Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức: Nghiên Cứu Tối Ưu Năng Lượng Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha

Khám phá phương pháp điều khiển tối ưu năng lượng cho động cơ không đồng bộ ba pha, nâng cao hiệu suất và tiết kiệm năng lượng hiệu quả.

• Tác giả: Lê Minh Tân
• Trường học: Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức
• Chuyên ngành: Khoa Điện – Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Tối Ưu Năng Lượng Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha
• Loại tài liệu: Báo Cáo Kết Quả Thực Hiện Đề Tài Nghiên Cứu Khoa Học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thủ Đức

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Động Cơ Không Đồng Bộ Ba Pha Tiết Kiệm

Động cơ điện và hệ thống truyền động động cơ điện (EDMS) tiêu thụ một lượng lớn năng lượng điện, gấp đôi so với các ứng dụng chiếu sáng. EDMS chiếm khoảng 43% - 46% điện năng tiêu thụ toàn cầu, tạo ra khoảng 6040 Mt CO2 phát thải. Dự kiến đến năm 2030, nếu không có các biện pháp toàn diện, tiêu thụ năng lượng từ động cơ điện sẽ tăng lên 13360 TWh mỗi năm và lượng khí thải CO2 là 8570 Mt mỗi năm. Việc giảm đáng kể nhu cầu năng lượng động cơ điện toàn cầu có thể thực hiện thông qua các phương pháp cải tiến điều khiển. Tiết kiệm một vài phần trăm năng lượng tiêu thụ của mỗi động cơ không đồng bộ sẽ tạo ra một lượng điện tiết kiệm rất lớn. Vấn đề tiết kiệm năng lượng ngày càng được quan tâm, nhất là trong bối cảnh thiếu hụt năng lượng và ô nhiễm môi trường. Đề tài "Điều khiển tối ưu năng lượng động cơ không đồng bộ ba pha" ra đời từ nhu cầu cấp thiết này.

1.1. Tiềm Năng Tiết Kiệm Năng Lượng Động Cơ KĐB 3 Pha

Điểm chung trong tất cả các thống kê là khả năng làm giảm đáng kể nhu cầu năng lượng động cơ điện thông qua các biện pháp cải tiến nhằm giảm nhu cầu năng lượng của điều khiển động cơ. Nếu mỗi động cơ không đồng bộ vận hành tiết kiệm được một vài phần trăm nguồn năng lượng tiêu thụ thì tổng sản lượng điện tiết kiệm được sẽ vô cùng lớn và rất có ý nghĩa. Tình trạng thiếu năng lượng hiện nay đang là vấn đề đáng lo ngại đối với các quốc gia trên thế giới, nguồn năng lượng hóa thạch làm ra điện ngày càng cạn kiệt và gây ra ô nhiễm môi trường.

1.2. Các Giải Pháp Tiết Kiệm Điện Năng Hiện Nay

Các nhà nghiên cứu đã triển khai các giải thuật điều khiển theo mô hình tổn hao của động cơ nhờ khả năng tính toán nhanh của vi điều khiển. Các công trình nghiên cứu về điều khiển động cơ không đồng bộ có xét đến tiết kiệm năng lượng trong nước như của các tác giả Lê Minh Phương, Lê Đức Dũng, Nguyễn Viết Thuyên, Nguyễn Hoài Phong hay Nguyễn Thanh Tuấn. Phương pháp hiệu chỉnh trực tiếp từ thông tối ưu từ các biểu thức đòi hỏi phải có thông số thực nghiệm động cơ chính xác.

II. Thách Thức Tổn Hao Năng Lượng Động Cơ KĐB Ba Pha

Động cơ điện, đặc biệt là động cơ không đồng bộ ba pha (KĐB), được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp và dân dụng. Tuy nhiên, quá trình vận hành của động cơ KĐB không hoàn toàn hiệu quả và gây ra các tổn hao năng lượng đáng kể. Các tổn hao này không chỉ làm tăng chi phí vận hành mà còn ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của động cơ. Việc xác định và giảm thiểu các loại tổn hao này là một thách thức quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng của hệ thống điện.

2.1. Các Dạng Tổn Hao Năng Lượng Trong Động Cơ KĐB

Công suất điện mà động cơ nhận từ nguồn được chia thành hai phần: một phần sinh ra công có ích, phần còn lại là tổn hao. Các dạng tổn hao bao gồm: tổn hao trên điện trở dây quấn stator (Pcu1), tổn hao trên điện trở sắt từ (PFe), tổn hao trên điện trở rotor (Pcu2) và các tổn hao cơ do ma sát và quạt gió (Pfrict). Để tiết kiệm năng lượng, cần hiểu rõ mục đích sử dụng, công suất sử dụng, và nguyên nhân gây tổn hao.

