đồ án thực tập tốt nghiệp hệ thống điện nhà xưởng.

ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 1

MỤC LỤC
***
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………05

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Khái niệm hệ thống quản lý năng lượng…………………………..07

1.1.1. Lợi ích của quản lý năng lượng với doanh nghiệp……………....07
1.2. Tình hình sử dụng năng lượng tại các doanh nghiệp việt nam…...07

Chương 2
PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG
A.

Các giải pháp trong hệ thống điện………….……………….10
2.1.

Giải pháp trong sử dụng vận hành máy biến áp…………………10

2.1.1. Giới thiệu……………………………………………………………10
2.1.2. Các giải pháp sử dụng máy biến áp hiệu quả và tiết kiệm năng
lượng :
……………………………………………………………………...11
2.1.2.1. Chọn dung lượng máy biến áp hợp lý :……………………….11
2.1.2.2. Phân phối tải phù hợp giữa các máy…………………………..12

2.1.2.3. Điều chỉnh điện áp ra của máy biếp áp phù hợp với tình trạng làm
việc của phụ tải ……………………………………………………12
2.1.2.4. Giải pháp trong lắp đặt, vận hành máy biến áp trong nhà
máy………………………………………………………..13
2.2.

Hệ thống bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ
…………………………………………………………………………14

2.2.1. Giới thiệu…………………………………………………………14
2.2.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ…………………15
2.2.3. “Sự tiêu thụ công suất phản kháng” [8]…………………………16
2.2.3.1. Động cơ không đồng bộ………………………………………….16

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 1


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 2

2.2.3.2. Máy biến áp………………………………………………………17
2.2.3.3. Đèn huỳnh quang………………………………………………..17
2.2.4. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất………………………..19
2.2.4.1. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất tự nhiên……………….19
2.2.4.2. Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng các thiết bị bù………………21
2.3. Các giải pháp sử dụng động cơ……………………………………….21
2.3.1. Giới thiệu động cơ……………………………………………………21

2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ……………………..21
2.3.3.

Đánh giá tải động cơ……………………………………………23

2.3.4. Các giải pháp sử dụng động cơ…………………………………..25
2.3.4.1. Thay động cơ tiêu chuẩn bằng động cơ hiệu suất cao……………..25
2.3.4.2. Giảm mức non tải (tránh sử dụng động cơ quá lớn)………….25
2.3.4.3. Chọn công suất động cơ cho tải thay đổi…………………………..26
2.3.4.4.
2.3.4.5.

Điều chỉnh hệ số công suất bằng cách lắp tụ bù………………..27

2.3.4.6.

Dùng biến tần điều khiển tốc độ động cơ…………………………27

2.3.4.7.
2.4.

Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ………………………26

Trong vận hành, quản lý động cơ……………………………….28

Hệ thống chiếu sáng trong nhà máy xí nghiệp………………………28

2.4.1. Giới thiệu…………………………………………………………..28
2.4.2. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống chiếu sáng…29
2.4.2.1. Sử dụng ánh sáng tự nhiên………………………………………29

2.4.2.2. Giảm số lượng đèn để giảm chiếu sáng thừa…………………….29
2.4.2.3. Chiếu sáng theo công việc…………………………………………29
2.4.2.4. Lưạ chọn đèn và bộ đèn hiệu suất cao…………………………….30
2.4.2.5. Bảo dưỡng chiếu sáng……………………………………………..31
2.4.2.6. Vận hành thiết bị chiếu sáng………………………………………31
2.5.

Các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả trong văn

phòng làm việc…………………………………………………………..32
2.5.1. Giải pháp kĩ thuật…………………………………………..32
2.5.1.1.

Phải tổ chức kiểm tra nắm tình hình sử dụng điện toàn cơ quan
hiện nay……………………………………………………………32

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 2


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN
2.5.1.2.

Page 3

Đánh giá tình hình sử dụng điện qua kiểm tra và đề ra giải pháp
kĩ thuật tiết kiệm điện………………………………….32

2.5.2. Giải pháp hành chính, quản lý……………………………………33

2.5.2.1. Quy định các chế độ và thời gian sử dụng các thiết bị điện trong cơ
quan:………………………………………………………………… …33
2.5.2.2. Chế độ theo dõi………………………………………………….34
2.5.2.3. Chế độ thưởng phạt và động viên thi đua:……………… …….35

B.

Các giải pháp trong hệ thống thiết bị phụ trợ………..……35

2.6. Giải pháp sử dụng năng lượng trong máy nén và hệ thống khí nén….35
2.6.1. Giới thiệu………………………………………………………………35
2.6.2. Các giải pháp sử dụng năng lượng máy nén hiệu quả……………….36
2.7. Giải pháp chọn lựa và sử dụng hệ thống thông gió làm mát trong nhà
máy xí nghiệp……………………………………38
2.7.1. Giới thiệu……………………………………………………………38
2.7.1.1.
Thông gió tự nhiên………………………………………………38
2.7.1.2.
Thông gió cưỡng bức……………………………………………39
2.7.2.
Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả……………………39
2.7.2.1.
Chọn quạt thích hợp…………………………………………….39
2.7.2.2.
Giảm trở lực hệ thống……………………………………………39
2.7.2.3.
Các giải pháp trong vận hành……………………………40

Chương 3
XÂY DỰNG GIẢI PHÁP QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG HIỆU QUẢ

VÀ TIẾT KIỆM
3.1.

Giới thiệu chung về hệ thống quản lý năng lượng tại các xí nghiệp
công nghiệp………………………………………………………….40

3.2. Đặc điểm của hệ thống quản lý năng lượng…………………………41
3.3. Những yêu cầu chủ yếu của hệ thống quản lý năng lượng………….42
3.4. Giải pháp quản lý hệ thống năng lượng trong xí nghiệp công
nghiệp.............................................................................................................43
3.4.1 Hoạch định năng lượng ( kiểm toán năng lượng)…………………44
3.4.2 Thực hiện các giải pháp …………………………………………….53

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 3


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 4

3.4.3 Kiểm tra, kiểm soát thực hiện các dự án…………………………..54
3.4.4 Điều chỉnh vào cải tiến các giải pháp………………………………55

CHƯƠNG 4
MỘT SỐ ÁP DỤNG THỰC TẾ TẠI CÔNG TY PHỤ
TÙNG XE MÁY – Ô TÔ SHOWA VIỆT NAM.
4.1. Giới thiệu……………………………………………………………55
4.2. Một số giải pháp quản lý, tiết kiệm điện năng của một số hệ thống

trạm của công ty………………………………………………………………56
4.2.1. Giải pháp trong sử dụng vận hành máy biến áp…………..………..56
4.2.2.

