ผู้จำหน่ายชุดเบรกสำหรับตัวแปลงความถี่ขอเตือนให้คุณทราบว่า เนื่องด้วยการส่งเสริมเทคโนโลยีตัวแปลงความถี่อย่างแข็งขันและการส่งเสริมการขายอย่างแข็งขันของผู้ค้าตัวแปลงความถี่ สถานประกอบการอุตสาหกรรมบางแห่งจึงเชื่อมโยงการใช้ตัวแปลงความถี่กับการประหยัดพลังงานและไฟฟ้าโดยไม่รู้ตัว อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ เนื่องจากสถานการณ์ที่แตกต่างกัน สถานประกอบการหลายแห่งเริ่มตระหนักว่าการติดตั้งตัวแปลงความถี่ไม่สามารถประหยัดพลังงานและไฟฟ้าได้ในทุกพื้นที่ แล้วอะไรคือสาเหตุของสถานการณ์เช่นนี้ และผู้คนมีความเข้าใจผิดเกี่ยวกับตัวแปลงความถี่อย่างไรบ้าง
1. ตัวแปลงความถี่สามารถประหยัดไฟได้เมื่อใช้งานกับมอเตอร์ทุกประเภท
ตัวแปลงความถี่สามารถประหยัดพลังงานได้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการควบคุมความเร็วของโหลด สำหรับเครื่องจักรแบบแรงเหวี่ยง พัดลม และปั๊มน้ำ ซึ่งอยู่ในโหลดแรงบิดกำลังสอง กำลังขับของมอเตอร์ P ∝ Tn และ P ∝ n3 จะต้องเป็นไปตามที่กำหนด กล่าวคือ กำลังขับบนเพลามอเตอร์จะแปรผันตามกำลังสามของความเร็ว จะเห็นได้ว่าสำหรับโหลดแรงบิดกำลังสอง ผลการประหยัดพลังงานของตัวแปลงความถี่จะเด่นชัดที่สุด
สำหรับภาระแรงบิดคงที่ เช่น เครื่องเป่ารูทส์ แรงบิดจะไม่ขึ้นอยู่กับความเร็ว โดยทั่วไป ช่องระบายอากาศจะถูกตั้งค่าและควบคุมโดยวาล์ว เมื่อปริมาณลมเกินความต้องการ ปริมาณลมส่วนเกินจะถูกระบายออกเพื่อปรับค่า ในกรณีนี้ สามารถใช้การควบคุมความเร็วในการทำงาน ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานได้เช่นกัน นอกจากนี้ สำหรับภาระกำลังคงที่ กำลังไฟฟ้าจะไม่ขึ้นอยู่กับความเร็ว ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวแปลงความถี่
2. ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับวิธีการคำนวณการใช้พลังงานที่ไม่ถูกต้อง
หลายบริษัทมักใช้การชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอคทีฟโดยพิจารณาจากกำลังไฟฟ้าปรากฏเมื่อคำนวณประสิทธิภาพการประหยัดพลังงาน ตัวอย่างเช่น เมื่อมอเตอร์ทำงานที่โหลดเต็มที่ภายใต้สภาวะความถี่ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะอยู่ที่ 194A หลังจากใช้การควบคุมความเร็วความถี่แบบแปรผัน ค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าขณะทำงานที่โหลดเต็มที่จะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 0.99 ณ เวลานี้ กระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะอยู่ที่ 173A สาเหตุของกระแสไฟฟ้าที่ลดลงคือตัวเก็บประจุกรองภายในของตัวแปลงความถี่ที่ช่วยปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบ
จากการคำนวณกำลังไฟฟ้าที่ปรากฏ ผลการประหยัดพลังงานมีดังนี้:
ΔS=UI=380×(194-173)=7.98kVA
ผลการประหยัดพลังงานอยู่ที่ประมาณ 11% ของกำลังไฟฟ้าที่กำหนดของมอเตอร์
ในความเป็นจริง กำลังปรากฏ S เป็นผลคูณของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า ภายใต้สภาวะแรงดันไฟฟ้าเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงของกำลังปรากฏจะแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้า เมื่อพิจารณาค่ารีแอกแตนซ์ของระบบในวงจร กำลังปรากฏไม่ได้แสดงถึงการใช้พลังงานจริงของมอเตอร์ แต่แสดงถึงกำลังการผลิตสูงสุดภายใต้สภาวะอุดมคติ โดยทั่วไปแล้ว กำลังปรากฏของมอเตอร์จะแสดงเป็นกำลังไฟฟ้าจริง
