trong tương lai sẽ làm chủ xã hội, có vai trò quyết định đến
việc sử dụng năng lượng. Thế hệ trẻ cần có hiểu biết đầy đủ về vai trò của năng
lượng, những vấn đề cấp bách của năng lượng thực tế và hình thành ý thức, thói
quen trong việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Đồng thời cũng cần nắm
vững các giải pháp kỹ thuật trong việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
 Thế nào là tiết kiệm năng lượng?
+ Tiết kiệm năng lượng là sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
+ Sử dụng tiết kiệm là sử dụng đúng lúc, đúng chỗ; không dùng nữa thì tắt
ngay. Ví dụ: chỉ bật đèn tại những vị trí sinh hoạt, cần chiếu sáng và bật vừa đủ,

không dùng nữa thì tắt ngay; hay với máy điều hòa không khí, chỉ nên đặt nhiệt độ
từ 260C trở lên.
+ Sử dụng hiệu quả là sử dụng một lượng năng lượng ít nhất mà vẫn thỏa
mãn nhu cầu sử dụng. Ví dụ: sử dụng các loại đèn tiết kiệm như đèn compact có
điện năng tiêu thụ thấp hơn loại đèn dây tóc mặc dù cho chất lượng ánh sáng như
nhau.
 Tiết kiệm năng lượng mang lại những lợi ích gì?
+ Tiết kiệm tiền cho bạn và gia đình.
+ Góp phần đảm bảo nhu cầu điện, gas, xăng… cho gia đình bạn và thế hệ
con cháu của bạn.
+ Góp phần hạn chế cắt điện luân phiên tại khu vực bạn ở.
+ Góp phần bảo vệ sự trong lành của môi trường – chính là bảo vệ sức khỏe
cho bạn và cả gia đình.

6


1.3 Giảm tổn thất năng lượng trong hệ thống điện(HTĐ)
Mô hình hệ thống truyền tải năng lượng điện như sau:

Phát

Truyền tải

Trạm BA
truyền tải

Phân phối
Trạm BA
phân phối

Tiêu thụ
Khu dân cư

Khu thương mại

Khu công nghiệp

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống điện
1.3.1 Giảm tổn thất trong khâu sản xuất
+ Đổi mới công nghệ cũng như thiết kế cho hệ thống lò hơi.
+ Lắp đặt mới các thiết bị giám sát quá trình đốt nhiên liệu.
+ Cải tiến thiết bị vệ sinh buồng đốt, thiết bị trao đổi nhiệt.
+ Giảm chi phí nhiên liệu thông qua việc giảm số lần lên, xuống máy ngoài kế
hoạch, chế độ chạy không kinh tế.
+ Giảm chi phí vật liệu phụ.
+ Giảm số lần sự cố.
+ Giảm tự dùng trong nhà máy( nhất là nhà máy thủy điện).
1.3.2 Giảm tổn thất trong khâu truyền tải
Khi truyền tải công suất tác dụng P, và công suất phản kháng Q từ nơi sản
xuất đến nơi tiêu thụ, có tổn hao công suất tác dụng ∆P và công suất phản kháng ∆Q

7


trên đường truyền tải. Tổn hao công suất tác dụng ∆P phụ thuộc vào nhiều nguyên
nhân:
+ Phụ thuộc vào độ lớn công suất tác dụng P, và công suất phản kháng Q
truyền tải trên đường dây.
+ Phụ thuộc vào điện áp truyền tải.

+ Phụ thuộc vào điện trở của đường dây.
+ Phụ thuộc vào chất lượng của đường dây (rò điện do cách điện không tốt,
phóng điện vầng quang…).
+ Phụ thuộc vào chất lượng điện (điều hoà bậc cao, mất đối xứng, tần số, điện
áp không ổn định...).
+ Chế độ vận hành không hợp lý.
Tính chung toàn HTĐ khoảng 8÷10% năng lượng điện được phát ra bị tổn hao
trong quá trình truyền tải, phân phối điện năng.
Bảng 1.1 Phân bố tổn thất trong HTĐ

Mạng có điện áp

Tổn thất điện năng %
Đường dây

Máy biến áp

Tổng %

U ≥ 110kV

13,3

12,4

25,7

U = 35kV

6,9

3,0

9,9

U = 0,1  10kV

47,8

16,6

64,4

Tổng cộng

68,0

32,0

100

Tổn hao công suất P trong các khâu truyền tải, phân phối điện năng được
tính bằng các công thức:
P = 3I2.Rd =

P2  Q2
P2
Q2
=
R

.
R

.Rd = P(P) +P(Q)
d
d
U2
U2
U2

(*)

Trong đó:
P,Q - công suất tác dụng, công suất phản kháng truyền tải trên đường dây.
Rd - điện trở của đường dây.
8


