I fornitori di dispositivi di feedback energetico per convertitori di frequenza ricordano che nell'industria moderna i motori sono apparecchiature ad alto consumo energetico con un'ampia gamma di applicazioni. Secondo le statistiche, la capacità installata totale in Cina è di circa 400 milioni di kilowatt, con un consumo annuo di elettricità di circa 600 miliardi di kilowattora, pari al 70-80% del consumo elettrico industriale. La Cina si affida principalmente a motori di piccole e medie dimensioni, che rappresentano circa l'80%, mentre la quantità di elettricità consumata da motori di piccole e medie dimensioni rappresenta il 90% delle perdite totali. Nell'applicazione pratica dei motori in Cina, esiste un divario significativo rispetto ai paesi esteri, con un'efficienza unitaria del 75%, inferiore del 10% rispetto ai paesi esteri; l'efficienza operativa del sistema è del 30-40%, inferiore del 20-30% rispetto al livello avanzato internazionale. Pertanto, i motori di piccole e medie dimensioni in Cina hanno un grande potenziale di risparmio energetico e la promozione del risparmio energetico dei motori è imperativa.
Grazie alla loro struttura semplice, alla facilità di fabbricazione, al prezzo contenuto, alla durevolezza, all'affidabilità e all'idoneità ad ambienti difficili, i motori asincroni sono ampiamente utilizzati nella produzione industriale e agricola. In particolare, per il trascinamento di pompe e ventilatori in vari settori, il risparmio energetico dei motori per il trascinamento di pompe e ventilatori è molto apprezzato.
Con il rapido sviluppo della scienza e della tecnologia, in particolare con l'elevato sviluppo e l'applicazione delle tecnologie dell'elettronica di potenza, della microelettronica e del controllo automatico, l'effetto di risparmio energetico dei convertitori di frequenza è diventato sempre più significativo. Non solo consentono una regolazione continua della velocità, ma operano anche in modo efficiente sotto diversi carichi, con buone caratteristiche dinamiche e possono raggiungere elevate prestazioni, elevata affidabilità e controllo automatico ad alta precisione. Rispetto ad altri metodi di regolazione della velocità come la regolazione della velocità a riduzione di tensione, la regolazione della velocità a poli variabili, la regolazione della velocità di scorrimento, la regolazione della velocità a cascata CA, ecc., la regolazione della velocità a frequenza variabile offre prestazioni stabili, un ampio intervallo di regolazione della velocità e un'elevata efficienza. Con lo sviluppo della moderna teoria del controllo e della tecnologia dell'elettronica di potenza, la tecnologia di regolazione della velocità a frequenza variabile CA sta diventando sempre più avanzata ed è diventata la tendenza della regolazione della velocità dei motori CA. I dispositivi di controllo della velocità a frequenza variabile (VFD) sono ampiamente utilizzati in campo industriale.
L'uso di convertitori di frequenza per la trasmissione del segnale di controllo della velocità è rapido, il sistema di controllo ha un ritardo ridotto, la risposta è sensibile, l'accuratezza del controllo del sistema di regolazione è elevata, l'uso è pratico e contribuisce a migliorare la produzione, garantire la qualità e ridurre i costi di produzione. Pertanto, l'uso di convertitori di frequenza è un prodotto popolare per il risparmio energetico e la riduzione dei consumi nelle fabbriche e nelle imprese minerarie.
Il dispositivo di risparmio energetico per motori a frequenza variabile è una nuova generazione rivoluzionaria di prodotti di controllo specifici per motori. Basato sulla tecnologia di controllo digitale a microprocessore, regola dinamicamente la tensione e la corrente nel funzionamento del motore attraverso il suo software di controllo integrato dedicato all'ottimizzazione del risparmio energetico. Senza modificare la velocità del motore, garantisce che la coppia di uscita del motore corrisponda accuratamente alla richiesta di carico, evitando efficacemente lo spreco di energia elettrica causato da una potenza eccessiva del motore.
I motori a corrente alternata (CA) sono attualmente i motori più utilizzati, rappresentando circa l'85% di tutti i tipi di motori. Presentano i vantaggi di una struttura semplice, di un basso costo e di una manutenzione minima. Tuttavia, il loro punto debole è la difficoltà di regolazione della velocità, che ne limita l'utilizzo in molte applicazioni o richiede l'impiego di mezzi meccanici per ottenere la regolazione della velocità.
