Доставчиците на устройства за обратна връзка по отношение на енергията за честотни преобразуватели ви напомнят, че в съвременната индустрия двигателите са вид оборудване с висока консумация на енергия и широк спектър от приложения. Според статистиката, общият инсталиран капацитет на Китай е около 400 милиона киловата, с годишно потребление на електроенергия от около 600 милиарда киловатчаса, което представлява 70-80% от промишленото потребление на електроенергия. Китай разчита основно на малки и средни двигатели, което представлява около 80%, докато количеството електроенергия, консумирана от малки и средни двигатели, представлява 90% от общите загуби. В практическото приложение на двигателите в Китай има значителна разлика в сравнение с чуждите страни, с ефективност на единица от 75%, което е с 10% по-ниско от чуждите страни; оперативната ефективност на системата е 30-40%, което е с 20-30% по-ниско от международното напреднало ниво. Следователно, малките и средни двигатели в Китай имат голям потенциал за пестене на енергия и насърчаването на енергоспестяването на двигателите е наложително.
Поради простата си структура, лесното производство, ниската цена, издръжливостта, надеждната работа и пригодността за тежки условия, асинхронните двигатели са широко използвани в промишленото и селскостопанското производство. Особено за задвижване на помпи и вентилатори в различни индустрии, енергоспестяващата работа на двигателите за задвижване на помпи и вентилатори е високо ценена.
С бързото развитие на науката и технологиите, особено с високото развитие и приложение на технологиите за силова електроника, микроелектронни технологии и технологиите за автоматично управление, енергоспестяващият ефект на честотните преобразуватели става все по-значителен. Те могат не само да постигнат безстепенно регулиране на скоростта, но и да работят ефективно при различни натоварвания, с добри динамични характеристики и могат да постигнат висока производителност, висока надеждност и високопрецизен автоматичен контрол. В сравнение с други методи за регулиране на скоростта, като регулиране на скоростта с намаляване на напрежението, регулиране на скоростта с смяна на полюсите, регулиране на скоростта на плъзгане, каскадно регулиране на скоростта с променлива честота и др., регулирането на скоростта с променлива честота има стабилна производителност, широк диапазон на регулиране на скоростта и висока ефективност. С развитието на съвременната теория на управлението и технологиите за силова електроника, технологията за регулиране на скоростта с променлива честота с променлив ток става все по-съвършена и се е превърнала в тенденция за регулиране на скоростта на двигателите с променлива честота. Устройствата за регулиране на скоростта с променлива честота (ЧРЧ) се използват широко в индустриалната област.
Използването на честотни преобразуватели за предаване на сигнал за управление на скоростта е бързо, системата за управление има малко времезакъснение, чувствителност на реакцията, висока точност на управление на системата за регулиране, удобство при употреба и подобряване на производствения обем, осигуряване на качество и намаляване на производствените разходи. Следователно, използването на честотни преобразуватели е популярен продукт за пестене на енергия и намаляване на потреблението във фабрики и минни предприятия.
Енергоспестяващото устройство за двигател с променлива честота е революционно ново поколение продукт за управление, специфичен за двигателя. Базирайки се на микропроцесорна технология за цифрово управление, то динамично регулира напрежението и тока в работата на двигателя чрез вградения си специализиран софтуер за оптимизиране на енергоспестяването. Без да променя скоростта на двигателя, то гарантира, че изходният въртящ момент на двигателя съответства точно на натоварването, като ефективно избягва разхищението на електрическа енергия, причинено от прекомерна мощност на двигателя.
Променливотоковите двигатели в момента са най-широко използваните двигатели, представляващи около 85% от всички видове двигатели. Те имат предимствата на проста структура, ниска цена и липса на нужда от поддръжка. Слабостта им обаче е трудността при регулиране на скоростта, което ограничава използването им в много приложения или изисква механични средства за постигане на регулиране на скоростта.
Има две типични приложения на честотните преобразуватели по отношение на видовете натоварване: 1. Приложение с постоянен въртящ момент; 2. Приложение с променлив въртящ момент. По отношение на целите на приложението, основните цели са: 1. Да се подобри процесът, като се осигури скоростта на въртене по време на процеса, скоростта на въртене при различни натоварвания и точно позициониране. С отличните си характеристики на регулиране на скоростта, те могат да подобрят производителността, да подобрят качеството на продукта, да подобрят комфорта, да рационализират оборудването, да адаптират или подобрят околната среда и др. 2. Основната цел на енергоспестяващата трансформация е да се постигнат значителни резултати чрез контролиране на скоростта на вентилаторите и помпите, които изискват регулиране на дебита или налягането.
Принципът на регулиране на скоростта с променлива честота
Моторни товари като вентилатори, водни помпи, въздушни компресори, хидравлични маслени помпи и циркулационни помпи представляват по-голямата част от енергоемкото оборудване, използвано в предприятията. Поради технически ограничения, почти всички системи за контрол на дебита, налягането или обема на въздуха за такива товари са системи с управление с клапани, при които двигателят се задвижва с номинална скорост и системата осигурява постоянен дебит, налягане или обем на въздуха. Когато експлоатационните изисквания на оборудването се променят, дебитът, налягането или обемът на въздуха се регулират чрез преливни, предпазни клапани или пропорционални регулатори, разположени на изходния край, за да отговорят на променящите се нужди на експлоатационните условия на оборудването. След преливане на преливния клапан или пропорционалния контролен клапан се освобождава голямо количество енергия и тази разсеяна енергия всъщност е част от енергията, абсорбирана от двигателя от електрическата мрежа, което води до големи загуби на електрическа енергия. От работните характеристики на този тип товар може да се види, че мощността на двигателя е пропорционална на куба на скоростта, а скоростта е пропорционална на честотата. Ако променим режима на работа на двигателя така, че той да не работи винаги на номиналната работна честота, а вместо това да използва система за управление с променлива честота за управление на стартиране и спиране, скоростта му може да се регулира непрекъснато в диапазона от 0~2900 об/мин, т.е. изходният дебит, налягането или обемът на въздуха също могат да се регулират непрекъснато в диапазона от 0~100%, така че да се съобразят точно с работните нужди на товара и да се постигне целта за пестене на енергия и намаляване на потреблението.
Скоростта на променливотоковия двигател е следната: n=60f (1-s)/p
Във формулата: n=скорост на двигателя
F=честота на захранването
P = брой полюси на двигателя
S=скорост на приплъзване
Както може да се види от уравнението, синхронната скорост n на променливотоков двигател е право пропорционална на честотата на захранването f. Следователно, промяната на честотата на захранването може да промени скоростта на двигателя и да постигне целта на регулиране на скоростта.
Принцип на регулиране на скоростта с променлива честота за пестене на енергия
Регулирането на скоростта с променлива честота спестява електроенергия, както подсказва името, само регулирането на скоростта с променлива честота може да спести електроенергия. По-долу е даден анализ на принципите за пестене на енергия за две типични приложения на натоварване.
(1) Приложения с постоянен въртящ момент при натоварване
Постоянният въртящ момент на натоварване означава, че независимо от промените в скоростта, въртящият момент на натоварване остава постоянен.
Следната формула: P=K * T * N
K=коефициент
P=мощност на вала
T=въртящ момент на натоварване
N=скорост на въртене
От горната формула може да се види, че мощността на вала е правопропорционална на скоростта на двигателя. Когато скоростта на двигателя се регулира според нуждите на процеса, може естествено да се постигне съответният процент на икономия на енергия.
(2) Приложения с променливо натоварване с въртящ момент
Центробежните вентилатори и помпи принадлежат към типичните товари с променлив въртящ момент и техните работни характеристики са: повечето от тях работят непрекъснато за дълго време. Тъй като въртящият момент на натоварване е пропорционален на квадрата на скоростта, след като скоростта надвиши номиналната скорост, това ще причини сериозно претоварване на двигателя. Следователно, вентилаторите и помпите обикновено не работят извън номиналната честота.