Los proveedores de unidades de frenado con convertidor de frecuencia le recuerdan que, debido a las políticas gubernamentales, la fuerte promoción de la tecnología de convertidores de frecuencia y la fuerte promoción de sus distribuidores, algunas empresas industriales han equiparado inconscientemente su uso con el ahorro de energía y electricidad. Sin embargo, en la práctica, debido a las diferentes situaciones de control industrial, muchas empresas se han dado cuenta gradualmente de que no todos los lugares donde se utilizan convertidores de frecuencia permiten ahorrar energía y electricidad. Entonces, ¿cuáles son las razones de esta situación y cuáles son los conceptos erróneos que se tienen sobre los convertidores de frecuencia?
1. Los variadores de frecuencia pueden ahorrar energía cuando se utilizan en todo tipo de motores.
La capacidad de un convertidor de frecuencia para lograr ahorro de energía depende de las características de regulación de velocidad de su carga. Para máquinas centrífugas, ventiladores y bombas de agua, que pertenecen a cargas de par cuadrático, se deben cumplir las potencias de salida del motor P ∝ Tn y P ∝ n3, es decir, la potencia de salida en el eje del motor es proporcional a la tercera potencia de la velocidad. Como se puede observar, para cargas de par cuadrático, el efecto de ahorro de energía de los convertidores de frecuencia es el más destacado.
Para cargas de par constante, como los sopladores Roots, el par es independiente de la velocidad. Generalmente, se instala una salida de escape controlada por una válvula. Cuando el volumen de aire supera la demanda, se descarga el exceso para lograr el ajuste. En este caso, se puede utilizar la regulación de velocidad para el funcionamiento, lo que también permite ahorrar energía. Además, para cargas de potencia constante, la potencia es independiente de la velocidad. En estos casos, no es necesario utilizar un convertidor de frecuencia.
2. Conceptos erróneos sobre métodos incorrectos en el cálculo del consumo energético
Muchas empresas suelen utilizar la compensación de potencia reactiva basada en la potencia aparente para calcular la eficacia del ahorro energético. Por ejemplo, cuando un motor funciona a plena carga a frecuencia industrial, la corriente de funcionamiento medida es de 194 A. Tras utilizar la regulación de velocidad de frecuencia variable, el factor de potencia a plena carga aumenta a aproximadamente 0,99. En ese momento, la corriente medida es de 173 A. Esta disminución de la corriente se debe a que el condensador de filtrado interno del convertidor de frecuencia mejora el factor de potencia del sistema.
Según el cálculo de potencia aparente, el efecto de ahorro de energía es el siguiente:
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98 kVA
El efecto de ahorro de energía es de aproximadamente el 11% de la potencia nominal del motor.
De hecho, la potencia aparente S es el producto de la tensión y la corriente. Bajo las mismas condiciones de tensión, el cambio en la potencia aparente es proporcional al cambio en la corriente. Considerando la reactancia del sistema en el circuito, la potencia aparente no representa el consumo real de energía del motor, sino la capacidad máxima de salida en condiciones ideales. El consumo real de energía del motor se suele expresar como potencia activa. El consumo real de energía de un motor está determinado por el motor y su carga. Al aumentar el factor de potencia, la carga del motor no cambia, ni su eficiencia. Por lo tanto, el consumo real de energía del motor no cambia. Al aumentar el factor de potencia, no se observaron cambios en el estado operativo del motor, la corriente del estator ni las corrientes activa y reactiva. Entonces, ¿cómo se mejora el factor de potencia? La razón radica en el condensador de filtrado dentro del convertidor de frecuencia, y parte del consumo del motor es la potencia reactiva generada por este. La mejora del factor de potencia reduce la corriente de entrada real del convertidor de frecuencia y también reduce las pérdidas de línea y del transformador de la red eléctrica. En el cálculo anterior, aunque se utiliza la corriente real, se calcula la potencia aparente en lugar de la potencia activa. Por lo tanto, es incorrecto utilizar la potencia aparente para calcular los efectos de ahorro energético.
3. Como circuito electrónico, el propio convertidor de frecuencia también consume energía.
La composición del convertidor de frecuencia muestra que este cuenta con circuitos electrónicos, por lo que también consume energía durante su funcionamiento. Si bien consume menos que los motores de alta potencia, su propio consumo es un hecho objetivo. Según cálculos de expertos, el consumo máximo de energía de un convertidor de frecuencia es de aproximadamente el 3-5 % de su potencia nominal. Un aire acondicionado de 1,5 caballos de fuerza consume entre 20 y 30 vatios de electricidad, el equivalente a una luz continua.
En resumen, es un hecho que los convertidores de frecuencia tienen funciones de ahorro de energía al operar a frecuencia industrial, pero sus requisitos son: primero, alta potencia y carga de ventilador/bomba; segundo, el dispositivo mismo cuenta con función de ahorro de energía (soporte de software); tercero, funcionamiento continuo a largo plazo. Estas son las tres condiciones bajo las cuales un convertidor de frecuencia puede demostrar efectos de ahorro de energía.