درایو فرکانس متغیر(VFD) می‌تواند ضریب توان و جریمه های قبض برق را حذف کند

تقاضای ایجاد شده توسط موتورهای across-the-line را میتوان با کمک درایو فرکانس متغیر (VFD) حذف کرد.

فناوری درایو فرکانس متغیر می تواند به کاهش جریمه تقاضا و جریمه ضریب توان ناشی از کاربرد موتورهای الکتریکی کمک کند.

درایو فرکانس متغیر

همانطور که می دانید بیش از 20 سال است که درایو فرکانس متغیر (VFD) مورد استفاده قرار می گیرد.

توانایی و قابلیت اعتماد این درایو ها با گذشت زمان افزایش یافته است.

این در حالیست که اندازه فیزیکی آن ها در حال کاهش است. پمپ هایی که از درایو فرکانس متغیر VFD استفاده می کنند به موتور القایی اجازه می دهند سرعت و سپس جریان و فشار را کاهش دهد.

قبل از اینکه VFD معرفی شود، تنها روش برای کاهش جریان پمپ استفاده از دریچه بای پس یا موتورهای پمپ چند مرحله ای برای حفظ و نگهداری فشار یا جریان مدنظر  بود.

محرکه فرکانس ‌متغیر

درایو فرکانس ‌متغیر یا وی‌اِف‌دی که هدف اصلی آن کنترل سرعت موتورهای جریان متناوب است.
این درایوها افزون بر کاربرد برای کنترل سرعت، با استفاده از این درایوها می‌توان در سرعت‌های پایین به منحنی مشخصهٔ گشتاور – سرعت بسیار مطلوبی مشابه ماشین‌های دی‌سی دست‌یافت و در بسیاری از کاربردها می‌توان با استفاده از این روش موتورهای DC را با موتورهای AC قفس سنجابی جایگزین کرد.

توصیه میشود مطالعه شود: پمپاژ و 5 دلیل بر مزیت استفاده از اینورتر در کاربرد پمپ

بیشتر افراد هنوز هم نمی دانند که با اضافه کردن درایو فرکانس متغیر VFD به موتور می توان اضافه بهای انرژی و جریمه های ناشی از مصرف بیش از حد و جریمه های توان راکتیو را کاهش داد.

درعرصه های مسکونی، صنعتی و اقتصادی،استفاده از تجهیزات همیشه باعث مصرف برق بیشتری می شود.
دو مورد از شارژهای کمتر شناخته شده ای که افراد با آن مواجه هستند، اضافه بهای تقاضا و جریمه ضریب توان است.
هر دوی این موارد با کاربرد موتور الکتریکی افزایش پیدا می کند. در این مقاله قصد داریم به همین موضوع بپردازیم و توضیح دهیم استفاده از VFD چگونه می تواند بر روی کاهش  مصرف انرژی تاثیرگذار باشد.

اینورتر چگونه کار می‌کند

یک از پارامترهای مهم در تعیین سرعت کار موتورهای جریان‌متناوب ، فرکانس ولتاژ ورودی به آن‌هاست که درایوهای فرکانس‌ متغیر نیز بر همین اساس کار می‌کنند. ازآنجایی‌که با تغییر فرکانس راکتانس القایی موتور نیز تغییر می‌کند، درایو باید ولتاژ را همگام با فرکانس تنظیم کند.

بیشتر اینورترهای فرکانس ‌متغیر برای تنظیم فرکانس، نخست برق ورودی را به حالت جریان مستقیم تبدیل می‌کنند و سپس دوباره آن را به حالت متناوب با فرکانس دلخواه برمی‌گردانند.
اینکه درایو برای تبدیل برق DC به AC از چه روشی استفاده کند تا حد زیادی به تولیدکننده، تاریخ تولید و اندازهٔ موتوری که درایو باید آن را کنترل کند بستگی دارد.

ولتاژ خروجی معمولاً به شکل مربعی است که برای موتورهای ای‌سی مشکل خاصی ایجاد نمی‌کند، با این وجود برخی تولیدکنندگان با استفاده از یک واحد اضافی شکل موج را به حالت پله‌ای درمی‌آورند تا به شکل موج سینوسی نزدیک‌تر شود.

