frekvenciaváltók

Energiahatékonyság ... frekvenciaváltó használatával A folyamatosan növekvő energiaárak felkeltették azoknak az üzletembereknek az érdeklődését is, akik energiát és pénzt szeretnének megtakarítani. Miközben többnyire az alternatív energiaforrásokról és új energia-megtakarítási technológiákról szól a legtöbb tanulmány, meglepően kevés figyelmet fordítanak a már létező műszaki megoldásokra, amelyek szélesebb körű alkalmazása hatalmas megtakarításokat eredményezne. Egy bizonyítottan működő és alacsony költségű megoldás a frekvenciaváltó alkalmazása fordulatszám-szabályozásra a fűtési, szellőzési és légkondicionálás (HVAC) területen. Kevés olyan technológia létezik, amelynek használata egy év alatt megtérül, ugyanakkor sok más előnyt is biztosít, a HVAC rendszerek szabályozhatóságának növelésével.

Energia-megtakarítás frekvenciaváltós (VFD) fordulatszám-szabályozással 1. ábra. Az energia-megtakarítás elve VFD fordulatszám-szabályozás alkalmazásával Az áramlást generáló berendezéseket, úgymint ventilátorok, szivattyúk, kompresszorok, gyakran fordulatszám-szabályozás nélkül alkalmazzák. A közegáramot gyakran fojtással, szelep vagy zsalu segítségével szabályozzák. Amikor az áramlást a motor szabályozása nélkül befolyásolják, az folyamatosan teljes fordulaton jár. Mivel az épületgépészeti rendszereknek nagyon ritkán van szüksége maximális közegáramra, a fordulatszám-szabályozás nélkül üzemelő rendszerek jelentős mennyiségű energiát pazarolnak el, működési idejük legnagyobb részében. A VFD használata a motor fordulatszám-szabályozásánál 70%-os energia-megtakarítást eredményez. Az 1. ábra bemutatja a VFD szabályozás működési alapelvét. Mit jelent a frekvenciaváltó? (VFD) A legtöbb épületgépészeti területen alkalmazott villanymotor indukciós, vagy aszinkron típusú. Népszerűségüket elérhető áruknak, alacsony üzemeltetési költségüknek és megbízhatóságuknak köszönhetik. A motor fordulatszám-szabályozásának egyetlen módja az AC bemeneti feszültség átalakítása és frekvenciájának megváltoztatása: itt jön a képbe a VFD-szabályozás. A frekvenciaváltó sok néven ismert, úgymint inverter, változó fordulatszámú hajtás (VSD), frekvencia átalakító, vagy AC hajtás. Alapjában véve mind ugyanazt jelentik: egy olyan villamos berendezést, amely a villanymotor fokozatmentes fordulatszám-szabályozását biztosítja. A mai VFD-szabályozás azonban további funkciókkal is rendelkezik, ideértve a rendszer egyéb berendezéseinek szabályozását és védelmét is. Affinitási törvények 2. ábra. A fordulatszám és más változók kapcsolata az affinitási törvények alapján A változók – úgymint nyomás, a közegáram mértéke, tengelyfordulat, teljesítmény – közti kapcsolat kifejezhető az affinitási törvények segítségével. Ezek alkalmazhatóak ventilátoroknál és szivattyúknál centrifugális és axiális áramlás esetén (2. ábra, lásd a következő oldalon). A törvényekből láthatjuk, hogy a közegáram a fordulattal, míg a nyomás a fordulatszám négyzetével egyenesen arányos. Az energia-megtakarítás szempontjából a legfontosabb, hogy az elfogyasztott energia egyenes arányosságot mutat a fordulatszám köbével. Ez azt jelenti, hogy minimális fordulatszám-csökkentés már megtakarítást eredményez a fogyasztott energiában. Például a 2. ábrán látható, hogy 75%-os fordulat 75%-os áramlást produkál, de csak 42% energiát használ fel a teljes közegáram biztosításához; ha az áramlást lecsökkentjük 50%-ra, az energiafelhasználás lecsökken 12,5%-ra. Közegáram-szabályozási módszerek összehasonlítása a fordulatszám-szabályozással 3. ábra. A fojtásos szabályozás és a fordulatszám-szabályozás összehasonlítása 60%-os áramlásnál A közegáram-szabályozás szokásos hagyományos módszerei: 1. Fojtásos szabályozás zsaluk vagy szelepek segítségével. 2. Folyadék- vagy örvényáram-párosok használata a ventilátor és a motor közötti nyomaték szabályozására. 3. Be/Ki vezérlés 4. Dőlésszög-beállítás tengelyes ventilátoroknál, ahol a ventilátor-lapátok dőlésszögének változtatásával változik a közegáram. A hagyományos közegáram-szabályozás hátránya, hogy nem érinti közvetlenül a fő energiafogyasztót. Vannak lehetőségek e komponensek energiafogyasztásának csökkentésére, de egyik sem olyan hatékony, mint a fordulatszám-szabályozás alkalmazása VFD segítségével. Például a Be/Ki vezérlés túl sok mechanikus feszültséget és nyomáscsúcsot generál az extra indítások és leállítások miatt, valamint a villamosenergia-ellátásban okoz problémákat a magas indítási áramcsúcsok miatt, amikor a motort direkt hálózatról indítják. A 3. ábra összehasonlítja a fojtásos szabályozás, illetve a fordulatszám-szabályozás esetén fellépő energiafelhasználást.