Para pemasok perangkat umpan balik energi konverter frekuensi mengingatkan Anda bahwa dalam produksi otomasi industri modern, cakupan aplikasi pompa, kipas, dan peralatan lainnya semakin luas. Konsumsi energi listrik, rugi-rugi pelambatan baffle, katup, dan peralatan lainnya, serta biaya perawatan dan perbaikan harian, mencapai hampir 20% dari biaya. Ini merupakan biaya produksi yang cukup besar. Seiring perkembangan ekonomi, pendalaman reformasi, dan meningkatnya persaingan pasar, konservasi energi dan pengurangan konsumsi secara bertahap telah menjadi cara penting untuk meningkatkan kualitas produk dan mengurangi biaya produksi.
1. Teori Dasar Teknologi Hemat Energi Frekuensi Variabel
Prinsip dasar teknologi konversi frekuensi adalah mempertahankan frekuensi arus bolak-balik yang digunakan oleh peralatan listrik dalam jangka waktu yang lama. Penerapan teknologi konversi frekuensi adalah menjadikan frekuensi sebagai sumber daya yang dapat disesuaikan dan dimanfaatkan secara bebas. Saat ini, teknologi frekuensi variabel yang paling aktif dan berkembang pesat adalah teknologi pengaturan kecepatan frekuensi variabel.
Teknologi konversi frekuensi mencakup teknologi komputer, teknologi elektronika daya, dan teknologi transmisi klik. Teknologi ini merupakan gabungan antara peralatan mekanik dan listrik kuat dan lemah. Konversi sinyal arus frekuensi daya ke frekuensi lain terutama dicapai melalui komponen semikonduktor. Kemudian, arus bolak-balik diubah menjadi arus searah, dan inverter mengatur arus dan tegangan, sekaligus mencapai pengaturan kecepatan stepless pada peralatan elektromekanis. Singkatnya, teknologi konversi frekuensi bertujuan untuk mengendalikan kecepatan motor dengan mengubah frekuensi arus, sehingga secara efektif mengendalikan peralatan motor. Semua ini dicapai berdasarkan peningkatan frekuensi arus dan kecepatan motor dari tahun ke tahun. Karakteristik teknologi konversi frekuensi adalah dapat memastikan kelancaran pengoperasian motor, mengendalikan akselerasi dan deselerasi secara otomatis, serta mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan efisiensi kerja.
Dalam penggunaan konverter frekuensi sehari-hari, kontrol torsi langsung dan kontrol vektor terutama digunakan. Dalam pengembangan konverter frekuensi ke depan, jaringan saraf tiruan dan metode kontrol optimasi mandiri fuzzy akan digunakan. Selain itu, seiring dengan perkembangan konverter frekuensi, kelengkapannya akan semakin tinggi. Selain melengkapi fungsi pengaturan kecepatan dasar, konverter frekuensi juga memiliki fungsi komunikasi, fungsi pemrograman, dan fungsi identifikasi parameter yang diatur secara internal.
2. Prinsip penghematan energi konverter frekuensi
2.1 Metode penghematan energi frekuensi variabel
Menurut mekanika fluida, daya = tekanan * laju aliran. Laju aliran dan kecepatan berbanding lurus dengan pangkat satu, tekanan berbanding lurus dengan kuadrat kecepatan, dan daya berbanding lurus dengan pangkat tiga kecepatan. Jika efisiensi pompa air tetap, ketika laju aliran menurun, kecepatan akan menurun secara proporsional, dan daya keluaran juga akan menurun dalam hubungan kubik. Oleh karena itu, kecepatan pompa air kira-kira berbanding lurus dengan konsumsi daya motor. Misalnya, ketika motor pompa air 55 kW diputar hingga 80% dari kecepatan awalnya, konsumsi dayanya adalah 28 kW/jam, dengan tingkat penghematan daya sebesar 48%. Namun, jika kecepatan disesuaikan menjadi 50% dari kecepatan awalnya, konsumsi daya menjadi 6 kilowatt per jam, dan tingkat penghematan daya mencapai 87%.
2.2 Mengadopsi kompensasi faktor daya untuk konservasi energi
Daya reaktif tidak hanya menyebabkan peralatan menjadi panas dan meningkatkan keausan kabel, tetapi yang terpenting, penurunan faktor daya menyebabkan penurunan daya aktif jaringan listrik. Akibatnya, sejumlah besar energi reaktif dikonsumsi dalam jaringan listrik, yang mengakibatkan penurunan efisiensi peralatan dan pemborosan yang serius. Setelah menggunakan perangkat pengatur kecepatan frekuensi variabel, rugi daya reaktif semakin berkurang berkat kapasitor penyaring di dalam konverter frekuensi, yang meningkatkan daya aktif jaringan listrik.
