În calitate de furnizor VFD (Variable Frequency Drive), am asistat direct la impactul transformator al VFD-urilor în diverse industrii. Una dintre caracteristicile cele mai importante, dar adesea trecute cu vederea ale unui VFD este funcția de corecție a factorului de putere. În această postare pe blog, voi aprofunda ce este corecția factorului de putere, de ce este importantă și cum un VFD poate corecta eficient factorul de putere.
Înțelegerea factorului de putere
Înainte de a explora funcția de corecție a factorului de putere a unui VFD, este esențial să înțelegem ce este factorul de putere. Factorul de putere (PF) este o măsură a cât de eficient este utilizată energia electrică într-un circuit AC (curent alternativ). Este definit ca raportul dintre puterea reală (P), care este puterea care realizează o muncă utilă, și puterea aparentă (S), care este produsul dintre tensiunea și curentul din circuit.
Din punct de vedere matematic, factorul de putere este exprimat astfel:
[ PF = \frac{P}{S} ]
Valoarea factorului de putere variază de la 0 la 1. Un factor de putere de 1 indică faptul că toată puterea electrică furnizată circuitului este utilizată eficient, în timp ce un factor de putere mai mic de 1 înseamnă că o parte din putere este irosită. Această putere irosită este cunoscută sub numele de putere reactivă (Q), care este necesară pentru a stabili și menține câmpurile magnetice în sarcini inductive, cum ar fi motoare, transformatoare și solenoizi.
De ce contează corecția factorului de putere
Un factor de putere scăzut poate avea mai multe consecințe negative atât pentru utilizatorii industriali, cât și pentru cei comerciali. În primul rând, crește cantitatea de curent care trece prin sistemul electric, ceea ce, la rândul său, duce la pierderi mai mari de energie sub formă de căldură. Aceste pierderi nu numai că risipesc energie, ci cresc și costurile de operare ale sistemului electric.
În al doilea rând, un factor de putere scăzut poate provoca căderi de tensiune în sistemul electric, ceea ce poate afecta performanța echipamentelor electrice. Acest lucru poate duce la o eficiență redusă, la creșterea costurilor de întreținere și chiar la defecțiuni premature ale echipamentelor.
În cele din urmă, multe companii de utilități percep clienților o penalizare pentru faptul că au un factor de putere scăzut. Acest lucru se datorează faptului că un factor de putere scăzut impune companiei de utilități să genereze și să transmită mai multă putere decât este necesar pentru a îndeplini cerințele reale de putere ale clientului. Prin îmbunătățirea factorului de putere, clienții își pot reduce facturile la energie și pot evita aceste penalități.
Cum corectează un VFD factorul de putere
Un VFD este un dispozitiv care controlează viteza și cuplul unui motor de curent alternativ variind frecvența și tensiunea sursei electrice. Pe lângă capacitățile sale de control al vitezei, un VFD poate corecta și factorul de putere al sistemului electric.
Majoritatea VFD-urilor folosesc un circuit redresor pentru a converti tensiunea de intrare AC în tensiune DC, care este apoi inversată înapoi la tensiunea AC la frecvența și tensiunea dorite. Circuitul redresor constă de obicei din diode sau tiristoare, care atrag curent într-o manieră neliniară. Această absorbție de curent neliniară poate determina scăderea factorului de putere al sistemului electric.
Pentru a corecta factorul de putere, multe VFD moderne sunt echipate cu un circuit de corecție a factorului de putere (PFC). Circuitul PFC este proiectat pentru a modela forma de undă a curentului de intrare pentru a se potrivi îndeaproape cu forma de undă a tensiunii de intrare, îmbunătățind astfel factorul de putere. Există două tipuri principale de circuite PFC: pasive și active.
Corecție pasivă a factorului de putere
Circuitele PFC pasive folosesc inductori și condensatori pentru a filtra curentul de intrare și pentru a reduce conținutul de armonici. Aceste circuite sunt relativ simple și ieftine, dar pot atinge doar un factor de putere de aproximativ 0,9. Circuitele PFC pasive sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații cu putere redusă, unde costul este o considerație majoră.