Từ công thức (*) ta suy ra các biện pháp giảm tổn hao trong các khâu truyền
tải, phân phối điện năng như sau:
+ Thiết kế, chọn đường truyền tải ngắn, chọn dây dẫn có kích thước đủ lớn,
điện trở suất nhỏ để điện trở đường dây nhỏ, sẽ giảm được tổn hao.
+ Điện áp truyền tải được lựa chọn phụ thuộc vào công suất và khoảng cách
truyền tải.
+ Giảm công suất phản kháng Q truyền tải trên đường dây bằng cách đặt tụ
điện hoặc máy bù đồng bộ gần phụ tải (bù cos); khi đó giảm được thành phần tổn
hao công suất P(Q) do Q gây ra.
+ Các loại phụ tải như: lò hồ quang, thiết bị chỉnh lưu, thiết bị biến đổi tần
số…làm xuất hiện điều hoà bậc cao trong HTĐ; làm tăng điện trở dây dẫn, tăng tổn
hao do dòng điện rò, giảm hiệu suất các động cơ…cần đặt thiết bị lọc các điều hoà

bậc cao (chú ý nhất điều hoà bậc ba).
+ Có chế độ vận hành phân phối phụ tải hợp lý, không để mất đối xứng.
+ Đường dây cũ, cách điện kém, dây dẫn đã dùng lâu dẫn điện kém làm tăng
tổn hao, cần cải tạo để tiết kiệm điện.
Điều 4 Luật Điện lực có ghi: “ Đơn vị truyền tải điện, phân phối điện có
trách nhiệm xây dựng kế hoạch, lộ trình cải tạo, nâng cấp các đường dây, trạm biến
áp truyền tải và phân phối hiện có để đảm bảo các tiêu chuẩn kinh tế - kỹ thuật theo
quy định”.
1.4 Quản lý nhu cầu sử dụng điện năng(Demand Side Management - DSM)
1.4.1 Khái niệm về DSM
Trong HTĐ luôn xuất hiện sự không đồng đều của phụ tải theo thời gian trong
ngày, theo mùa trong năm, có sự chênh lệch rất lớn của phụ tải giữa giờ cao điểm và
thấp điểm. Đối với HTĐ nước ta do thành phần phụ tải sinh hoạt và dịch vụ còn
chiếm tỷ lệ khá cao sự chênh lệch phụ tải HTĐ giữa giờ cao điểm và thấp điểm có
thể lên tới 2,5 lần. Điều này dẫn đến việc cần phải đầu tư lớn cho việc xây dựng
nguồn và hệ thống phải huy động những nguồn có chi phí nhiên liệu lớn như điêzen,

9


máy phát chạy dầu DO vào mùa khô…còn vào mùa nước các nhà máy thủy điện vẫn
phải dừng bớt một số tổ máy và xả nước đi.
Với đồ thị phụ tải luôn biến động lớn, công suất các tổ máy phát điện luôn
phải thay đổi, quá trình khởi động và dừng diễn ra thường xuyên ảnh hưởng tới tuổi
thọ, chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và tổn thất điện năng. Vận hành các tổ máy có công
suất luôn biến động trong giới hạn rộng sẽ gây nhiều bất lợi.
Chương trình DSM là giải pháp tổng thể phối hợp từ chính sách, tiêu chuẩn
thiết kế, sản xuất, chế tạo các thiết bị điện, biểu giá điện hợp lý và tiết kiệm năng
lượng, thực hiện các giải pháp kỹ thuật để thực hiện DSM. Mục tiêu cuối cùng của
DSM là nâng cao hiệu quả sử dụng và tiết kiệm năng lượng, san bằng đồ thị phụ tải

và hạ thấp yêu cầu sử dụng của toàn hệ thống nhưng vẫn đảm bảo tốt mọi hoạt động
sản xuất và đời sống.
1.4.2 Các giải pháp kỹ thuật của DSM
1. Đối với HTĐ nên xây dựng các nhà máy thủy điện tích năng. Nhà máy này
sẽ bơm nước từ hạ lưu trong giờ thấp điểm lên hồ chứa trên thượng lưu và phát điện
trong giờ cao điểm. Ở Hình 1.3 vẽ nguyên lý vận hành nhà máy thủy điện tích năng.
Trong giờ cao điểm, nhà máy phát điện vào lưới nhờ nguồn nước tích trữ
được ở hồ chứa 1 (bên trên), vào giờ thấp điểm, nhà máy vận hành ở chế độ bơm
nước từ hồ chứa 2 (bên dưới) lên hồ phái trên làm nguồn dự trữ. Thủy điện tích năng
tuy có hiệu suất thấp nhưng mang lại hiệu quả kinh tế cao vì đã tận dụng được điện
năng giờ thấp điểm để dự phòng và phát điện vào giờ cao điểm. Lượng nước được
tích trữ tương ứng với thời gian sử dụng vào khoảng 400 h.
2. Đối với sản xuất nên bố trí các ca làm việc, giảm tải vào giờ cao điểm.
3. Đảm bảo không sử dụng các phụ tải sinh hoạt có công suất lớn trong giờ
cao điểm. Ví dụ không sử dụng bình nước nóng trong giờ cao điểm. Nước nóng
được dự trữ trong các giờ thấp điểm từ trước.
4. Xây dựng chính sách năng lượng khuyến khích các sản phẩm năng lượng
có hiệu suất cao.
5. Xây dựng biểu giá điện khuyến khích chuyển nhu cầu sử dụng điện trong
giờ cao điểm sang giờ thấp điểm.

