Dodavatelé brzdových jednotek s frekvenčními měniči připomínají, že v důsledku silné propagace technologie frekvenčních měničů a energické propagace obchodníků s frekvenčními měniči si některé průmyslové podniky podvědomě spojují používání frekvenčních měničů s úsporou energie a elektřiny. V praxi si však mnoho podniků v důsledku různých situací postupně uvědomuje, že ne všechna místa, kde se používají frekvenční měniče, mohou šetřit energii a elektřinu. Jaké jsou tedy důvody této situace a jaké jsou mylné představy lidí o frekvenčních měničích?
1. Měnič kmitočtu může ušetřit elektřinu při použití u všech typů motorů
Zda je frekvenční měnič schopen dosáhnout úspory energie, je určeno charakteristikami regulace otáček jeho zátěže. U odstředivých strojů, ventilátorů a vodních čerpadel, které patří do kvadratických momentových zátěží, musí být splněny podmínky výstupního výkonu motoru P ∝ Tn a P ∝ n3, tj. výstupní výkon na hřídeli motoru je úměrný třetí mocnině otáček. Je zřejmé, že u kvadratických momentových zátěží je energeticky úsporný efekt frekvenčních měničů nejvýraznější.
U zatížení s konstantním krouticím momentem, jako jsou Rootsova dmychadla, je krouticí moment nezávislý na otáčkách. Obecně je instalován výfukový otvor, který je řízen ventilem. Když objem vzduchu překročí požadavek, přebytečný objem vzduchu se vypustí, aby se dosáhlo úpravy. V tomto případě lze pro provoz použít regulaci otáček, což může také dosáhnout úspory energie. Kromě toho je u zatížení s konstantním výkonem výkon nezávislý na otáčkách. V těchto případech není nutné používat frekvenční měnič.
2. Mylné představy o nesprávných metodách výpočtu spotřeby energie
Mnoho společností při výpočtu účinnosti úspor energie často používá kompenzaci jalového výkonu na základě zdánlivého výkonu. Například když motor běží při plném zatížení za podmínek síťové frekvence, naměřený provozní proud je 194 A. Po použití regulace otáček s proměnnou frekvencí se účiník při provozu při plném zatížení zvýší na přibližně 0,99. V tomto okamžiku je naměřený proud 173 A. Důvodem poklesu proudu je, že interní filtrační kondenzátor frekvenčního měniče zlepšuje účiník systému.
Podle výpočtu zdánlivého výkonu je efekt úspory energie následující:
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98 kVA
Úspora energie je přibližně 11 % jmenovitého výkonu motoru.
Ve skutečnosti je zdánlivý výkon S součinem napětí a proudu. Za stejných napěťových podmínek je změna zdánlivého výkonu úměrná změně proudu. S ohledem na reaktanci systému v obvodu zdánlivý výkon nepředstavuje skutečný příkon motoru, ale představuje maximální výstupní kapacitu za ideálních podmínek. Skutečný příkon motoru se obvykle vyjadřuje jako činný výkon.
Skutečná spotřeba energie motoru je určena motorem a jeho zatížením. Po zvýšení účiníku se zatížení motoru nemění a účinnost motoru se také nemění. Proto se skutečná spotřeba energie motoru nezmění. Po zvýšení účiníku se nezmění provozní stav motoru, statorový proud, činný a jalový proud. Jak se tedy účiník zlepšuje? Důvod spočívá ve filtračním kondenzátoru uvnitř frekvenčního měniče a část spotřeby motoru tvoří jalový výkon generovaný filtračním kondenzátorem. Zlepšení účiníku snižuje skutečný vstupní proud frekvenčního měniče a také snižuje ztráty v síti a transformátoru v elektrické síti. Ve výše uvedeném výpočtu se sice pro výpočet používá skutečný proud, ale místo činného výkonu se vypočítává zdánlivý výkon. Proto je použití zdánlivého výkonu k výpočtu úspor energie nesprávné.
Jako elektronický obvod spotřebovává i samotný měnič kmitočtu energii
Ze složení frekvenčního měniče je patrné, že samotný frekvenční měnič má elektronické obvody, takže i během provozu spotřebovává energii. I když spotřebovává méně ve srovnání s motory s vysokým výkonem, jeho vlastní spotřeba energie je objektivním faktem. Podle odborných výpočtů je maximální vlastní spotřeba frekvenčního měniče asi 3–5 % jeho jmenovitého výkonu. Klimatizace o výkonu 1,5 koňské síly spotřebuje 20–30 wattů elektřiny, což odpovídá nepřetržitému světlu.
Stručně řečeno, je faktem, že frekvenční měniče mají při provozu na síťové frekvenci funkce úspory energie, ale jejich předpokladem je: za prvé, vysoký výkon a zátěž ventilátoru/čerpadla; za druhé, samotné zařízení má funkci úspory energie (softwarová podpora); za třetí, dlouhodobý nepřetržitý provoz. Toto jsou tři podmínky, za kterých může frekvenční měnič prokázat účinky úspory energie.
Úspora energie a snižování spotřeby jsou věčnými cíli a principy výrobního průmyslu, ale pro průmyslové podniky je nutné pochopit, za jakých okolností by se měly frekvenční měniče používat, ve kterých případech není jejich použití vhodné, a komplexně zvážit celkovou konfiguraci frekvenčních měničů. Nebezpečí harmonických složek způsobené nadměrnou konfigurací frekvenčních měničů se stalo všeobecnou shodou. Proto je nutné používat frekvenční měniče rozumně, aby se skutečně dosáhlo strategie úspory energie, snižování spotřeby a udržitelného rozvoje.