Frekvences pārveidotāja bremžu iekārtu piegādātāji atgādina, ka valdības politikas aicinājumu, frekvenču pārveidotāju tehnoloģijas spēcīgas popularizēšanas un frekvenču pārveidotāju tirgotāju spēcīgas popularizēšanas dēļ daži rūpniecības uzņēmumi zemapziņā ir pielīdzinājuši frekvenču pārveidotāju izmantošanu enerģijas taupīšanai un elektroenerģijas taupīšanai. Tomēr praktiskajā pielietojumā, dažādu rūpnieciskās vadības situāciju dēļ, daudzi uzņēmumi pakāpeniski saprot, ka ne visās vietās, kur tiek izmantoti frekvenču pārveidotāji, var ietaupīt enerģiju un elektrību. Tātad, kādi ir šīs situācijas iemesli un kādi ir cilvēku maldīgie priekšstati par frekvenču pārveidotājiem?
1. Mainīgas frekvences piedziņas var ietaupīt enerģiju, ja tās tiek izmantotas visu veidu motoros
To, vai frekvences pārveidotājs var panākt enerģijas taupīšanu, nosaka tā slodzes ātruma regulēšanas raksturlielumi. Centrbēdzes mašīnām, ventilatoriem un ūdens sūkņiem, kas pieder pie kvadrātveida griezes momenta slodzēm, ir jāievēro motora izejas jauda P ∝ Tn un P ∝ n3, tas ir, izejas jauda uz motora vārpstas ir proporcionāla ātruma trešajai pakāpei. Var redzēt, ka kvadrātveida griezes momenta slodzēm frekvences pārveidotāju enerģijas taupīšanas efekts ir visizteiktākais.
Pastāvīga griezes momenta slodzēm, piemēram, Ruts ventilatoriem, griezes moments nav atkarīgs no ātruma. Parasti izplūdes atveri kontrolē vārsts. Kad gaisa tilpums pārsniedz pieprasījumu, liekais gaisa tilpums tiek izvadīts, lai panāktu regulēšanu. Šajā gadījumā darbībai var izmantot ātruma regulēšanu, kas var panākt arī enerģijas taupīšanas efektus. Turklāt pastāvīgas jaudas slodzēm jauda nav atkarīga no ātruma. Šādos gadījumos nav nepieciešams izmantot frekvences pārveidotāju.
2. Nepareizi priekšstati par nepareizām enerģijas patēriņa aprēķināšanas metodēm
Daudzi uzņēmumi, aprēķinot enerģijas taupīšanas efektivitāti, bieži izmanto reaktīvās jaudas kompensāciju, pamatojoties uz šķietamo jaudu. Piemēram, kad motors darbojas ar pilnu slodzi jaudas frekvences apstākļos, izmērītā darba strāva ir 194 A. Pēc mainīgas frekvences ātruma regulēšanas izmantošanas jaudas koeficients pilnas slodzes darbības laikā palielinās līdz aptuveni 0,99. Šajā laikā izmērītā strāva ir 173 A. Strāvas samazinājuma iemesls ir tas, ka frekvences pārveidotāja iekšējais filtrēšanas kondensators uzlabo sistēmas jaudas koeficientu.
Saskaņā ar šķietamās jaudas aprēķinu enerģijas taupīšanas efekts ir šāds:
ΔS = UI = 380 × (194 - 173) = 7,98 kVA
Enerģijas taupīšanas efekts ir aptuveni 11% no motora nominālās jaudas.
Faktiski šķietamā jauda S ir sprieguma un strāvas reizinājums. Pie vienādiem sprieguma apstākļiem šķietamās jaudas izmaiņas ir proporcionālas strāvas izmaiņām. Ņemot vērā sistēmas reaktīvo pretestību ķēdē, šķietamā jauda neatspoguļo motora faktisko jaudas patēriņu, bet gan maksimālo izejas jaudu ideālos apstākļos. Motora faktisko jaudas patēriņu parasti izsaka kā aktīvo jaudu. Motora faktisko jaudas patēriņu nosaka motors un tā slodze. Pēc jaudas koeficienta palielināšanas motora slodze nemainās, un arī motora efektivitāte nemainās. Tāpēc motora faktiskais jaudas patēriņš nemainīsies. Pēc jaudas koeficienta palielināšanas motora darbības stāvoklī, statora strāvā, aktīvajā un reaktīvajā strāvā nemainās. Tātad, kā tiek uzlabots jaudas koeficients? Iemesls ir frekvences pārveidotāja iekšpusē esošais filtrācijas kondensators, un daļa no motora patēriņa ir filtrācijas kondensatora ģenerētā reaktīvā jauda. Jaudas koeficienta uzlabošana samazina frekvences pārveidotāja faktisko ieejas strāvu, kā arī samazina tīkla līnijas zudumus un transformatora zudumus. Iepriekš minētajā aprēķinā, lai gan aprēķinam tiek izmantota faktiskā strāva, aktīvās jaudas vietā tiek aprēķināta šķietamā jauda. Tāpēc enerģijas taupīšanas efektu aprēķināšana, izmantojot šķietamo jaudu, ir nepareiza.
3. Kā elektroniska shēma, arī pats frekvences pārveidotājs patērē enerģiju
No frekvences pārveidotāja sastāva var redzēt, ka pašam frekvences pārveidotājam ir elektroniskās shēmas, tāpēc arī tas darbības laikā patērē enerģiju. Lai gan tas patērē mazāk, salīdzinot ar lieljaudas motoriem, tā paša enerģijas patēriņš ir objektīvs fakts. Pēc ekspertu aprēķiniem, frekvences pārveidotāja maksimālais pašpatēriņš ir aptuveni 3–5% no tā nominālās jaudas. 1,5 zirgspēku gaisa kondicionieris patērē 20–30 vatus elektroenerģijas, kas ir līdzvērtīgi nepārtrauktai gaismai.
Rezumējot, frekvences pārveidotājiem, darbojoties ar tīkla frekvenci, ir enerģijas taupīšanas funkcijas, taču to priekšnoteikumi ir: pirmkārt, liela jauda un ventilatora/sūkņa slodze; otrkārt, pašai ierīcei ir enerģijas taupīšanas funkcija (programmatūras atbalsts); treškārt, ilgstoša nepārtraukta darbība. Šie ir trīs nosacījumi, saskaņā ar kuriem frekvences pārveidotājs var demonstrēt enerģijas taupīšanas efektus.