2.2. Phân Bố Tổn Hao Năng Lượng Thường Gặp

Việc phân bố năng lượng trong động cơ không đồng bộ ứng với các dạng công suất khác nhau. Dữ liệu được lấy dựa trên các số liệu thống kê về việc sử dụng năng lượng tại Đan Mạch năm 2000, xu hướng sử dụng này phù hợp với hầu hết các nước công nghiệp. Quan trọng hơn, việc phân bố tổn hao năng lượng trong động cơ cho thấy 67% năng lượng tổn hao được gây ra bởi động cơ có công suất định mức dưới 52kW. Từ đây ta thấy rằng, để tiết kiệm năng lượng hiệu quả thì nên nghiên cứu tiết kiệm cho các loại động cơ có công suất định mức dưới 52kW.

2.3. Tổn Hao Năng Lượng Trong Các Hệ Truyền Động

Động cơ KĐB thường được sử dụng cho các ứng dụng như hệ thống máy bơm, máy nén khí, thông gió, máy lạnh, hệ thống băng truyền, thiết bị vận tải và các thiết bị cơ khí chế biến. Các nhiệm vụ tiêu biểu bao gồm điều khiển áp suất, lưu lượng, nhiệt độ và mức chất lỏng. Việc lựa chọn phương pháp điều khiển nào được xác định bởi một số yếu tố, bao gồm chất lượng điều khiển, chi phí lắp đặt và hiệu suất năng lượng. Các phương pháp điều khiển bao gồm điều khiển on/off, điều khiển từng bước (stepwise), và điều khiển biến tốc.

III. Phương Pháp Điều Khiển Tối Ưu Từ Thông Rotor Giải Pháp

Một trong những phương pháp hiệu quả để giảm tổn hao năng lượng trong động cơ KĐB là điều khiển từ thông rotor. Phương pháp này tập trung vào việc điều chỉnh dòng từ thông trong rotor sao cho phù hợp với tải và tốc độ của động cơ. Bằng cách tối ưu hóa từ thông, có thể giảm tổn hao do dòng điện trong rotor và stator, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể của động cơ. Nghiên cứu này tập trung vào việc xây dựng giải thuật và mô hình điều khiển tối ưu từ thông rotor nhằm mục đích giảm tổn hao trong động cơ KĐB 3 pha.

3.1. Nguyên Tắc Điều Khiển Định Hướng Từ Thông Rotor

Phương pháp điều khiển định hướng trường (FOC) là một kỹ thuật điều khiển cao cấp cho phép điều khiển độc lập mô-men và từ thông của động cơ. Điều khiển gián tiếp dựa trên ước tính vị trí từ thông rotor thông qua mô hình động cơ. Các dòng điện stator được điều khiển để tạo ra từ trường rotor mong muốn. Ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện. Tuy nhiên, độ chính xác phụ thuộc vào tham số động cơ.

3.2. Ứng Dụng Điều Khiển FOC Tiết Kiệm Năng Lượng

Điều khiển tối ưu từ thông rotor dựa trên cực tiểu các tổn hao trong động cơ dựa trên các thông số thực nghiệm động cơ. Việc xét đến các thông số thực nghiệm động cơ phải ước lượng chính xác mô men và từ thông tối ưu ở mọi chế độ thì động cơ mới có thể đạt chất lượng điều khiển cũng như hiệu suất cao. Điều khiển động cơ KĐB ba pha ở chế độ tiết kiệm năng lượng. Xây dựng giải thuật điều khiển tối ưu tìm từ thông trên cơ sở cực tiểu các tổn hao trong động cơ dựa trên các thông số thực nghiệm động cơ.

3.3. Thuật Toán Điều Khiển Tối Ưu Từ Thông Rotor

Nghiên cứu này xây dựng giải thuật và mô hình điều khiển tiết kiệm điện năng cho động cơ không đồng bộ 3 pha có tính đến sự thay đổi của đặc tính năng lượng của động cơ. Các giải thuật này dựa trên cơ sở điều khiển từ thông tối ưu phù hợp với các tốc độ khác nhau và sự thay đổi của tải. Giải thuật tiết kiệm năng lượng chỉ ứng dụng cho đối tượng chính là động cơ không đồng bộ 3 pha. Chỉ tập trung vào nghiên cứu giải thuật và mô hình điều khiển tối ưu hóa từ thông rotor mục đích để giảm tổn hao trong động cơ KĐB 3 pha.