Dùng biến tần điều khiển tốc độ động cơ bơm nước của trạm cấp
nước sinh hoạt……………………………………...……………..57

4.2.3.

Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống chiếu sang…58

MỞ ĐẦU
Từ xa xưa con người đã sử biết sử dụng năng lượng để phục vụ các hoạt động sản
xuất, sinh hoạt của mình. Cùng với lịch sử phát triển của con người, con người ngày
càng hoàn thiện hơn về phương pháp khai thác cũng như sử dụng các dạng năng lượng

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 4


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 5

khác nhau. Phương pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đang là vấn đề
chung của toàn thế giới. Trữ lượng các nguồn năng lượng hóa thạch là vô cùng hạn
chế, nếu tính như tình hình sử dụng năng lượng cũng như những dự báo về năng
lượng thì cuối thế kỉ 21 trữ lượng các dạng năng lượng hóa thạch sẽ không còn nhiều.
Để giải quyết bài toán về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả con người đã

không ngừng nghiên cứu và học tập để tìm ra các nguồn năng lượng mới, tìm ra các
phương pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. Trên thế giới đã có hàng loạt
các tổ chức về năng lượng được thành lập hướng dẫn các công ty sử dụng năng lượng
tiết kiệm và hiệu quả.
Là một sinh viên ĐH Công Nghiệp Hà Nội được học tập trong một môi trường khoa
học kĩ thuật tiên tiến. Trong quá trình học tập của mình em đã được học tập rất nhiều
về các thiết bị sử dụng năng lượng trong công nghiệp. Nhận thấy vấn đề sử dụng năng
lượng tiết kiệm và hiệu quả đang là vấn đề quan tâm của cả thế giới, trong quá trình
THỰC HIỆN LÀM ĐỒ ÁN MÔN HỌC CUNG CẤP ĐIỆN
nhóm em đã thầy giáo đưa ra đề tài “Nghiên cứu, lựa chọn giải pháp sử dụng
tiết kiệm và hiệu quả năng lượng trong các nhà máy.” .
Nội dung bài đồ án được em chia làm 3 chương với nội dung cụ thể như sau:

Chương 1 : tổng quan
Chương 2: Phân tích các giải pháp sử dụng năng lượng
Chương 3: Xây dựng giải pháp quản lý năng lượng hiệu quả và tiết kiệm.
Chương 4: Áp dụng cụ thể

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 5


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 6

Năng lượng được sử dụng trong các lĩnh vực giao thông, nông nghiệp, công nghiệp,

sinh hoạt… Nhu cầu tiêu thụ năng lượng phụ vào cơ cấu hệ thống kinh tế - xã hội của
mỗi nước mỗi khu vực.
Từ một dạng năng lượng sơ cấp có thể chuyển qua các công nghệ năng lượng khác
nhau để tới dạng năng lượng hữu ích khác nhau. Ngược lại, mỗi dạng năng lượng hữu
ích đều có thể nhận được từ các dạng năng lượng sơ cấp khác nhau. Hay nói cách khác
đi, các công đoạn năng lượng có mỗi quan hệ đa phương nhưng rất chặt chẽ để đảm
bảo sự cân bằng giữa nguồn và tiêu thụ, có xét đến hiệu suất của các công đoạn. Như
vậy hệ thống năng lượng bao gồm các nguồn năng lượng, các khâu chế biến, truyền
tải, phân phối và tiêu thụ năng lượng. Hệ thống năng lượng thường được xây dựng
theo địa dư, vùng, một quốc gia hay một khu vực các quốc ra.

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 6


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 7

“Sau đây là sơ đồ hệ thống năng lượng quốc gia :”

[11]

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 7


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

1.1.

Page 8

Khái niệm hệ thống quản lý năng lượng

Hệ thống quản lý năng lượng gồm có: cơ cấu nhân sự theo một tổ chức nhất định thể
hiện rõ chức năng, nhiệm vụ của tổ chức cũng như của từng thành viên; quy trình và
các công cụ thực hiện việc theo dõi, thống kê, thiết lập các mục tiêu tiết kiệm năng
lượng cho doanh nghiệp và kế hoạch thực hiện mục tiêu, đánh giá kết quả đạt được.

1.1.1. Lợi ích của quản lý năng lượng với doanh nghiệp
Sử dụng năng tiết kiệm và hiệu quả mang lại lợi ích không chỉ cho doanh nghiệp
như giảm chi phí năng lượng, tăng khả năng cạnh tranh, tăng năng suất sản xuất, cải
thiện chất lượng hàng hóa...; cho quốc gia như giảm nhập khẩu năng lượng, tiết kiệm
nguồn tài nguyên quốc gia, tiền tiết kiệm được có thể dùng cho các hoạt động xóa đói
giảm nghèo, chủ động hơn trong sản xuất và tiêu thụ năng lượng mà còn đối với toàn
cầu sẽ giúp giảm phát thải khí nhà kính, duy trì và ổn định môi trường bền vững
Doanh nghiệp sẽ có một quy trình quản lý chi phí năng lượng một cách có hệ thống
nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất. Giảm chi phí vận hành và bảo trì, nghĩa là giảm được
giá thành và tăng khả năng cạnh tranh cho doanh nghiệp. Qua đó sẽ tăng nhận thức
của nhân viên về việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, giảm lãng phí. Nâng
cao kiến thức của lãnh đạo và nhân viên về quản lý năng lượng. Nhờ vậy doanh
nghiệp sẽ có một kế hoạch và mục tiêu rõ ràng về sử dụng năng lượng. Điều quan
trọng khác là hệ thống quản lý năng lượng sẽ hỗ trợ tích cực cho những hệ thống quản
lý chất lượng khác như ISO 9001, 14001, TQM, v.v...

1.2.

