Ako dodávateľ VFD (Variable Frequency Drive) som bol svedkom transformačného vplyvu VFD v rôznych odvetviach. Jednou z najdôležitejších, no často prehliadaných vlastností VFD je jeho funkcia korekcie účinníka. V tomto blogovom príspevku sa ponorím do toho, čo je korekcia účinníka, prečo na tom záleží a ako môže VFD účinne korigovať účinník.
Pochopenie účinníka
Predtým, ako preskúmame funkciu korekcie účinníka VFD, je dôležité pochopiť, čo je účinník. Faktor výkonu (PF) je mierou toho, ako efektívne sa elektrická energia využíva v obvode striedavého prúdu (striedavý prúd). Je definovaný ako pomer skutočného výkonu (P), čo je výkon, ktorý skutočne vykonáva užitočnú prácu, k zdanlivému výkonu (S), ktorý je súčinom napätia a prúdu v obvode.
Matematicky je účinník vyjadrený ako:
[ PF = \frac{P}{S} ]
Hodnota účinníka sa pohybuje od 0 do 1. Faktor 1 znamená, že všetka elektrická energia dodávaná do obvodu sa využíva efektívne, zatiaľ čo účinník menší ako 1 znamená, že časť energie sa plytvá. Táto zbytočná energia je známa ako jalový výkon (Q), ktorý je potrebný na vytvorenie a udržiavanie magnetických polí v indukčných záťažiach, ako sú motory, transformátory a solenoidy.
Prečo je korekcia účinníka dôležitá
Nízky účinník môže mať niekoľko negatívnych dôsledkov pre priemyselných aj komerčných používateľov. Po prvé, zvyšuje množstvo prúdu pretekajúceho elektrickým systémom, čo následne vedie k vyšším stratám energie vo forme tepla. Tieto straty nielen plytvajú energiou, ale zvyšujú aj prevádzkové náklady elektrického systému.
Po druhé, nízky účinník môže spôsobiť poklesy napätia v elektrickom systéme, čo môže ovplyvniť výkon elektrického zariadenia. To môže viesť k zníženiu účinnosti, zvýšeným nákladom na údržbu a dokonca k predčasnému zlyhaniu zariadenia.
Napokon, mnohé energetické spoločnosti účtujú zákazníkom pokutu za nízky účinník. Dôvodom je skutočnosť, že nízky účinník vyžaduje, aby energetická spoločnosť generovala a prenášala viac energie, ako je potrebné na splnenie skutočných požiadaviek zákazníka na energiu. Zlepšením účinníka môžu zákazníci znížiť svoje účty za energiu a vyhnúť sa týmto sankciám.
Ako VFD koriguje účinník
VFD je zariadenie, ktoré riadi rýchlosť a krútiaci moment striedavého motora zmenou frekvencie a napätia elektrického napájania. Okrem svojich schopností regulácie rýchlosti môže VFD korigovať aj účinník elektrického systému.
Väčšina VFD používa obvod usmerňovača na konverziu vstupného striedavého napätia na jednosmerné napätie, ktoré sa potom invertuje späť na striedavé napätie pri požadovanej frekvencii a napätí. Obvod usmerňovača sa zvyčajne skladá z diód alebo tyristorov, ktoré odoberajú prúd nelineárnym spôsobom. Tento nelineárny odber prúdu môže spôsobiť zníženie účinníka elektrického systému.
Na korekciu účinníka je veľa moderných VFD vybavených obvodom korekcie účinníka (PFC). Obvod PFC je navrhnutý tak, aby tvar vlny vstupného prúdu presne zodpovedal tvaru vlny vstupného napätia, čím sa zlepšuje účinník. Existujú dva hlavné typy obvodov PFC: pasívne a aktívne.
Pasívna korekcia účinníka
Pasívne obvody PFC používajú induktory a kondenzátory na filtrovanie vstupného prúdu a zníženie obsahu harmonických. Tieto obvody sú relatívne jednoduché a lacné, ale dokážu dosiahnuť účinník len okolo 0,9. Pasívne obvody PFC sa zvyčajne používajú v aplikáciách s nízkou spotrebou energie, kde je hlavným hľadiskom cena.