IV. Xây Dựng Mô Hình Mô Phỏng MATLAB Thực Nghiệm Tối Ưu

Để kiểm chứng hiệu quả của phương pháp điều khiển tối ưu từ thông rotor, việc xây dựng mô hình mô phỏng trên phần mềm MATLAB là vô cùng quan trọng. Mô hình này cho phép mô phỏng các điều kiện vận hành khác nhau của động cơ và đánh giá khả năng tiết kiệm năng lượng. Mô hình cần bao gồm các khối điều khiển, động cơ, và các thành phần khác liên quan. Kết quả mô phỏng sẽ cung cấp các số liệu cụ thể về công suất tiêu thụ, hiệu suất và các thông số khác, từ đó đánh giá tính khả thi của giải pháp tiết kiệm năng lượng.

4.1. Sơ Đồ Khối Hệ Thống Điều Khiển Tiết Kiệm Năng Lượng

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển thể hiện cấu trúc tổng thể của hệ thống, bao gồm các khối chức năng như bộ điều khiển, bộ biến tần, động cơ và các cảm biến. Nguyên tắc điều khiển vectơ (FOC) được sử dụng để điều khiển độc lập mô-men và từ thông của động cơ. Mô hình mô phỏng bao gồm khối điều khiển Vector. Đồ thị các thành phần U, I,  , Tm với từ thông rotor tham chiếu.

4.2. Thiết Kế Khối Điều Chế Từ Thông Tối Ưu

Mô hình cần có khối điều chế từ thông tối ưu. Khối này sẽ điều chỉnh từ thông rotor dựa trên thuật toán đã được xây dựng. Vị trí của khối điều chế từ thông tối ưu theo thuật toán tối ưu năng lượng. Cần thể hiện đồ thị các thành phần U, I,  , Tm của từ thông tối ưu, đồ thị từ thông tối ưu  r , và đồ thị công suất tiêu thụ của động cơ với từ thông tối ưu.

4.3. Đánh Giá Kết Quả Mô Phỏng và So Sánh

So sánh công suất tiêu thụ ứng với từ thông tối ưu và các từ thông tham chiếu khác nhau. Đồ thị công suất tiêu thụ của từ thông tối ưu và các từ thông tham chiếu khác nhau. So sánh công suất tiêu thụ ứng với từ thông tối ưu và từ thông tham chiếu ở các tốc độ khác nhau. So sánh công suất tiêu thụ ứng với từ thông tối ưu và từ thông tham chiếu với các mức tải khác nhau. Kết quả mô phỏng cần thể hiện rõ khả năng tiết kiệm năng lượng của phương pháp điều khiển.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Tiết Kiệm Năng Lượng Thực Tế

Kết quả nghiên cứu trên mô hình mô phỏng MATLAB cho thấy phương pháp điều khiển tối ưu từ thông rotor có thể mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng đáng kể so với các phương pháp điều khiển truyền thống. Tùy thuộc vào điều kiện vận hành cụ thể, mức tiết kiệm năng lượng có thể dao động từ 3.7% đến 18.5%. Các kết quả này chứng minh tính khả thi và tiềm năng ứng dụng của phương pháp điều khiển này trong thực tế.

5.1. So Sánh Hiệu Quả Tiết Kiệm Năng Lượng

Sử dụng các giải thuật và mô hình điều khiển tối ưu đề xuất, có thể tiết kiệm từ 3,7% đến 18,5 % năng lượng của động cơ ở các tốc độ và các tải khác nhau so với phương pháp điều khiển FOC truyền thống. Đề tài ứng dụng vào giảng dạy, làm tài liệu tham khảo cho giảng viên và sinh viên ở môn truyền động điện, máy điện. Cần có các đồ thị so sánh để minh họa kết quả.

5.2. Ảnh Hưởng của Tốc Độ và Tải Đến Hiệu Quả

Cần phân tích chi tiết ảnh hưởng của tốc độ và tải đến hiệu quả tiết kiệm năng lượng. Xác định các điều kiện vận hành mà phương pháp điều khiển tối ưu từ thông rotor mang lại hiệu quả cao nhất. Các yếu tố này cần được cân nhắc khi áp dụng phương pháp điều khiển này trong thực tế.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Động Cơ KĐB Ba Pha

Nghiên cứu đã thành công trong việc xây dựng giải thuật và mô hình điều khiển tối ưu từ thông rotor cho động cơ KĐB ba pha trên phần mềm MATLAB. Kết quả mô phỏng cho thấy phương pháp này có tiềm năng tiết kiệm năng lượng đáng kể. Trong tương lai, nghiên cứu có thể được mở rộng để xem xét các yếu tố khác như hiệu suất động cơ, độ bền và chi phí, từ đó hoàn thiện giải pháp tiết kiệm năng lượng cho động cơ KĐB.