امکانات و ویژگی‌ها

در این درایوها اغلب روشی برای کنترل میزان جریان موتور در نظر گرفته می‌شود که شامل ترانسفورماتورهای جریان جهت اندازه‌گیری بار موتور می‌شود.

 تنظیم خودکار سرعت نیز با اندازه‌گیری سرعت موتور و ارسال آن از یک حلقهٔ بازخورد به درایو می‌تواند انجام گیرد.
از دیگر امکانات این درایوها کنترل شتاب موتور است که اجازه می‌دهد حتی در حالتی که سرعت موتور روی بیشینه تنظیم‌شده، افزایش سرعت ناگهانی انجام نگیرد و طی چندین ثانیه رفته‌رفته انجام شود که به ‌ویژه برای موتورهایی که بارشان از راه چرخ‌دنده به موتور متصل است مزیت بزرگی محسوب می‌شود.
در برخی از انواع این درایوها مدت زمان شتاب دهی یا شتاب ‌گیری، محدودیت جریان، ولت بر هرتز (افزایش یا کاهش ولتاژ نسبت به فرکانس) و کمینه / بیشینهٔ فرکانس قابل تنظیم هستند.

تنظیمات درایو ممکن است به‌صورت دیجیتال و از راه ریزپرداز یا به‌صورت آنالوگ و با تنظیم مقاومت‌های متغیر انجام شود.

اجازه دهید کار خود را با یک موتور 100 اسب بخاری آغاز کنیم که مشخصات آن در جدول 1 آمده است.

حقایق و نکات کلیدی:

HP = 100, kW = 75
ضریب توان= .87 lag
امپر نامی = 120 amps
(تمامی این مقادیر در بار کامل اندازه گیری شده اند.)

حالا باید  صورتحساب مصرف انرژی را با هم مرور کنیم.

مصرف انرژی و بهای آن بر اساس کیلووات محاسبه می شود.  توجه داشته باشید که موتور بالا برای 100HP/75KW نامی شده است.

اگر این موتور به مدت 10 ساعت  در 75 کیلووات کار کند، 750KWh  مصرف خواهیم داشت. شارژ تقاضا شده بر اساس تعداد کیلووات های تقاضا شده است.

 به عبارت دیگر تقاضا همان تعداد کیلووات هایی است که در هر زمان داده شده مورد استفاده قرار گرفته است.

شرکت های ارائه کننده آب و برق  یک بازه 15 دقیقه ای را مدنظر قرار می دهند تا بتوانند در آن دوره زمان حداکثر مصرف را تعیین کنند. بزرگترین بازه زمانی 15 دقیقه ای از مصرف باعث اضافه شدن مقدار بهای بیشتر به صورتحساب شما می شود. به عنوان مثال فرض کنید که مصرف نرمال برق در یک کارخانه تصفیه آب حدود 500 کیلووات است که معادل بار یک موتور 700 اسب بخاری است.

حالا فرض کنید یک موتور 100 HP/75 kW اضافی به همراه ستاره مثلث شروع به کار می کند.

این موتور نیازمند قدرت و انرژی اضافی جهت به دور رسیدن است.

مصرف در چنین شرایطی بالاتر می رود و از 75 کیلووات به 575 کیلووات می رسد.

استفاده از چنین موتورهایی باعث مصرف 6 برابری انرژی نسبت به حالت طبیعی می شود.

بنابراین در این مورد، تقاضای فوری شش برابر 75 یا همان 450 کیلووات برای خود موتور است.

حالا اگر این مقدار را به 500 کیلووات موتور اصلی اضافه کنید حدود 1000 کیلووات مصرف خواهیم داشت که دو برابر بار اصلی است.

بنابراین شرکت فراهم کننده برق و ظرفیت ترانس شما باید بتواند در هر زمانی از طول روز حدود 1000 کیلووات انرژی برای شما فراهم کند.

برای انجام اینکار و این راه اندازی،

• کابل ها،
• ترانسفورماتورها
• و سایر تجهیزات آن ها باید به طور کامل بر اساس اندازه مناسب باشد.

این موضوع معنای جدیدی به عرضه و تقاضا می بخشد.

