Экономия электроэнергии с помощью частотного преобразователя: Преобразователи частоты как способ экономии электроэнергии на производстве

Преобразователь частоты похож на двигатель, к которому он присоединен, они оба преобразуют мощность в пригодную для использования форму. В случае асинхронного двигателя электрическая мощность, подаваемая на него, преобразуется в механическую энергию за счет вращения ротора двигателя и крутящего момента, который он создает из-за скольжения двигателя. С другой стороны, преобразователь частоты преобразует входящую мощность, фиксированное напряжение и частоту, в переменное напряжение и частоту. Эта же концепция также является основой для изменения скорости двигателя без необходимости в регулируемых шкивах или переключении передач.

Электрооборудование
Электрическая мощность определяется следующим образом:

Мощность (P) = √3 x напряжение (В) x ток (I) x коэффициент мощности (PF)

Мощность _{на входе} = Мощность _{на выходе}

С помощью этих двух уравнений мы можем определить взаимосвязь между входом и выходом преобразователя частоты:

V _дюйм x I _дюйм x PF _дюйм = V _{на выходе} x I _{на выходе} x PF _{на выходе}

Мощность = 100 л.с.
Скорость = 1785 об / мин
Напряжение = 460 В
FLA = 115 А
Коэффициент мощности = 0.86

P _выход = 460 В x 40 А x 0
P _из = 0

Это объясняет, почему входной ток преобразователя частоты настолько низкий, когда двигатель работает без нагрузки. А как же под нагрузкой? Та же концепция по-прежнему применяется, когда двигатель находится под нагрузкой. Например, предположим, что тот же самый двигатель теперь работает на половинной скорости, 30 Гц, вырабатывает полный номинальный крутящий момент двигателя и потребляет ток полной нагрузки (FLA) двигателя.Это означает, что электрическая мощность, потребляемая двигателем, составляет:

P _выход = √3 x 230 В x 115 A x 0,86 = 39,4 кВт

I _дюйм = (39,4 кВт) / (√3 x 460 В x 0,89) = 55,6 A

Разница в коэффициенте мощности на входе и выходе двигателя — это то, что позволяет получить более высокий выходной ток, чем входной. Предполагая, что двигатель теперь работает с полной нагрузкой и использует те же значения коэффициента мощности, ваш входной ток теперь равен:

I _дюйм = (√3 x 460V x 115A x 0,86) / (√3 x 460V x 0,89) = 111A

Мощность _{механическая} ∝ Скорость x крутящий момент

Из-за потерь в двигателе соотношение мощности между электрической мощностью, поступающей в двигатель, и механической мощностью составляет:

Мощность _{Электрическая =} (Мощность _{, механическая} ) / (КПД _{Двигатель} )

Мощность _{Электрические =} (50 л.с. x 0,746) / 0,95 = 39,3 кВт

Таблица 1. Рабочие точки для примеров *

эффективный способ экономии энергии

Достижения в технологии преобразователей частоты предоставляют еще больше возможностей менеджерам по техническому обслуживанию и инженерно-техническим работам, которые внимательно изучают стоимость жизненного цикла и потенциальные преимущества применения преобразователей частоты для своих объектов.

Развитие технологий
Приводное оборудование электродвигателей, такое как насосы и вентиляторы, обычно работает с постоянной скоростью. Некоторая форма механического дросселирования — клапан на выпуске, в случае насоса или планки в жалюзи, в случае вентилятора — регулирует скорость и объем воды или воздуха.

При использовании этих методов регулирования расхода двигатель продолжает работать на полной скорости и потребляет электроэнергию при полной нагрузке, даже если он выполнял менее полезную работу. При этом было потрачено много энергии.

Преобразователи частоты представили более эффективный способ управления нагрузкой при изменении нагрузки, что в большинстве случаев происходит при перемещении жидкостей.

Два наиболее часто используемых метода изменения скорости электрически, а не механически, зависят от того, работает ли привод с переменным током (AC) или постоянным током (DC).Если это переменный ток, который используется в большинстве двигателей, изменение частоты электрической энергии, подаваемой на двигатель, регулирует скорость. Примеры включают приводные вентиляторы двигателей переменного тока, насосы и компрессоры.

