En tant que fournisseur de disques de fréquence variables de 7,5 kW (VFD), je suis souvent interrogé sur les principes d'économie d'énergie derrière ces appareils. Dans ce blog, je vais me plonger dans les principes d'énergie clés - d'épargne d'un VFD de 7,5 kW, mettant en lumière la façon dont ils peuvent contribuer à des économies d'énergie importantes dans diverses applications.
Contrôle de vitesse variable
L'un des principes de sauvegarde de l'énergie fondamentale d'un VFD de 7,5 kW est sa capacité à contrôler la vitesse d'un moteur électrique. Les moteurs à vitesse fixe traditionnels fonctionnent à une vitesse constante, quelles que soient les exigences de charge réelles. Cela signifie que même lorsque la charge est légère, le moteur consomme toujours une quantité importante d'énergie.
Un VFD de 7,5 kW, en revanche, peut régler la vitesse du moteur en fonction de la demande de charge. La relation entre la consommation d'énergie motrice, la vitesse et le couple est régie par les lois sur l'affinité. Pour une pompe centrifuge ou un ventilateur, la consommation d'énergie est proportionnelle au cube de la vitesse. Mathématiquement, (p_2 = p_1 \ Times (\ frac {n_2} {n_1}) ^ 3), où (p_1) et (p_2) sont respectivement les consommations électriques à des vitesses (n_1) et (n_2).
Par exemple, si la vitesse d'un moteur est réduite de 20% (de (n_1) à (n_2 = 0,8n_1)), la consommation d'énergie sera (p_2 = p_1 \ Times (0,8) ^ 3 = 0,512p_1). Cela signifie que le moteur ne consommera que environ 51,2% de la puissance qu'il consommerait à pleine vitesse, ce qui entraînerait des économies d'énergie substantielles.
Dans des applications industrielles telles que les systèmes de pompage d'eau et les systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation), où les exigences de charge varient tout au long de la journée, un VFD de 7,5 kW peut ajuster la vitesse du moteur pour correspondre à la demande réelle. Cela garantit que le moteur n'est pas terminé - travailler et consommer une énergie inutile, entraînant des économies de coûts importantes au fil du temps.
Démarrage et arrêt
Une autre caractéristique d'énergie importante d'un VFD de 7,5 kW est sa capacité à fournir un démarrage et à s'arrêter pour le moteur. Lorsqu'un moteur traditionnel est démarré directement, il tire un grand courant d'appel, qui peut atteindre 6 à 8 fois le courant nominal du moteur. Ce courant d'appel élevé consomme non seulement une grande quantité d'énergie, mais exerce également une contrainte significative sur le moteur et le système électrique.
Un VFD de 7,5 kW accélère progressivement la tension et la fréquence pour démarrer le moteur, réduisant le courant d'intrus à un niveau beaucoup plus bas, généralement environ 1,5 à 2 fois le courant nominal. Cela permet non seulement d'économiser de l'énergie pendant le processus de départ, mais prolonge également la durée de vie du moteur et d'autres composants électriques.
De même, pendant le processus d'arrêt, un VFD peut progressivement réduire la vitesse du moteur, plutôt que de couper brusquement la puissance. Cette décélération fluide réduit la contrainte mécanique sur le moteur et l'équipement connecté, et empêche également la génération d'énergie excessive qui serait autrement gaspillée sous forme de chaleur ou de vibrations mécaniques.
Correction du facteur de puissance
Le facteur de puissance est un paramètre important dans les systèmes électriques. Il mesure l'efficacité de la consommation d'énergie électrique. Un faible facteur de puissance signifie qu'une partie importante de la puissance électrique est gaspillée sous forme de puissance réactive.