10


a) Chế độ bơm ở giờ thấp điểm

b) Chế độ phát ở giờ cao điểm

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý vận hành nhà máy thủy điện tích năng
6. Đẩy mạnh công tác truyền thông tuyên truyền về chương trình mục tiêu sử

dụng năng lượng tiết kiệm vả hiệu quả. Kết quả của việc thực hiện DSM ngoài việc
sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu còn nâng cao độ tin cậy cung cấp điện, chất
lượng điện năng được đảm bảo.
7. Có sự phối hợp giữa các đơn vị điện lực và khách hàng.
1.5 Quản lý năng lượng
1.5.1 Nguyên tắc quản lý
Quản lý năng lượng bền vững là quá trình quản lý năng lượng tại công ty
nhằm đảm bảo năng lượng được sử dụng một cách hiệu quả. Việc quản lý năng
lượng bao gồm toàn bộ các lĩnh vực có liên quan đến năng lượng tại công ty, không
những lưu ý đến việc tiêu thụ năng lượng của máy móc thiết bị mà còn phải tìm các
giải pháp để vận hành chúng một cách tối ưu.
Quản lý năng lượng phải tương thích và phù hợp với mục tiêu phát triển của
công ty, phải có khả năng kêu gọi và tập hợp được toàn thể cán bộ của công ty tham
gia vào các hoạt động sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Để làm việc này
cần nâng cao kiến thức cho toàn thể nhân viên trong công ty về sử dụng năng lượng
tiết kiệm và hiệu quả, các hoạt động này phải lồng ghép tích hợp vào các hoạt động
sản xuất và các hệ thống chất lượng khác của công ty.
Hệ thống quản lý năng lượng bền vững mang lại hiệu quả sau:

11


+ Giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng.
+ Quản lý giá năng lượng một cách hệ thống và làm giảm giá thành sản phẩm.
+ Tăng cường tính đảm bảo liên tục của hệ thống sản xuất.
+ Xây dựng được quy trình kiểm soát, hỗ trợ các hoạt động chất lượng khác
của công ty như Tổ chức Quốc tế về Tiêu chuẩn hóa (International Organization for
Standardization - ISO), Bảo dưỡng sản xuất tổng thể (Total Productive Maintenance TPM), Quản lý chất lượng tổng thể (Total Quality Management - TQM)…
Việc sử dụng năng lượng kém hiệu quả là do nhiều rào cản về nhận thức và
công nghệ:

+ Ý thức và thói quen bao cấp và bù giá về năng lượng, biểu giá năng lượng
cố định hoặc ít thay đổi trong thời gian dài.
+ Nhận thức không đúng về vai trò của năng lượng trong hệ sản xuất.
+ Thiếu hiểu biết về các khả năng tiết kiệm năng lượng, thiếu thông tin về
thiết bị mới.
+ Chỉ tập trung vào sản lượng, tốc độ sản xuất, ít quan tâm đến chi phí vận
hành.
+ Không chịu cải tiến đổi mới công nghệ.
1.5.2 Xây dựng và đánh giá quá trình quản lý năng lượng
Lộ trình xây dựng hệ thống quản lý năng lượng bền vững gồm các bước sau:
+ Đánh giá hiện trạng quản lý năng lượng: nội dung đánh giá là xem xét
chính sách năng lượng của công ty, các hoạt động của nhóm, đội quản lý năng
lượng, các hoạt động đào tạo về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả,
marketing các hoạt động tiết kiệm năng lượng và các tiêu chí đầu tư cho dự án tiết
kiệm năng lượng. Kết quả đánh giá này sẽ phản ảnh năng lực của công ty trong việc
xây dựng và vận hành hệ thống quản lý năng lượng.
+ Chuẩn bị về tổ chức: thành lập ban quản lý năng lượng có trách nhiệm xây
dựng và quản lý các hoạt động của hệ thống tuân theo quy trình đã được thống nhất
trong toàn bộ công ty. Cán bộ quản lý năng lượng do công ty trực tiếp bổ nhiệm có

12


nhiệm vụ theo dõi, giám sát và tổ chức thực thi các hoạt động sử dụng năng lượng
tại công ty.
+ Thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng: kiểm toán năng lượng, lựa
chọn mục tiêu tiết kiệm và kế hoạch thực hiện, xây dựng các nhóm thực thi các
nhiệm vụ, đề xuất ngân sách, tổ chức đào tạo. Kết quả của giai đoạn này là phải phân
loại mức độ quản lý năng lượng từ mức cao đến mức thấp thấp.
+ Tích hợp hệ thống quản lý năng lượng và các hệ thống quản lý khác: thiết