Tình hình sử dụng năng lượng tại các doanh nghiệp việt nam

Tại Việt Nam, trong những năm qua, với sự tăng trưởng liên tục ở tốc độ cao của
nền kinh tế, tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa được đẩy mạnh, mức sống của
người dân tăng lên đã làm cho nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng lớn. Trong khi
đó, giới hạn về công nghệ và tài chính không cho phép chúng ta phát triển nhanh các
nguồn năng lượng mới thay thế các nguồn năng lượng truyền thống cho nên thiếu hụt
năng lượng là một thực tế hiển nhiên. Theo dự báo, tốc độ tăng trưởng nhu cầu năng
lượng của toàn bộ nền kinh tế giai đoạn 2001-2020 là 8,1-8,7%. Trong đó, nhu cầu
tiêu thụ năng lượng trong công nghiệp tăng nhanh: từ 4,36 triệu tấn TOE (năm 2000)

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 8


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 9

lên đến 16,29 triệu tấn (năm 2010), 23,74 triệu tấn (năm 2015), và 33,12 triệu tấn năm
2020.
Mặt khác do trình độ công nghệ của nhiều ngành sản xuất trong nước còn lạc hậu
và phương thức quản lý còn yếu kém nên việc sử dụng năng lượng còn lãng phí.
Cường độ năng lượng của Việt Nam cao gấp 2 lần so với các nước trong khu vực.
Cụ thể là hiệu suất sử dụng trong các nhà máy đốt than, dầu của Việt Nam mới chỉ
đạt 28÷32% thấp hơn các nước đang phát triển 10% . Các lò hơi công nghiệp có hiệu
suất sử dụng chỉ khoảng 60%, thấp hơn mức trung bình thế giới khoảng 20%. Tính
trung bình, để làm ra cùng một giá trị sản xuất công nghiệp của nước ta phải tiêu tốn
năng lượng gấp 1,5-1.7 lần các nước phát triển trên thế giới. khoảng 95% các công
trình thương mại và nhà ở cao tầng tại việt Nam không tích hợp tính hiệu quả trong

sử dụng năng lượng vào khâu thiết kế cơ bản và vận hành công trình.
Ở các doanh nghiệp vừa và nhỏ, đội ngũ chiếm tới 95% số doanh nghiệp cả nước.
Không ít doanh nghiệp nhóm này sử dụng máy móc thiết bị cũ kỹ, lạc hậu khiến năng
lượng tiêu hao lớn. Đồng thời, tác động rất xấu đến môi trường sống của dân cư xung
quanh. Chẳng hạn, doanh nghiệp sản xuất gốm sứ tập trung với mật độ lớn trong một
làng nghề và sử dụng nhiên liệu chủ yếu là than và củi đã thải ra khí COx, SOx, NOx
tác động trực tiếp đến môi trường sống của người dân. Hay việc sản xuất gạch thủ
công cũng dùng than, củi với số lượng lớn làm ô nhiễm không khí, gây ra hiện tượng
mưa axit, tác động đến môi trường sản xuất nông nghiệp. Từ đó dẫn đến các tranh
chấp, kiện tụng không đáng có giữa người sản xuất gạch và sản xuất nông nghiệp.
Phó Vụ trưởng Vụ KH&CN, Bộ Công Thương cho biết: Tiềm năng tiết kiệm năng
lượng trong các ngành sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, thép, hàng tiêu dùng như
dệt may, giấy, chế biến thực phẩm từ 20-50%, ngành xây dựng dân dụng và giao thông
vận tải có thể đến 30%.
Tuy nhiên, thực tế lại đang tồn tại khá nhiều rào cản đối với việc sử dụng NL tiết
kiệm và hiệu quả. Theo PGS. TS Phạm Hoàng Lương, Viện Tiên tiến KH&CN,
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, trước hết là rào cản kỹ thuật, đó là sự thiếu hiểu biết
về tiết kiệm năng lượng như thiếu đồng hồ đo, thiếu thông tin về công nghệ hiệu quả
năng lượng, ý thức của cán bộ quản lý, cán bộ vận hành thiết bị còn yếu... Tiếp đến là
rào cản kinh tế như việc phân tích tài chính không phù hợp, thiếu vốn đầu tư. Bên
cạnh đó, là rào cản về thể chế, chính sách, thiếu các chính sách thúc đẩy việc sử dụng
năng lượng theo hướng tiết kiệm và hiệu quả.

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 9


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 10

Do vậy, cần thực hiện quản lý nội vi tốt, thay thế các thiết bị kém hiệu quả, giảm
tình trạng chạy non tải, tái sử dụng các nguồn năng lượng, tài nguyên; Tiến hành xây
dựng mô hình quản lý năng lượng đối với cơ sở sản xuất công nghiệp bao gồm các
bước thực hiện sau: Nhận thức về tiết kiệm năng lượng, cam kết của các lãnh đạo,
kiểm toán năng lượng sơ bộ, kiểm toán năng lượng chi tiết, thực hiện các giải pháp
tiết kiệm năng lượng không chi phí hoặc chi phí thấp sau đó tiến hành nghiên cứu tiền
khả thi của các giải pháp cần đầu tư lớn, tìm nguồn tài chính, mua sắm thiết bị, xây
dựng và chạy thử nghiệm; Tiếp đến theo dõi, đánh giá kết quả của các giải pháp, và
thiết lập các định mức tiêu thụ năng lượng nhờ hệ thống quan trắc...
Nhiều chuyên gia cho rằng để việc tiết kiệm và sử dụng hiệu quả năng lượng thực
sự trở thành thói quen của các tổ chức, cá nhân và cộng đồng trước mắt việc ban hành
Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là việc cấp bách cần làm càng sớm
càng tốt, bởi vì luật là căn cứ pháp lý cao nhất để các tổ chức và cá nhân chấp hành và
thực hiện.
Chúng ta phải xây dựng một thị trường tiết kiệm năng lượng, trong đó vai trò lãnh
đạo của Nhà nước là yếu tố quyết định. Một loạt chính sách đồng bộ, cụ thể cần được
thực thi để bắt buộc và khuyến khích các doanh nghiệp, các nhà chế tạo thiết bị sử
dụng năng lượng có kế hoạch cải tiến, đổi mới công nghệ theo hướng tiết kiệm và
hiệu quả năng lượng. Đồng thời tuyên truyền rộng rãi hơn nữa để toàn bộ người dân
có ý thức và thói quen hành động vì một xã hội tiêu phí ít năng lượng hơn.
Được biết gần đây, Bộ KH&CN triển khai thực hiện dự án “Nâng cao hiệu quả sử
dụng năng lượng trong các doanh nghiệp nhỏ và vừa Việt Nam” (PECSME) với tổng
kinh phí thực hiện là 28,8 triệu USD. Mục tiêu của dự án là đưa ra những giải pháp
tiết kiệm năng lượng, giúp doanh nghiệp giảm 10-15% chi phí năng lượng. Đồng thời
giảm tốc độ phát thải khí nhà kính từ 5 ngành công nghiệp: gạch, gốm sứ, giấy và bột
giấy, dệt may, chế biến thực phẩm.” [16]

