Les fournisseurs de dispositifs de récupération d'énergie pour convertisseurs de fréquence rappellent que les économies d'énergie réalisées grâce à ces convertisseurs se manifestent principalement dans les applications de ventilateurs et de pompes à eau. Afin de garantir la fiabilité de la production, diverses machines sont conçues avec une marge de puissance. Lorsque le moteur ne peut pas fonctionner à pleine charge, outre le fait de satisfaire les besoins en puissance, le couple excédentaire augmente la consommation d'énergie active, entraînant un gaspillage d'énergie électrique. La méthode traditionnelle de régulation de vitesse pour les équipements tels que les ventilateurs et les pompes consiste à ajuster le débit d'air et d'eau en modifiant l'ouverture des clapets et vannes d'entrée ou de sortie. Cette méthode présente une puissance d'entrée élevée et consomme une quantité importante d'énergie lors du blocage des clapets et vannes. Avec la régulation de vitesse par fréquence variable, si le débit requis diminue, il suffit de réduire la vitesse de la pompe ou du ventilateur.
Selon la mécanique des fluides, la puissance (P) est égale au débit (Q) multiplié par la pression (H). Le débit Q est proportionnel à la vitesse de rotation N, la pression H est proportionnelle au carré de la vitesse de rotation N et la puissance P est proportionnelle au cube de la vitesse de rotation N. Si le rendement de la pompe à eau est constant, lorsque le débit requis diminue, la vitesse de rotation N diminue proportionnellement, et la puissance à l'arbre P diminue alors de façon cubique. La consommation électrique du moteur de la pompe à eau est approximativement proportionnelle à la vitesse de rotation. Lorsque le débit requis Q diminue, la fréquence de sortie du variateur Delta peut être ajustée pour réduire proportionnellement la vitesse du moteur n. Dans ce cas, la puissance P du moteur électrique diminue significativement, toujours de façon cubique, permettant une économie d'énergie de 40 à 50 % par rapport à l'ajustement des chicanes et des vannes, et contribuant ainsi à la conservation de l'énergie.
Par exemple, lors de la conception et de l'installation de pompes à eau, on tient compte de leur utilisation maximale en prévoyant une certaine marge. Cependant, en pratique, il est difficile d'atteindre cette utilisation maximale, ce qui conduit à un fonctionnement inefficace. Les méthodes traditionnelles de régulation du débit, qui consistent à contrôler l'ouverture des vannes, n'offrent qu'un rendement de 30 à 60 %, ce qui engendre des coûts élevés et un gaspillage d'énergie électrique.
Technologie de régulation des variateurs de fréquence :
Étant donné que les charges des pompes à eau sont des charges de couple carré, leur débit (Q), leur hauteur manométrique (H), leur puissance (P) et leur vitesse de rotation (n) sont liés comme suit
Q1/Q0 = n1/n0 H1/H0 = (n1/n2)² P1/P0 = (n1/n2)³
Q0, H0, P0, n0 sont les quantités dans les conditions de fonctionnement nominales.
Q1, H1, P1 et n1 sont les quantités dans les conditions de fonctionnement réelles.
Ainsi, en modulant sa vitesse pour contrôler le débit et atteindre des objectifs pratiques, la technologie du convertisseur de fréquence fait varier la vitesse du moteur en modifiant la fréquence de l'alimentation électrique. La puissance varie alors proportionnellement au cube de la vitesse, ce qui permet de réaliser d'importantes économies d'énergie. De plus, sa simplicité d'utilisation, sa facilité d'entretien, son fonctionnement stable et sa large plage de vitesses expliquent son utilisation répandue dans le domaine des pompes à eau.