I fornitori di unità di frenatura con convertitore di frequenza ricordano che, a causa delle richieste politiche governative, della forte promozione della tecnologia dei convertitori di frequenza e della forte promozione da parte dei commercianti di convertitori di frequenza, alcune imprese industriali hanno inconsciamente associato l'uso dei convertitori di frequenza al risparmio energetico e di elettricità. Tuttavia, nell'uso pratico, a causa delle diverse situazioni di controllo industriale, molte aziende si stanno gradualmente rendendo conto che non tutti i luoghi in cui vengono applicati i convertitori di frequenza consentono di risparmiare energia ed elettricità. Quali sono quindi le ragioni di questa situazione e quali sono i pregiudizi che le persone hanno sui convertitori di frequenza?
1. Gli azionamenti a frequenza variabile possono far risparmiare energia se utilizzati su tutti i tipi di motori
La capacità di un convertitore di frequenza di ottenere un risparmio energetico è determinata dalle caratteristiche di regolazione della velocità del suo carico. Per macchine centrifughe, ventilatori e pompe idrauliche, che appartengono a carichi di coppia quadratica, la potenza di uscita del motore P ∝ Tn e P ∝ n3 devono essere soddisfatte, ovvero la potenza di uscita all'albero motore è proporzionale alla terza potenza della velocità. Si può osservare che per carichi di coppia quadratica, l'effetto di risparmio energetico dei convertitori di frequenza è più evidente.
Per carichi a coppia costante, come i soffiatori Roots, la coppia è indipendente dalla velocità. Generalmente, viene installata un'uscita di scarico controllata da una valvola. Quando il volume d'aria supera la richiesta, il volume d'aria in eccesso viene scaricato per ottenere la regolazione. In questo caso, è possibile utilizzare la regolazione della velocità per il funzionamento, ottenendo anche effetti di risparmio energetico. Inoltre, per carichi a potenza costante, la potenza è indipendente dalla velocità. In questi casi, non è necessario utilizzare un convertitore di frequenza.
2. Idee sbagliate sui metodi errati nel calcolo del consumo energetico
Molte aziende utilizzano spesso la compensazione della potenza reattiva basata sulla potenza apparente per calcolare l'efficacia del risparmio energetico. Ad esempio, quando un motore funziona a pieno carico in condizioni di frequenza industriale, la corrente di esercizio misurata è di 194 A. Dopo aver utilizzato la regolazione della velocità a frequenza variabile, il fattore di potenza durante il funzionamento a pieno carico aumenta a circa 0,99. In questo momento, la corrente misurata è di 173 A. Il motivo della diminuzione di corrente è che il condensatore di filtraggio interno del convertitore di frequenza migliora il fattore di potenza del sistema.
Secondo il calcolo della potenza apparente, l'effetto di risparmio energetico è il seguente:
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98kVA
L'effetto di risparmio energetico è pari a circa l'11% della potenza nominale del motore.
In effetti, la potenza apparente S è il prodotto di tensione e corrente. A parità di tensione, la variazione di potenza apparente è proporzionale alla variazione di corrente. Considerando la reattanza del sistema nel circuito, la potenza apparente non rappresenta il consumo effettivo di potenza del motore, ma rappresenta la massima capacità di uscita in condizioni ideali. Il consumo effettivo di potenza del motore è solitamente espresso come potenza attiva. Il consumo effettivo di potenza di un motore è determinato dal motore stesso e dal suo carico. Dopo aver aumentato il fattore di potenza, il carico del motore non cambia e anche l'efficienza del motore non cambia. Pertanto, il consumo effettivo di potenza del motore non cambierà. Dopo aver aumentato il fattore di potenza, non si è verificata alcuna variazione nello stato operativo del motore, nella corrente statorica, nelle correnti attive e reattive. Quindi, come si migliora il fattore di potenza? Il motivo risiede nel condensatore di filtraggio all'interno del convertitore di frequenza e parte del consumo del motore è la potenza reattiva generata dal condensatore di filtraggio. Il miglioramento del fattore di potenza riduce la corrente di ingresso effettiva del convertitore di frequenza e riduce anche le perdite di linea e le perdite del trasformatore della rete elettrica. Nel calcolo sopra riportato, sebbene venga utilizzata la corrente effettiva, viene calcolata la potenza apparente anziché la potenza attiva. Pertanto, utilizzare la potenza apparente per calcolare gli effetti del risparmio energetico è errato.
3. In quanto circuito elettronico, anche il convertitore di frequenza consuma energia
Dalla composizione del convertitore di frequenza, si può notare che il convertitore di frequenza stesso è dotato di circuiti elettronici, quindi consuma energia durante il funzionamento. Sebbene consumi meno rispetto ai motori ad alta potenza, il suo consumo energetico è un dato oggettivo. Secondo calcoli di esperti, il consumo energetico massimo di un convertitore di frequenza è pari a circa il 3-5% della sua potenza nominale. Un condizionatore d'aria da 1,5 cavalli consuma 20-30 watt di elettricità, equivalenti a una luce continua.
In sintesi, è un dato di fatto che i convertitori di frequenza svolgano funzioni di risparmio energetico quando funzionano a frequenza industriale, ma i loro prerequisiti sono: in primo luogo, elevata potenza e capacità di carico di ventilatori/pompe; in secondo luogo, il dispositivo stesso deve disporre di funzioni di risparmio energetico (supporto software); in terzo luogo, funzionamento continuo a lungo termine. Queste sono le tre condizioni in cui un convertitore di frequenza può dimostrare effetti di risparmio energetico.