0913.201.426

Tìm hiểu hiệu suất động cơ là gì? Ý nghĩa của hiệu suất động cơ

06/02/2024 97

Hiệu suất động cơ đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá khả năng hoạt động và tiết kiệm năng lượng của các thiết bị điện. Đặc biệt, khi chúng ta thảo luận về hiệu suất động cơ, chúng ta đang nói về khả năng chuyển đổi năng lượng điện thành công cơ học một cách hiệu quả. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp các thông tin về ý nghĩa của hiệu suất động cơ điện, cũng như những ảnh hưởng của nó đối với chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

 

Khái niệm hiệu suất tiêu thụ của động cơ là gì? Ý nghĩa của hiệu suất

 

Trước khi bắt đầu khám phá công thức tính công suất động cơ, hãy hiểu rõ về công suất tiêu thụ của động cơ. Công suất là tỷ lệ giữa công suất thực tế (KW) và công suất biểu kiến (KVA).

 

Hiệu suất tiêu thụ của động cơ trên thực tế
Hiệu suất tiêu thụ của động cơ trên thực tế

 

Đối với công suất thực (KW), nó được tính bằng cách nhân hiệu điện thế với dòng điện tạo ra công suất thực chạy qua thiết bị, theo công thức 1W = 1V * |1A| và KW = 1000W. Trong khi đó, công suất biểu kiến (KVA) là đơn vị đo công suất của dòng điện, được tính bằng cách nhân hiệu điện thế với dòng biểu kiến theo công thức 1V.A = 1V * 1A và 1KV.A = 1000V.A.

 

Công suất của một động cơ có ý nghĩa quan trọng:

 

  • Đo lường công suất: Là lượng công sản xuất trong một đơn vị thời gian nhất định.

  • Đơn vị tính: Được đo bằng Jun/giây (W). Cũng có thể sử dụng đơn vị W.h.

  • Ý nghĩa vật lý: Là khả năng thực hiện công nhanh hay chậm trong một đơn vị thời gian. Động cơ có công suất lớn sẽ thực hiện được nhiều công việc hơn trong cùng một khoảng thời gian.

 

Phân loại hiệu suất động cơ dựa theo chuẩn IEC

 

Để đo lường hiệu suất năng lượng của động cơ điện, ta sử dụng tỷ số giữa công suất đầu ra cơ học và công suất điện đầu vào. Động cơ với hiệu suất cao sẽ giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể.

 

Hiệu suất động cơ dựa theo chuẩn IEC hiện nay
Hiệu suất động cơ dựa theo chuẩn IEC hiện nay

 

Hiện nay, để thống nhất và đánh giá hiệu suất của các động cơ điện trên phạm vi toàn cầu, Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) đã phát triển hệ thống tiêu chuẩn được gọi là IE, chia làm 04 cấp độ hiệu suất như sau:

 

  • IE1 (Standard Efficiency) là: Hiệu suất tiêu chuẩn.

  • IE2 (High Efficiency) là: Hiệu suất cao.

  • IE3 (Premium Efficiency) là: Hiệu suất đặc biệt.

  • IE4 (Super Premium Efficiency) là: Hiệu suất siêu đặc biệt.

 

Tại sao cần sử dụng động cơ có hiệu suất cao

 

Động cơ điện thường được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị, đặc biệt là các thiết bị như máy bơm nước, máy khuấy chìm,... những thiết bị này tiêu thụ lượng điện lớn, chiếm khoảng 65% tổng năng lượng sử dụng trong ngành công nghiệp. Trong bối cảnh chi phí điện ngày càng tăng, nhận thức về bảo vệ môi trường cao và giá nhiên liệu hóa thạch tăng, việc tăng cường hiệu quả sử dụng năng lượng trở nên cực kỳ quan trọng.

 

Lý do cần phải sử dụng động cơ với hiệu suất cao
Lý do cần phải sử dụng động cơ với hiệu suất cao

 

Một thực tế thú vị là chi phí mua động cơ chỉ chiếm khoảng 2% so với chi phí năng lượng sử dụng suốt thời gian hoạt động của nó, lên đến 95%. Do đó, việc lựa chọn động cơ hiệu suất cao không chỉ giúp giảm chi phí vận hành mà còn tối ưu hóa quá trình hoàn vốn.

