Les fournisseurs d'unités de freinage pour convertisseurs de fréquence rappellent que, du fait de la forte promotion de la technologie des convertisseurs de fréquence et du dynamisme des distributeurs, certaines entreprises industrielles ont, inconsciemment, assimilé l'utilisation de ces convertisseurs à des économies d'énergie et d'électricité. Or, dans la pratique, face à la diversité des situations rencontrées, de nombreuses entreprises constatent progressivement que l'utilisation de convertisseurs de fréquence ne permet pas systématiquement de réaliser des économies d'énergie et d'électricité. Quelles sont donc les raisons de cette situation et quelles sont les idées reçues concernant les convertisseurs de fréquence ?
1. Le convertisseur de fréquence permet de réaliser des économies d'électricité lorsqu'il est utilisé sur tous types de moteurs.
La capacité d'un convertisseur de fréquence à réaliser des économies d'énergie dépend des caractéristiques de régulation de vitesse de sa charge. Pour les machines centrifuges, les ventilateurs et les pompes à eau, qui présentent un couple quadratique, la puissance de sortie du moteur doit être proportionnelle au cube de la vitesse (P ∝ Tn et P ∝ n³). On constate ainsi que c'est pour les charges à couple quadratique que l'effet d'économie d'énergie des convertisseurs de fréquence est le plus marqué.
Pour les charges à couple constant, comme les surpresseurs Roots, le couple est indépendant de la vitesse. Généralement, une sortie d'échappement est prévue et commandée par une vanne. Lorsque le débit d'air dépasse la demande, le surplus est évacué pour assurer la régulation. Dans ce cas, la régulation de vitesse permet un fonctionnement optimal et contribue ainsi aux économies d'énergie. Par ailleurs, pour les charges à puissance constante, la puissance est indépendante de la vitesse. Dans ces cas, l'utilisation d'un convertisseur de fréquence est inutile.
2. Idées fausses concernant les méthodes incorrectes de calcul de la consommation d'énergie
De nombreuses entreprises utilisent fréquemment la compensation de puissance réactive basée sur la puissance apparente pour calculer l'efficacité énergétique. Par exemple, lorsqu'un moteur fonctionne à pleine charge à la fréquence du réseau, le courant mesuré est de 194 A. Après l'application d'une régulation de vitesse à fréquence variable, le facteur de puissance à pleine charge atteint environ 0,99. Le courant mesuré est alors de 173 A. Cette diminution du courant s'explique par l'amélioration du facteur de puissance du système grâce au condensateur de filtrage interne du convertisseur de fréquence.
D'après le calcul de la puissance apparente, l'effet d'économie d'énergie est le suivant :
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98 kVA
L'économie d'énergie est d'environ 11 % de la puissance nominale du moteur.
In fact, the apparent power S is the product of voltage and current. Under the same voltage conditions, the change in apparent power is proportional to the change in current. Considering the system reactance in the circuit, the apparent power does not represent the actual power consumption of the motor, but represents the maximum output capacity under ideal conditions. The actual power consumption of the motor is usually expressed as active power.
The actual power consumption of a motor is determined by the motor and its load. After increasing the power factor, the load of the motor does not change, and the efficiency of the motor also does not change. Therefore, the actual power consumption of the motor will not change. After increasing the power factor, there was no change in the motor's operating state, stator current, active and reactive currents. So how is the power factor improved? The reason lies in the filtering capacitor inside the frequency converter, and part of the motor's consumption is the reactive power generated by the filtering capacitor. The improvement of power factor reduces the actual input current of the frequency converter, and also reduces the line loss and transformer loss of the power grid. In the above calculation, although the actual current is used for calculation, the apparent power is calculated instead of the active power. Therefore, using apparent power to calculate energy-saving effects is incorrect.
As an electronic circuit, the frequency converter itself also consumes power
From the composition of the frequency converter, it can be seen that the frequency converter itself has electronic circuits, so it also consumes power during operation. Although it consumes less compared to high-power motors, its own power consumption is an objective fact. According to expert calculations, the maximum self power consumption of a frequency converter is about 3-5% of its rated power. A 1.5-horsepower air conditioner consumes 20-30 watts of electricity, equivalent to a continuous light.
In summary, it is a fact that frequency converters have energy-saving functions when operating at power frequency, but their prerequisite is: firstly, high power and being a fan/pump load; Secondly, the device itself has energy-saving function (software support); Thirdly, long-term continuous operation. These are the three conditions under which a frequency converter can demonstrate energy-saving effects.
La conservation de l'énergie et la réduction de la consommation sont des objectifs et des principes fondamentaux de l'industrie manufacturière. Toutefois, les entreprises industrielles doivent comprendre dans quelles circonstances l'utilisation de convertisseurs de fréquence est appropriée, quelles situations sont contre-indiquées, et envisager une configuration globale adaptée. Les risques harmoniques liés à une configuration excessive de convertisseurs de fréquence sont désormais reconnus. Par conséquent, une utilisation raisonnée des convertisseurs de fréquence est indispensable pour une véritable mise en œuvre des stratégies de conservation de l'énergie, de réduction de la consommation et de développement durable.