VFD (Variable Frequency Drive) beszállítóként első kézből tapasztaltam a VFD-k átalakító hatását a különböző iparágakban. A VFD egyik legfontosabb, de gyakran figyelmen kívül hagyott jellemzője a teljesítménytényező korrekciós funkciója. Ebben a blogbejegyzésben megvizsgálom, mi az a teljesítménytényező-korrekció, miért fontos, és hogyan tudja hatékonyan korrigálni a teljesítménytényezőt egy VFD.
A teljesítménytényező megértése
Mielőtt megvizsgálnánk a VFD teljesítménytényező-korrekciós függvényét, elengedhetetlen megérteni, mi az a teljesítménytényező. A teljesítménytényező (PF) annak mértéke, hogy a váltóáramú (váltóáramú) áramkör milyen hatékonyan használja fel az elektromos energiát. Ezt a valós teljesítmény (P), amely a ténylegesen hasznos munkát végző teljesítmény és a látszólagos teljesítmény (S) aránya, amely az áramkör feszültségének és áramának szorzata.
Matematikailag a teljesítménytényezőt a következőképpen fejezzük ki:
[ PF = \frac{P}{S}]
A teljesítménytényező értéke 0-tól 1-ig terjed. Az 1-es teljesítménytényező azt jelzi, hogy az áramkörbe betáplált teljes elektromos teljesítményt hatékonyan használják fel, míg az 1-nél kisebb teljesítménytényező azt jelenti, hogy a teljesítmény egy része pazarlásba kerül. Ezt az elpazarolt teljesítményt meddő teljesítménynek (Q) nevezik, amely szükséges a mágneses mezők létrehozásához és fenntartásához induktív terhelésekben, például motorokban, transzformátorokban és mágnesszelepekben.
Miért fontos a teljesítménytényező korrekciója?
Az alacsony teljesítménytényező számos negatív következménnyel járhat mind az ipari, mind a kereskedelmi felhasználók számára. Először is, növeli az elektromos rendszeren átfolyó áram mennyiségét, ami viszont nagyobb energiaveszteséghez vezet hő formájában. Ezek a veszteségek nemcsak az energiát pazarolják, hanem növelik az elektromos rendszer üzemeltetési költségeit is.
Másodszor, az alacsony teljesítménytényező feszültségesést okozhat az elektromos rendszerben, ami befolyásolhatja az elektromos berendezések teljesítményét. Ez a hatékonyság csökkenéséhez, a karbantartási költségek növekedéséhez és akár a berendezés idő előtti meghibásodásához is vezethet.
Végül sok közüzemi társaság bírságot számít fel ügyfeleinek az alacsony teljesítménytényező miatt. Ennek az az oka, hogy az alacsony teljesítménytényező miatt a közüzemi társaságnak több energiát kell termelnie és továbbítania, mint amennyi szükséges ahhoz, hogy kielégítse az ügyfél valós energiaszükségletét. A teljesítménytényező javításával az ügyfelek csökkenthetik energiaszámláikat, és elkerülhetik ezeket a büntetéseket.
Hogyan korrigálja a VFD a teljesítménytényezőt
A VFD egy olyan eszköz, amely az elektromos hálózat frekvenciájának és feszültségének változtatásával szabályozza az AC motor fordulatszámát és nyomatékát. A VFD a sebességszabályozási képességein túl az elektromos rendszer teljesítménytényezőjét is korrigálni tudja.
A legtöbb VFD egyenirányító áramkört használ az AC bemeneti feszültség egyenárammá alakítására, amelyet azután a kívánt frekvencián és feszültségen visszafordít AC feszültséggé. Az egyenirányító áramkör jellemzően diódákból vagy tirisztorokból áll, amelyek nemlineárisan veszik fel az áramot. Ez a nem lineáris áramfelvétel az elektromos rendszer teljesítménytényezőjének csökkenését okozhatja.
A teljesítménytényező korrekciója érdekében sok modern VFD teljesítménytényező-korrekciós (PFC) áramkörrel van felszerelve. A PFC áramkört úgy alakították ki, hogy a bemeneti áram hullámalakja szorosan illeszkedjen a bemeneti feszültség hullámformájához, ezáltal javítva a teljesítménytényezőt. A PFC áramköröknek két fő típusa van: passzív és aktív.
Passzív teljesítménytényező korrekció
A passzív PFC áramkörök induktorokat és kondenzátorokat használnak a bemeneti áram szűrésére és a harmonikustartalom csökkentésére. Ezek az áramkörök viszonylag egyszerűek és olcsók, de csak 0,9 körüli teljesítménytényezőt tudnak elérni. A passzív PFC áramköröket jellemzően alacsony fogyasztású alkalmazásokban használják, ahol a költség a fő szempont.