6.1. Các Vấn Đề Đã Thực Hiện Trong Nghiên Cứu

Nghiên cứu khả năng tiết kiệm năng lượng các động cơ điện. Đề xuất phương pháp thiết kế bộ điều khiển động cơ điện có xét đến tiết kiệm năng lượng. Thiết kế giải thuật điều khiển động cơ xét đến tiết kiệm năng lượng. Xây dựng mô hình mô phỏng trên phần mềm matlab bộ điều khiển động cơ xét đến tiết kiệm năng lượng. Khảo sát và so sánh kết quả mô phỏng.

6.2. Hướng Phát Triển Tiềm Năng Của Đề Tài

Nghiên cứu có thể được mở rộng để xem xét các yếu tố khác như hiệu suất động cơ, độ bền và chi phí. Có thể thực hiện thực nghiệm trên động cơ thực tế để đánh giá hiệu quả của phương pháp điều khiển trong môi trường thực tế. Áp dụng các kỹ thuật điều khiển tiên tiến khác như điều khiển thích nghi, điều khiển dự đoán để nâng cao hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Chương 2: Tìm hiểu về phụ tải điện và khả năng tiết kiệm năng lượng Chương 3: Phân tích các loại tổn hao và các phương pháp điều khiển tiết kiệm năng lượng trong động cơ không đồng bộ ba pha Chương 4: Phương pháp điều khiển định hướng từ thông rotor Chương 5: Xây dựng mô hình mô phỏng và thiết kế thuật toán điều khiển động cơ KĐB ba pha có xét đến tiết kiệm năng lượng trên phần mềm Matlab Chương 6: Kết luận và hướng phát triển đề tài xvii Chương 2 TÌM HIỂU VỀ PHỤ TẢI ĐIỆN VÀ KHẢ NĂNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG 2.1 Tìm hiểu về tiết kiệm năng lượng trong động cơ và các hệ truyền động cơ không đồng bộ Như đã giới thiệu, đi cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, hệ truyền động sử dụng động cơ không đồng bộ ngày càng được ứng dụng rộng rãi và tiêu thụ một lượng điện năng vô cùng lớn. Trong đó lượng điện năng này bị tổn hao vô ích rất đáng kể trong động cơ, trong hệ truyền động và các thiết bị điều khiển để giảm thiểu được các tổn hao vô ích này, chúng ta phải có được hiểu biết về chúng và tìm cách can thiệp sao cho lượng điện năng tổn hao là nhỏ nhất nhưng vẫn đạt được hiệu quả mong muốn. Sau đây là các dạng tổn hao xảy ra trong động cơ, trong hệ truyền động và các thiết bị điều khiển.  Đối với động cơ: Công suất điện mà động cơ nhận từ nguồn được chia làm hai thành phần: một phần sinh ra công có ích để thực hiện quá trình công nghệ (kéo các hệ truyền động), phần còn lại là tổn hao dưới dạng nhiệt trên điện trở dây quấn stator (Pcu1), tổn hao trên điện trở sắt từ (PFe), tổn hao trên điện trở rotor (Pcu2) và các tổn hao cơ do ma sát và quạt gió (Pfrict).1 Giản đồ tổn hao năng lượng trong động cơ KĐB xviii Để tiết kiệm được năng lượng của động cơ, chúng ta phải t8ìm hiểu về mục đích sử dụng của động cơ, công suất sử dụng.