Aktívna korekcia účinníka
Aktívne obvody PFC používajú spínací prevodník na riadenie vstupného prúdu a udržiavanie účinníka blízkeho 1. Tieto obvody sú zložitejšie a drahšie ako pasívne obvody PFC, ale môžu dosiahnuť vyšší účinník a lepší harmonický výkon. Aktívne obvody PFC sa zvyčajne používajú vo vysokovýkonných aplikáciách, kde je rozhodujúca energetická účinnosť a kvalita energie.
Výhody korekcie účinníka pomocou VFD
Korekciou účinníka môže VFD poskytnúť používateľovi niekoľko výhod. Po prvé, môže znížiť spotrebu energie elektrického systému minimalizáciou jalového výkonu a zlepšením celkovej účinnosti. To môže viesť k výrazným úsporám nákladov počas životnosti zariadenia.
Po druhé, korekcia účinníka môže zlepšiť kvalitu energie elektrického systému znížením harmonického skreslenia a kolísania napätia. To môže pomôcť chrániť elektrické zariadenie pred poškodením a zlepšiť jeho spoľahlivosť a výkon.
Nakoniec, korekcia účinníka môže používateľovi pomôcť vyhnúť sa pokutám účtovaným energetickou spoločnosťou za nízky účinník. Udržaním vysokého účinníka môže používateľ znížiť svoje účty za energiu a zlepšiť svoj konečný výsledok.
Aplikácie VFD s korekciou účinníka
VFD s korekciou účinníka sa široko používajú v rôznych priemyselných odvetviach vrátane výroby, HVAC (kúrenie, vetranie a klimatizácia), úpravy vody a dopravy. Niektoré z bežných aplikácií VFD s korekciou účinníka zahŕňajú:
- Ovládanie motora:VFD sa bežne používajú na riadenie rýchlosti a krútiaceho momentu striedavých motorov v priemyselných aplikáciách. Korekciou účinníka môže VFD zlepšiť účinnosť motora a znížiť spotrebu energie.
- Systémy HVAC:VFD sa používajú na riadenie rýchlosti ventilátorov a čerpadiel v systémoch HVAC. Úpravou rýchlosti zariadenia podľa požiadaviek na zaťaženie môže VFD znížiť spotrebu energie a zlepšiť úroveň pohodlia v budove.
- Čistiarne vody:VFD sa používajú na riadenie otáčok čerpadiel a dúchadiel v úpravniach vody. Optimalizáciou prevádzky zariadenia môže VFD znížiť spotrebu energie a zlepšiť kvalitu upravovanej vody.
- Doprava:VFD sa používajú na riadenie rýchlosti elektrických vozidiel a vlakov. Zlepšením účinníka môže VFD zvýšiť dojazd a účinnosť vozidla a skrátiť čas nabíjania.
Záver
Na záver možno povedať, že funkcia korekcie účinníka VFD je kľúčovou vlastnosťou, ktorá môže používateľovi poskytnúť významné výhody. Korekciou účinníka môže VFD znížiť spotrebu energie, zlepšiť kvalitu energie a vyhnúť sa pokutám účtovaným energetickou spoločnosťou. Ako dodávateľ VFD dôrazne odporúčam zvážiť VFD s korekciou účinníka pre váš ďalší projekt.
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich produktoch VFD, vrátane30KW VFD,VFD jednofázový až trojfázovýaJedno až trojfázové VFD, neváhajte nás kontaktovať. Náš tím odborníkov je pripravený pomôcť vám pri výbere správneho VFD pre vašu konkrétnu aplikáciu a poskytnúť vám tie najlepšie možné služby a podporu.
Referencie
- Chapman, SJ (2012). Základy elektrických strojov (5. vydanie). McGraw-Hill.
- Dorf, RC, & Svoboda, JA (2014). Úvod do elektrických obvodov (9. vydanie). Wiley.
- Mohan, N., Undeland, TM, & Robbins, WP (2012). Výkonová elektronika: prevodníky, aplikácie a dizajn (3. vydanie). Wiley.