Aktív teljesítménytényező korrekciója
Az aktív PFC áramkörök kapcsolókonvertert használnak a bemeneti áram szabályozására és az 1-hez közeli teljesítménytényező fenntartására. Ezek az áramkörök bonyolultabbak és drágábbak, mint a passzív PFC áramkörök, de magasabb teljesítménytényezőt és jobb harmonikus teljesítményt érhetnek el. Az aktív PFC áramköröket általában nagy teljesítményű alkalmazásokban használják, ahol az energiahatékonyság és az energiaminőség kritikus.
A teljesítménytényező-korrekció előnyei VFD-vel
A teljesítménytényező korrigálásával a VFD számos előnnyel járhat a felhasználó számára. Először is, csökkentheti az elektromos rendszer energiafogyasztását a meddőteljesítmény minimalizálásával és az általános hatásfok javításával. Ez jelentős költségmegtakarítást eredményezhet a berendezés élettartama során.
Másodszor, a teljesítménytényező korrekciója javíthatja az elektromos rendszer energiaminőségét azáltal, hogy csökkenti a harmonikus torzítást és a feszültségingadozásokat. Ez segíthet megóvni az elektromos berendezéseket a sérülésektől, valamint javítani a megbízhatóságukat és teljesítményüket.
Végül a teljesítménytényező korrekciója segíthet a felhasználónak elkerülni a közüzemi társaság által az alacsony teljesítménytényező miatt felszámított büntetéseket. A magas teljesítménytényező fenntartásával a felhasználó csökkentheti energiaszámláit és javíthatja eredményét.
Teljesítménytényező korrekciós VFD-k alkalmazásai
A teljesítménytényező-korrekciós VFD-ket széles körben használják különféle iparágakban, beleértve a gyártást, a HVAC-t (fűtés, szellőztetés és légkondicionálás), a vízkezelést és a szállítást. A teljesítménytényező-korrekcióval rendelkező VFD-k néhány általános alkalmazása a következők:
- Motorvezérlés:A VFD-ket általában a váltakozó áramú motorok fordulatszámának és nyomatékának szabályozására használják ipari alkalmazásokban. A teljesítménytényező korrigálásával a VFD javíthatja a motor hatásfokát és csökkentheti az energiafogyasztást.
- HVAC rendszerek:A VFD-k a ventilátorok és szivattyúk fordulatszámának szabályozására szolgálnak HVAC rendszerekben. Azáltal, hogy a berendezés sebességét a terhelési követelményekhez igazítja, a VFD csökkentheti az energiafogyasztást és javíthatja az épület kényelmét.
- Víztisztító telepek:A VFD-k a szivattyúk és fúvók sebességének szabályozására szolgálnak a vízkezelő telepeken. A berendezés működésének optimalizálásával a VFD csökkentheti az energiafogyasztást és javíthatja a kezelt víz minőségét.
- Szállítás:A VFD-ket elektromos járművek és vonatok sebességének szabályozására használják. A teljesítménytényező javításával a VFD növelheti a jármű hatótávolságát és hatékonyságát, valamint csökkentheti a töltési időt.
Következtetés
Összefoglalva, a VFD teljesítménytényező-korrekciós funkciója olyan kulcsfontosságú funkció, amely jelentős előnyökkel járhat a felhasználó számára. A teljesítménytényező korrigálásával a VFD csökkentheti az energiafogyasztást, javíthatja az áramminőséget, és elkerülheti a közüzemi társaság által felszámított büntetéseket. VFD szállítóként erősen ajánlom, hogy fontolja meg a teljesítménytényező korrekciós VFD-t a következő projektje során.
Ha szeretne többet megtudni VFD termékeinkről, beleértve a30KW VFD,VFD egyfázisú – 3 fázisú, ésEgy-három fázisú VFD, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk. Szakértői csapatunk készen áll, hogy segítsen Önnek kiválasztani a megfelelő VFD-t az adott alkalmazáshoz, és a lehető legjobb szolgáltatást és támogatást nyújtja Önnek.
Hivatkozások
- Chapman, SJ (2012). Elektromos gépek alapjai (5. kiadás). McGraw-Hill.
- Dorf, RC és Svoboda, JA (2014). Bevezetés az elektromos áramkörökbe (9. kiadás). Wiley.
- Mohan, N., Undeland, TM és Robbins, WP (2012). Teljesítményelektronika: konverterek, alkalmazások és tervezés (3. kiadás). Wiley.