lập quy trình làm việc chuẩn nhằm sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, xây
dựng kế hoạch đánh giá và hậu kiểm toán. Tổ chức đào tạo cho nhân viên công ty
thực hiện kế hoạch này. Lồng ghép hệ thống quản lý năng lượng với chính sách cải
tiến chất lượng, môi trường. Luôn so sánh thực tế hoạt động của công ty với các
công ty hàng đầu khác.
Cần thực hiện ngay việc theo dõi đánh giá kết quả đạt được khi tiến hành các
giải pháp không chi phí hoặc chi phí đầu tư thấp. Theo dõi bằng cách đo đạc thường
xuyên tại các khu vực có liên quan. Thường xuyên đánh giá sự ổn định của giải
pháp. Thiết lập các định mức tiêu thụ năng lượng và đưa ra mức chuẩn mới, duy trì
việc cải tiến liên tục, duy trì tính bền vững của hệ thống quản lý năng lượng. Các
mức chuẩn mới dựa trên định mức ngành.
1.6 Kiểm toán năng lượng
1.6.1 Mục tiêu của kiểm toán năng lượng
Mục tiêu của kiểm toán năng lượng là xác định các biện pháp giảm suất tiêu
thụ năng lượng, giảm các chi phí vận hành. Kiểm toán năng lượng là công cụ trợ
giúp quản lý và được phân thành kiểm toán năng lượng sơ bộ và kiểm toán chi tiết.
1.6.2 Các hình thức kiểm toán năng lượng
a) Kiểm toán năng lượng sơ bộ
Việc kiểm toán năng lượng sơ bộ thường tiến hành một lần trong một năm và
xem xét khoảng 85% nhu cầu năng lượng, thường bao gồm các bước sau:
+ Chuẩn bị kiểm toán: làm quen với nhà máy, tìm hiểu dây chuyền công
nghệ. Thiết kế câu hỏi phỏng vấn để thu thập thông tin. Chuẩn bị các dụng cụ đo,
chuẩn bị nhân lực gồm khoảng 4 kiểm toán viên.
13


+ Tiến hành kiểm toán sơ bộ: phân phối bảng phỏng vấn đến các cá nhân và
đơn vị có liên quan. Trực tiếp phỏng vấn cán bộ quản lý và công nhân vận hành.
Phân tích các quá trình hoạt động trong nhà máy, đo kiểm tra các thiết bị hiện tại.
Thời gian thực hiện kiểm toán từ 3÷5 ngày.

+ Xử lý dữ liệu và báo cáo kết quả: thiết kế các bảng tổng hợp dữ liệu. Thiết
lập các biểu đồ tiêu thụ năng lượng, các chỉ số đánh giá và định lượng sơ bộ các cơ
hội tiết kiệm năng lượng. Báo cáo kiểm toán năng lượng sơ bộ cần thực hiện trong
vòng một tháng sau khi kết thúc đợt kiểm toán sơ bộ.
b) Kiểm toán năng lượng chi tiết
Kiểm toán chi tiết xem xét khoảng 95% nhu cầu năng lượng và được tiến hành
3 năm một lần. Quá trính chuẩn bị tiền kiểm toán tương tự như đối với kiểm toán sơ
bộ và thực hiện kiểm toán trong 4÷16 tuần. Nhóm nhân lực cần chuẩn bị ít nhất 5
kiểm toán viên. Báo cáo kiểm toán cần hoàn thành trong vòng 3 tháng sau đợt kiểm
toán.
Trong kiểm toán chi tiết cần nhận dạng các cơ hội tiết kiệm năng lượng không
cần chi phí, có chi phí thấp hoặc đòi hỏi đầu tư lớn.
Các giải pháp không cần chi phí có tiềm năng tiết kiệm năng lượng 10% gồm
các giải pháp quản lý và cải thiện quy trình vận hành và bảo dưỡng.
Các giải pháp có chi phí thấp có tiềm năng tiết kiệm năng lượng 20%.
Đối với các giải pháp có vốn đầu tư lớn cần lập báo cáo tiền khả thi, phân tích
chi tiết chi phí và lợi ích kinh tế, tỷ lệ hoàn vốn, cân nhắc các yếu tố về môi trường
và sức khỏe nghề nghiệp và lập thứ tự ưu tiên cho việc triển khai các giải pháp. Tiến
hành phân tích so sánh về chi phí và lợi nhuận cho các dự án tiết kiệm năng lượng.
Tìm nguồn tài chính cho dự án bằng nguồn vốn sẵn có của đơn vị, vốn vay ngân
hàng, hỗ trợ tài chính của các dự án hoặc mua trả góp.
───────────────────────────────────────
Câu hỏi ôn tập chương 1:
1. Tình bày khái niệm năng lượng, các dạng năng lượng?
2. Trình bày tính cấp thiết của việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả?