Chương 2

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 10


Page 11

ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG
A

Các giải pháp trong hệ thống điện

2.1. Giải pháp trong sử dụng vận hành máy biến áp
2.1.1. Giới thiệu
Điện năng là năng lượng chủ yếu của các xí nghiệp công nghiệp . Điện năng được
sản xuất ra ở các nhà máy phát điện qua các khâu truyền tải, phân phối đến các phụ tải
của các nhà máy xí nghiệp. Ở đây điện năng được chuyển thành các dạng năng lượng
khác VD: cơ năng (động cơ), nhiệt năng (điều hòa không khí, lò hơi, lò sấy, lò lung..)
quang năng ( chiếu sang..), hóa năng (điện phân..).
Các xí nghiệp tiêu thụ khoảng 70% tổng điện năng được sản xuất ra vì thế việc sử
dụng hợp lý và tiết kiêm điện năng trong các xí nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng .
Sơ đồ truyền tải điện năng từ hệ thống điện đến các phụ tải nhà máy sản xuất.

Lưới cung cấp
điện

Trạm biến áp

nhà máy

Phụ tải tiêu thụ
điện nhà máy

Để sử dụng năng lượng hiệu quả trước tiên ta áp dụng các biện pháp nhằm giảm tổn
hao trong khâu phân phối điện từ trạm biến áp đến các phụ tải.
Điện năng truyền tải từ hệ thống điện đến trạm biến áp hạ áp của nhà máy xí
nghiệp qua các máy biến áp được phân phối đến các phụ tải . Vì vậy vấn đề đầu tiên
để quản lý việc sử dụng năng lượng hiệu quả là giảm tổn hao trên các máy biến áp và
đường dây phân phối .
Những tổn hao chủ yếu trong khâu phân phối điện từ trạm biến áp đến các phụ tải .
-

Tổn hao trên máy biến áp .

-

Tổn hao trên đường dây truyền tải.

Các biện pháp giảm tổn hao trong máy biến áp :
Trong quá trình truyền tải công suất qua máy biến áp thì tổn hao chủ yếu là tổn hao
đồng pcu trên các điện trở dây quấn sơ cấp, thứ cấp, tổn hao sắt từ p fe trong lõi thép do
dòng điện xoáy và do từ trễ.

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 11

ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 12

“Hiệu suất máy biến áp sẽ đạt cực đại ở mội tải nhất định ứng với tổn hao không đổi
bằng tổn hao biến đổi hay tổn hao sắt bằng tổn hao đồng . Thông thường máy biến áp
làm việc ở hệ số tải β = 0,5÷0,7 nên người ta thường thiết kế η max ở giới hạn đó của β .

P0
P0
P
Muốn vậy ta phải có Pn = 0,25 ÷0,5 vì β = n “ [5]
Hệ số tải máy biến áp thường được xác định bằng cách đo dòng tải I 2 ( điện áp tải
đo trên các đầu ra của máy biến áp bằng các thiết bị đo đặc :ampe kế, máy biến dòng
dùng khi dòng lớn , thiết bị phân tích công suất, đồng hồ vạn năng…):

I2
I
β = đm
Tổn hao trong máy biến áp :
P∑ = p0 +β2. pn
Với các thông số ghi trên catalog máy biến áp ta tính được tổn hao này . Ngoài ra
để đánh giá hiệu suất của máy biến áp khi tải thay đổi , người ta xét hiệu suất máy
biến áp trong 1 năm . Đó là tỉ số giữa điện năng đầu ra của máy biến áp tính theo
kilooat giờ với điện năng ở đầu vào cũng trong thời gian đó.
Vì tải máy biến áp có thể thường xuyên thay đổi theo đồ thị phụ tải nhà máy lên
xem xét tải máy biến áp xem xét tại các thời điểm khác nhau trong quá trình sản xuất.

2.1.2. Các giải pháp sử dụng máy biến áp hiệu quả và tiết kiệm năng lượng:
2.1.2.1. Chọn dung lượng máy biến áp hợp lý :

Tổn hao sắt gần như không đổi trong suốt thời gian làm việc của máy biến áp trừ
khi có sự thay đổi điện áp đầu vào. Tổn hao này tuy nhỏ song lại luôn có khi máy làm
việc . Vì vậy chọn dung lượng hợp lý cũng giúp giảm tổn hao trên máy biến áp quá
lớn thì tổn hao càng lớn. Mặt khác tổn hao đồng lại biến động theo dòng điện tải .
Chọn dung lượng máy biến áp hợp lý sẽ cho ta hệ số tải tối ưu và đưa máy vào vùng
làm việc với hiệu suất cao nhất . Tuy nhiên việc lựa chọn chính xác dung lượng máy
biến áp phải dựa trên điều kiện sản xuất thực tế, dự án phát triển sắp tới để tính toán
cho phù hợp .

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 12


Page 13

ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Việc lựa chọn thay thế máy biến áp phải dựa trên các chỉ tiêu về kinh tế kĩ thuật ,
đảm bảo máy làm việc ở chế độ tối ưu nhất, giảm các tổn hao trong máy.

2.1.2.2. Phân phối tải phù hợp giữa các máy
Thường các nhà máy sử dụng nhiều máy biến áp trong hoạt động phân phối cho các
hệ thống tải độc lập nên trong quá trình sử dụng có thể có những máy chạy không tải
hoặc quá non tải, trong khi các máy khác lại vận hành tới hạn thậm chí quá tải . Vì vậy
việc phân phối tải phù hợp giữa các máy biến áp sẽ giúp các máy làm việc với tải tối
ưu nhất giảm tổn hao trên các máy biến áp.
Áp dụng một số giải pháp phân phối tải sau :
-

Ghép phụ tải những máy non tải hoặc ít vận hành sang máy khác còn dung
lượng, qua đo đặc tải các máy biến áp để áp dụng.

Gỡ bỏ những máy không cần thiết ra khỏi lưới điện đã tính đến các yếu tố về kĩ
thuật( khi sảy ra sự cố các máy còn lại vẫn làm việc bình thường..)
-

Ghép nối các máy biến áp làm việc song song nếu đủ điều kiện và đã tính
về hiệu quả kinh tế kĩ thuật .
 Điều kiện kĩ thuật để máy có thể ghép song song với nhau :
 Điều kiện cùng tổ nối dây
 Điều kiện tỉ số biến đổi bằng nhau
 Điều kiện trị số điện áp ngắn mạch bằng nhau ( theo quy định u n các
máy biến áp làm việc song song không được sai khác

�10% và tỉ lệ

1 1
:
u
u
dung lượng khoảng 3:1) βI : βII = n1 n2
 Điều kiện về kinh tế : Tổn hao khi máy làm việc song song là nhỏ nhất.

