Поставщики тормозных устройств с преобразователями частоты напоминают, что из-за активного продвижения технологии преобразователей частоты и активной рекламы производителей преобразователей частоты некоторые промышленные предприятия подсознательно отождествляют использование преобразователей частоты с энергосбережением и экономией электроэнергии. Однако на практике, в силу различных условий, многие предприятия постепенно осознают, что не везде, где применяются преобразователи частоты, можно экономить электроэнергию и электроэнергию. В чём же причины такой ситуации и какие заблуждения существуют в отношении преобразователей частоты?
1. Преобразователь частоты может экономить электроэнергию при использовании на всех типах двигателей.
Возможность преобразователя частоты обеспечить экономию энергии определяется характеристиками регулирования скорости нагрузки. Для центробежных машин, вентиляторов и водяных насосов, которые относятся к квадратичным нагрузкам по крутящему моменту, необходимо соблюдение условий P ∝ Tn и P ∝ n3, то есть выходная мощность на валу двигателя должна быть пропорциональна третьей степени скорости. Видно, что для квадратичных нагрузок по крутящему моменту энергосберегающий эффект преобразователей частоты наиболее заметен.
При нагрузке с постоянным крутящим моментом, например, в воздуходувках Рутса, крутящий момент не зависит от скорости. Как правило, вытяжное отверстие устанавливается и управляется клапаном. Когда объём воздуха превышает требуемый, избыточный объём воздуха сбрасывается для регулировки. В этом случае для работы можно использовать регулирование скорости, что также может обеспечить энергосберегающий эффект. Кроме того, при нагрузке с постоянной мощностью мощность не зависит от скорости. В таких случаях нет необходимости использовать преобразователь частоты.
2. Заблуждения о неверных методах расчета энергопотребления
Многие компании часто используют компенсацию реактивной мощности на основе полной мощности при расчёте эффективности энергосбережения. Например, при работе двигателя с полной нагрузкой в условиях промышленной частоты измеренный рабочий ток составляет 194 А. После использования частотно-регулируемого регулирования скорости коэффициент мощности при работе с полной нагрузкой увеличивается примерно до 0,99. В этом случае измеренный ток составляет 173 А. Причина снижения тока заключается в том, что внутренний фильтрующий конденсатор преобразователя частоты повышает коэффициент мощности системы.
Согласно расчету полной мощности, эффект экономии энергии следующий:
ΔS=UI=380×(194-173)=7,98 кВА
Эффект экономии энергии составляет около 11% от номинальной мощности двигателя.
Фактически, полная мощность S является произведением напряжения и тока. При одинаковых значениях напряжения изменение полной мощности пропорционально изменению тока. Учитывая реактивное сопротивление системы в цепи, полная мощность не отражает фактическую потребляемую мощность двигателя, а отражает максимальную выходную мощность в идеальных условиях. Фактическая потребляемая мощность двигателя обычно выражается через активную мощность.
Фактическая потребляемая мощность двигателя определяется двигателем и его нагрузкой. После увеличения коэффициента мощности нагрузка двигателя не меняется, и КПД двигателя также не меняется. Следовательно, фактическая потребляемая мощность двигателя не изменится. После увеличения коэффициента мощности не произошло никаких изменений в рабочем состоянии двигателя, токе статора, активных и реактивных токах. Так как же улучшается коэффициент мощности? Причина кроется в фильтрующем конденсаторе внутри преобразователя частоты, и часть потребления двигателя - это реактивная мощность, генерируемая фильтрующим конденсатором. Улучшение коэффициента мощности снижает фактический входной ток преобразователя частоты, а также снижает потери в линии и потери трансформатора электросети. В приведенном выше расчете, хотя для расчета используется фактический ток, вместо активной мощности рассчитывается полная мощность. Поэтому использование полной мощности для расчета эффекта энергосбережения некорректно.
Как электронная схема, преобразователь частоты сам по себе также потребляет электроэнергию.
Из состава преобразователя частоты видно, что он сам содержит электронные схемы, поэтому также потребляет электроэнергию во время работы. Хотя его потребление меньше по сравнению с мощными двигателями, собственное потребление электроэнергии является объективным фактом. По расчётам экспертов, максимальное собственное потребление электроэнергии преобразователем частоты составляет около 3–5% от его номинальной мощности. Кондиционер мощностью 1,5 лошадиные силы потребляет 20–30 Вт электроэнергии, что эквивалентно непрерывному свету.
Подводя итог, можно сказать, что преобразователи частоты обладают энергосберегающими функциями при работе на промышленной частоте, но для этого необходимы: во-первых, высокая мощность и возможность использования в качестве нагрузки для вентилятора/насоса; во-вторых, наличие у самого устройства энергосберегающих функций (программное обеспечение); в-третьих, длительная непрерывная работа. Это три условия, при которых преобразователь частоты может демонстрировать энергосберегающий эффект.
Энергосбережение и снижение энергопотребления являются вечными целями и принципами обрабатывающей промышленности, но промышленным предприятиям необходимо понимать, в каких случаях целесообразно использовать преобразователи частоты, а в каких случаях их применение нецелесообразно, и всесторонне рассматривать общую конфигурацию преобразователей частоты. Опасность гармонических искажений, вызванная избыточной конфигурацией преобразователей частоты, стала общепризнанной. Поэтому для достижения реальной цели энергосбережения, снижения энергопотребления и устойчивого развития необходимо разумно использовать преобразователи частоты.