“Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo động cơ điện tiết kiệm năng lượng sử dụng vật liệu có mật độ từ cảm cao” là đề tài nghiên cứu thuộc chương trình nghiên cứu và phát triển công nghệ năng lượng do TS Bùi Minh Định – Viện Điện, Trường ĐHBK Hà Nội làm chủ nhiệm. Sau hai năm thực hiện, nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công động cơ điện tiết kiệm năng lượng, góp phần nâng cao chất lượng cũng như năng suất lao động, giảm giá thành động cơ.
TỪ Ý TƯỞNG THỰC TẾ…
Hiện nay, nhu cầu của thị trường về động cơ điện hiệu suất cao là rất lớn, đa phần đều đang phải nhập ngoại và chủ yếu là động cơ có mức hiệu suất IE2, một số ít động cơ ở mức hiệu suất IE3, nhưng giá thành cao. Tuy nhiên với tình hình kinh tế của Việt Nam hiện nay thì sự lựa chọn động cơ hiệu suất cao ở mức IE2 là phù hợp nhất.
Mặt khác, trong thời gian tới việc dán nhãn tiết kiệm năng lượng cho động cơ trước khi đưa ra thị trường là điều bắt buộc. Do vậy, việc cho ra dãy sản phẩm động cơ hiệu suất cao IE2 là một việc làm tất yếu đối với doanh nghiệp sản xuất.
Việc triển khai, nghiên cứu, thiết kế và chế tạo động cơ thiết bị điện và hiệu suất cao trong nước là rất cần thiết và quan trọng nhằm giảm tiểu tổn hao năng lượng điện giá thành hợp lý, chiếm lĩnh thị trường và nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành chế tạo ngành máy điện, ngành công nghiệp khác có ứng dụng truyền động điện.
Trước thực tế đó, TS Bùi Minh Định luôn trăn trở làm thế nào để tạo ra sản phẩm động cơ có hiệu suất cao hơn động cơ mà hiên nay đang sử dụng. “Đây là xu hướng ở các nước châu Âu đã sử dụng các động cơ có hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng từ khá lâu. Tuy nhiên tại Việt Nam, vấn đề hiệu suất cao tiết kiệm năng lượng chưa được chú trọng nhiều” – TS Định chia sẻ.
Anh kể: “Làm xong luận văn tiến sĩ ở Trường Đại học Tổng hợp Berlin (CHLB Đức), tháng 4/2014 tôi về nước tham gia giảng dạy và nghiên cứu tại ĐHBK Hà Nội. Sau thời gian ấp ủ, tháng 10/2016, đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo động cơ điện tiết kiệm năng lượng sử dụng vật liệu có mật độ từ cảm cao” được bắt đầu triển khai. Sau hai năm thực hiện, đề tài đã mang lại được những kết quả đáng mừng
… ĐẾN SẢN PHẨM VỚI TÍNH NĂNG VƯỢT TRỘI
Sau 2 năm triển khai thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã thiết kế và chế tạo 4 rãnh động cơ điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu, khởi động trực tiếp công suất 2,2 kW, 5 Kw, 7,5 Kw và 11 KW, đạt tiêu chuẩn hiệu suất IE2.
Được sự hỗ trợ của Nhà nước, nhóm nghiên cứu được trang bị 01 phần mềm thiết kế mô phỏng SPEED chuyên dụng cho việc thiết kế động cơ điện. Trong quá trình sử dụng, nhóm đã làm chủ được việc tính toán thiết kế các động cơ điện đạt mức hiệu suất năng lượng IE2 theo tiêu chuẩn IEC60034-30 với chi phí nguyên vật liệu phù hợp. Việc làm chủ được phần mềm tính toán thiết kế mô phỏng trên giúp nhóm nghiên cứu tối ưu thiết kế cho nhiều dãy công suất động cơ với các cấp tốc độ khác nhau từ 750 vg/ph đến 3000vg/ph.