Tìm ra những nguyên nhân gây nên tổn hao và tìm cách tiết kiệm nó.1 cho thấy việc phân bố năng lượng trong động cơ không đồng bộ ứng với các dạng công suất khác nhau, hình 2.2 các tổn hao trong động cơ không đồng bộ.Các dữ liệu được lấy dựa trên các số liệu thống kê về việc sử dụng năng lượng tại Đan Mạch năm 2000, xu hướng sử dụng này phù hợp với hầu hết các nước công nghiệp.2 Phân bố nguồn năng lượng sử dụng trong động cơ KĐB với các dạng Công suất và phụ tải khác nhau Quan trọng hơn, việc phân bố tổn hao năng lượng trong động cơ trên (hình 2.3) 67% năng lượng tổn hao được gây ra bởi động cơ có công suất định mức dưới 52kW.Từ đây ta thấy rằng, để tiết kiệm năng lượng hiệu quả thì nên nghiên cứu tiết kiệm cho các loại động cơ có công suất định mức dưới 52kW.3 Phân bố nguồn năng lượng tổn hao trong động cơ KĐB với các dạng Công suất và phụ tải khác nhau  Đối với các hệ truyền động: Động cơ KĐB thường được sử dụng cho các ứng dụng sau: - Hệ thống máy bơm, máy nén khí, thông gió, máy lạnh. - Hệ thống băng truyền, thiết bị vận tải. - Các thiết bị cơ khí chế biến.2 Điều khiển hiệu quả năng lượng của các ứng dụng HVAC Các nhiệm vụ tiêu biểu trong việc lắp đặt HVAC là điều khiển áp suất, lưu lượng, nhiệt độ và mức chất lỏng, và việc lựa chọn phương pháp điều khiển nào được xác định bởi một số yếu tố, bao gồm chất lượng điều khiển, chi phí lắp đặt và hiệu suất năng lượng. Một sự so sánh nhỏ giữa các phương pháp điều khiển được trình bày ngay sau đây.

- Điều khiển on/off: Được sử dụng khi chỉ có một phần trong toàn bộ sản phẩm là cần thiết trong một thời gian dài. Động cơ được bật khi thông số điều khiển vượt quá mức giới hạn trên. Số lần khởi động và dưg, ảnh hưởng đến sự lắp đặt cơ khí, có thể giảm đi bằng cách tăng kích thước vùng đệm, ví dụ như một bể nước và máy bơm. Nếu thiết bị hoạt động ở tải định mức khi động cơ được bật, điều khiển on/off sẽ cho hiệu suất năng lượng, nhưng nếu ngược lại thì hiệu suất năng lượng sẽ giảm.

- Điều khiển từng bước (stepwise): một hệ thống điều khiênr động cơ lớn được chia thành các bộ phận nhỏ, mỗi bộ phận sử dụng điều khiển on/off. Mỗi động cơ sẽ được bậ hay tắt tùy theo nhu cầu sản xuất. Ưu điểm của phương pháp này là các động cơ tiến trình hoạt động gần với tải định mức và với hiệu suất năng lượng tốt ở mọi thời điểm. Nhược điểm của nó là sự gia tăng chi phí lắp đặt và chỉ có khả năng điều khiển theo từng bước.

Tuy nhiên, nó có thể kết hợp với sự thay đỏi tốc độ trên một trong các động cơ. - Điều khiển quá trình cơ khí: được sử dụng trong những ứng dụng mà các thông số đầu ra của quá trình được điều khiển một cách liên tục và chất lượng của các phương pháp điều khiển on/off và stepwise không đáp ứng được. Động cơ cảm ứng được kết nối trực tiếp với lưới điện. Thông số đầu ra (ví dụ áp suất) được điều khiển bằng cơ khí, chẳng hạn bằng các van, van tiết lưu hay một nhánh hồi tiếp.

Nhược điểm chính của phương pháp này là phương pháp này là điều khiển cơ khí sẽ tọa ra thêm những mất mát năng lượng không thể tránh khỏi khi không cần đầy tải. Nói một cách đơn giản, điều này giống như là chạy một chiếc xe hơi với công suất tối đa và điều khiển tốc độ bằng thắng xe. - Điều khiển tôc độ thay đổi: Động cơ được nuôi bởi một bộ chuyển đổi công suất điện tử chỉ tiêu thụ năng lượng đủ dùng cho quá trình. Kết quả của quá trình được điều khiển chỉ bằng cách thay đổi tốc độ.

Dù chi phí lắp đặt cao. Điều khiển xx biến tốc có thể được chọn vì chất lượng điều khiển, khả năng tiết kiệm năng lượng và giảm nhiễu âm chẳng hạn từ các quạt. Từ sự so sánh đơn giản giản giữa các chiến lược điều khiển ứng dụng HVAC, có thể kết luận trên quan điểm tiết kiệm năng lượng rằng phương pháp điều khiển cơ khí không thể được chấp nhận vì mất mát năng lượng quá lớn trong trường hợp giảm tải. Sự lựa chọn giữa các phương pháp on/off, stepwise và phương pháp biến tốc phụ thuộc vào mức tải và chất lượng điều khiển yêu cầu.

