Dodávatelia brzdových jednotiek s frekvenčnými meničmi pripomínajú, že v dôsledku silnej propagácie technológie frekvenčných meničov a energickej propagácie predajcov frekvenčných meničov si niektoré priemyselné podniky podvedome stotožnili používanie frekvenčných meničov s úsporou energie a elektriny. V praxi si však v dôsledku rôznych situácií mnohé podniky postupne uvedomujú, že nie všetky miesta, kde sa používajú frekvenčné meniče, dokážu šetriť energiu a elektrinu. Aké sú teda dôvody tejto situácie a aké sú mylné predstavy ľudí o frekvenčných meničoch?
1. Frekvenčný menič dokáže ušetriť elektrinu pri použití na všetkých typoch motorov
To, či frekvenčný menič dokáže dosiahnuť úsporu energie, je určené charakteristikami regulácie otáčok jeho záťaže. Pre odstredivé stroje, ventilátory a vodné čerpadlá, ktoré patria do kvadratických momentových záťaží, musí byť splnený výstupný výkon motora P ∝ Tn a P ∝ n3, to znamená, že výstupný výkon na hriadeli motora je úmerný tretej mocnine otáčok. Je zrejmé, že pri kvadratických momentových záťažiach je efekt úspory energie frekvenčných meničov najvýraznejší.
Pri zaťažení konštantným krútiacim momentom, ako sú napríklad Rootsove dúchadlá, je krútiaci moment nezávislý od otáčok. Vo všeobecnosti je nainštalovaný výfukový otvor, ktorý je riadený ventilom. Keď objem vzduchu prekročí požiadavku, prebytočný objem vzduchu sa vypustí, aby sa dosiahla regulácia. V tomto prípade je možné na prevádzku použiť reguláciu otáčok, čím sa tiež dosiahne úspora energie. Okrem toho je pri zaťažení konštantným výkonom výkon nezávislý od otáčok. V týchto prípadoch nie je potrebné používať frekvenčný menič.
2. Mylné predstavy o nesprávnych metódach výpočtu spotreby energie
Mnoho spoločností pri výpočte účinnosti úspory energie často používa kompenzáciu jalového výkonu na základe zdanlivého výkonu. Napríklad, keď motor beží pri plnom zaťažení za podmienok sieťovej frekvencie, nameraný prevádzkový prúd je 194 A. Po použití regulácie otáčok s premenlivou frekvenciou sa účinník počas prevádzky pri plnom zaťažení zvýši na približne 0,99. V tomto čase je nameraný prúd 173 A. Dôvodom poklesu prúdu je, že interný filtračný kondenzátor frekvenčného meniča zlepšuje účinník systému.
Podľa výpočtu zdanlivého výkonu je efekt úspory energie nasledovný:
ΔS = UI = 380 × (194 – 173) = 7,98 kVA
Úspora energie je približne 11 % menovitého výkonu motora.
V skutočnosti je zdanlivý výkon S súčinom napätia a prúdu. Za rovnakých napäťových podmienok je zmena zdanlivého výkonu úmerná zmene prúdu. Ak vezmeme do úvahy reaktanciu systému v obvode, zdanlivý výkon nepredstavuje skutočný príkon motora, ale predstavuje maximálny výstupný výkon za ideálnych podmienok. Skutočný príkon motora sa zvyčajne vyjadruje ako činný výkon.
Skutočná spotreba energie motora je určená motorom a jeho zaťažením. Po zvýšení účinníka sa zaťaženie motora nemení a ani účinnosť motora sa nemení. Preto sa skutočná spotreba energie motora nezmení. Po zvýšení účinníka sa nezmenil prevádzkový stav motora, statorový prúd, činný a jalový prúd. Ako sa teda zlepšuje účinník? Dôvod spočíva vo filtračnom kondenzátore vo vnútri frekvenčného meniča a časť spotreby motora tvorí jalový výkon generovaný filtračným kondenzátorom. Zlepšenie účinníka znižuje skutočný vstupný prúd frekvenčného meniča a tiež znižuje straty v sieti a straty transformátora v elektrickej sieti. Vo vyššie uvedenom výpočte sa síce na výpočet používa skutočný prúd, ale namiesto činného výkonu sa vypočítava zdanlivý výkon. Preto je použitie zdanlivého výkonu na výpočet účinkov úspory energie nesprávne.
Frekvenčný menič ako elektronický obvod spotrebúva aj samotný energiu
Zo zloženia frekvenčného meniča je zrejmé, že samotný frekvenčný menič má elektronické obvody, takže aj počas prevádzky spotrebúva energiu. Hoci spotrebuje menej v porovnaní s motormi s vysokým výkonom, jeho vlastná spotreba energie je objektívnym faktom. Podľa odborných výpočtov je maximálna vlastná spotreba energie frekvenčného meniča približne 3 – 5 % jeho menovitého výkonu. Klimatizácia s výkonom 1,5 konskej sily spotrebuje 20 – 30 wattov elektriny, čo zodpovedá nepretržitému svetlu.
Stručne povedané, je faktom, že frekvenčné meniče majú funkcie úspory energie pri prevádzke na sieťovej frekvencii, ale ich predpokladom je: po prvé, vysoký výkon a zaťaženie ventilátora/čerpadla; po druhé, samotné zariadenie má funkciu úspory energie (softvérová podpora); po tretie, dlhodobá nepretržitá prevádzka. Toto sú tri podmienky, za ktorých môže frekvenčný menič preukázať účinky úspory energie.
Úspora energie a znižovanie spotreby sú večnými cieľmi a princípmi výrobného priemyslu, ale pre priemyselné podniky je potrebné pochopiť, za akých okolností by sa mali frekvenčné meniče používať, v ktorých prípadoch nie je vhodné ich používať a komplexne zvážiť celkovú konfiguráciu frekvenčných meničov. Harmonické riziká spôsobené nadmernou konfiguráciou frekvenčných meničov sa stali všeobecnou dohodou. Preto je potrebné používať frekvenčné meniče rozumne, aby sa skutočne dosiahla stratégia úspory energie, znižovania spotreby a trvalo udržateľného rozvoja.