Wat is een VFD?

Een VFD is een type motorregelaar die een elektromotor aandrijft door variatie van de frequentie en spanning van de voeding aan de elektromotor. De VFD is ook in staat om het aan- en uitlopen van de motor tijdens respectievelijk het starten en stoppen van de motor te regelen.

Hoewel de VFD de frequentie en spanning van het aan de motor geleverde vermogen regelt, gebruiken we hiervoor vaak de term snelheidsregeling, omdat het resulteert in een aanpassing van het motortoerental.

Er zijn allerlei redenen waarom we de snelheid van de elektrische motor aanpassen.

Bijvoorbeeld om

• Energie te besparen en het systeemrendement te verbeteren
• Vermogen om te zetten in applicaties voor hybridisatie of elektrificatie
• Het koppel of vermogen van de frequentieregelaar aan te passen aan de procesvereisten
• Het werkklimaat te verbeteren
• Geluidsniveaus te verlagen, bijvoorbeeld van ventilatoren en pompen
• De mechanische belasting van machines en motorspoelen te beperken om de levensduur te verlengen
• Piekbelastingen af te vlakken om piektarieven te vermijden en de vereiste motormaat te beperken

De huidige frequentieregelaars beschikken over netwerk- en diagnosemogelijkheden, voor betere regelprestaties en een hogere productiviteit. Energiebesparing, intelligente motorregeling en verlaging van de piekstroombelasting zijn dus drie goede redenen om een frequentieregelaar toe te passen voor het regelen van elk systeem met motoraandrijving.

• Frequentieregelaars worden meestal gebruikt om ventilatoren, pompen en compressoren te regelen. Deze applicaties nemen 75% van alle frequentieregelaars die wereldwijd worden gebruikt voor hun rekening
• Transportbanden, centrifuges, kranen, liften en industrieel verwerkende werktuigen die nauwkeurige motion control nodig hebben, zijn ook veelvoorkomende applicaties voor VFD's
• Electric Propulsion (voortstuwings)systemen voor elektrische en hybride schepen zijn een ander veelgebruikt toepassingsgebied waar frequentieregelaars bijdragen aan essentiële vermogensomzetting bij de elektrificatie van ons toekomstige zeetransport
• Softstarters en contactors zijn andere, minder geavanceerde typen motorbesturingen. Ze worden gebruikt om motoren te beschermen bij het stoppen en starten in eenvoudige applicaties

  -            Een softstarter is een halfgeleider die tijdens het opstarten van een elektromotor zacht aanloopt naar volle snelheid

  -            Een across-the-line contactor is een type motorregelaar die de volledige lijnspanning op een elektromotor toepast

Raadpleeg Danfoss Drives producten voor meer informatie. Wij bieden zowel eenfasige als driefasige frequentieregelaars

Meer informatie over softstarters van Danfoss Drives

Frequentieregelaars verlagen uw energierekening.

Een frequentieregelaar (VFD) kan het geleverde vermogen aanpassen aan de energiebehoefte van de aangedreven apparatuur, waardoor er energie wordt bespaard of het energieverbruik wordt geoptimaliseerd.

De frequentieregelaar kan het energieverbruik drastisch verminderen in vergelijking met DOL-bedrijf (direct-on-line), waarbij de motor op volle toeren werkt, ongeacht de vraag. Het gebruik van toerentalregeling via een VFD voorkomt stroomverspilling (anders dan bijvoorbeeld bij de regeling met een smoorklep of demper), door afstemming van het motorvermogen op precies de actuele behoefte. Gebruik van een frequentieregelaar (VFD) levert regelmatig een besparing van maar liefst 40% op stroom of brandstof op. Bijkomend voordeel is dat het gebruik van VFD's ook zorgt voor verlaging van de NOx-uitstoot en CO2-voetafdruk van de systemen waarin ze worden gebruikt.

Casestudy: Lees hoe VFD's het energieverbruik in deze fabriek van de Roca Group drastisch verlagen

Vaak worden frequentieregelaars gebruikt in vermogensconversie voor hybride of elektrische systemen met energieopslag. De toenemende elektrificatie betekent dat er veel vraag is naar omzetters op zee en aan land, voor snelladen, DC-netten, elektrolyse in Power-to-X, slimme netten, energieopslag en meer. 