Các hệ thống cần sản xuất lượng nhỏ trong thời gian dài thì thích hợp với các phương pháp stepwisư và phương pháp biến tốc. Ngược lại, khi lượng tải yêu cầu cao và chất lượng điều khiển on/off có thể chấp nhận được, phương pháp on/off được ưu tiên hơn vì chi phí lắp đặt rẻ. Có thể tiết kiệm một lượng lớn năng lượng trong các ứng dụng HVAC nếu các kỹ thuật tốt đước áp dụng trong qua trình thiết kế toàn hệ thống, và trong nhiều trường hợp các phương pháp điều khiển on/off và điểu khiển từng bước cung cấp giải pháp tốt nhất. Tuy nhiên, không nghi ngờ gì nữa, trong các hệ thống yêu cầu chất lượng điều khiển tốt, phương pháp điều khiển biến tốc trở thành giải pháp thay thế duy nhất có hiệu quả về năng lượng cho phương pháp điều khiển cơ khí.

Nói chung, nên chú ý rằng khi thiết kế hệ thống, ta phải xem xét yếu tố chi phí vòng đời (LCC – Life Cycle Costs). Nó bao gồm tất cả các chi phí liên quan đến hệ thốn cài đặt trong suốt thời gian sống, cụ thể là thu mua, bảo trì, sửa chữa, phí năng lượng, các vấn đề về môi trường.3 Tiết kiệm năng lượng trong các ứng dụng HVAC bằng cách điều khiển biến tốc. Ưu điểm của việc sử dụng điều khiển biến tốc thay cho điều khiển cơ khí trong các ứng dụng HVAC được phân tích cụ thể hơn, lấy một máy bơm làm ví dụ. Từ đó có thể kết luận trong các ứng dụng nào thì điều khiển biến tốc có khả năng tiết kiệm nhiều năng lượng nhất.

Điều khiển máy bơm Bốn phiên bản của một hệ thống bơm được minh họa trên hình 2. Hai dạng đầu có tốc độ không đổi và điều khiển theo phương pháp cơ khí, hai dạng sau sử dụng điều khiển biến tốc.6, máy bơm không có cột áp còn trên hình 2. Dòng chất lỏng được điều khiển sao cho tại điểm làm việc A, lưu lượng bằng 100% lưu lượng định mức và tại điểm B, lưu lượng bằng 50% lưu lượng định mức. Các hình vẽ thể hiện đường cong lưu lượng – áp suất của cả đặc tính máy bơm (PC Pump Characteristic) và hệ thống ống, tức là đặc tính của hệ thống (SC – System Characteristic).

Điểm hoạt động của máy bơm được định nghĩa bới giao điểm của đường PC và đường SC.4 Điều khiển cơ khí cho máy bơm không có cột áp Hình 2.5 Điều khiển cơ khí cho máy bơm có cột áp Như ta thấy trên hình 2.5, với bộ điều khiển tốc độ hằng, lưu lượng được giảm từ A đến B bằng cách dùng van để thêm và sự cản trở trong ống để đặc tuyến hệ thống thay đổi từ SC1 đến SC2.7, đặc tính hệ thống không đổi, nhưng sự thay đổi tốc độ làm cho đặc tuyến máy bơm thay đổi tư PC1 sang PC2, do đó làm giảm lưu lượng từ A đến B.6 Điều khiển biến tốc cho máy bơm không cột áp xxii Hình 2.7 điều khiển biến tốc cho máy bơm có cột áp Hình 2.8 cho thấy ở mức đầy tải (điểm A), bộ lái tốc độ hằng cho hiệu suất tốt nhất vì bộ chuyển đổi công suất điện tử trong bộ lái biến tốc gây mất mát thêm trong động cơ và trong bộ converter. Ở mức tải 50% (điểm B), tình huống ngược lại xảy ra. Ở 50% tải không có cột áp, có một sự cải thiện đáng kể với phương pháp biến tốc (so sánh biểu cột 2. Hầu hết các mất mát trong bộ lái tốc độ hằng đều tiêu tán tại van.

Trong trường hợp có cột áp, so sánh biểu đồ cột 2.7, sự khác biệt không rõ rệt như vậy, nhưng bộ điều khiển biến tốc vẫn cho hiệu suất tốt nhất.8 Phân bố công suất tương đối của các hệ thống bơm từ hình 2.7 Hiệu suất của động cơ và máy bơm được viết bên dưới các cột 2.