Если используется двигатель постоянного тока — по-прежнему большая часть двигателей, приводящих оборудование, — типичным решением является применение источника переменного тока для управления двигателем с кремниевым выпрямителем (SCR), преобразовывая переменный ток в выпрямленный постоянный ток. Мощность постоянного тока, скорость, крутящий момент и мощность затем меняются в зависимости от спроса.

Технические специалисты могут преобразовать асинхронные двигатели переменного тока в приложения с регулируемой скоростью, вставив в схему контроллер преобразователя частоты — в основном блок питания и компьютер — либо в качестве оригинальной спецификации оборудования, либо в качестве обновления, согласовав контроллер и двигатель с изменения спроса, требуемые приложением.

Два принципа работы двигателей переменного тока составляют основу значительного повышения эффективности, которое предлагают преобразователи частоты. Во-первых, скорость напрямую зависит от частоты. Во-вторых, входная мощность зависит от куба скорости и объема. Согласно принципу скорости, скорость вращения электродвигателя переменного тока зависит от числа полюсов двигателя и частоты переменного тока. Изменение частоты изменяет скорость.

Это соотношение выражается математически следующим образом: Скорость в оборотах в минуту (об / мин) равна частоте, умноженной на 120, с произведением, деленным на количество полюсов, где константа, 120, равна 60 секундам в минуту, умноженным на два полюса. на пару полюсов, а частота выражается в циклах в секунду.

На основе этого уравнения четырехполюсный двигатель переменного тока, работающий со скоростью 1800 об / мин и мощностью 60 Гц (Гц), будет работать со скоростью 1500 об / мин, если частота будет снижена до 50 Гц.

Благодаря достижениям в технологии преобразователей частоты, большинство устройств теперь используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) в качестве основы для своих схем. ШИМ-управление преобразует 60-тактную входную линейную мощность в постоянный ток, а затем периодически и быстро подает выходное напряжение в течение различных промежутков времени, аналогично переменному току, чтобы достичь желаемой частоты.

В приведенном выше принципе мощности говорится, что мощность, необходимая для приведения в действие насоса или вентилятора, зависит от куба вентилятора или скорости и объема насоса. Исходя из этого принципа, для вращения насоса или вентилятора на половинной скорости требуется лишь немногим более 10 процентов мощности, необходимой на полной скорости. По сравнению с другими способами управления частичными нагрузками, достижения в области преобразователей частоты привели к экономии в виде сокращения энергии, которое часто достигает 50 процентов.

Умножение приложений
Достижения в области технологий привели к увеличению числа специфичных для приложений функций.В приложениях HVAC преобразователи частоты интегрируются с протоколами систем автоматизации зданий.

В большинстве преобразователей частоты сейчас используются последние достижения в области мягкой коммутации, такие как биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) четвертого поколения. Эти IGBT последнего поколения вызывают меньшую нагрузку на изоляцию, увеличивая срок службы двигателя. Преимущества для приложений HVAC с переменным крутящим моментом включают большее количество приложений с низким крутящим моментом, двигатели, которые работают с меньшим гармоническим шумом, и лучшую стабильность на низких скоростях с минимальными колебаниями.

Они также обладают улучшенными функциями интерфейса оператора, в том числе:

• пуск, остановка и регулировка скорости
• реверсирование и переключение между ручной и автоматической регулировкой скорости по внешнему сигналу управления процессом
• буквенно-цифровой дисплей, световые индикаторы и счетчики для отображения текстовой информации для связи и обслуживания
• клавиатура, устанавливаемая на передней панели или подключаемая с помощью кабеля, для ввода
• входные / выходные терминалы для кнопок, переключателей и других интерфейсных устройств
• порт последовательной связи для настройки, контроля и управления преобразователем частоты с помощью компьютера
• загрузка настроек параметров с одного привода на другой
• многодневные таймеры
• функция трансляции для управления десятками приводов с одной продвинутой панели оператора.

Когда преобразователь частоты запускает двигатель, он подает на двигатель очень низкую частоту и очень низкое напряжение, постепенно увеличивая частоту и напряжение с контролируемой скоростью. Такой подход позволяет двигателю развивать 150% крутящего момента при потреблении только 50% номинального тока.Для более быстрой остановки операторы могут добавить тормозной контур для создания необходимого тормозного момента.