2.3 Menggunakan metode soft start untuk konservasi energi
Karena motor dihidupkan melalui Y/D atau penyalaan langsung, arus penyalaan mencapai empat hingga tujuh kali arus pengenal, yang dapat berdampak serius pada jaringan listrik dan peralatan elektromekanis. Selain itu, hal ini membutuhkan kapasitas jaringan listrik yang sangat tinggi, menghasilkan arus yang relatif besar saat penyalaan, dan menyebabkan kerusakan signifikan pada katup dan sekat saat bergetar, yang juga sangat merugikan masa pakai pipa dan peralatan. Penggunaan konverter frekuensi memanfaatkan fungsi soft start konverter frekuensi untuk memulai arus dari nol, dan nilai maksimum tidak akan melebihi arus pengenal. Dengan demikian, dampak pada jaringan listrik dan kebutuhan kapasitas catu daya sangat berkurang, serta masa pakai katup dan peralatan sangat diperpanjang.
3. Contoh aplikasi teknologi hemat energi frekuensi variabel
Kami menggunakan contoh pemasangan pengontrol kecepatan frekuensi variabel pada pompa air sirkulasi 160 kW untuk retrofit peralatan hemat energi frekuensi variabel. Kami menguji konsumsi listrik sebelum dan sesudah retrofit dan mencapai hasil yang sangat memuaskan.
3.1 Mode kontrol sebelum transformasi konversi frekuensi
Dalam pengoperasian pompa air sirkulasi, ketika laju aliran berubah karena kebutuhan proses, bukaan katup keluar dan masuk pompa perlu disesuaikan untuk mengubah laju aliran aktual pompa. Metode penyesuaian ini disebut penyesuaian pelambatan. Dalam contoh ini, bukaan katup keluar dan masuk sekitar 60%. Dari perspektif pemanfaatan energi, metode penyesuaian ini sangat tidak ekonomis.
3.2 Mode kontrol setelah transformasi konversi frekuensi
Dalam pengoperasian pompa air sirkulasi, ketika laju aliran berubah karena kebutuhan proses, katup masuk dan katup keluar akan terbuka penuh. Dengan menyesuaikan kecepatan motor, titik operasi yang sesuai dan baru dapat ditemukan untuk mendapatkan laju aliran yang tepat. Kontrol manual atau otomatis dapat diterapkan sesuai dengan situasi aktual dan kebutuhan di lapangan. Dalam contoh ini, karena laju aliran tidak perlu sering disesuaikan, frekuensi operasi motor aktual ditentukan sebesar 40 Hz berdasarkan situasi aktual dan kebutuhan di lapangan, dan kontrol manual terutama digunakan untuk menghemat energi.
4. Perubahan operasi setelah menggunakan sistem pengaturan kecepatan frekuensi variabel
Soft start yang sempurna telah tercapai. Saat motor menyala, kecepatan rotor meningkat secara bertahap seiring dengan frekuensi catu daya input, menghasilkan peningkatan kecepatan yang halus. Waktu start seluruh sistem diatur sekitar 20 detik, yang tidak akan berdampak apa pun pada sistem dan lebih halus daripada metode start awal.
Arus yang digunakan dalam jaringan listrik juga telah berkurang secara signifikan, sehingga penggunaan peralatan listrik menjadi lebih aman. Seiring dengan penurunan frekuensi, kecepatan motor juga menurun, sehingga mengurangi keausan mekanis dan secara signifikan mengurangi kemungkinan kegagalan serta biaya perawatan. Trafo yang memasok energi listrik ke pompa air telah menghemat sebagian besar kapasitas daya. Dengan hanya mengurangi beban aktif, kapasitas yang dihemat mencapai sekitar 50 kilowatt, sehingga meningkatkan efisiensi penggunaan peralatan. Faktor daya motor juga meningkat, sehingga pengoperasian motor menjadi lebih ekonomis.
Penggunaan teknologi konversi frekuensi telah meningkatkan kualitas produk, mengurangi konsumsi energi, menghemat energi, dan semakin meningkatkan manfaat ekonomi perusahaan. Penerapan teknologi pengaturan kecepatan konversi frekuensi memerlukan transformasi peralatan ini untuk mencapai konservasi energi.