Những đóng góp mới của đề tài nghiên cứu là dùng phần mềm tiên tiến vào việc thiết kế tối ưu phương án điện từ, phương án nhiệt cho các dãy động cơ. Cho ra những sản phẩm động cơ mà tiêu hao ít nguyên vật liệu nhưng vẫn đạt được các thông số kỹ thuật theo yêu cầu. So với động cơ không đồng bộ roto lồng sóc thông thường, động cơ điện tiết kiệm năng lượng sử dụng vật liệu từ cảm cao của để tài ngoài việc nâng cao hiệu suất 3-5% còn giúp tăng tốc độ làm việc thêm 2-3% khi làm việc ở tốc độ đồng bộ.
Đối với một doanh nghiệp sản xuất động cơ điện trong nước thì việc ứng dụng kết quả của đề tài này với nội dung sử dụng phần mềm tiên tiến để thiết kế tối ưu và sản xuất ra được những dãy sản phẩm đạt mức năng lượng IE2 là một sự thuận lợi rất lớn trong quá trình phát triển trình độ sản xuất của doanh nghiệp. Thành quả thu được từ kết quả của đề tài đó sẽ gắn liền với quá trình sản xuất và phát triển mặt hàng động cơ điện trong nước.
Với công nghệ chế tạo và ứng dụng vật liệu mới vào sản xuất thì chắc chắn sẽ cho ra được những sản phẩm có chất lượng tốt và giá thành cạnh tranh với sản phẩm nhập ngoại hiện nay. Đề tài đã nghiên cứu ứng dụng vật liệu tôn silic mới vào sản xuất động cơ. Sử dụng loại tôn silic dày 0,35 mm (thông thường dùng tôn 0,5 mm) để giảm tổn thất trong lõi thép. Nghiên cứu ứng dụng thiết bị và phương pháp thử nghiệm mới. Kết quả thử nghiệm đánh giá được đầy đủ và chính xác đặc tính làm việc của động cơ.
Ngoài ra, Nhóm nghiên cứu cũng đưa ra bộ tài liệu thiết kế dãy động cơ điện tiết kiệm năng lượng sử dụng vật liệu có mật độ từ cảm cao công suất đến 11kW, đạt mức hiệu suất năng lượng IE2; quy trình công nghệ chế tạo, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng dãy động cơ tiết kiệm năng lượng sử dụng các vật liệu có mật độ từ cảm cao, đạt mức hiệu suất năng lượng IE2; quy trình công nghệ phải đảm bảo tính kinh tế – kỹ thuật khi đưa vào sản xuất hàng loạt; bộ quy trình thử nghiệm động cơ; phần mềm tính toán kết cấu điện từ, cấu trúc roto và stato.
Đánh giá đề tài, PGS Phạm Hoàng Lương – Chủ nhiệm chương trình KC.05.02/16-20 nhấn mạnh: “Đây là một trong những đề tài đã hoàn thành đúng hạn, chương trình được nghiên cứu và các sản phẩm của đề tài đã đạt được hàm lượng khoa học rất tốt.
Thực sự, đây là một trong những đề tài có sản phẩm dạng 1, có khả năng ứng dụng nhân rộng trong sản xuất. Việc tổ chức triển khai đề tài này có sự phối kết hợp với Công ty CP Điện cơ Hà Nội là một trong những điểm nhấn để thấy rằng sản phẩm nghiên cứu của đề tài có thể tiếp tục được Công ty tiếp nhận và sản xuất thương mại hóa trọng thời gian tới nhằm nâng cao tính cạnh tranh, giảm được việc nhập khẩu các trang thiết bị về động cơ điện”.
“Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể chuyển giao cho Công ty Cổ phần Điện cơ Hà Nội sản xuất và thương mại một loại động cơ điện mới hiệu suất cao và tăng sức cạnh tranh cao hơn trên thị trường. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu hoàn toàn đáp ứng được việc thay thế cho các động cơ nhập ngoại của các hãng khác tại Việt Nam” – TS Bùi Minh Định cho biết.
Vũ Thơm