Доступные преобразователи частоты могут соответствовать напряжению и току большинства трехфазных двигателей переменного тока. Диапазон низковольтных контроллеров составляет от 110 вольт до 690 вольт (В) и от 0,2 кВт или ¼ лошадиных сил (л.с.) до 750 кВт или 1000 л.с. Контроллеры среднего напряжения работают при 2400/4160 В и 60 Гц или 3000 В и 50 Гц и при напряжении до 10 киловольт. Благодаря наличию двигателей премиум-класса операторы могут увеличить длину кабеля от преобразователя частоты к двигателю до 190 процентов от расстояния, допустимого для энергоэффективных и стандартных двигателей.

Стоимость и преимущества приложения
По оценкам экспертов, 50 процентов энергии, поставляемой в США, используется для работы асинхронных двигателей переменного тока. Из этой суммы 65 процентов приходится на приложения с регулируемой скоростью. Так что возможности снижения потребления энергии, предлагаемые только в этой области, огромны.

Среди многих других преимуществ преобразователей частоты — меньший износ оборудования, более низкие затраты на техническое обслуживание и более низкий коэффициент мощности (PF), который представляет собой соотношение между активной мощностью и полной мощностью.В совокупности эти преимущества снижают как тариф, взимаемый коммунальной компанией за киловатт-час, так и общее необходимое количество киловатт-часов.

Затраты на электроэнергию могут снизиться на 50 процентов, когда подключенные нагрузки ниже номинальной мощности, поскольку при более низкой скорости привод потребляет меньше энергии, а не рассеивает ее в виде тепла или других потерь. Износ оборудования замедлится, а его срок службы увеличится из-за меньшей нагрузки на вращающиеся детали, включая подшипники, втулки, щелевые кольца корпуса, муфты и сальники, а также на электрические детали, такие как обмотки и изоляция.Кроме того, возникнет меньше проблем с вибрацией, связанных с дросселированием, что приведет к увеличению затрат на техническое обслуживание.

Дополнительным преимуществом преобразователя частоты переменного тока является то, что он позволяет корректировать коэффициент мощности без использования дорогостоящих конденсаторов во всех цепях асинхронного двигателя, преобразованных в преобразователь частоты. Асинхронные двигатели обычно имеют низкий коэффициент мощности — около 0,85, где в идеале коэффициент мощности равен 1, что означает 100-процентную полезную или активную мощность и отсутствие потерь или реактивной мощности.

Таким образом, помимо экономии энергии за счет работы с регулируемой скоростью, есть также экономия, связанная с сокращением использования реактивной мощности.

Расплата
Менеджеры могут быстро и точно рассчитать окупаемость, исходя из закупочной цены, точки безубыточности и окупаемости инвестиций, используя доступные программы энергосбережения. В качестве входных данных используются данные для конкретного местоположения, такие как закупочная цена преобразователя частоты, расход и напор, дневная и годовая изменчивость расхода, рабочие смены и годовые рабочие дни. Результатом будет время, часто всего несколько месяцев, чтобы вложения окупились и начали приносить чистую экономию.

К этим преимуществам добавляются скидки на закупочную цену от коммунальных предприятий — в некоторых случаях до 50 процентов, в зависимости от размера накопителя и приложения. Коммунальные предприятия знают, что спрос на их системы существенно упадет с установкой преобразователей частоты. Менеджерам может потребоваться предварительное одобрение, поэтому важна должная осмотрительность в этом отношении. Преимущества экономии энергии по сравнению с затратами на приобретение и эксплуатацию, безусловно, стоят затраченных усилий.

Наконец, большинство инверторов подвержены износу в сухих и влажных условиях, как и другие двигатели.Тем не менее, некоторые поставщики прогнозируют, что среднее время наработки на отказ достигнет 200000 часов или более при очень простом профилактическом обслуживании — например, очистке, визуальном и инфракрасном осмотре, а также ужесточении еженедельных или ежемесячных циклов в зависимости от серьезности условий и использовать.

Оптимизированная работа с преобразователями частоты

Для многих типов применений точное управление скоростью и крутящим моментом имеет решающее значение в повседневной работе. Например, точное управление скоростью может быть необходимо для адаптации конвейерной ленты к остальному процессу, а возможность регулировки производительности насоса может обеспечить значительную экономию энергии.В то же время возможность управления скоростью может улучшить рабочую среду за счет гашения шума и вибрации и уменьшения механической нагрузки на двигатель.