Corecția factorului de putere activ
Circuitele active PFC folosesc un convertor de comutare pentru a controla curentul de intrare și pentru a menține un factor de putere apropiat de 1. Aceste circuite sunt mai complexe și mai scumpe decât circuitele pasive PFC, dar pot obține un factor de putere mai mare și o performanță armonică mai bună. Circuitele active PFC sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații de mare putere în care eficiența și calitatea energiei sunt critice.
Beneficiile corecției factorului de putere cu un VFD
Prin corectarea factorului de putere, un VFD poate oferi mai multe beneficii utilizatorului. În primul rând, poate reduce consumul de energie al sistemului electric prin reducerea la minimum a puterii reactive și îmbunătățirea eficienței generale. Acest lucru poate duce la economii semnificative de costuri pe durata de viață a echipamentului.
În al doilea rând, corecția factorului de putere poate îmbunătăți calitatea puterii sistemului electric prin reducerea distorsiunii armonice și a fluctuațiilor de tensiune. Acest lucru poate ajuta la protejarea echipamentului electric de deteriorare și la îmbunătățirea fiabilității și performanței acestuia.
În cele din urmă, corecția factorului de putere poate ajuta utilizatorul să evite penalitățile percepute de compania de utilități pentru a avea un factor de putere scăzut. Prin menținerea unui factor de putere ridicat, utilizatorul își poate reduce facturile la energie și își poate îmbunătăți profitul.
Aplicații ale VFD-urilor cu corecția factorului de putere
VFD-urile cu corecție a factorului de putere sunt utilizate pe scară largă în diverse industrii, inclusiv în producție, HVAC (încălzire, ventilație și aer condiționat), tratarea apei și transportul. Unele dintre aplicațiile comune ale VFD-urilor cu corecție a factorului de putere includ:
- Control motor:VFD-urile sunt utilizate în mod obișnuit pentru a controla viteza și cuplul motoarelor de curent alternativ în aplicații industriale. Prin corectarea factorului de putere, un VFD poate îmbunătăți eficiența motorului și poate reduce consumul de energie.
- Sisteme HVAC:VFD-urile sunt folosite pentru a controla viteza ventilatoarelor și pompelor în sistemele HVAC. Reglând viteza echipamentului pentru a se potrivi cu cerințele de sarcină, un VFD poate reduce consumul de energie și poate îmbunătăți nivelul de confort în clădire.
- Stații de tratare a apei:VFD-urile sunt folosite pentru a controla viteza pompelor și suflantelor din stațiile de tratare a apei. Prin optimizarea funcționării echipamentului, un VFD poate reduce consumul de energie și poate îmbunătăți calitatea apei tratate.
- transport:VFD-urile sunt folosite pentru a controla viteza vehiculelor electrice și a trenurilor. Prin îmbunătățirea factorului de putere, un VFD poate crește autonomia și eficiența vehiculului și poate reduce timpul de încărcare.
Concluzie
În concluzie, funcția de corecție a factorului de putere a unui VFD este o caracteristică crucială care poate oferi beneficii semnificative utilizatorului. Prin corectarea factorului de putere, un VFD poate reduce consumul de energie, poate îmbunătăți calitatea energiei și poate evita penalitățile percepute de compania de utilități. În calitate de furnizor de VFD, vă recomand cu căldură să luați în considerare un VFD cu corecție a factorului de putere pentru următorul dvs. proiect.
Dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre produsele noastre VFD, inclusivVFD de 30 kW,VFD monofazat la 3 faze, șiVFD monofazat la trifazat, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați. Echipa noastră de experți este pregătită să vă ajute în selectarea VFD-ului potrivit pentru aplicația dumneavoastră specifică și să vă ofere cel mai bun serviciu și suport posibil.
Referințe
- Chapman, SJ (2012). Fundamentele mașinilor electrice (ed. a 5-a). McGraw-Hill.
- Dorf, RC și Svoboda, JA (2014). Introducere în circuitele electrice (ed. a 9-a). Wiley.
- Mohan, N., Undeland, TM și Robbins, WP (2012). Electronică de putere: convertoare, aplicații și design (ed. a treia). Wiley.