14


3. Thế nào là tiết kiệm năng lượng? lợi ích của việc tiết kiệm năng lượng?

4. Trình bày các chính sách năng lượng của Việt Nam?
5. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống điện?
6. Trình bày các giải pháp kỹ thuật của DSM?
Bài tập tham khảo chương 1:
Bài tập 1.1:
Nếu thay bóng đèn sợi đốt 100W bằng đèn compact 20 W phải chi phí thêm
30.000 đồng nhưng có quang thông không đổi. Giả thiết mỗi ngày bật đèn trong 4
giờ, tính điện năng và lượng than tiết kiệm được khi sử dụng đèn compact trong 1
năm, tính thời gian thu hồi vốn đầu tư và tính lượng CO2 cắt giảm. Giả thiết giá tiền
điện là 1000 đ/1kWh, tiết kiệm được 1kWh điện sẽ tiết kiệm được 0,5 kg than và
mỗi kg than phát thải 1,83 kg CO2.
Trả lời:
- Lượng điện năng tiết kiệm trong 1 năm do sử dụng đèn compact là:
(100 – 20)x 4x365 = 116,80 kWh
- Lượng than tiết kiệm tương ứng là:
16,80x0,5 = 54,40 kg.
- Tiền điện tiết kiệm là:
116,80x1000 = 116.800 đồng/1 năm
Hay là:
116.800/12 = 9.733 đồng /1 tháng.
- Thời gian thu hồi vốn đầu tư:
30.000/9.733 = 3,08 tháng.
- Lượng CO2 cắt giảm là:
54,40x1,83 = 99,55 kg CO2.

15


Bài tập 1.2:
Tính điện năng tiêu thụ trong một tháng(30 ngày), lượng than để sản xuất ra

điện năng trên và lượng phát thải CO2 của một căn hộ có sử dụng các thiết bị điện
như bảng sau(Giả thiết giá tiền điện là 1000 đ/1kWh, tiết kiệm được 1kWh điện sẽ
tiết kiệm được 0,5 kg than và mỗi kg than phát thải 1,83 kg CO2):
TT

Thiết bị

Tính năng

Số lượng

Thời gian sử dụng

1

Đèn huỳnh quang

36W+chấn lưu 6W

4

5 giờ/ngày

2

TV

100W

1

6 giờ/ngày

3

Tủ lạnh

80 W

1

24 giờ/ngày, thời
gian chạy/dừng 0,4

4

Quạt điện

60 W

2

8 giờ/ ngày

Trả lời:
- Điện năng tiêu thụ trong 1 tháng của căn hộ:
+ Đèn:

4(36+6)x5x30

= 25.200 Wh

+ TV:

100x6x30

= 18.000 Wh

+ Tủ lạnh:

80x24x30x0,4 = 23.040 Wh

+ Quạt điện:

2x60x8x30

= 28.800 Wh

Tổng điện năng tiêu thụ trong một tháng = 95.040 Wh
- Lượng than để sản xuất ra điện năng trên là:
95,040 kWh x 0,5 = 47,52 kg
- Lượng CO2 phát thải:
47,52 kg than x 1,83 = 86,96 kg CO2.
Bài tập 1.3:
Một tải gồm điện trở R = 6  , điện kháng X = 8  mắc nối tiếp vào nguồn
điện áp U = 220V. Tính điện dung C của tụ điện để hệ số công suất cos  = 0,93.
Trả lời:
- Tổng trở mạch điện: z  R 2  X 2  6 2  8 2  10
- Dòng điện I trước khi bù: I 

U 220

 22 A
z
10

- Công suất tải tiêu thụ: P  RI 2  6.22 2  2904 W
- Hệ số công suất của tải là:

16


cos 1 

R 6

 0,6 suy ra tg 1  1,333
z 10

- Để nâng cao hệ số công suất lên cos  = 0,93, nghĩa là tg   0,395 ta cần
mắc song song với tải một tụ điện C bằng:
C

P
2904
(tg1  tg ) 
(1,333  0,395)  179,2 F
2
U
314.220 2

- Dòng điện trước khi bù:
I=

U 220
= 22 A

z
10

- Dòng điện tổng sau khi bù:
I

P
2904
= 14.19 A

U cos  220.0,93

Ta nhận thấy dòng điện tổng sau bù giảm đi, nghĩa là tổn hao công suất và sụt
áp trên đường dây giảm đi.

17


Chương 2
TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO THIẾT BỊ ĐIỆN
CÔNG NGHIỆP VÀ GIA DỤNG

2.1 Tiết kiệm năng lượng cho thiết bị điện công nghiệp

2.1.1 Máy biến áp(MBA)
Máy biến áp là máy điện dùng để truyền tải và phân phối điện năng từ cấp
điện áp này sang cấp điện áp khác với tần số không thay đổi. Máy biến áp được dùng
rất nhiều trong truyền tải và phân phối điện năng.

Hình 2.1 Máy biến áp 3 pha
a) Tiết kiệm trong thiết kế chế tạo
Các MBA tiêu chuẩn được thiết kế với tổng chi phí vật liệu tác dụng và chi
phí vận hành nhỏ nhất. Để giảm tổn hao trong MBA có thể chế tạo mạch từ có tiết
diện lớn hơn, do đó từ cảm B trong mạch từ và tổn hao không tải (tổn hao sắt) sẽ nhỏ
hơn so với MBA tiêu chuẩn. Tiết diện dây quấn của MBA hiệu suất cao cũng lớn
hơn, do đó tổn hao đồng nhỏ hơn tổn hao đồng của MBA tiêu chuẩn. Giá thành của
MBA hiệu suất cao lớn hơn giá thành MBA tiêu chuẩn, tuy nhiên lợi ích của việc
giảm chi phí vận hành do tổn hao công suất giảm sẽ bù lại. Mặc dù thời gian làm
việc trong ngày của MBA có thể ít, máy thường xuyên nối vào lưới điện và luôn
chịu tổn hao Pst = P0. Thiết kế MBA có tổn hao không tải nhỏ bằng cách sử dụng
18