Преобразователь частоты, также называемый ЧРП (частотно-регулируемый привод), часто оказывается оптимальным решением для регулирования скорости приложения, приводимого в действие электродвигателем. Преобразователь частоты преобразует переменный ток из сети в постоянный, а затем обратно в переменный ток с регулируемой частотой и напряжением, что позволяет двигателю работать с желаемым крутящим моментом и числом оборотов.

Экономия энергии до 50 процентов

При использовании преобразователя частоты обычно достигается лучшее и более эффективное управление, чем при гидравлическом или механическом регулировании. Вместо того, чтобы двигатель работал на полную мощность и использовал такое оборудование, как клапаны или зубчатые передачи для управления скоростью и крутящим моментом, двигатель, подключенный к преобразователю частоты, потребляет ровно столько энергии, сколько требуется для процесса. В определенных типах применений, таких как центробежные вентиляторы и насосы, это может обеспечить экономию энергии почти на 50 процентов.

«Например, более энергоэффективно управлять центробежным насосом путем регулирования оборотов двигателя с помощью преобразователя частоты, чем использование клапанов для регулирования объема жидкости. В то же время это приводит к меньшему износу, а преобразователь также может обеспечить более мягкий пуск и остановку в качестве альтернативы устройству плавного пуска », — говорит Клаус Балле Томсен, менеджер по продукции Hoyer Drives & Controls.

Соединительный элемент для интеллектуального управления

Еще одним важным преимуществом преобразователей частоты является то, что они могут быть адаптированы для сбора таких данных, как температура и вибрации двигателя, с помощью датчиков.Их можно использовать для контроля состояния двигателя и создания возможностей для более интеллектуального управления приложениями и профилактического обслуживания. Это также позволяет отслеживать работу через облачное решение и, в некоторых случаях, устранять неполадки, не присутствуя физически в производственной среде.

«На вашем ноутбуке можно получать такую ​​информацию, как часы работы и показания энергии, которые, например, можно использовать для диагностики изношенного оборудования за счет увеличения энергопотребления. Таким образом можно предотвратить выход из строя приложения, которое необходимо обслуживать раньше, чем планировалось, и отложить обслуживание приложений, находящихся в хорошем состоянии.Преобразователь также может изменить направление вращения двигателя и тем самым освободить заблокированный насос, если что-то застряло в корпусе насоса. Все эти функции могут помочь улучшить время безотказной работы », — объясняет Клаус Балле Томсен.

Обращение к источникам шума

Преобразователь частоты может быть встроен в двигатель (см. Видео) или подключен через кабель. Во время установки важно учитывать множество различных проблем. Преобразователь частоты может, среди прочего, создавать различные типы помех, акустический шум, гармонические помехи в сети и шум ЭМС, также называемый электромагнитной совместимостью, который может влиять на радиооборудование и передачу данных.

«Помехи от преобразователя частоты следует ограничивать с помощью фильтров и экранированных кабелей, чтобы установка соответствовала требованиям ЭМС. По этой причине при выборе преобразователей частоты всегда следует обращаться за профессиональной консультацией. Сервисный выключатель для механического обслуживания может, например, быть встроен в преобразователь, чтобы избежать типичного источника неисправности ЭМС и, в то же время, добиться экономии затрат на установку. Со стороны Хойера мы можем предоставить рекомендации по правильному экранированию и снабдить двигатель соответствующими фильтрами ЭМС, чтобы он был готов к правильному подключению вместе с преобразователем частоты », — говорит Клаус Балле Томсен.

Hoyer Drives & Controls — факты

• С созданием компании Hoyer Drives & Controls компания Hoyer Motors теперь может предложить комплексное решение, охватывающее как двигатель, так и преобразователь частоты.
• Предлагаются решения с комбинированным двигателем и частотно-регулируемым приводом от 0,37 до 1800 кВт.
• Основное внимание уделяется OEM-решениям, в которых частотно-регулируемый привод либо интегрирован с двигателем, либо поставляется как отдельный автономный блок с высокими классами защиты (IP), либо устанавливается в шкаф.
• Hoyer Motors работает с ведущими производителями преобразователей частоты, такими как Schneider Electric и Kostal Inveor.Предлагаются отраслевые решения.

Узнайте больше о Hoyer Drives & Controls здесь.

экономят деньги для ваших двигателей

может стать отличным способом сэкономить деньги для вашего бизнеса, связанного с двигателями. Если на ваших предприятиях много асинхронных двигателей или используются двигатели более старого типа, то преобразователь частоты может сделать ваши установки более эффективными и сэкономить для вас деньги.

Преобразователь частоты экономит энергию, поскольку он может регулировать скорость асинхронного двигателя, управляя источником питания переменного тока, который вводится в асинхронный двигатель. Двигатели используются на большом количестве предприятий, от небольших задач, таких как работа вентиляторов, водяных насосов или компрессоров, до крупных промышленных предприятий.

Старые двигатели работают с фиксированной скоростью, которая может подходить или не подходить для приложения, для которого они используются. Преобразователь частоты может изменять скорость, чтобы она была оптимальной для задачи и работала более эффективно за счет экономии денег.

Преобразователь частоты позволяет нагрузкам, приводимым в действие электродвигателями переменного тока (например, вентиляторам и насосам), работать в широком диапазоне настроек скорости и крутящего момента по сравнению с настройками фиксированной скорости и крутящего момента для двигателей. Во многих случаях двигатели управляются с помощью клапана, регулирующего поток, или заслонки, регулирующей поток воздуха, в то время как скорость самого двигателя остается неизменной.Эти и другие методы неэффективны с энергетической точки зрения.

Например, системы с регулируемым расходом воздуха или заслонками могут использовать преобразователь частоты для регулирования скорости вентилятора приточного воздуха в ответ на регулировку переменного расхода воздуха. Когда зона не нуждается в сильном охлаждении, потому что она пуста или погода прохладная, контроллеры VAV ограничивают подачу воздуха в помещение, вызывая повышение давления в воздуховоде. Преобразователь частоты реагирует снижением скорости вращения вентилятора и, таким образом, экономией энергии и денег.

Преобразователи частоты бывают разных размеров и, как правило, заключены в коробки, которые могут быть такими маленькими, как картон для молока, или большими, как шкаф, в зависимости от размера асинхронного двигателя или двигателей, которые они регулируют.

Заключение
Использование преобразователей частоты для регулирования скорости таких устройств, как насосы, вентиляторы и компрессоры, не является новым нововведением. Однако новые технологии в этих устройствах снизили их стоимость, что сделало их более привлекательными для широкого спектра применений.Существует большой потенциал для экономии энергии за счет использования большего количества регуляторов частоты для асинхронных двигателей.

Преобразователи частоты | Power Systems International

Авиация

Marine

От берега до корабля

Промышленные преобразователи частоты

От 50 Гц до 60 Гц / от 60 Гц до 50 Гц

Преобразователи частоты

Что такое преобразователь частоты?

Проще говоря, преобразователи частоты — это устройство преобразования энергии.Преобразователь частоты преобразует базовую синусоидальную мощность с фиксированной частотой и фиксированным напряжением (сетевое питание) в выходной сигнал переменной частоты и переменного напряжения, используемый для управления скоростью асинхронных двигателей.

Зачем нужен преобразователь частоты?

Основная функция преобразователя частоты в водной среде — экономия энергии. За счет управления скоростью насоса вместо регулирования потока с помощью дроссельных клапанов можно значительно сэкономить энергию.

Например, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии на 50%.Ниже описывается снижение скорости и соответствующая экономия энергии. Помимо экономии энергии, значительно увеличивается срок службы крыльчатки, подшипников и уплотнений.

Доступно множество различных типов преобразователей частоты, которые предлагают оптимальный метод согласования производительности насоса и вентилятора с требованиями системы. Он преобразует стандартную мощность предприятия (220 В или 380 В, 50 Гц) в регулируемое напряжение и частоту для питания двигателя переменного тока. Частота, применяемая к двигателю переменного тока, определяет скорость двигателя.

Двигатели переменного тока обычно представляют собой такие же стандартные двигатели, которые можно подключать через линию питания переменного тока.За счет включения байпасных пускателей работа может поддерживаться даже в случае выхода инвертора из строя.