 

Chẳng hạn, khi bạn chuyển từ động cơ điện IE2 sang IE3, có thể tăng hiệu quả tiết kiệm điện hơn 15%. Mặc dù chi phí mua động cơ ban đầu có thể tăng, nhưng trong dài hạn, lựa chọn động cơ IE3 không chỉ giúp giảm hóa đơn tiền điện mà còn mang lại lợi ích kinh tế to lớn.

 

Công thức và cách tính hiệu suất của động cơ

 

Công thức tính hiệu suất động cơ

 

Hiệu suất (H) của động cơ nhiệt thông thường được đánh giá thông qua tỷ số giữa công cơ học đạt được và nhiệt lượng do nhiên liệu cháy tỏa ra. Biểu thức này được biểu diễn bằng công thức H = A/ Q, trong đó:

 

  • A là công cơ học mà động cơ thực hiện, được tính bằng lượng nhiệt lượng chuyển hóa thành công, với đơn vị tính là Joule (J).

  • Q là lượng nhiệt lượng do nhiên liệu trong động cơ cháy tỏa ra, được đo bằng Joule (J).

 

Đây là cách đánh giá đơn giản nhưng chính xác về hiệu suất của động cơ nhiệt, cho phép đo lường khả năng chuyển đổi nhiệt thành công cơ hữu ích.

 

Cách tiết kiệm điện năng của motor

 

Tận dụng động cơ điện hiệu suất cao

 

Hiệu suất của động cơ không chỉ phụ thuộc vào thiết kế mà còn phụ thuộc vào điều kiện vận hành. Động cơ hiệu suất cao thường được thiết kế đặc biệt để giảm tổn thất nhiệt bên trong cuộn dây như stato, roto, lõi thép,... từ đó nâng cao hiệu suất lên khoảng 3-8% so với động cơ tiêu chuẩn. Mặc dù giá của động cơ hiệu suất cao thường cao hơn, nhưng sự chênh lệch này có thể được hoàn vốn nhanh chóng thông qua việc giảm chi phí vận hành.

 

Tuy nhiên, việc thay thế động cơ hiện tại bằng động cơ hiệu suất cao không phải lúc nào cũng khả thi, đặc biệt là trong tình trạng hạn chế về nguồn kinh tế.

 

Hạn chế động cơ hoạt động ở trạng thái non tải hoặc quá tải

 

Thực tế, động cơ điện trong các máy công cụ thường hoạt động dưới công suất định mức, thường là ở trạng thái non tải. Đối với các động cơ 1-5HP, khi chúng chạy dưới 45% tải, hiệu suất bắt đầu giảm, gây tổn thất và giảm hiệu suất tổng cả của hệ thống. Đối với các ứng dụng thường xuyên chạy ở tải dưới 45%, nên xem xét việc thay thế động cơ bằng loại có công suất nhỏ hơn.

 

Điều chỉnh tốc độ thông qua biến tần

 

Trong các thiết bị điện như quạt gió, máy nén khí, máy bơm ly tâm, thường sử dụng van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng điện tiêu thụ theo yêu cầu công việc. Tuy nhiên, công suất cung cấp của động cơ vẫn không thay đổi, dẫn đến lãng phí điện năng. Bằng cách điều chỉnh tần số f, chúng ta có thể điều chỉnh tốc độ quay n của động cơ (vì n = 60f/p, p là số cặp cực), từ đó điều chỉnh lưu lượng điện Q (vì Q ~ n).

 

Vì công suất của động cơ luôn tỷ lệ với lập phương của tốc độ quay (P ~ n3), khi giảm lưu lượng điện, công suất tiêu thụ của động cơ cũng giảm theo hàm bậc 3. Chẳng hạn, bạn giảm lưu lượng từ 10%-20%-30%-40% (Qđm), công suất điện tiêu thụ sẽ giảm tương ứng là 22%-44%-61%-73% (Pđm) giúp tiết kiệm đáng kể.

 

Hiệu suất động cơ không chỉ là một khía cạnh kỹ thuật quan trọng mà còn giúp tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành của các thiết bị điện. Việc chọn lựa và bảo trì động cơ có hiệu suất cao không chỉ giúp tối ưu hóa khả năng hoạt động mà còn đóng góp tích cực vào nỗ lực bảo vệ môi trường. Sự chú trọng vào hiệu suất động cơ không chỉ là lựa chọn thông minh mà còn là hướng đi bền vững để tối ưu hóa sự hiệu quả và tiện ích của các hệ thống điện trong thời đại ngày nay.

Tag: