Sagedusmuunduri piduriseadmete tarnijad tuletavad meelde, et sagedusmuunduritehnoloogia tugeva reklaamimise ja sagedusmuundurite kaupmeeste jõulise reklaamimise tõttu on mõned tööstusettevõtted alateadlikult võrdsustanud sagedusmuundurite kasutamise energia säästmise ja elektrienergia säästmisega. Praktikas on paljud ettevõtted aga erinevate olukordade tõttu järk-järgult mõistnud, et mitte kõik kohad, kus sagedusmuundureid kasutatakse, ei saa energiat ja elektrit säästa. Mis on selle olukorra põhjused ja millised on inimeste väärarusaamad sagedusmuundurite kohta?
1. Sagedusmuundur aitab säästa elektrit, kui seda kasutatakse igat tüüpi mootoritel
Sagedusmuunduri energiasäästuvõime sõltub selle koormuse kiiruse reguleerimise omadustest. Tsentrifugaalmasinate, ventilaatorite ja veepumpade puhul, mis kuuluvad ruutpöördemomendi koormuste alla, peavad mootori väljundvõimsus olema P ∝ Tn ja P ∝ n3, st mootori võlli väljundvõimsus on proportsionaalne kiiruse kolmanda astmega. On näha, et ruutpöördemomendi koormuste puhul on sagedusmuundurite energiasäästuefekt kõige silmatorkavam.
Konstantse pöördemomendiga koormuste, näiteks Roots-puhurite puhul, on pöördemoment kiirusest sõltumatu. Üldiselt on paigaldatud väljalaskeava, mida reguleerib ventiil. Kui õhu maht ületab nõudluse, juhitakse liigne õhu maht reguleerimise saavutamiseks välja. Sellisel juhul saab tööks kasutada kiiruse reguleerimist, mis võib saavutada ka energiasäästu. Lisaks on konstantse võimsuskoormuse korral võimsus kiirusest sõltumatu. Sellistel juhtudel pole vaja sagedusmuundurit kasutada.
2. Väärarusaamad energiatarbimise arvutamise valede meetodite kohta
Paljud ettevõtted kasutavad energiasäästu efektiivsuse arvutamisel sageli näivvõimsusel põhinevat reaktiivvõimsuse kompenseerimist. Näiteks kui mootor töötab täiskoormusel võimsussageduse tingimustes, on mõõdetud töövool 194 A. Pärast muutuva sagedusega kiiruse reguleerimist suureneb võimsustegur täiskoormusel töötamisel umbes 0,99-ni. Sel ajal on mõõdetud voolutugevus 173 A. Voolu vähenemise põhjuseks on see, et sagedusmuunduri sisemine filtreerimiskondensaator parandab süsteemi võimsustegurit.
Näivvõimsuse arvutuse kohaselt on energiasäästu efekt järgmine:
ΔS = UI = 380 × (194 - 173) = 7,98 kVA
Energiasäästuefekt on umbes 11% mootori nimivõimsusest.
Tegelikult on näivvõimsus S pinge ja voolu korrutis. Samadel pingetingimustel on näivvõimsuse muutus proportsionaalne voolu muutusega. Arvestades süsteemi reaktantsi vooluringis, ei esinda näivvõimsus mootori tegelikku energiatarvet, vaid esindab maksimaalset väljundvõimsust ideaalsetes tingimustes. Mootori tegelikku energiatarvet väljendatakse tavaliselt aktiivvõimsusena.
Mootori tegelik energiatarve määratakse mootori ja selle koormuse järgi. Pärast võimsusteguri suurendamist mootori koormus ei muutu ja samuti ei muutu mootori efektiivsus. Seetõttu ei muutu ka mootori tegelik energiatarve. Pärast võimsusteguri suurendamist ei muutu mootori tööolek, staatori vool, aktiiv- ja reaktiivvoolud. Kuidas siis võimsustegurit parandatakse? Põhjus peitub sagedusmuunduri sees olevas filtreerimiskondensaatoris ja osa mootori tarbimisest moodustab filtreerimiskondensaatori tekitatud reaktiivvõimsus. Võimsusteguri parandamine vähendab sagedusmuunduri tegelikku sisendvoolu ning vähendab ka elektrivõrgu liini- ja trafo kadusid. Ülaltoodud arvutuses kasutatakse aktiivvõimsuse asemel küll tegelikku voolu. Seetõttu on energiasäästuefektide arvutamiseks näivvõimsuse kasutamine vale.
Elektroonilise vooluahelana tarbib sagedusmuundur ise ka energiat
Sagedusmuunduri koostisest on näha, et sagedusmuunduril endal on elektroonilised vooluringid, seega tarbib see töötamise ajal ka energiat. Kuigi see tarbib vähem võrreldes suure võimsusega mootoritega, on selle enda energiatarve objektiivne fakt. Ekspertarvutuste kohaselt on sagedusmuunduri maksimaalne omavõimsus umbes 3-5% selle nimivõimsusest. 1,5-hobujõuline konditsioneer tarbib 20-30 vatti elektrit, mis on samaväärne pideva tulega.
Kokkuvõttes on fakt, et sagedusmuunduritel on võrgusagedusel töötades energiasäästufunktsioonid, kuid nende eelduseks on: esiteks suur võimsus ja ventilaatori/pumba koormus; teiseks, seadmel endal on energiasäästufunktsioon (tarkvaratugi); kolmandaks, pikaajaline pidev töö. Need on kolm tingimust, mille korral sagedusmuundur saab energiasäästu näidata.
Energia säästmine ja tarbimise vähendamine on töötleva tööstuse igavesed eesmärgid ja põhimõtted, kuid tööstusettevõtete jaoks on vaja mõista, millistel asjaoludel tuleks sagedusmuundureid kasutada, millistel juhtudel sagedusmuundurite kasutamine ei sobi, ning arvestada põhjalikult sagedusmuundurite kogu konfiguratsiooniga. Sagedusmuundurite liigsest konfiguratsioonist tingitud harmoonilised ohud on muutunud üksmeeleks. Seetõttu on vaja sagedusmuundureid mõistlikult kasutada, et saavutada energia säästmise, tarbimise vähendamise ja säästva arengu strateegia.