Поставщики устройств обратной связи по энергии для преобразователей частоты напоминают, что энергосбережение преобразователей частоты в основном проявляется при использовании вентиляторов и водяных насосов. Для обеспечения надежности производства различное производственное оборудование проектируется с определенным запасом мощности привода. Когда двигатель не может работать на полной нагрузке, избыточный крутящий момент, помимо удовлетворения требований к мощности привода, увеличивает потребление активной мощности, что приводит к перерасходу электроэнергии. Традиционный метод регулирования скорости для такого оборудования, как вентиляторы и насосы, заключается в регулировке объема подачи воздуха и воды путем регулировки открытия впускных или выпускных заслонок и клапанов. Этот метод требует высокой входной мощности и потребляет большое количество энергии во время блокировки заслонок и клапанов. При использовании частотного регулирования скорости, если требуется снижение расхода, его можно удовлетворить, уменьшив скорость насоса или вентилятора.
Согласно механике жидкости, P (мощность) = Q (расход) × H (давление), расход Q пропорционален мощности скорости вращения N, давление H пропорционально квадрату скорости вращения N, а мощность P пропорциональна кубу скорости вращения N. Если КПД водяного насоса постоянен, то при уменьшении требуемого расхода скорость вращения N может пропорционально уменьшаться, и в это время выходная мощность на валу P уменьшается в кубической зависимости. Потребляемая мощность двигателя водяного насоса приблизительно пропорциональна скорости вращения. При уменьшении требуемого расхода Q выходная частота преобразователя Delta может быть отрегулирована для пропорционального уменьшения скорости двигателя n. В этой точке мощность P электродвигателя значительно уменьшится в соответствии с кубической зависимостью, экономя от 40% до 50% энергии по сравнению с регулировкой перегородок и клапанов, тем самым достигая цели энергосбережения.
Например, при проектировании и установке водяных насосов учитывается максимальная производительность с определённым запасом. Однако на практике добиться максимальной производительности сложно, что приводит к эффекту «большой лошади, тянущей маленькую машину». Традиционные методы регулирования расхода воды реализуются путём управления открытием клапанов. В результате КПД водяного насоса составляет всего 30–60%, что не только влечет за собой высокие затраты, но и приводит к перерасходу ценной электроэнергии.
Технология регулирования частотно-регулируемого привода:
В связи с тем, что нагрузки водяных насосов относятся к квадратичным моментным нагрузкам, их расход (Q), напор (H), мощность (P) и скорость двигателя (n) связаны следующим образом:
Q1/Q0=n1/n0 H1/H0=(n1/n2)^2 P1/P0=(n1/n2)^3
Q0, H0, P0, n0 — величины при номинальных условиях эксплуатации.
Q1, H1, P1 и n1 — величины в реальных условиях эксплуатации.
Таким образом, изменяя скорость вращения двигателя для управления расходом, можно добиться практических целей. Технология преобразователя частоты позволяет изменять скорость вращения двигателя за счёт изменения частоты питания, а мощность изменяется пропорционально третьей степени скорости, что значительно экономит энергию. Кроме того, преобразователь отличается простотой эксплуатации, удобством обслуживания, стабильной работой и широким диапазоном скоростей, что делает его широко используемым в области водяных насосов.