tôn silic chất lượng cao, sử dụng công nghệ cắt tôn và xử lí tôn sau gia công. Do tiến
bộ khoa học vật liệu, thép silic có tổn hao thấp, tổn hao không tải chỉ còn (0,1 
0,4%)Sđm.
Ngày nay đang có xu thế sử dụng lõi thép được chế tạo bằng vật liệu dẫn từ
vô định hình. Việc sử dụng vật liệu dẫn từ vô định hình ở tần số 50÷60 Hz đã và
đang được triển khai mạnh mẽ ở Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc,
Nga…Hiện nay, tại 7 nước châu Á đã có khoảng 515.000 máy biến áp phân phối
có mạch từ là vật liệu vô định hình. Vật liệu chế tạo mạch từ bằng lá thép vô định
hình sẽ giảm tổn hao không tải của xuống, chỉ bằng 10÷25 % so với MBA dùng tôn
silic truyền thống. Bảng 2.1 dẫn ra tổn hao không tải của 4 loại MBA điện lực do
Tổng công ty Điện lực Hàn Quốc công bố.

Bảng 2.1 Tổn hao không tải của một số máy biến áp

Máy biến

Công suất

áp

(kVA)

1 pha
3 pha

Tổn hao không tải (W)

Độ giảm

Lõi thép biến áp thông

Lõi thép vô

tổn hao

thường, tôn silic

định hình

(%)

50

149

38

75

100

245

62

75

300

1400

200

86

1000

3000

390

87

Về hiệu quả kinh tế, mặc dầu giá thành của thép vô định hình hiện nay cao
gấp rưỡi so với tôn silic, tuy nhiên do tổn hao điện năng không tải nhỏ nên hiệu quả
kinh tế rất rõ ràng. Người ta cũng tính được, khi sử dụng MBA lõi thép vô định hình
(thay cho tôn silic) thời gian thu hồi vốn là 3÷5 năm. Bảng 2.2 nêu hiệu quả kinh tế
khi sử dụng thép vô định hình thay cho tôn silic chế tạo lõi thép MBA.
Bảng 2.2 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng lõi dẫn từ vô định hình

1

Biến áp 500 kVA, 3 pha, điện áp 22/0,4 kV
Tổn hao không tải khi sử dụng thép vô
270 W
định hình

2

Tổn hao không tải khi sử dụng tôn silic

2.040W

3

Tiết kiệm công suất điện

1.770W
(2040W-270W)
19

4

Tiết kiệm điện trong 1 năm

15.505 kWh
(1.770Wx24hx365ngàyx10-3)

5

Tiết kiệm tiền điện trong 1 năm

1.395USD
(15.505 x 0.09USD/kWh)

Hiệu suất là thông số quan trọng, cứ một kW công suất đặt của máy phát điện
cần khoảng 79 kVA công suất đặt của MBA, vì vậy giảm tổn hao công suất ở MBA
sẽ tiết kiệm được nhiều năng lượng. Khi chế tạo cần chú ý giảm tổn hao Pn, P0.
b) Lựa chọn vị trí đặt MBA hạ áp hợp lý
Trạm biến áp hạ áp nên đặt gần thiết bị động lực. Tổn thất năng lượng và tổn
thất điện áp ở mạng hạ áp lớn hơn mạng cao áp, trạm biến áp hạ áp đặt trung tâm
phụ tải hạ áp sẽ tiết kiệm năng lượng hơn.
c) Sử dụng MBA tự ngẫu trong lưới truyền tải
Trong MBA tự ngẫu dây quấn w1, w2 có phần chung, tiết kiệm dây quấn đồng
thời khi sử dụng tổn hao trong MBA nhỏ hơn.
Người ta đã tính được, khối lượng vật liệu tác dụng khi sử dụng MBA tự
ngẫu, so với khối lượng vật liệu tác dụng MBA hai dây quấn cùng kích cỡ và cùng
đặc tính được tính theo biểu thức:
GTN

U U2

 G  1
 U1





3/ 4

(2.1)

Tương ứng tổn hao trong MBA cũng giảm đi
PTN

U U2
 P 1
 U1





3/ 4

(2.2)

Trong đó GTN, PTN là khối lượng vật liệu tác dụng và tổn hao khi mang tải của
MBA tự ngẫu; G, P là khối lượng vật liệu tác dụng và tổn hao khi mang tải của
MBA hai dây quấn. Ta nhận thấy tỉ số biến đổi k của MBA càng gần 1 thì chế tạo và
vận hành MBA tự ngẫu càng tiết kiệm.

d) Lựa chọn số MBA làm việc song song
Để đảm bảo an toàn và liên tục cung cấp điện các MBA thường làm việc song
song. Các điều kiện làm việc song song là:

20


+ Cùng tổ nối dây, nghĩa là cùng số giờ.
+ Cùng cấp điện áp và tỷ số biến đổi.
+ Cùng điện áp ngắn mạch vì hệ số tải của các MBA làm việc song song tỷ lệ
nghịch với điện áp ngắn mạch.
Các điều kiện này nhằm đảm bảo không có dòng điện chạy quẩn giữa các
MBA gây tổn hao công suất.
e) Không đặt các thiết bị phụ trợ khi chưa cần thiết
Khi sử dụng ổn áp, kháng điện để khử điều hòa bậc cao và cân pha, chúng đều
tiêu thụ năng lượng, khi thật cần mới sử dụng.
2.1.2 Động cơ không đồng bộ(ĐCKĐB)
Động cơ không đồng bộ được dùng rất phổ biến trong công nghiệp và sinh
hoạt như: nghiền vật liệu, băng tải, bơm nước...

Hình 2.2 Động cơ không đồng bộ
a) Thiết kế chế tạo động cơ có hiệu suất cao
Động cơ không đồng bộ đựơc sử dụng rộng rãi trong thực tế. ĐCKĐB có hiệu
suất cao có kích thước tác dụng (tiết diện lõi thép, tiết diện dây quấn) lớn hơn động
cơ thông dụng. Vật liệu lá thép kỹ thuật điện có tổn hao thấp, cán mỏng, hệ số lấp
đầy rãnh cao hơn, khe hở không khí đủ nhỏ, lồng sóc rôto bằng đồng, dung sai chế
tạo nhỏ.
Về thiết kế tính toán tối ưu mạch từ, mạch điện, tối ưu kích thước răng rãnh để
phân bố đều mật độ từ thông ở gông và răng rôto và stato. Các nước quy định tiêu
chuẩn hiệu suất cho động cơ với ưu tiên động cơ hiệu suất cao. Ở Việt Nam Bộ

Khoa học và Công nghệ đã ban hành bộ Tiêu chuẩn ĐCKĐB ba pha rôto lồng sóc
21


hiệu suất cao TCVN 7540-1/2005 yêu cầu hiệu suất tối thiểu của ĐCKĐB rôto lồng
sóc được chế tạo phải cao hơn Tiêu chuẩn sử dụng trước đây (TCVN 1987-1994) từ
1 đến 5 %.
Tại Việt Nam chỉ riêng công ty chế tạo Điện cơ Hà Nội hàng năm sản xuất
hơn 35.000 động cơ. Nếu giả thiết nâng cao được 1 % hiệu suất của ĐCKĐB thì
trong số điện năng tiêu thụ bình quân một năm của Việt Nam là 70 tỷ kWh, 50 % là
điện năng tiêu thụ của các ĐCKĐB và sơ bộ lấy tiền điện kinh doanh 1 kWh là 1725
đồng thì số tiền điện tiết kiệm do động cơ hiệu suất nâng cao thêm 1 % là:
35 tỷ x 0,01 x 1.725 = 603,75 tỷ đồng.
b) Tiết kiệm điện cho ĐCKĐB bằng cách sử dụng biến tần
Nếu ĐCKĐB làm việc với tải bơm nước, máy nén, quạt gió nối trực tiếp với
lưới (Hình 2.3a) khi công suất cơ của tải thay đổi thì công suất điện của động cơ hầu
như không đổi, năng lượng bị tiêu hao trên trên các van của hệ thống thủy khí, trên
cánh quạt. Khi sử dụng hệ truyền động có tốc độ thay đổi nhờ biến tần (Hình 2.3b)
khi lưu lượng của tải giảm thì công suất điện của động cơ giảm theo đường bậc 3
(Hình 2.4). Vì vậy khi lưu lượng cần thiết bằng 80% thì công suất điện của động cơ
bây giờ bằng (0.8)3 = 51%, nghĩa là tiết kiệm được 49% điện năng so với phương án
không điều chỉnh tốc độ.

Aptômat

Công tăc tơ

(a)

Aptômat

Biến tần

(b)

Hình 2.3 Hệ truyền động điện tốc độ không đổi(a) và thay đổi(b)nhờ biến tần
Về cấu tạo biến tần gián tiếp gồm bộ chỉnh lưu biến đổi điện áp tần số lưới f1
thành điện áp một chiều. Qua mạch một chiều trung gian điện áp được lọc, tiếp theo
là mạch nghịch lưu IGBT biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều tần số
f2. . Mạch đầu vào có bộ lọc nhiễu EMC, tất cả được điều khiển bằng vi xử lý.
22


Phần trăm công suất,
áp suất, lưu lượng

A- Lưu lượng
B- Áp suất
C- Công suất

Phần trăm
tốc độ

Hình 2.4 Quan hệ công suất, lưu lượng, áp suất theo tốc độ
Hiệu suất năng lượng của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện
bán dẫn công suất hiện đại. Bộ biến tần làm việc theo nguyên lý thay đổi tần số (kết
hợp thay đổi điện áp theo quan hệ U/f không đổi) đảm bảo mô men khởi động đủ lớn
hơn mô men tải ngay cả khi ở tốc độ rất thấp. Đồng thời dòng điện đưa vào động cơ
không tăng, do phối hợp giữa điện áp và tần số để giữ cho từ thông đủ để sinh
mômen.

