Hiệu suất năng lượng : Những gì bạn không biết về Máy hàn biến tần có thể làm bạn ngạc nhiên!
Máy hàn biến tần có nhiều ưu thế so với các loại máy hàn sử dụng biến áp truyền thống. Máy hàn biến tần nhỏ gọn, có thể xách tay được, dễ dàng di chuyển hơn khi hàn ở công trường. Thêm nữa, máy biến tần cho chất lượng hàn cao, có thể ứng dụng hàn nhiều quy trình như hàn hồ quang tay, hàn MIG, TIG, hàn dây lõi thuốc, cắt đục kim loại và hàn ở chế độ dòng xung. Và ở dòng máy cao cấp hơn, máy hàn biến tần tích hợp công nghệ điều khiển dạng sóng cho phép điều khiển tốt hơn biến thiên của hồ quang và tự động tinh chỉnh hồ quang tạo mối hàn tốt nhất.
Tuy nhiên, các ưu thế trên chưa phải là tất cả, sử dụng máy hàn biến tần còn tiết kiệm tiền điện đáng kể so với các loại máy hàn truyền thống. Mỗi năm, khoảng 15 triệu $ chi phí tiền điện được tiêu thụ ở Mỹ và 99 triệu $ trên toàn thế giới cho riêng phần sử dụng máy hàn.Để tăng hiệu quả và cắt giảm chi phí sản xuất, liên quan đến điện tiêu thụ của máy hàn, sử dụng máy hànbiến tần là một lựa chọn hấp dẫn. Trên thực tế, sử dụng máy hàn biến tần tiết kiệm đáng kể chi phí tiện ích bởi hiệu suất của dòng máy này.
Nhưng bằng cách nào mà máy hàn biến tần có thể tiết kiệm tiêu thụ điện? Trong thiết kế của máy hàn biến tần, các lõi biến áp, các cuộn dây biến áp và các thành phần biến đổi điện tử công suất, tất cả được chọn lựa cẩn thận để giảm thiểu tối đa mất mát năng lượng. Sau đây là một vài lý do khác mà máy hàn biến tần tiết kiệm chi phí năng lượng:
- Hiệu quả của biến áp lớn hơn nhờ sử dụng lõi ferrite trong biến áp công suất của máy hàn biến tần. Điều này giảm thiểu tổn thất dòng dẫn tới dòng không tải thấp hơn trong dây dẫn cấp.
- Lõi biến áp của máy hàn biến tần nhỏ hơn các biến áp thông thường. Lõi biến áp nhỏ hơn nghĩa là ít dây quấn quanh lõi hơn – do đó tổn thất ít hơn và hiệu quả lớn hơn.
- Các thành phần điện tử công suất của máy biến tần được thiết kế cẩn thận để giảm thiểu tổn thất và kéo dài tuổi thọ hoạt động.
- Nhiều máy hàn biến tần sử dụng dây dẫn đồng. Dây dẫn đồng có độ dẫn điện và nhiệt cao hơn so với nhôm, sẽ giảm thiểu mất mát và tăng hiệu quả.
- Hoạt động tại tần số cao hơn các máy hàn thông thường, máy hàn biến tần đòi hỏi điện cảm đầu ra ít hơn, do đó máy vận hành êm hơn. Năng lượng cần thiết cho hàn que hồ quang tay hoặc cho quy trình hàn dịch chuyển cầu được lưu trữ trong các tụ điện cho phép cuôn cảm kháng đầu ra nhỏ hơn.
- Thiết kế máy biến tần gọn và kích thước vật lý tương đối nhỏ, tức là các dây điện (hoặc thậm chí nối trực tiếp) giữa các thành phần công suất ngắn hơn. Đường truyền dòng điện ngắn hơn nghĩa là điện trở nhỏ hơn và hiệu suất cao hơn.
- Bởi máy biến tần được thiết kế sao cho tổn thất năng lượng thấp, do đó chỉ yêu cầu quạt làm mát nhỏ hơn. Điều này có nghĩa là cần ít năng lượng hơn để tạo luồng không khí làm mát, do vậy hiệu suất máy cao hơn.
- Kích thước của các linh-phụ kiện bên trong máy biến tần nhỏ hơn nên ít tiêu hao do sinh nhiệt hơn, do đó hiệu suất lại cao hơn.
