Biến tần được đánh giá là một công nghệ tiên tiến , mang lại những thay đổi lớn trong các ngành công nghiệp thế kỉ XX. Biến tần đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, mới được đưa vào Việt Nam trong những năm gần đây và đã thể hiện được ưu điểm của mình.
Nguyên lí làm việc chung của bộ biến tần khá đơn giản . Nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn điện một chiều bởi bộ chỉnh lưu. Nhờ vậy hệ số công suất cosφ không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0,96. Điện áp một chiều một chiều này lại được biến đổi thành điện áp xoay chiều ba pha đối xứng thông qua hệ IGBT bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM).
Với công nghệ hiện nay tần số chuyển mạch xung có thể lên đến tần số ở dải siêu âm, giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ. Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số sơ cấp tuỳ theo chế độ điều khiển . Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp tần số là không đổi.
Bộ biến tần làm việc theo nguyên tắc thay đổi tần số (cùng với thay đổi điện áp ) nên luôn đảm bảo mô men khởi động đủ vượt tải ngay 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 mô men. Dòng khởi động lớn nhất của hệ truyền động biến tần chỉ chỉ bằng dòng định mức. Chính vì vậy, không làm sụt áp lưới khi khởi động, đảm bảo các ứng dụng khác không bị ảnh hưởng.
Biến tần điều chỉnh tốc độ động động cơ cho phù hợp với yêu cầu tải thực tế, tối ưu được việc sử dụng điện năng.
Bản chất tiết kiệm điện năng khi sử dụng biến tần với nguyên tắc cơ bản như sau:
Khi giảm 10% tốc độ sẽ làm giảm yêu cầu cấp điện và kết quả là sẽ tiết kiệm được 25% điện năng.
Ví dụ thực tế:
Đối với dự án Trung tâm điều hành và thông tin viễn thông Điện lực Việt Nam.
Đây là nghiên cứu trường hợp tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng biến tần cho 01 thiết bị bơm cho tháp giải nhiệt.
Công suất đánh giá: 11kW
Thông số cài đặt: tải mẫu lựa chọn Pr 14 =1 (cho tải mô men xoắn thay đổi)
Sau đây là hoạt động thực tế tại tải đầy đủ để tính giảm nhu cầu điện năng:
Tải trong thực tế là hoạt động với tần số 40Hz và do đó có giảm 20% trong tốc độ, kết quả là giảm 50% nhu cầu năng lượng.
Tính toán tiết kiệm với thời gian hoàn vốn:
Điện năng tiết kiệm được trong 10 giờ mỗi ngày chạy = (Full Load – tải thực tế) x10 KWH
= (8,32 – 4,16) x10 KWH
= 41,6 KWH
Tiết kiệm năng lượng mỗi năm cho 300 ngày hoạt động = 41,6 x 300
= 12.480 KWH.
Nếu giá điện là 1500VND/KWH thì một năm tiết kiệm được là 18.720.000 VND, với giá biến tần 11kW thì tôi cho rằng khoảng 2 năm là có thể thu hồi vốn đầu tư.
Trở lại với tòa tháp EVN Tower, tổng công suất các thiết bị điều hòa có sử dụng biến tần bao gồm Chiller, AHU, bơm nước giải nhiệt, bơm nước lạnh thức cấp là 3805.5kW
Nếu tải thực tế chỉ cầm giảm 10% tốc độ và có thể giảm tối thiểu là 20% công suất thì số điện năng tiết kiệm được trong 1 năm là 3805.5kW x 0.2 x 10h x 300ngày = 2.283.300kWh
Nếu giá điện là 1500VND/KWH thì một năm tiết kiệm được là 3.424.950.000 VND, đây là một số tiền không nhỏ.
Hơn nữa tòa nhà EVN Tower còn được trang bị hệ thống quản lý toàn nhà thông minh IBMS ( Intelligent Building Management System), việc phối hợp các hệ thống như chiếu sáng, điều hòa, thông gió dựa trên thực tế được tính toán thông minh và hoàn toàn tự động nhằm tối đa hiệu quả sử dụng năng lượng thì tòa nhà còn có thể tiết kiệm điện nhiều hơn nữa.