Frekans konvertörlü fren ünitesi tedarikçileri, frekans konvertör teknolojisinin güçlü tanıtımı ve frekans konvertörlü satıcıların yoğun tanıtımı nedeniyle bazı sanayi kuruluşlarının bilinçaltında frekans konvertörlerinin kullanımını enerji tasarrufu ve elektrik tasarrufu ile eş tuttuğunu hatırlatıyor. Ancak pratik kullanımda, karşılaşılan farklı durumlar nedeniyle birçok işletme, frekans konvertörlerinin kullanıldığı her yerde enerji ve elektrik tasarrufu sağlanamayacağını yavaş yavaş fark ediyor. Peki bu durumun nedenleri ve insanların frekans konvertörleri hakkındaki yanlış kanıları neler?
1. Frekans dönüştürücü her türlü motorda kullanıldığında elektrik tasarrufu sağlayabilir
Bir frekans dönüştürücünün güç tasarrufu sağlayıp sağlayamayacağı, yükünün hız düzenleme özelliklerine bağlıdır. İkinci dereceden tork yüklerine ait olan santrifüjlü makineler, fanlar ve su pompaları için, motor çıkış gücü P ∝ Tn ve P ∝ n3 karşılanmalıdır; yani motor şaftındaki çıkış gücü, hızın üçüncü kuvvetiyle orantılıdır. İkinci dereceden tork yüklerinde, frekans dönüştürücülerin enerji tasarrufu etkisinin en belirgin olduğu görülebilir.
Roots üfleyiciler gibi sabit torklu yüklerde, tork hızdan bağımsızdır. Genellikle bir egzoz çıkışı kurulur ve bir valf tarafından kontrol edilir. Hava hacmi talebi aştığında, ayarlamayı sağlamak için fazla hava boşaltılır. Bu durumda, hız regülasyonu kullanılarak enerji tasarrufu da sağlanabilir. Ayrıca, sabit güç yüklerinde güç hızdan bağımsızdır. Bu durumlarda frekans dönüştürücü kullanmaya gerek yoktur.
2. Enerji tüketimi hesaplamasında yanlış yöntemlere ilişkin yanlış anlamalar
Birçok şirket, enerji tasarrufu etkinliğini hesaplarken genellikle görünür güce dayalı reaktif güç kompanzasyonu kullanır. Örneğin, bir motor güç frekansı koşullarında tam yükte çalışırken ölçülen çalışma akımı 194 A'dır. Değişken frekanslı hız regülasyonu kullanıldıktan sonra, tam yükte çalışma sırasında güç faktörü yaklaşık 0,99'a yükselir. Bu sırada ölçülen akım 173 A'dır. Akımdaki düşüşün nedeni, frekans dönüştürücünün dahili filtreleme kapasitörünün sistem güç faktörünü iyileştirmesidir.
Görünür güç hesabına göre enerji tasarrufu etkisi şu şekildedir:
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98kVA
Motorun nominal gücünün yaklaşık %11'i kadar enerji tasarrufu sağlanmaktadır.
Aslında, görünen güç S, voltaj ve akımın çarpımıdır. Aynı voltaj koşulları altında, görünen güçteki değişim, akımdaki değişimle orantılıdır. Devredeki sistem reaktansı dikkate alındığında, görünen güç, motorun gerçek güç tüketimini değil, ideal koşullar altında maksimum çıkış kapasitesini temsil eder. Motorun gerçek güç tüketimi genellikle aktif güç olarak ifade edilir.
Bir motorun gerçek güç tüketimi, motor ve yükü tarafından belirlenir. Güç faktörü artırıldıktan sonra motorun yükü değişmez ve motorun verimi de değişmez. Dolayısıyla motorun gerçek güç tüketimi değişmeyecektir. Güç faktörü artırıldıktan sonra motorun çalışma durumunda, stator akımında, aktif ve reaktif akımlarında bir değişiklik olmamıştır. Peki güç faktörü nasıl iyileştirilir? Sebebi frekans konvertörünün içindeki filtreleme kapasitöründe yatmaktadır ve motorun tüketiminin bir kısmı filtreleme kapasitörü tarafından üretilen reaktif güçtür. Güç faktörünün iyileştirilmesi, frekans konvertörünün gerçek giriş akımını düşürür ve ayrıca güç şebekesinin hat kaybını ve trafo kaybını da azaltır. Yukarıdaki hesaplamada, hesaplama için gerçek akım kullanılmasına rağmen, aktif güç yerine görünen güç hesaplanmaktadır. Bu nedenle, enerji tasarrufu etkilerini hesaplamak için görünen gücü kullanmak yanlıştır.
Elektronik bir devre olarak frekans dönüştürücünün kendisi de güç tüketir
Frekans dönüştürücünün yapısından, frekans dönüştürücünün kendisinin elektronik devrelere sahip olduğu ve bu nedenle çalışma sırasında güç tükettiği anlaşılmaktadır. Yüksek güçlü motorlara kıyasla daha az güç tüketse de, kendi güç tüketimi nesnel bir gerçektir. Uzman hesaplamalarına göre, bir frekans dönüştürücünün maksimum kendi güç tüketimi, nominal gücünün yaklaşık %3-5'i kadardır. 1,5 beygir gücündeki bir klima, sürekli yanan bir ışığa eşdeğer olan 20-30 watt elektrik tüketir.
Özetle, frekans dönüştürücülerin güç frekansında çalışırken enerji tasarrufu sağladığı bir gerçektir, ancak ön koşulları şunlardır: birincisi, yüksek güç ve fan/pompa yükü; ikincisi, cihazın kendisinin enerji tasarrufu fonksiyonuna sahip olması (yazılım desteği); üçüncüsü, uzun süreli kesintisiz çalışma. Bunlar, bir frekans dönüştürücünün enerji tasarrufu sağlayabileceği üç koşuldur.
Enerji tasarrufu ve tüketim azaltımı, imalat sanayinin ebedi hedefleri ve ilkeleridir; ancak endüstriyel işletmeler için, frekans dönüştürücülerin hangi koşullarda kullanılması gerektiğini, hangi durumlarda kullanılmasının uygun olmadığını anlamak ve frekans dönüştürücülerin tüm konfigürasyonunu kapsamlı bir şekilde değerlendirmek gerekir. Frekans dönüştürücülerin aşırı konfigürasyonunun neden olduğu harmonik tehlikeler konusunda fikir birliği oluşmuştur. Bu nedenle, enerji tasarrufu, tüketim azaltımı ve sürdürülebilir kalkınma stratejisine gerçek anlamda ulaşmak için frekans dönüştürücülerin makul bir şekilde kullanılması gerekmektedir.