Esistono due applicazioni tipiche dei convertitori di frequenza in termini di tipi di carico: 1. Applicazione a coppia costante; 2. Applicazione a coppia variabile. In termini di scopi applicativi, gli obiettivi principali sono: 1. Migliorare il processo, garantendo la velocità di rotazione durante il processo, la velocità di rotazione sotto carichi diversi e un posizionamento accurato. Grazie alle sue eccellenti prestazioni di regolazione della velocità, può migliorare la produttività, migliorare la qualità del prodotto, migliorare il comfort, razionalizzare le attrezzature, adattare o migliorare l'ambiente, ecc. 2. Lo scopo principale della trasformazione a risparmio energetico è ottenere risultati significativi controllando la velocità di ventilatori e pompe che richiedono la regolazione di portata o pressione.
Il principio della regolazione della velocità a frequenza variabile
Carichi motore come ventilatori, pompe idrauliche, compressori d'aria, pompe idrauliche per olio e pompe di circolazione rappresentano la stragrande maggioranza delle apparecchiature che consumano energia utilizzate nelle aziende. A causa di limitazioni tecniche, quasi tutti i sistemi di controllo di portata, pressione o volume d'aria per tali carichi sono sistemi controllati da valvole, in cui il motore viene azionato alla velocità nominale e il sistema fornisce portata, pressione o volume d'aria costanti. Quando i requisiti operativi dell'apparecchiatura cambiano, la portata, la pressione o il volume d'aria del carico vengono regolati da valvole di troppo pieno, valvole di sicurezza o regolatori proporzionali situati all'estremità di uscita per soddisfare le mutevoli esigenze delle condizioni operative dell'apparecchiatura. Dopo il troppo pieno della valvola di troppo pieno o della valvola di controllo proporzionale, viene rilasciata una grande quantità di energia e questa energia dissipata è in realtà una parte dell'energia assorbita dal motore dalla rete elettrica, causando un notevole spreco di energia elettrica. Dalle caratteristiche di funzionamento di questo tipo di carico, si può osservare che la potenza del motore è proporzionale al cubo della velocità e la velocità è proporzionale alla frequenza. Se modifichiamo la modalità di funzionamento del motore in modo che non funzioni sempre alla frequenza di lavoro nominale, ma utilizzi invece un sistema di controllo della regolazione della frequenza variabile per il controllo di avvio e arresto e il funzionamento di regolazione, la sua velocità può essere regolata in modo continuo nell'intervallo 0~2900r/min, ovvero anche la portata in uscita, la pressione o il volume dell'aria possono essere regolati in modo continuo nell'intervallo 0~100%, in modo da soddisfare con precisione le esigenze di lavoro del carico e raggiungere l'obiettivo di risparmio energetico e riduzione dei consumi.
La velocità del motore CA è la seguente: n=60f (1-s)/p
Nella formula: n=velocità del motore
F=frequenza di potenza
P=numero di poli del motore
S=tasso di slittamento
Come si può vedere dall'equazione, la velocità sincrona n di un motore a corrente alternata è direttamente proporzionale alla frequenza di rete f. Pertanto, modificando la frequenza di rete è possibile modificare la velocità del motore e raggiungere lo scopo della regolazione della velocità.
Principio di regolazione della velocità a frequenza variabile per il risparmio energetico
La regolazione della velocità a frequenza variabile consente di risparmiare energia elettrica. Come suggerisce il nome, solo la regolazione della velocità a frequenza variabile può far risparmiare energia. Di seguito è riportata un'analisi dei principi di risparmio energetico per due tipiche applicazioni di carico.
(1) Applicazioni di carico a coppia costante
Carico a coppia costante significa che, indipendentemente dalle variazioni di velocità, la coppia di carico rimane costante.
La seguente formula: P=K * T * N
K=coefficient
P=potenza all'albero
T=coppia di carico
N=velocità di rotazione
Dalla formula sopra riportata, si può osservare che la potenza all'albero è direttamente proporzionale alla velocità del motore. Regolando la velocità del motore in base alle esigenze del processo, si può naturalmente ottenere la corrispondente percentuale di risparmio energetico.
(2) Applicazioni di carico di coppia variabile
Ventilatori e pompe centrifughe rientrano tra i tipici carichi a coppia variabile e le loro caratteristiche di funzionamento sono: la maggior parte di essi funziona ininterrottamente per lunghi periodi. Poiché la coppia del carico è proporzionale al quadrato della velocità, un superamento della velocità nominale causerà un grave sovraccarico del motore. Pertanto, ventilatori e pompe generalmente non funzionano oltre la frequenza nominale.