также обладают дополнительным преимуществом — увеличенным сроком службы подшипников и уплотнений насоса. Благодаря поддержанию в насосе только давления, необходимого для удовлетворения требований системы, насос не подвергается воздействию более высоких давлений, чем необходимо. Следовательно, компоненты служат дольше.

Те же преимущества, но в меньшей степени, применимы и к вентиляторам, работающим от преобразователей частоты.

Для достижения оптимальной эффективности и надежности многие специалисты получают подробную информацию от производителей.Это может включать эффективность преобразователя частоты, необходимое техническое обслуживание, диагностические возможности преобразователя частоты и общие рабочие характеристики.

Затем они проводят подробный анализ, чтобы определить, какая система даст наилучшую окупаемость инвестиций.

Дополнительные преимущества преобразователей частоты

Помимо экономии энергии и лучшего управления технологическим процессом, преобразователи частоты могут обеспечить и другие преимущества:

• Преобразователь частоты может использоваться для управления технологической температурой, давлением или расходом без использования отдельного контроллера.Соответствующие датчики и электроника используются для сопряжения управляемого оборудования с преобразователем частоты.
• Расходы на техническое обслуживание можно снизить, поскольку более низкие рабочие скорости приводят к увеличению срока службы подшипников и двигателей.
• Устранение дроссельных клапанов и заслонок также отменяет техническое обслуживание этих устройств и всех связанных с ними средств управления.
• Устройство плавного пуска для двигателя больше не требуется.
• Контролируемая скорость разгона в жидкостной системе может устранить проблемы гидравлического удара.
• Способность преобразователя частоты ограничивать крутящий момент до уровня, выбранного пользователем, может защитить приводимое оборудование, которое не может выдерживать чрезмерный крутящий момент.

Анализировать систему в целом

Поскольку процесс преобразования входящей мощности с одной частоты на другую приведет к некоторым потерям, экономия энергии всегда должна происходить за счет оптимизации производительности всей системы.

Первым шагом в определении потенциала энергосбережения системы является тщательный анализ работы всей системы.Чтобы обеспечить экономию энергии, необходимы подробные знания о работе оборудования и технологических требованиях. Кроме того, следует учитывать тип преобразователя частоты, предлагаемые функции и общую пригодность для применения.

Преобразователи частоты | Внутренняя конфигурация

Преобразователи частоты содержат три первичные секции:

• Схема выпрямителя — состоит из диодов, тиристоров или биполярных транзисторов с изолированным затвором. Эти устройства преобразуют мощность сети переменного тока в постоянный ток.
• DC Bus — состоит из конденсаторов, которые фильтруют и накапливают заряд постоянного тока.
Инвертор
• — состоит из высоковольтных мощных транзисторов, которые преобразуют мощность постоянного тока в выход переменного тока с переменной частотой и напряжением, подаваемый на нагрузку.

Преобразователи частоты также содержат мощный микропроцессор, который управляет схемой инвертора для создания почти чистого синусоидального напряжения переменной частоты, подаваемого на нагрузку. Микропроцессор также управляет конфигурациями ввода / вывода, настройками преобразователя частоты, состояниями неисправности и протоколами связи.

Или для получения дополнительной информации о преобразователях частоты используйте форму ниже

Как преобразователи частоты экономят энергию

Большинство двигателей спроектировано для вращения с заданной скоростью, зависящей от количества встроенных в них магнитных полюсов, а также напряжения и частоты питания. Они не могут изменить свою скорость . Даже для систем с фиксированной скоростью может быть трудно найти двигатель, который вращается с правильной скоростью для его целевого применения.

Следовательно, часто требуются дополнительные детали, такие как шестерни, демпферы или приводы с регулируемой скоростью или приводы с регулируемой скоростью.

Как преобразователь частоты взаимодействует с двигателем?

Приводы с регулируемой скоростью обеспечивают эффективное управление скоростью двигателей переменного тока путем изменения напряжения и частоты. Управление скоростью двигателя обеспечивает пользователям улучшенное управление процессом, снижение износа машин, повышение коэффициента мощности и значительную экономию энергии.