Ontdek het brede scala aan applicaties voor vermogensconversie:

• Elektrificatie door vermogensconversie
• Vermogensomzetting voor voeding aan wal en opladen van schepen
• Industriële DC-backup als alternatief voor UPS – zodat zich geen stroomdalingen meer voordoen
• Praktijkverhaal: Hoe een RoPax-veerboot in Finland frequentieregelaars gebruikt om op accu's te varen
• Praktijkverhaal: Danfoss iC7-Hybrid voorziet Everfuel HySynergy Power-to-X-project van stroom
• Praktijkverhaal: Evenementen in Nederland vertrouwen op stroomvoorziening via mobiele units voor energieopslag

Er bestaan veel verschillende typen frequentieregelaars, die allemaal wijd verbreid worden gebruikt in de industrie. Zowel eenfase-frequentieregelaars als driefase-frequentieregelaars zijn doorontwikkeld om ze geschikt te maken voor zeer uiteenlopende toepassingen. Het verschil in de frequentieregelaartypen betreft onder meer de methoden die worden gebruikt voor het regelen van de frequentie en spanning en de manieren waarop frequentieregelaars harmonische vervorming verminderen.

Meer informatie over oplossingen van Danfoss Drives voor harmonischenreductie

De drie belangrijkste technieken voor frequentieregeling die in frequentieregelaars worden gebruikt, zijn pulsbreedtemodulatie (PWM), stroombronomvormer en spanningsbronomvormer. De PWM-methode is het meest gangbaar. Dit vereist veelvuldig in- en uitschakelen van de omvormerapparatuur van de frequentieregelaar – transistoren of insulated-gate bipolar transistors (IGBT's) – om de juiste effectieve spanning (aangeduid met RMS – root mean square) te genereren. PWM varieert de uitgangsfrequentie en -spanning door de breedte van de pulsen te regelen en te variëren om VFD-regeling te bereiken.

Maak gebruik van de kennisartikelen voor meer informatie over het optimaliseren van het systeemrendement met behulp van frequentieregelaars

Energierekeningen zijn in veel onderneming de grootste kostenpost na lonen. U kunt uw energierekening met 20-60% verlagen door frequentieregelaars te installeren in de volgende applicaties:​

• HVAC-systemen of luchtcirculatie in datacenters, andere gebouwen, parkeergarages of tunnels​
• Pompen voor vloeistoffen en waterbeheer
• Luchtcompressoren
• Andere compressoren ter plaatse, zoals voor koelopslag​

"Als alle ventilatoren en pompen wereldwijd zouden worden voorzien van frequentieregelaars, zou de besparing gelijk zijn aan de totale energieopwekkingscapaciteit van de EU. Door het gebruik van frequentieregelaars kan de uitstoot van broeikasgassen tegen 2040 met 40% worden verminderd."

Bron: WereldrapportOMDIA COP26

Een slechte of verouderde regeling van aangedreven systemen, zoals ventilatoren, pompen, transportbanden en compressoren, is een grote bron van energieverspilling. Veel ventilator-, pomp- en compressorapplicaties werken nog steeds direct-on-line (DOL) en op volle snelheid. Zelfs nieuwe apparatuur is gebouwd om permanent op volle snelheid te draaien. In 2023 werd meer dan 74% van de nieuwe apparatuur DOL geïnstalleerd, dus er is nog veel ruimte om de energie-efficiëntie te verbeteren. ​

U kunt doorgaans 20-60% besparing op de energierekening verwachten door te specificeren dat alle ventilatoren, pompen en koelers zijn uitgerust met frequentieregelaars. Voor elke afzonderlijke belasting van de elektromotor kan de elektriciteitsbesparing door VFD-regeling tot 80% bedragen.

Door toepassing van toerenregeling op ventilatoren en pompen kunt u doorgaans tot 40% energie besparen. Dit wordt bepaald door de variabele koppelcurve. Voor ventilatoren en pompen levert een verlaging van het motortoerental met 20% een energiebesparing op van 50%. 

