Načelo varčevanja z energijo frekvenčnega pretvornika

Dobavitelji naprav za povratno zanko glede energije za frekvenčne pretvornike vas opominjajo, da se varčevanje z energijo frekvenčnih pretvornikov odraža predvsem pri uporabi ventilatorjev in vodnih črpalk. Za zagotovitev zanesljivosti proizvodnje so različni proizvodni stroji zasnovani z določeno rezervo pogonske moči. Ko motor ne more delovati s polno obremenitvijo, poleg izpolnjevanja zahtev pogonske moči presežek navora poveča porabo aktivne moči, kar povzroči izgubo električne energije. Tradicionalna metoda regulacije hitrosti za opremo, kot so ventilatorji in črpalke, je prilagajanje količine dovajanega zraka in vode z nastavitvijo odpiranja vstopnih ali izstopnih pregrad in ventilov. Ta metoda ima veliko vhodno moč in med postopkom blokiranja pregrad in ventilov porabi veliko energije. Pri uporabi regulacije hitrosti s spremenljivo frekvenco, če se zahteva po pretoku zmanjša, jo je mogoče doseči z zmanjšanjem hitrosti črpalke ali ventilatorja.

V skladu z mehaniko tekočin je P (moč) = Q (pretok) × H (tlak), pretok Q je sorazmeren z močjo vrtilne hitrosti N, tlak H je sorazmeren s kvadratom vrtilne hitrosti N, moč P pa je sorazmerna s kubom vrtilne hitrosti N. Če je učinkovitost vodne črpalke konstantna, se lahko ob zmanjšanju zahtevanega pretoka sorazmerno zmanjša tudi vrtilna hitrost N, pri čemer se izhodna moč gredi P zmanjša v kubičnem razmerju. Poraba energije motorja vodne črpalke je približno sorazmerna s hitrostjo vrtenja. Ko se zahtevani pretok Q zmanjša, se lahko izhodna frekvenca pretvornika Delta prilagodi tako, da se sorazmerno zmanjša hitrost motorja n. Na tej točki se moč P elektromotorja znatno zmanjša v kubičnem razmerju, kar prihrani od 40 % do 50 % energije v primerjavi z nastavitvijo pregrad in ventilov, s čimer se doseže cilj varčevanja z energijo.

Na primer, pri načrtovanju in nameščanju vodnih črpalk se upošteva maksimalna izraba in pusti določena rezerva. Vendar pa je v praktičnih aplikacijah težko doseči maksimalno izrabo, kar vodi do pojava "velikega konja, ki vleče majhen avto". Tradicionalne metode regulacije pretoka se dosegajo z nadzorom odpiranja ventilov. Posledično je učinkovitost delovanja vodne črpalke le 30–60 %, kar ne povzroča le visokih stroškov, temveč tudi zapravlja dragoceno električno energijo.

Tehnologija regulacije frekvenčno spremenljivega pogona:

Ker obremenitve vodne črpalke spadajo med obremenitve s kvadratnim navorom, so njihov pretok (Q), tlak (H), moč (P) in hitrost motorja (n) povezani na naslednji način

Q1/Q0=n1/n0 H1/H0=(n1/n2)^2 P1/P0=(n1/n2)^3

Q0, H0, P0, n0 so količine pri nazivnih obratovalnih pogojih.

Q1, H1, P1 in n1 so količine v dejanskih obratovalnih pogojih.

Zato tehnologija frekvenčnega pretvornika s spreminjanjem hitrosti za nadzor pretoka in doseganje praktičnih ciljev spreminja hitrost motorja s spreminjanjem frekvence napajanja, moč pa se spreminja sorazmerno s tretjo potenco hitrosti, kar znatno prihrani energijo. Poleg tega ima značilnosti enostavnega upravljanja, priročnega vzdrževanja, stabilnega delovanja in širokega razpona hitrosti, zaradi česar se pogosto uporablja na področju vodnih črpalk.