Большинство применений можно сгруппировать в следующие категории крутящих моментов:

• Приложения с постоянным крутящим моментом и нагрузкой: , такие как конвейеры, часто требуют пускового момента, близкого к номинальному крутящему моменту двигателя, и показывают только небольшие изменения по мере приближения к номинальной скорости;
• Приложения с линейной нагрузкой крутящим моментом: , такие как винтовые компрессоры, требуют более линейного крутящего момента, который увеличивается пропорционально скорости;
• Приложения с переменным крутящим моментом и нагрузкой: , например, вентиляторы и насосы, имеют требования к крутящему моменту, которые увеличиваются пропорционально квадрату скорости и достигают 100% крутящего момента чуть ниже номинальной скорости.

Самая значительная экономия энергии может быть достигнута в приложениях с переменной нагрузкой крутящего момента . Связь по закону куба между скоростью и мощностью означает, что снижение скорости вентилятора при нагрузке с переменным крутящим моментом на 20% может обеспечить экономию энергии на 50%. Следовательно, для большинства приложений управления перемещением снижение скорости двигателя часто является самым простым способом значительной экономии энергии.

Флюсирование по квадратичному закону

Изменение скорости нагрузок с переменным крутящим моментом может дать экономии энергии. пропорционально кубу снижения скорости.Это связано с тем, что мощность является продуктом крутящего момента и скорости, при нагрузках с переменным крутящим моментом требования по крутящему моменту возрастают пропорционально квадрату скорости. В линейном режиме напряжение-частота приводы переменного тока могут обеспечивать 100% крутящий момент до номинальной скорости двигателя.

Это означает, что для в приложениях с переменным крутящим моментом всегда имеется много запасного крутящего момента .

Закон квадратов управляет соотношением линейного напряжения и частоты, так что крутящий момент в обмотках статора двигателя снижается, что снижает потери.

Динамический режим V в F

Dynamic V to F разработан для приложений, в которых потери мощности в двигателе должны быть минимальными в условиях низкой нагрузки. В этом режиме привод будет изменять характеристику напряжения и частоты, применяемую к двигателю, в зависимости от уровня нагрузки, так что при малых уровнях нагрузки напряжение на двигателе снижается до заданной частоты. Это снижает ток намагничивания, что снижает потери в двигателе.

ПИД-регулирование

могут значительно снизить потребление энергии за счет изменения скорости двигателя в точном соответствии с усилиями, необходимыми для конкретного применения.Для динамического изменения скорости двигателя требуется регулятор с обратной связью, который учитывает измеренный выход процесса. Общие области применения, в которых это используется, включают контроль давления, уровня и температуры. Наиболее распространенным методом регулирования является контур управления PID ( Пропорционально-интегрально-производная ). Все приводы Control Techniques имеют один или несколько контуров ПИД, интегрированных в продукт.

Активные передние системы (AFE)

Входной каскад привода переменного тока обычно представляет собой неуправляемый диодный выпрямитель, поэтому мощность не может быть возвращена в сеть переменного тока, что означает преобразование избыточной энергии в тепло.В системах AFE используется управляемый выпрямительный мост, позволяющий энергии течь в двух направлениях между механической системой и источником переменного тока. Это обеспечивает гораздо более высокие уровни эффективности, чем стандартные приводы в приложениях, где электрическое торможение механической системы в противном случае привело бы к потере значительного количества энергии в виде тепла.

Системы общей шины постоянного тока

Системы шин постоянного тока предлагают другой подход к снижению эксплуатационных расходов за счет циркуляции энергии между тормозным и моторным приводами.Примером применения, в котором это особенно эффективно, являются системы, в которых материал разматывается, а затем снова наматывается. При намотке важно поддерживать натяжение материала. Для этого размотчик постоянно тормозит, а намотчик постоянно работает. В идеальной системе требуемой чистой энергии как раз достаточно, чтобы покрыть системные потери.

Объединение AFE с общей системой шины постоянного тока обеспечивает максимальную гибкость, позволяя передавать энергию как между приводами, так и в двух направлениях с питанием от сети.Обычно в этих приложениях один блок AFE используется со многими приводами, подключенными к шине постоянного тока.

Control Techniques Приводы для энергосберегающих промышленных приложений:

Экономия энергии? Это правда? Да или нет?

Экономия энергии инвертором? Это правда?

Ответ: ДА !