چنین افزایش بهایی را می توان با اضافه کردن درایو فرکانس متغیر به موتور کاهش داد.

درایو فرکانس متغیر (VFD) در صورت انتخاب اینورتر مناسب و تنظیم دقیق پارامتر ها باعث میشود هرگز مکش جریان از شبکه نخواهد نخواهد داشت.

پایین ترین تلفات

لحظه ای تصور کنید که VFD به عنوان یک ترانسفورماتور کار می کند

و ولتاژ ثابتی می گیرد و آن را به ولتاژ متغیر تبدیل می کند.

درایو فرکانس متغیر به خاطر داشتن تلفات اندک بسیار موثرعمل می کند.

به همین خاطر بیایید فرض کنیم که  مقدار وات ورودی معادل وات خروجی است.

توصیه میشود مطالعه شود: اینورتر چیست؟

این موضوع بدین معناست که اگر موتور با بار کامل در 10 درصد ولتاژ کار کند، 46 ولت در 120 آمپر خواهیم داشت.

ورودی باید معکوس شود: 460Volt/12amp . این موضوع نیز به این معناست که ورودی خط  شاهد فشار و هجوم نخواهد بود. بیشتر مهندسان بر این باورند که این موضوع خطی نیست زیرا مشخصه های القایی موتور را همیشه حساب نمی کنیم و به دنبال قدرت راکتیو هستیم. با اینحال ما نگران اعداد کوچک و اعشاری نیستیم.

هدف ما رسیدن به کارایی و بهره وری مورد نیاز است.

 همانطور که در بالا نیز به این موضوع اشاره کردیم، موتورها  ضریب خودالقایی نیز دارند.

به یاد بیاورید که ضریب خودالقایی همان ضریب توان آهسته است.

مقاومت خالص ضریب توان واحد است.

زمانی که موتور بدون بار است، نسبت مقدار ضریب خودالقایی  به مقاومت افزایش پیدا می کند

و باعث ایجاد ضریب توان آهسته یا کند می شود.

ضریب توان جایگزین شده در اصل مقدار تاخیری است که بین ولتاژ و جریان وجود دارد.

در اکثر موارد، با بار 75  تا 100 درصد، مقاومت برجسته و ضریب خودالقایی اندک است.

ضریب توان در تاخیر 0.87 یا بالاتر دیده خواهد شد. خوب حالا فرض کنید این بار را تا 50 درصد کاهش دهیم.

از آنجایی که شرکت باید قدرت راکتیو بیشتری در اختیار شما قرار دهد، به خاطر مصرف بیشتر، مقدار بهای پرداختی نیز افزایش پیدا می کند.

حالا اجازه دهید درایو فرکانس متغیر را به موتور اضافه کنیم و ببینیم چه اتفاقی روی می دهد.

با راه اندازی نرم موتور، دیودهای درایو در همان نقطه از زمان هنوز هدایت می شوند و همین امر باعث می شود ولتاژ و جریان بدون هیچ تاخیری همگام سازی شود. به همین خاطر است که درایو فرکانس متغیر ضریب توان جایگزین واحدی دارد و از بروز جریمه های مرتبط با ضریب توان جلوگیری می کند.

سخن پایانی

تمامی این قابلیت ها به خاطر اینکه توانایی VFD ها برای تغییر ولتاژ و فرکانس ساده تر شده است،

استفاده از آن ها در سیستم های پمپاژ بیشتر از قبل به چشم می خورد.

قابلیت اعتماد، اندازه فیزیکی کوچک و توانایی شبکه کردن آنها  باعث شده است برای اتصال پمپ های بزرگ مناسب باشند.

فقط باید به خاطر داشته باشید که VFD ها جریان خطی را از شرکت فراهم کننده برق دریافت نمی کنند و این جریان هارمونیک خواهد بود.

“نظرات شما را میخوانیم و به آن ها فکر میکنیم. اگر روش های دیگری را که حاصل از مطالعه و تجربه شما دوستان عزیز است خوشحال میشویم در قسمت نظرات عنوان فرمایید.

ما در 24 ساعت از 7 روز هفته منتظر شنیدن صدای شما هستیم
02165292580
02165295301

با تشکر از مطالعه شما .الکترومارکت را به اشتراک بگذارید.