การใช้พลังงานจริงของมอเตอร์ถูกกำหนดโดยมอเตอร์และโหลด หลังจากเพิ่มค่าตัวประกอบกำลังแล้ว โหลดของมอเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง และประสิทธิภาพของมอเตอร์ก็ไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน ดังนั้นการใช้พลังงานจริงของมอเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง หลังจากเพิ่มค่าตัวประกอบกำลังแล้ว สถานะการทำงานของมอเตอร์ กระแสสเตเตอร์ กระแสแอคทีฟ และกระแสรีแอคทีฟของมอเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง แล้วค่าตัวประกอบกำลังจะดีขึ้นได้อย่างไร? สาเหตุอยู่ที่ตัวเก็บประจุกรองภายในตัวแปลงความถี่ และการใช้พลังงานบางส่วนของมอเตอร์คือกำลังรีแอคทีฟที่สร้างขึ้นโดยตัวเก็บประจุกรอง การปรับปรุงค่าตัวประกอบกำลังช่วยลดกระแสไฟฟ้าเข้าจริงของตัวแปลงความถี่ และยังช่วยลดการสูญเสียพลังงานในสายส่งและหม้อแปลงไฟฟ้า ในการคำนวณข้างต้น แม้ว่าจะใช้กระแสไฟฟ้าจริงในการคำนวณ แต่กำลังปรากฏจะถูกคำนวณแทนกำลังแอคทีฟ ดังนั้น การใช้กำลังปรากฏเพื่อคำนวณผลการประหยัดพลังงานจึงไม่ถูกต้อง
เนื่องจากเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ตัวแปลงความถี่เองก็กินไฟเช่นกัน
จากส่วนประกอบของตัวแปลงความถี่ จะเห็นได้ว่าตัวแปลงความถี่มีวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในตัว จึงกินไฟขณะทำงาน แม้ว่าจะกินไฟน้อยกว่ามอเตอร์กำลังสูง แต่การใช้พลังงานของตัวแปลงความถี่เองนั้นเป็นข้อเท็จจริงที่ชัดเจน จากการคำนวณของผู้เชี่ยวชาญ พบว่าการใช้พลังงานสูงสุดของตัวแปลงความถี่อยู่ที่ประมาณ 3-5% ของกำลังไฟฟ้าที่กำหนด เครื่องปรับอากาศขนาด 1.5 แรงม้ากินไฟ 20-30 วัตต์ ซึ่งเทียบเท่ากับแสงสว่างที่ต่อเนื่อง
โดยสรุปแล้ว เป็นที่ทราบกันดีว่าตัวแปลงความถี่มีฟังก์ชันประหยัดพลังงานเมื่อทำงานที่ความถี่กำลังไฟฟ้า แต่ข้อกำหนดเบื้องต้นคือ ประการแรก กำลังไฟฟ้าสูงและเป็นภาระของพัดลม/ปั๊ม ประการที่สอง ตัวอุปกรณ์เองมีฟังก์ชันประหยัดพลังงาน (รองรับซอฟต์แวร์) และประการที่สาม การทำงานต่อเนื่องยาวนาน นี่คือสามเงื่อนไขที่ตัวแปลงความถี่สามารถแสดงให้เห็นถึงผลการประหยัดพลังงานได้
การอนุรักษ์พลังงานและการลดการใช้พลังงานเป็นเป้าหมายและหลักการอันเป็นนิรันดร์ของอุตสาหกรรมการผลิต แต่สำหรับผู้ประกอบการอุตสาหกรรม จำเป็นต้องทำความเข้าใจว่าควรใช้ตัวแปลงความถี่ในสถานการณ์ใด สถานการณ์ใดที่ไม่เหมาะสมในการใช้ตัวแปลงความถี่ และพิจารณาการกำหนดค่าทั้งหมดของตัวแปลงความถี่อย่างครอบคลุม อันตรายจากฮาร์มอนิกที่เกิดจากการกำหนดค่าตัวแปลงความถี่มากเกินไปได้กลายเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป ดังนั้น การใช้ตัวแปลงความถี่อย่างสมเหตุสมผลจึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้บรรลุกลยุทธ์การอนุรักษ์พลังงาน การลดการใช้พลังงาน และการพัฒนาที่ยั่งยืนอย่างแท้จริง