Dobavitelji zavornih enot s frekvenčnimi pretvorniki vas opominjajo, da so zaradi močne promocije tehnologije frekvenčnih pretvornikov in živahne promocije trgovcev s frekvenčnimi pretvorniki nekatera industrijska podjetja podzavestno enačila uporabo frekvenčnih pretvornikov z varčevanjem z energijo in elektriko. Vendar pa se v praksi zaradi različnih situacij mnoga podjetja postopoma zavedajo, da frekvenčni pretvorniki ne morejo varčevati z energijo in elektriko v vseh prostorih. Kakšni so torej razlogi za to stanje in kakšne so zmotne predstave ljudi o frekvenčnih pretvornikih?
1. Frekvenčni pretvornik lahko prihrani elektriko pri uporabi na vseh vrstah motorjev
Ali lahko frekvenčni pretvornik doseže varčevanje z energijo, je odvisno od karakteristik regulacije hitrosti njegove obremenitve. Pri centrifugalnih strojih, ventilatorjih in vodnih črpalkah, ki spadajo med kvadratne obremenitve z navorom, morata biti izpolnjeni izhodni moči motorja P ∝ Tn in P ∝ n3, kar pomeni, da je izhodna moč na gredi motorja sorazmerna s tretjo potenco hitrosti. Vidimo lahko, da je pri kvadratnih obremenitvah z navorom učinek varčevanja z energijo frekvenčnih pretvornikov najbolj izrazit.
Pri obremenitvah s konstantnim navorom, kot so Rootsovi puhalniki, je navor neodvisen od hitrosti. Na splošno je nastavljena izpušna odprtina, ki jo krmili ventil. Ko prostornina zraka preseže potrebo, se za prilagoditev izpusti presežek zraka. V tem primeru se lahko za delovanje uporabi regulacija hitrosti, kar lahko doseže tudi učinke varčevanja z energijo. Poleg tega je pri obremenitvah s konstantno močjo moč neodvisna od hitrosti. V teh primerih ni potreben frekvenčni pretvornik.
2. Zmotne predstave o napačnih metodah pri izračunu porabe energije
Mnoga podjetja pri izračunu učinkovitosti varčevanja z energijo pogosto uporabljajo kompenzacijo jalove moči na podlagi navidezne moči. Na primer, ko motor deluje s polno obremenitvijo v pogojih omrežne frekvence, je izmerjeni obratovalni tok 194 A. Po uporabi regulacije hitrosti s spremenljivo frekvenco se faktor moči med delovanjem s polno obremenitvijo poveča na približno 0,99. V tem primeru je izmerjeni tok 173 A. Razlog za zmanjšanje toka je, da notranji filtrirni kondenzator frekvenčnega pretvornika izboljša faktor moči sistema.
Glede na izračun navidezne moči je učinek varčevanja z energijo naslednji:
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98 kVA
Učinek varčevanja z energijo je približno 11 % nazivne moči motorja.
Pravzaprav je navidezna moč S produkt napetosti in toka. Pri enakih napetostnih pogojih je sprememba navidezne moči sorazmerna s spremembo toka. Glede na sistemsko reaktanco v vezju navidezna moč ne predstavlja dejanske porabe energije motorja, temveč predstavlja največjo izhodno zmogljivost v idealnih pogojih. Dejanska poraba energije motorja se običajno izrazi kot aktivna moč.
Dejanska poraba energije motorja je odvisna od motorja in njegove obremenitve. Po povečanju faktorja moči se obremenitev motorja ne spremeni in tudi učinkovitost motorja se ne spremeni. Zato se dejanska poraba energije motorja ne spremeni. Po povečanju faktorja moči se stanje delovanja motorja, statorski tok, aktivni in jalovi tokovi ne spremenijo. Kako se torej izboljša faktor moči? Razlog je v filtrirnem kondenzatorju znotraj frekvenčnega pretvornika, del porabe motorja pa predstavlja jalova moč, ki jo ustvari filtrirni kondenzator. Izboljšanje faktorja moči zmanjša dejanski vhodni tok frekvenčnega pretvornika in zmanjša tudi izgube v omrežju in izgube transformatorja. V zgornjem izračunu se za izračun uporablja dejanski tok, vendar se namesto aktivne moči izračuna navidezna moč. Zato je uporaba navidezne moči za izračun učinkov varčevanja z energijo napačna.
Kot elektronsko vezje tudi sam frekvenčni pretvornik porablja energijo
Iz sestave frekvenčnega pretvornika je razvidno, da ima sam frekvenčni pretvornik elektronska vezja, zato med delovanjem tudi porablja energijo. Čeprav porabi manj v primerjavi z motorji z veliko močjo, je lastna poraba energije objektivno dejstvo. Po strokovnih izračunih je največja lastna poraba energije frekvenčnega pretvornika približno 3–5 % njegove nazivne moči. Klimatska naprava z močjo 1,5 konjske moči porabi 20–30 vatov električne energije, kar ustreza neprekinjeni luči.
Skratka, dejstvo je, da imajo frekvenčni pretvorniki funkcije varčevanja z energijo pri delovanju na omrežni frekvenci, vendar so njihovi predpogoji: prvič, visoka moč in obremenitev ventilatorja/črpalke; drugič, sama naprava ima funkcijo varčevanja z energijo (programska podpora); tretjič, dolgotrajno neprekinjeno delovanje. To so trije pogoji, pod katerimi lahko frekvenčni pretvornik pokaže učinke varčevanja z energijo.
Varčevanje z energijo in zmanjšanje porabe sta večna cilja in načela predelovalne industrije, vendar je za industrijska podjetja pomembno razumeti, v kakšnih okoliščinah je treba uporabljati frekvenčne pretvornike, v katerih primerih uporaba frekvenčnih pretvornikov ni primerna, in celovito upoštevati celotno konfiguracijo frekvenčnih pretvornikov. Harmonske nevarnosti, ki jih povzroča prekomerna konfiguracija frekvenčnih pretvornikov, so postale soglasje. Zato je treba frekvenčne pretvornike uporabljati razumno, da bi resnično dosegli strategijo varčevanja z energijo, zmanjšanja porabe in trajnostnega razvoja.