Dòng khởi động lớn nhất của hệ truyền động biến tần chỉ bằng dòng định
mức, vì vậy không làm sụt áp lưới khi khởi động, đảm bảo các ứng dụng khác không
bị ảnh hưởng và tiết kiệm điện năng khi khởi động.
Với những ứng dụng đặc tính tải thay đổi, như truyền động băng tải, khi non
tải động cơ hoạt động non tải hiệu suất thấp. Trong trường hợp này 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 cơ cho phù
hợp với yêu cầu tải thực tế, tối ưu được việc sử dụng điện năng. Biến tần đáp ứng
được dải công suất rộng, đặc tính mômen thay đổi cũng như cố định, phù hợp với tất
cả các loại động cơ điện trong công nghiệp.
Các biến tần đều được thiết kế có bộ lọc nhiễu tần số radio, tương thích với
chuẩn EN55011/1A (có thể sử dụng lắp đặt ở bất kỳ nơi nào, không gây ảnh hưởng
đến điều kiện làm việc của các loại thiết bị điện tử tin học, viễn thông khác trong dây
chuyền sản xuất), thiết kế thân thiện với người sử dụng, dễ dàng lắp đặt, cài đặt và
vận hành (Hình 2.5).

23


Biến tần

Hình 2.5 ĐCKĐB làm việc với biến tần
Kinh nghiệm cho thấy đối với máy bơm, máy nén, quạt gió động cơ kèm theo
biến tần có thể giảm 35% điện năng tiêu thụ, vì thế hệ truyền động động cơ không
đồng bộ rôto lồng sóc kèm theo biến tần trở nên rất thông dụng.
Trên thị trường thường gập biến tần của các hãng nổi tiếng như MCD của
Danfoss, ACS của ABB, Siemens: Micromaster, Altivar của Schneider, Yaskawa
F7, Yaskawa V1000....
c) Lựa chọn động cơ có công suất thích hợp
Lựa chọn động cơ có công suất thích hợp tránh vận hành non tải vì khi động

cơ non tải hệ số công suất giảm rõ rệt.
Việc thay các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng các động cơ có
công suất nhỏ hơn sẽ nâng được hệ số công suất cho thiết bị làm giảm tổn hao trong
hệ thống cũng như bản thân động cơ.
Trong vòng đời sử dụng của ĐCKĐB, chi phí mua động cơ và tiền bảo dưỡng
chỉ chiếm 4% còn tiền điện chiếm tới 96%, do đó việc nâng cao hiệu suất của động
cơ có hiệu quả kinh tế rõ rệt.
d) Giảm điện áp ở những động cơ thường xuyên làm việc non tải
Khi không có khả năng thay các động cơ thường xuyên làm việc non tải bằng
các động cơ có công suất nhỏ hơn có thể giảm điện áp ở các động cơ bằng cách: Đổi
nối tam giác sang sao; phân đoạn các dây quấn stato; chuyển đổi đầu phân áp của

24


máy biến áp. Hiệu quả của việc đổi nối tam giác sang sao khi động cơ làm việc non
tải trong bảng 2.3.
Bảng 2.3 Hiệu quả của việc đổi nối tam giác sang sao

cosđm
0,78
0,80
0,82
0,84
0,86
0,88
0,90
0,92

Tỉ số cosY/ cos tương ứng với

từng hệ số mang tải kt
kt= 0,1 0,2
0,3
0,4
0,5
1,94
1,8
1,64
1,49
1,35
1,85
1,73
1,58
1,43
1,30
1,78
1,67
1,52
1,37
1,26
1,72
1,61
1,46
1,32
1,22
1,66
1,55
1,41
1,27
1,18

1,60
1,49
1,35
1,22
1,14
1,57
1,43
1,29
1,17
1,10
1,50
1,36
1,29
1,11
1,06

2.1.3 Ứng dụng điện tử công suất
Điện tử công suất (điện tử dòng điện lớn) với đặc điểm chủ yếu là chuyển
mạch dòng điện lớn, điện áp cao để thay đổi độ lớn, dạng sóng dòng điện, điện áp,
điện tử công suất đã tạo nên cuộc cách mạng to lớn trong lĩnh vực điện năng. Các bộ
biến đổi điện tử công suất gồm các linh kiện điện tử công suất nằm trong mạch động
lực và các mạch điều khiển nhằm biến đổi dòng điện, điện áp và tần số dòng công
suất gồm có:
+ Bộ chỉnh lưu : biến đổi dòng xoay chiều thành một chiều.
+ Bộ nghịch lưu: biến đổi dòng một chiều thành xoay chiều.
+ Bộ băm: Biến đổi dòng một chiều-một chiều.
+ Bộ điều áp xoay chiều: biến đổi điện áp xoay chiều, tần số không đổi.
+ Bộ biến tần: biến đổi dòng điện xoay chiều về tần số và điện áp.
Hình 2.6 trình bày tóm tắt các bộ biến đổi điện tử công suất.

25