Постачальники гальмівних блоків з перетворювачами частоти нагадують вам, що через активне просування технології перетворювачів частоти та активне просування продавців перетворювачів частоти, деякі промислові підприємства підсвідомо ототожнюють використання перетворювачів частоти з енергозбереженням та економією електроенергії. Однак на практиці, через різні ситуації, багато підприємств поступово усвідомлюють, що не всі місця, де застосовуються перетворювачі частоти, можуть економити енергію та електроенергію. Тож які причини такої ситуації та які помилкові уявлення існують у людей про перетворювачі частоти?
1. Перетворювач частоти може економити електроенергію при використанні з усіма типами двигунів
Чи може перетворювач частоти досягти економії енергії, визначається характеристиками регулювання швидкості його навантаження. Для відцентрових машин, вентиляторів та водяних насосів, які належать до квадратичних навантажень з моментом, вихідна потужність двигуна P ∝ Tn та P ∝ n3 повинна відповідати вимогам, тобто вихідна потужність на валу двигуна пропорційна третьому степеню швидкості. Видно, що для квадратичних навантажень з моментом енергозберігаючий ефект перетворювачів частоти є найбільш помітним.
Для навантажень з постійним крутним моментом, таких як повітродувки Рутса, крутний момент не залежить від швидкості. Як правило, встановлюється випускний отвір, який контролюється клапаном. Коли об'єм повітря перевищує потребу, надлишковий об'єм повітря скидається для досягнення регулювання. У цьому випадку для роботи можна використовувати регулювання швидкості, що також може досягти енергозберігаючого ефекту. Крім того, для навантажень з постійною потужністю потужність не залежить від швидкості. У цих випадках немає потреби використовувати перетворювач частоти.
2. Хибні уявлення про неправильні методи розрахунку споживання енергії
Багато компаній часто використовують компенсацію реактивної потужності на основі повної потужності під час розрахунку ефективності енергозбереження. Наприклад, коли двигун працює з повним навантаженням в умовах промислової частоти, виміряний робочий струм становить 194 А. Після використання регулювання швидкості зі змінною частотою коефіцієнт потужності під час роботи з повним навантаженням збільшується приблизно до 0,99. У цей час виміряний струм становить 173 А. Причиною зменшення струму є те, що внутрішній фільтруючий конденсатор перетворювача частоти покращує коефіцієнт потужності системи.
Згідно з розрахунком видимої потужності, ефект енергозбереження такий:
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98 кВА
Ефект енергозбереження становить близько 11% від номінальної потужності двигуна.
Фактично, видима потужність S є добутком напруги та струму. За однакових умов напруги зміна видимої потужності пропорційна зміні струму. Враховуючи реактивний опір системи в колі, видима потужність не відображає фактичну споживану потужність двигуна, а відображає максимальну вихідну потужність за ідеальних умов. Фактична споживана потужність двигуна зазвичай виражається як активна потужність.
Фактичне споживання потужності двигуна визначається двигуном та його навантаженням. Після збільшення коефіцієнта потужності навантаження двигуна не змінюється, і коефіцієнт корисної дії двигуна також не змінюється. Отже, фактичне споживання потужності двигуна не зміниться. Після збільшення коефіцієнта потужності не відбулося жодних змін у робочому стані двигуна, струмі статора, активному та реактивному струмах. Отже, як покращується коефіцієнт потужності? Причина полягає у фільтруючому конденсаторі всередині перетворювача частоти, і частина споживання двигуном – це реактивна потужність, що генерується фільтруючим конденсатором. Покращення коефіцієнта потужності зменшує фактичний вхідний струм перетворювача частоти, а також зменшує втрати в лінії та трансформаторні втрати в електромережі. У наведеному вище розрахунку, хоча для розрахунку використовується фактичний струм, замість активної потужності розраховується видима потужність. Тому використання видимої потужності для розрахунку ефекту енергозбереження є неправильним.
Як електронна схема, сам перетворювач частоти також споживає енергію
Зі складу перетворювача частоти видно, що сам перетворювач частоти має електронні схеми, тому він також споживає електроенергію під час роботи. Хоча він споживає менше порівняно з потужними двигунами, його власне споживання потужності є об'єктивним фактом. Згідно з розрахунками експертів, максимальне власне споживання потужності перетворювача частоти становить близько 3-5% від його номінальної потужності. Кондиціонер потужністю 1,5 кінських сил споживає 20-30 Вт електроенергії, що еквівалентно безперервному світлу.
Підсумовуючи, можна сказати, що перетворювачі частоти мають функції енергозбереження під час роботи на промисловій частоті, але їх обов'язковими умовами є: по-перше, висока потужність та навантаження вентилятора/насоса; по-друге, сам пристрій має функцію енергозбереження (програмна підтримка); по-третє, тривала безперервна робота. Це три умови, за яких перетворювач частоти може демонструвати енергозберігаючі ефекти.
Енергозбереження та скорочення споживання – це вічні цілі та принципи виробничої промисловості, але для промислових підприємств необхідно розуміти, за яких обставин слід використовувати перетворювачі частоти, за яких випадків їх використання не підходить, а також всебічно враховувати всю конфігурацію перетворювачів частоти. Гармонічні небезпеки, спричинені надмірною конфігурацією перетворювачів частоти, стали загальноприйнятими. Тому необхідно розумно використовувати перетворювачі частоти, щоб дійсно досягти стратегії енергозбереження, скорочення споживання та сталого розвитку.