2.1.2.3. Điều chỉnh điện áp ra của máy biếp áp phù hợp với tình trạng làm
việc của phụ tải .
Tải chủ yếu trong nhà máy là động cơ điện , một phần chiếu sáng (bóng đèn). Với
hệ thống chiếu sáng khi điện áp giảm hiệu suất phát sáng giảm khi ở các giờ cao điểm
điện áp hệ thống có thể bị giảm xuống ta có thể điều chỉnh tăng lên một it ở máy biến

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 13


Page 14

ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN
áp nhờ các cấp điều chỉnh ở máy biến áp ( 0,

2,5%,

5%) . Còn khi lưới điện

vào ban đêm có thể cao hơn mức bình thường vì thế ta có thể vận hành điều chỉnh
giảm điện áp . Vừa giảm tổn hao , vừa giảm hỏng hóc của đèn.
Ta có các công thức thể hiện ảnh hưởng của điện áp đến quang thông, tuổi thọ của
đèn.
“Gọi Ф0, I0, P0, D0 là quang thông, dòng điện, công suất, tuổi thọ của đèn ở điên áp
định mức U0, khi ta đặt lên đèn một điện áp U thì có quan hệ:
7

3

27

�U � I
�U � P
�U �


P
U
 � �
 � �
 � �

0
U 0 P0
�U 0 � ; I0
�U 0 � ; P0
�U 0 �
;
Dễ nhận thấy rằng một đèn tuổi thọ 2000 giờ khi điện áp giảm 10% tuổi thọ là 3700
giờ, còn khi điện áp tăng 5% thì tuổi thọ chỉ còn 500 giờ.” [3]
Đối với động cơ, ta biết tổn hao sắt trong thiết bị điện tỉ lệ với bình phương điện
pfe = p1/50 . B2.(f/50).β

áp .
E = 4,44.f.w.B.T
Trong đó :
pfe

: tổn hao sắt

B

: mật độ từ cảm trong lõi thép

f

: tần số

w

: số vòng dây

T

: tiết diện lõi thép

β

: hệ số phụ thuộc tính năng của thép

E

: sức từ động hay điện áp đặt vào thiết bị

Nếu động cơ làm việc non tải , nên điều chỉnh điện áp xuống thấp để nâng cao hệ
số cosφ . Khi giảm điện áp hợp lý sẽ giảm tổn hao sắt trong các thiết bị điện.
Khi điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp trên máy biến áp phải kiểm tra thông mạch
của tiếp điểm chuyển mạch.

2.1.2.4. Giải pháp trong lắp đặt, vận hành máy biến áp trong nhà máy
Khi phân phối công suất từ máy biến áp đến các phụ tải qua các đuờng dây truyền
tải . Trong quá trình hoạt động có tổn hao trên đường dây truyền tải p =I 2.R . Vì vậy
đường dây dài tổn hao lớn , dây không phù hợp tăng tổn hao, những mối nối chưa
đúng, đường dây cũ nát cũng là các nguyên nhân gây tăng tổn hao trong khâu này. Do

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 14


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 15

đó khi tính toán thiết kế xem xét vị trí đặt trạm biến áp phù hợp gần trung tâm phụ tải .
Vị trí đặt của tủ điện phân phối hợp lý, phương pháp đi dây hợp lý tiết kiệm nhất. Tất
nhiên phải xem xét thêm các yếu tố khác như : mặt bằng, an toàn, tiêu chuẩn xây
dựng….
Trong vận hành máy biến áp xét thời gian phụ tải nhỏ (ca ba trong sản xuất) nên
chuyển bớt tải những máy non tải chuyển sang máy khác, cắt các máy không tải.
-

Đối với các nhân viên vận hành trạm biến áp phải được đào tạo để sử dụng

hợp lý nhất . Thường xuyên kiểm tra các quá trình bảo dưỡng bảo trì máy.
- Với mạng lưới dây dẫn điện :
- Thay thế các đoạn dây quá tải bằng dây có tiết diện lớn hơn (nếu có)
- Thay các đoạn dây cũ nát, rò điện bằng các đoạn dây mới cùng tiết diện
- Sửa chữa các mối nối, các chỗ tiếp xúc ở cầu dao, cầu trì, phích cắm bị nóng
quá mức
- Kiểm tra các mối nối, mối nối nào nóng, tiếp xúc chưa tốt kiểm tra nối lại

2.2.

Hệ thống bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ

2.2.1. Giới thiệu
Hệ số công suất cosφ là một chỉ tiêu để đánh giá xí nghiệp dùng điện có hợp lý và
tiết kiệm hay không?. Do nhà nước đã ban hành các chính sách để khuyến khích các
xí nghiệp phấn đấu nâng cao hệ số công suất cosφ. Hệ số công suất cosφ của các xí
nghiệp nước ta hiện nay nói chung còn thấp (khoảng 0,6-0,7), chúng ta phấn đấu nâng
cao dần lên (đến trên0,9). Cần thấy rằng việc thực hiện tiết kiệm điện năng và nâng
cao hệ số cosφ không phải là các biện pháp tạm thời để đối phó với tình hình thiếu
điện, mà phải coi như là một chủ trương lâu dài gắn liền với mục địch phát huy hiệu
quả cao nhất của quá trình sản xuất, phân phối và sử dụng điện năng. Ý nghĩa của việc
nâng cao hiệu suất cosφ không chỉ ở chỗ giảm giá thành sản phẩm, có lợi cho bản thân
xí nghiệp mà còn ở chỗ có thêm điện năng để sản xuất ngày càng nhiều, có lợi cho
nền kinh tế quốc dân. Tất nhiên khi thực hiện các biện pháp tiết kiệm năng lượng
chúng ta cần chú ý không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng và số lượng sản phẩm
hoặc làm ảnh hưởng xấu đến điều kiện làm việc của công nhận.