В следующем материале мы разобрали некоторые вопросы клиентов об экономии энергии инверторами.Ожидайте практического эффекта экономии энергии в различных рабочих ситуациях.

Вопрос 1:

Если два идентичных двигателя работают на частоте 50 Гц, в одном используется инвертор, а в другом — нет.

Скорость вращения и крутящий момент указаны в номинальном состоянии двигателя.

Итак, может ли инвертор экономить электроэнергию?

Сколько энергии можно сэкономить?

Ответ:

В этом случае инвертор может только улучшить коэффициент мощности.

Экономия энергии инвертором не может быть реализована.

Вопрос 2:

Если крутящий момент двух одинаковых двигателей не достигает номинального крутящего момента двигателя (частота, скорость 50 Гц).

сколько энергии может сэкономить инвертор?

Ответ:

Если используется автоматический режим энергосбережения, то на этот раз инвертор может работать при пониженном напряжении, что может сэкономить часть энергии, но экономия энергии не очевидна.

Вопрос 3:

При тех же условиях

сколько можно сэкономить без нагрузки?

Какое из трех штатов экономит больше?

Ответ:

Состояние холостого хода буксируемого груза не может привести к большей экономии энергии.

Например, я думаю, что есть место для обсуждения управления «замкнутым контуром».

Замкнутый контур управления — это не только обратная связь датчика скорости.Управление частотой в векторном управлении — это управление с обратной связью, и это управление с обратной связью внутри устройства. Управление V / F относится к управлению без обратной связи. Кроме того, имеется ПИД-регулятор с обратной связью для управления температурой, давлением, расходом и другими физическими величинами, которые относятся ко всем категориям регулирования с обратной связью. И всего этого можно добиться, регулируя преобразователь частоты, поэтому понятие управления с обратной связью не следует трактовать так узко.

В некоторых случаях это может сэкономить более 40% энергии, но в некоторых случаях это будет более расточительным, чем отключение от инвертора.Инвертор экономит энергию за счет снижения напряжения при небольшой нагрузке. Энергосбережение при движении на дальние дистанции очень мало, потому что скорость не сильно меняется, даже если напряжение понижается.

Но в среде вентилятора другая среда, когда требуется небольшой ветер, двигатель снижает скорость. Мы знаем, что потребление энергии вентилятором пропорционально 1,7 мощности скорости, поэтому шаг двигателя резко упадет, и эффект экономии энергии инвертора очевиден.Если мы используем его в нефтяных скважинах, он будет тратить много энергии из-за использования тормозного сопротивления на обратном пути.

Yankang использует инвертор SIEMENS, более стабильный и экономичный.

Конечно, если окружающая среда требует регулирования скорости, эффект энергосбережения инвертора относительно очевиден. В случае отсутствия регулирования скорости инвертор не будет экономить энергию, а может только улучшить коэффициент мощности.

Как электронная схема, преобразователь также потребляет электроэнергию (около 3-5% от номинальной мощности).Кондиционер из 1,5 частей также потребляет 20-30 Вт, что эквивалентно длинному свету.

Это факт, что у инвертора есть функция экономии электроэнергии в условиях промышленной частоты.

Однако для этого нужны определенные условия.

Высокая мощность для работы с вентиляторами и насосами.

Сам прибор имеет функцию экономии электроэнергии.

Длительная непрерывная работа

Это три условия, которые отражают эффект энергосбережения.

К тому же нет смысла экономить энергию или нет.

Далее идет Welfare Time, отключение инвертора из-за перегрузки является распространенной проблемой во время работы.

Итак, эта статья вам очень поможет: Причины и методы проверки отключения от перегрузки преобразователя частоты.

Если мы не добавим предварительных условий, чтобы сказать, что работа преобразователей частоты в режиме промышленной частоты может сэкономить энергию, это будет преувеличением или коммерческой шумихой.Зная происхождение, вы умело используете его, чтобы служить вам.

Мы должны обращать внимание на использование случаев и условий, чтобы правильно подать заявку. В противном случае вы не получите желаемого эффекта.

Вот и все. На этом статья про инверторную экономию энергии заканчивается.

Получили ли вы от него полезную информацию?

Если у вас есть другие вопросы по выдувной машине,

Мы подготовили различные статьи здесь: Блог выдувной машины .

Спасибо за прочтение.