Chúng ta có thể tính toán để biết vì sao máy hàn biến tần có thể tiết kiệm chi phí hơn các loại máy hàn sử dụng biến áp truyền thống và máy hàn biến tần nào là tốt nhất trong việc tạo ra hiệu quả năng lượng. Sử dụng các bước tính sau để đánh giá.
Bước #1 – Tính công suất đầu ra
Trước tiên, hãy xem thông số hiển thị trên máy để xác định điện áp ra (Vout). Lấy ví dụ là 32V. Sau đó nhân với dòng ra (Iout) được chỉ trên đồng hồ hiển thị Ampe. Trong trường hợp này, lấy giá trị là 300A.
Vout x Iout = Công suất nguồn (Wout) ( đơn vị tính là wat)
32v x 300 amps = 9,600 watts Hoặc 9.6 KW
Bước #2 – Tính công suất đầu vào
Bây giờ ta có công suất ra từ kết quả tính trên (KWout) và chia cho hiệu suất (Eff). Hiệu suất được cung cấp bởi nhà sản xuất máy hàn. Tính tóan này sẽ cho ta công suất vào tính bằng kilowatts.
KWout ÷ Eff = Công suất đầu vào (KWin)
9.6 KW ÷ 88.2% (or 0.882) = 10.88 KW
Bước #3 – Tính Chi phí vận hành trong quá trình hàn
- A) Tiếp theo, tính số kilowatt giờ được sử dụng trong 1ngày (KWh1/ngày) bằng cách lấy công suất đầu vào được tính ở Bước#2 (KWin) nhân với số giờ mỗi ngày mà máy hoạt động ( ví dụ, giả định hàn 4 giờ một ngày)
KWin x #giờ/ngày = Kilowatt giờ sử dụng trong một ngày (KWh1/day)
10.88 KW x 4 Hrs. = 43.52 KWgiờ/ngày
- B) Tiếp tục lấy công suất tính được (KWin) nhân với số giờ trong một ngày mà máy hoạt động nhân với giá điện trên 1KW giờ. Lấy giá điện được tính là $0.12578 là mức giá điện công nghiệp trung bình.
KWin x số giờ/ngày x Giá/KWgiờ ($/KWh) = Chi phí hàn hàng ngày
10.88 x 4 x $0.12578 = $5.47
Bước #4 – Tính chi phí vận hành trong thời gian máy chạy không tải
- A) Bây giờ bạn sẽ tính mức tiêu thụ không tải trong ngày(KWh2). Để làm việc này, lấy công suất nguồn vào (KWIdle) nhân với số giờ chạy không tải một ngày. (Chúng tôi giả định rằng trong một ngày tám tiếng đồng hồ, nếu hàn được thực hiện bốn giờ, số giờ không tải sẽ là bốn giờ.)
KWI không tải x số giờ không tải . = Công suất tiêu thụ không tải trong 1 ngày (KWh2)
0.4 KW x 4 giờ = 1.6 KW giờ
- B) Bây giờ lấy công suất đầu vào không tải (KWkhông tải) đã có trên biến áp công suất – trong trường hợp này là 400 watts (hay 0.4 KW) – nhân với số giờ chạy không tải nhân với giá điện /kilowatt giờ.
KWkhông tải x Số giờ chạy không tải x Giá điện/KW giờ = Chi phí chạy không tải hàng ngày
0.4 KW x 4 giờ. x $0.12578 = $0.20
Bước #5 – Tính tổng chi phí vận hành
Bây giờ lấy chi phí vận hành trong quá trình hàn mỗi ngày tính ở bước #3 cộng với chi phí vận hành không tải hàng ngày ở bước #4 ở trên sẽ được chi phí vận hành hàng ngày.
Chi phí vận hành hàn hàng ngày + Chi phí chạy không tải hàng ngày = Chi phí vận hành hàng ngày (Tổng cộng $/ngày)
$5.47 + $0.20 = $5.67
Bằng cách so sánh con số này với biến áp truyền thống hoặc với máy hàn biến tần cạnh tranh khác, bạn có thể dễ dàng chỉ ra máy nào tiết kiệm chi phí hơn.
Một máy hàn biến tần với giá mua là $3,200 và hiệu suất 87% so với một máy hàn biến áp truyền thống có giá là $2800 và hiệu suất 67% sẽ tiết kiệm khoảng $300 trong chi phí có ích hàng năm. Hoàn vốn cho sự khác nhau về giá sẽ tới trong một năm đến một năm rưỡi.