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 15


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 16

2.2.2. Ý nghĩa của việc nâng cao hệ số công suất cosφ
“Nâng cao hệ số công suất cosφ là một trong những biện pháp quan trọng để tiết
kiệm điện năng. Sau đây chúng ta sẽ phân tích những hiệu quả do việc nâng cao hệ số
công suất đem lại.
Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản
kháng Q. Những thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng là :

- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60-65% tổng công suất phản kháng
của mạng;
- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20-25%;
- Đường dây trên không, điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng
10%;
“Như vậy động cơ không đồng bộ và máy biến áp là hai loại máy điện tiêu thụ
nhiều công suất phản kháng nhất. Công suất tác dụng P được biến thành cơ năng hoặc
nhiệt năng trong các máy dùng điện; còn công suất phản kháng Q là công suất từ hóa
trong các máy điện xoay chiều, nó không sinh ra công. Quá trình trao đổi công suất
phản kháng giữa máy phát điện và hộ tiêu thụ là quá trình dao động. Mỗi chu ki của
dòng điện, Q đổi chiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong 1/2 chu kì bằng không.
Cho nên việc tạo công suất phản kháng Q không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động
cơ sơ cấp quay máy phát điện. Mặt khác công suất phản kháng cung cấp cho hộ dùng
điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn (máy phát điện). Vì vậy để tránh truyền tải
một lượng lớn Q trên đường dây, người ta đặt gần các hộ dùng điện máy sinh ra Q (tụ
điện, máy bù đồng bộ) để cung cấp trực tiếp cho phụ tải làm như vậy được gọi là bù
công suất phản kháng. Khi có bù công suất và điện áp trong mạch sẽ giảm đi, do đó hệ
số cosφ của mạng được nâng cao, giữa P,Q quan hệ như sau:

Q
φ=arctag P
Khi lượng P không đổi, nhờ có bù công suất phản kháng, lượng Q truyền tải trên
đường dây giảm xuống, do đó góc φ giảm, kết quả cosφ tăng lên
Hệ số công suất cosφ được nâng lên đưa đến những hiệu quả sau đây:
Q tb
cosφ =arctag Ptb
tb

Hệ số cosφtb được dùng để đánh giá mức độ sử dụng tiết kiệm và hợp lý của xí
nghiệp.

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 16


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 17

Hệ số công suất tự nhiên là hệ số cosφ trung bình tính cho cả năm khi không có
thiết bị bù. Hệ số cosφ tự nhiên được dùng làm căn cứ để tính toán nâng cao hệ số
công suất và bù công suất phản kháng.” [7]
Các công ty hiện nay áp dụng biện pháp nâng cao hệ số công suất cosφ vừa giảm
giá điện phải trả do không phải mua phần công suất phản kháng do sử dụng quá quy
định cho ngành điện, vừa góp phần mang lại những lợi ích hiệu quả cho hệ thống điện.
- Giảm được tổn thất công suất
- Giảm được tổn thất điện áp
-

Tăng khả năng truyền tải

2.2.3. “Sự tiêu thụ công suất phản kháng” [8]
2.2.3.1

Động cơ không đồng bộ

Động cơ không đồng bộ là thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng chính trong lưới
điện. Chế độ làm việc của nó ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị tiêu thụ công suất phản
kháng, có lúc giá trị nhu cầu công suất phản kháng lớn hơn công suất tác dụng của nó.

Công suất phản kháng của động cơ gồm 2 thành phần chính.
a. Một phần nhỏ công suất phản kháng được sử dụng được sử dụng để sinh ra từ
trường tản trong mạch điện sơ cấp Q1 = m1.I12.X1 và trong mạch điện thứ cấp Q2 =
m1.I12.X2 với m1 là số pha
- Hoặc tính theo catalog thiết bị
I
P
1
(tgdm 
. 0 )
cosdm I dm
Qtt = Q1 + Q2 = Pdm .dm

Trong đó :
P : công suất tải thực tế của động cơ (đo bằng bộ phân tích công suất);
Pđm, cosφđm, Iđm : công suất, hệ số công suất, dòng điện định mức của động cơ;
ηđm : hiệu suất của động cơ theo định mức;
I0 : dòng điện không tải;
b. Phần công suất phản kháng còn lại dùng để sinh ra từ trường khe hở:
Qµ = m1.I1.Xm
Hay tính theo catalog của thiết bị :

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 17


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 18

I0
Pdm
.
Qµ = I dm  dm .cos dm

Một số lưu ý đối với động cơ không đồng bộ :
Khi điện áp tăng, sự tiêu thụ công suất phản kháng tăng do mức độ từ hóa tăng và
tản từ tăng, do vậy khi vận hành ở các máy non tải có thể tiến hành giảm điện áp để
giản tổn thất .
Đối với những động cơ công suất nhỏ do tăng một cách tương đối khe hở không
khí giữa roto và stator làm tăng lượng tản từ, do vậy công suất phản kháng tăng.
Động cơ có tốc độ thấp, hiệu suất kém, tiêu thụ công suất phản kháng tăng.

2.2.3.2. Máy biến áp
Máy biến áp tiêu thụ công suất phản kháng dùng để từ hóa lõi thép máy biến áp.
Công suất phản kháng tiêu thụ của máy biến áp gồm 2 thành phần :
-

Công suất phản kháng dùng để từ hóa lõi thép không phụ thuộc vào tải:

i0 %.S dm
Q0= 100
Với :
Sđm : dung lượng định mức máy biến áp;
I0% : dòng điện không tải tính theo % của dòng điện định mức máy biến áp
.
-

Công suất tản từ máy biến áp phụ thuộc vào tải:

Qtt=

 2.

un %
.Sdm
100

Với :
β : hệ số mang tải của máy biến áp;
uN% : điện áp ngắn mạch phần trăm;

2.2.3.3. Đèn huỳnh quang
Thông thường đèn huỳnh quang vận hành có một chấn lưu để hạn chế dòng điện.
Tùy theo điện cảm của chấn lưu, hệ số công suất chưa được hiệu chỉnh cosφ 1 của chấn
lưu nằm trong khoảng 0,3÷0,5.