Ontdek de energiebesparingen die worden gerealiseerd door ventilatorbesturing in luchtbehandelingskasten in deze fabriek in Illinois, VS

VFD's spelen ook een cruciale rol in industriële applicaties zoals kranen en transportbanden. In deze applicaties zijn procesoptimalisatie en nauwkeurige snelheids- en positieregeling de belangrijkste argumenten om frequentieregelaars te gebruiken. De frequentieregelaar biedt bijvoorbeeld geïntegreerde conditiebewaking en antisway-functionaliteit. Voor transportbanden is de drive uitgerust met een geïntegreerde, uiterst nauwkeurige positioneringsregeling als alternatief voor servo-oplossingen. Een frequentieregelaar met geïntegreerde conditiebewaking (CBM) met een service voor bewaking op afstand is een gecombineerde functie om niet alleen de betrouwbaarheid te verbeteren, maar ook nieuwe voordelen op het gebied van visualisatie en loggen te creëren. Hoewel frequentieregelaars daarnaast kunnen helpen om energie te besparen, is het onwaarschijnlijk dat de besparingen voor transportbanden en kranen de 40% bereiken die met ventilatoren en pompen mogelijk zijn.

Lees meer over de waarde van VFD's in applicaties voor transportbanden en industriële kranen

In marine propulsion (voortstuwing van schepen) vervangen elektrische motoren en VFD's snel dieselmotoren en mechanische systemen. Zonder VFD's zou het onmogelijk zijn om de snelheid en richting van een schip te regelen.



Naast het optimaliseren van de energie-efficiëntie bieden de drives een aantal andere voordelen in maritieme toepassingen. De voordelen zijn onder meer geïntegreerde functionele veiligheid, eenvoudige integratie in scheepssystemen, compacte regeling in beperkte ruimtes onder het dek en verbetering van de stroomkwaliteit aan boord.

Veel schepen maken nog steeds gebruik van dieselgeneratoren om elektriciteit te produceren. Volledig elektrische veerboten worden echter snel populairder.

Bekijk in onze maritieme casestudy's hoe variabele frequentieregeling en vermogensomzetting de prestaties van schepen optimaliseren en de uitstoot verminderen, aan boord en aan wal.

Wist u dat 26% van de bestaande geïnstalleerde AC-motoren is uitgerust met frequentieregelaars? En 75% van deze motoren drijft belastingen met variabel koppel aan (ventilatoren, pompen en compressoren). Regeling van belastingen met variabel koppel heeft het grootste energiebesparingspotentieel in een industriële installatie. Investeren in technologie voor frequentieregelaars (VFD) om deze applicaties te regelen, samen met mogelijke kortingen van nutsbedrijven, is een van de snelste manieren om uw energierekeningen te verlagen en uw installatie te decarboniseren.​

Bron: Wereldrapport OMDIA COP26

Bekijk onze serie: Decarbonisatie uitgelegd

Europa heeft de lat voor motorefficiëntie hoger gelegd, met een minimale motorclassificatie IE4, verplicht voor motoren met een nominaal vermogen van 0,75 tot 375 kW, vanaf juli 2023.

Het upgraden van een DOL-motor van IE1, IE2 of IE3 naar IE4 kan echter het energieverbruik van een ventilator of pomp verhogen, vanwege de hogere slip. Daarom raden wij aan om een frequentieregelaar te installeren op deze motorupgrades om het energieverbruik van het systeem te verlagen.

Bron: EU MEPS,  EcoDesign-voorschriften Europa

Wist u dat 95% van de elektromotoren overgedimensioneerd is of specifiek bestemd is voor het piekbelastingsscenario? Veel bestaande systemen werken nog steeds met mechanische vernauwingen (kleppen of dempers) om de overdimensionering aan te passen voor gedeeltelijke belasting. VFD's kunnen de klepregeling vervangen en een verrassende bijdrage leveren aan de besparing op de bedrijfskosten voor de belasting van de motor of de frequentieregelaar. Zo kunt u tegelijkertijd de dimensionering van uw elektromotor verkleinen.

Bij investering in VFD's bedraagt het typische rendement op de investering slechts 6-12 maanden.

Voorbeeld: een pomp van 7,5 kW die 8.000 uur per jaar draait, verbruikt op jaarbasis ongeveer 6.000 dollar aan stroom, uitgaand van elektriciteitskosten van 10 cent per kWh.

• Wie een frequentieregelaar installeert om de motorsnelheid met slechts 5 Hz (10%) te verlagen, behaalt een besparing van 27% op het stroomverbruik: 1.600 dollar per jaar
• Totale besparing tijdens de levensduur: 40.500 dollar
• Terugverdientijd: 6-12 maanden