La plupart des moteurs industriels ont un facteur de puissance relativement faible, en particulier lorsqu'ils fonctionnent à des charges partielles. Un VFD de 7,5 kW peut améliorer le facteur de puissance du moteur en contrôlant la tension et les formes d'onde de courant. En ajustant la relation de phase entre la tension et le courant, le VFD peut réduire la consommation d'énergie réactive et augmenter le facteur de puissance global.
Un facteur de puissance plus élevé signifie que davantage d'énergie électrique fournie au moteur est utilisée pour un travail utile, plutôt que pour être gaspillé. Cela permet non seulement d'économiser de l'énergie, mais réduit également la demande sur le réseau électrique et peut entraîner une baisse des factures d'électricité, car de nombreuses sociétés de services publics facturent un facteur de faible puissance.
Algorithmes de contrôle efficaces de l'énergie
Les VFD modernes de 7,5 kW sont équipés d'algorithmes de contrôle efficaces avancés. Ces algorithmes surveillent en continu les conditions de fonctionnement du moteur, telles que la vitesse, le couple et la consommation d'énergie, et ajustent les paramètres de sortie du VFD en conséquence.
Par exemple, certains VFD utilisent une technique appelée contrôle du vecteur de flux. Cette méthode de contrôle permet un contrôle précis du flux magnétique et du couple du moteur, garantissant que le moteur fonctionne à son point le plus efficace dans toutes les conditions de charge. En optimisant le champ magnétique dans le moteur, le VFD peut réduire les pertes du moteur et améliorer son efficacité globale.
Un autre algorithme commun est la fonction d'optimisation de l'énergie automatique. Cette fonction ajuste automatiquement la tension et la fréquence de sortie du VFD en fonction de la demande de charge pour minimiser la consommation d'énergie. Lorsque la charge est légère, le VFD réduit la tension et la fréquence au moteur, tout en maintenant la vitesse et le couple requis. Cela garantit que le moteur fonctionne à son niveau le plus énergétique à tout moment.
Applications et économies d'énergie
Les principes d'économie d'énergie d'un VFD de 7,5 kW le rendent adapté à un large éventail d'applications. Dans le secteur industriel, il peut être utilisé dans les systèmes de convoyeurs, les compresseurs et les mélangeurs. Par exemple, dans un système de convoyeur, la charge sur le moteur varie en fonction de la quantité de matériau transportée. Un VFD de 7,5 kW peut régler la vitesse du moteur pour correspondre à la charge, ce qui entraîne des économies d'énergie importantes.
Dans le secteur commercial, les VFD sont couramment utilisés dans les systèmes CVC. Les unités de manutention de l'air et les pompes à eau réfrigérées dans les grands bâtiments ont souvent des exigences de charge variable. En utilisant un VFD de 7,5 kW pour contrôler les moteurs de ces systèmes, les propriétaires de bâtiments peuvent réduire leur consommation d'énergie et leurs coûts d'exploitation.
Dans le secteur résidentiel, les VFD peuvent être utilisés dans des applications telles que les pompes de piscine. Ces pompes fonctionnent généralement pendant de longues périodes, et un VFD de 7,5 kW peut ajuster la vitesse de la pompe en fonction de l'utilisation de la piscine, ce qui permet d'économiser une quantité considérable d'énergie au fil du temps.
Conclusion
En conclusion, le VFD de 7,5 kW offre plusieurs principes d'économie d'énergie qui peuvent entraîner des économies de coûts importantes et des avantages environnementaux. Grâce au contrôle de la vitesse variable, au démarrage et à l'arrêt du soft, à la correction du facteur de puissance et aux algorithmes de contrôle avancé, ces appareils peuvent optimiser la consommation d'énergie des moteurs électriques dans diverses applications.
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Références
- Chapman, SJ (2012). Fondamentaux des machines électriques. McGraw - Hill.
- Bose, BK (2002). Électronique d'alimentation et entraînements CA. Prentice Hall.
- Mohan, N., Undeland, TM et Robbins, WP (2012). Électronique de puissance: convertisseurs, applications et conception. Wiley.