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 18


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 19

Với các đèn ống hiện đại thường có bộ khởi động điện từ, hệ số công suất chưa
được hiệu chỉnh cosφ1 gần bằng 1 . Do vậy ta không cần hiệu chỉnh hệ số công suất .
Tuy nhiên bộ khởi động điện tử này sinh ra các sóng hài .

cos 
Hệ số công suất của đèn:

P1  Pv
U dm .I1

Trong đó : I1 : dòng điện qua đèn;
PI : công suất tác dụng của đèn;
Pv : tổn thất công suất qua chấm lưu
Tụ điện mắc song song để hiệu chỉnh hệ số công suất của đèn có dung lượng :
Qc = (PI + Pv ).(tgφ1 –tgφ2)

C

Qc
2f dm .U 2

Việc bù đèn huỳnh quang bằng ghép tụ điện song song không thích hợp cho hệ
thống các bộ điều kiển sóng AF, trong trường hợp này người ta dùng chấn lưu điện
dung( tụ điện mắc nối tiếp)

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 19


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 20

2.2.4. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất
2.2.4.1. Các biện pháp nâng cao hệ số công suất tự nhiên
- Thay đổi và cải tiến qui trình công nghệ để thiết bị làm việc ở chế độ hợp lý
nhất. Sắp xếp điều chỉnh lịch trình sản xuất trong nhà máy để đảm bảo các thiết bị
tiêu thụ điện (động cơ, máy biến áp, máy ném, bơm, quạt, máy hàn..) không thường
xuyên bị không tải hoặc non tải trong quá trình làm việc.
-

Thay thế các động cơ không đồng bộ làm việc non tải bằng động cơ có công

suất nhỏ hơn. Khi làm việc động cơ không đồng bộ tiêu thụ công suất phản kháng :
2
Q  Q0  (Qdm  Q0 ).k pt

Trong đó : Q0 - công suất phản kháng lúc động cơ làm việc không tải
Qđm - công suất phản kháng lúc động cơ làm việc định mức
kpt

- hệ số phụ tải

Do vậy thay thế động cơ làm việc non tải bằng động cơ công suất nhỏ hơn ta sẽ
tăng được kpt , do đó nâng cao được cosφ của động cơ.
Khi thay thế động cơ cần cân nhắc đến các vấn đề kinh tế, các tính toán cho kết
quả :
Nếu kpt < 0,45 thay thế động cơ bao giờ cũng có lợi;
Nếu 0,45< kpt < 0,7 thì phải so sánh kinh tế kĩ thuật mới xác định việc thay thế
có lợi hay không .

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 20


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 21

Điều kiện kĩ thuật cho phép thay thế động cơ đảm bảo nhiệt độ động cơ nhỏ hơn
nhiệt độ cho phép, đảm bảo điều kiện mở máy và làm việc ổn định động cơ .
- Giảm điện áp của các động cơ làm việc non tải(khi không có điều kiện thay thế
động cơ non tải bằng động cơ công suất nhỏ hơn)
Công suất phản kháng động cơ tiêu thụ tính theo U như sau:

U2
Q  k. .f.V
µ
Trong đó :
k : hằng số;
U : điện áp trên cực động cơ;
µ : hệ số dẫn từ;
f : tần số dòng diện;
V : thể tích mạch từ;
Từ công thức trên ta thấy công suất phản kháng Q tỉ lệ với bình phương điện áp U,
do vậy nếu ta giảm U thì Q giảm đi rõ rệt, do đó cosφ được nâng lên.
- Hạn chế động cơ chạy không tải ( biện pháp để hạn chế động cơ chạy không tải
: Hướng dẫn, huấn luyện công nhân có các thao tác hợp lý, đặt các quy định tắt thiết bị
khi không sử dụng hoặc thời gian chờ dài; đặt chế độ hạn chế chạy không tải trong sơ
đồ khống chế động cơ).
- Dùng động cơ đồng bộ thay thế động cơ không đồng bộ
Đối với thiết bị công suất lớn không yêu cầu điều chỉnh tốc độ như máy bơm, quạt

gió, máy nén khí,… thì nên dùng động cơ đồng bộ. Vì động cơ đồng bộ có những ưu
điểm rõ rệt sau đây so với động cơ không đồng bộ:
Hệ số công suất cao, khi cần có thể làm việc ở chế độ quá kích từ để trở thành một
máy bù cung cấp công suất phản kháng cho lưới.
Mômen quay tỉ lệ bậc nhất với điện áp, vì vậy ít phụ thuộc vào sự dao động của
điện áp. Khi tần số nguồn không thay đổi, tốc độ của động cơ phụ thuộc vào phụ tải,
do vậy hiệu suất động cơ cao.

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 21


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 22

Tuy nhiên so với động cơ không đồng bộ, động cơ đồng bộ cũng có một số nhược
điểm là cấu tạo phức tạp, giá thành cao do vậy động cơ đồng bộ chi chiếm 20% trong
công nghiệp.
-

Nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ : Do chất lượng sửa chữa động cơ

không đảm bảo nên một số động cơ sau khi sửa chữa có tính năng kém hơn trước: Tổn
thất tăng, cosφ giảm… Do vậy cần nâng cao chất lượng sửa chữa động cơ góp phần
cải thiện cosφ của xí nghiệp.
- Thay thế các máy biến áp làm việc non tải bằng những máy biến áp có dung
lượng nhỏ hơn ( nếu tình trạng non tải kéo dài hệ số tải không vượt quá 0,3)
Ngoài ra trong chế độ vận hành cần cắt bớt các máy biến áp làm việc song song khi

phụ tải cực tiểu.

2.2.4.2. Nâng cao hệ số công suất cosφ bằng các thiết bị bù
-

Lắp đặt hệ thống tụ bù cho nhà máy xí nghiệp đã tính toán lắp đặt các điểm bù

hợp lý . Bù tại thanh cái máy biến áp, bù trực tiếp tại động cơ…
-

2.3

Lắp các máy bù đồng bộ

Các giải pháp sử dụng động cơ

2.3.1. Giới thiệu động cơ
Động cơ điện là thiết bị điện cơ học giúp chuyển điện năng thành cơ năng. Cơ
năng này được sử dụng để, chẳng hạn, quay bánh công tác của bơm, quạt hoặc quạt
đẩy, chạy máy nén, nâng vật liệu,vv… Các động cơ điện được sử dụng trong dân dụng
(máy xay, khoan, quạt gió) và trong công nghiệp. Đôi khi động cơ điện được gọi là
“sức ngựa” của ngành công nghiệp vì ước tính, động cơ sử dụng khoảng 70% của
toàn bộ tải điện trong ngành công nghiệp.
Trong công nghiệp chủ yếu sử dụng các động cơ không đồng bộ vì các ưu điểm:
kết cấu đơn giản, làm việc chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ có dải công suất
rộng.

2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ
Động cơ chuyển đổi điện năng thành cơ năng để phục vụ tải nhất định. Hiệu suất
của động cơ được xác định bởi tổn thất bên trong chỉ có thể giảm bằng cách thay đổi

thiết kế động cơ và điều kiện vận hành. Tổn thất có thể thay đổi từ 2%-20%.

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 22


Page 23

ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

“Bảng 1 các loại tổn thất của động cơ không đồng bộ” [14]
Loại tổn thất

Phần

trăm

tổn

thất

toàn

phần(100%)
Tổn thất cố định hoặc tổn thất do lõi 25
thép
Tổn thất biến đổi: tổn thất stato I2R
Tổn thất biến đổi: Tổn thất roto I2
Tổn thất do ma sát và quấn lại

Tổn thất cơ khí của động cơ

34
21
15
5

Hiệu suất của động cơ có thể định nghĩa là “tỷ số của công suất đầu ra hữu
dụng của động cơ với công suất đầu ra toàn phần.”
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của động cơ bao gồm:
-

Lão hóa: động cơ mới hoạt động hiệu quả hơn.

-

Công suất. Với phần lớn các thiết bị, hiệu suất của động cơ tăng khi làm việc ở
công suất định mức

-

Tốc độ. Các động cơ tốc độ cao hơn thường hiệu quả hơn

-

Loại. Ví dụ như, động cơ lồng sóc thường hiệu quả hơn động cơ có vành trượt

-

Nhiệt độ. Động cơ có quạt làm mát hiệu quả hơn so với động cơ có lớp bảo vệ

chống ẩm .

Giữa hiệu suất và tải của động cơ có mối liên hệ rõ ràng với nhau. Các nhà sản
xuất thiết kế động cơ vận hành ở mức tải 50-100% và hiệu quả nhất ở mức tải 75%.
Nhưng khi tải giảm xuống dưới mức 50%, hiệu suất sẽ giảm rất nhanh. Vận hành
động cơ dưới 50% mức tải cũng có tác động tương tự, nhưng nhẹ hơn đối với hệ số
công suất. Hiệu suất của động cơ cao và hệ số công suất gần bằng 1 là mức vận hành
hiệu quả mong muốn và giúp giảm chi phí của toàn bộ dây chuyền chứ không chỉ
riêng với động cơ.
Vì lý do trên, khi đánh giá kết quả hoạt động của một động cơ, cần xác định cả tải
và hiệu suất. Ở hầu hết các nước, các nhà sản xuất phải ghi rõ hiệu suất đầy tải trên
phần ghi các thông số (nhãn) của động cơ. Tuy nhiên, với một động cơ vận hành trong

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 23


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 24

một thời gian dài, thường rất khó xác định hiệu suất vì phần nhãn máy của động cơ bị
mất đi hoặc bị sơn đè lên trên.
Để đo hiệu suất của động cơ, cần ngắt tải và đem động cơ đến bộ phận kiểm tra để
thực hiện một số kiểm tra. Kết quả của những lần kiểm tra được so sánh với thông số
hoạt động chuẩn của động cơ do nhà sản xuất cung cấp

2.3.3.

Đánh giá tải động cơ
Bởi vì rất khó đánh giá hiệu suất của động cơ trong điều kiện vận hành bình

thường, có thể đo tải của động cơ như là một chỉ số đánh giá hiệu suất của động cơ.
Khi tải tăng, hệ số công suất và hiệu suất của động cơ tăng lên tới giá trị tối ưu ở
quanh mức đầy tải.
Phương trình dưới đây được sử dụng để xác định tải:

P.
β = HP.0,7457
Trong đó:
η

: Hiệu suất vận hành của động cơ tính bằng %

HP : Mã lực ghi trên nhãn động cơ ( HP = 0,7457kW)
β

: hệ số tải

P

:công suất ba pha tính bằng kW

Tiến hành khảo sát tải động cơ để đo hệ số tải tải vận hành của các động cơ khác
nhau trong toàn bộ dây chuyền. Sử dụng kết quả khảo sát để xác định những động cơ
công suất nhỏ hơn yêu cầu- quá tải (có thể gây cháy động cơ) hoặc công suất quá lớn non tải (làm hoạt động kém hiệu quả).
Có ba phương pháp để xác định hệ số tải của động cơ cho những động cơ vận hành
riêng lẻ:
-

Đo công suất đầu vào. Phương pháp này tính toán mức tải là tỷ số giữa công

suất đầu vào (đo bằng bộ phân tích công suất) và công suất định mức ở mức tải 100 %
.
-

Đo cường độ dòng điện. Tải được xác định bằng cách so sánh cường độ dòng

điện (được đo bằng bộ phân tích công suất) với cường độ dòng điện định mức.
Phương pháp này được sử dụng khi không xác định được hệ số công suất và chỉ có

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 24


ĐỒ ÁN BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN

Page 25

sẵn giá trị cường độ dòng điện. Người ta cũng đề xuất sử dụng phương pháp này khi
tải ít hơn 50% .
-

Phương pháp trượt. Xác định tải bằng cách so sánh phương pháp trượt khi động

cơ đang hoạt động với mức trượt động cơ ở đầy tải. Độ chính xác của phương pháp
này hạn chế và chỉ có thể sử dụng phương pháp này với máy đo tốc độ gốc (không cần
sử dụng bộ phân tích công suất).

-

Vì cách đo công suất đầu vào là phương pháp thông dụng nhất, chỉ có phương

pháp này được mô tả cho động cơ ba pha.
Mức tải được đo theo ba bước.
Bước 1. Xác định công suất đầu vào sử dụng phương trình sau:
U.I.cos. 3
1000
P=

Trong đó:
P : Công suất ba pha tính bằng kW
U :điện áp hiệu dụng, giá trị trung bình giữa hai dây của ba pha
I : dòng điện hiệu dụng, giá trị trung bình của ba pha
Cosφ : Hệ số công suất, số thập phân
Lưu ý rằng bộ phân tích công suất có thể đưa ra giá trị công suất trực tiếp. Các
công ty không có thiết bị này có thể sử dụng vôn kế, kìm ampe để đo điện áp, cường
độ dòng điện và hệ số công suất riêng lẻ sau đó tính công suất đầu vào.
Bước 2. Xác định công suất định mức bằng cách lấy giá trị trên nhãn động cơ hoặc
sử dụng
0,7547
Pđm = HPx đm
Trong đó:
Pđm : Công suất vào ở mức đầy tải định mức đơn vị ( kW)
HP : Mã lực ghi trên nhãn động cơ
ηđm : Hiệu suất ở mức đầy tải (giá trị trên nhãn động cơ hoặc lấy từ bảng hiệu
suất động cơ)
Bước 3. Xác định phần trăm tải sử dụng phương trình sau:

NHÓM 6. LỚP LTTCĐH - ĐIỆN I - K10

Page 25