Що таке VFD?

Частотно-регульований привод — це тип контролера, який приводить у дію електродвигун, змінюючи частоту й напругу, що подається на електродвигун. ЧРП також можуть керувати розгоном і уповільненням електродвигунів під час запуску й зупинки відповідно.

Хоча привод контролює частоту й величину напруги, що подається на двигун, часто цей процес називають «контролем швидкості», оскільки в результаті регулюється швидкість обертання двигуна.

Існує багато причин, через які може бути необхідно змінювати швидкість обертання двигуна.

Наприклад, щоб:

• заощадити енергію й підвищити ефективність роботи системи;
• перетворювати потужність у рішеннях гібридизації чи електрифікації;
• узгодити швидкість, крутний момент або потужність привода з вимогами технологічного процесу;
• поліпшити умови праці;
• знизити рівень шуму, наприклад від роботи вентиляторів і насосів;
• зменшити механічне навантаження на машини й обмотки двигунів, щоб продовжити термін їхньої служби;
• зрізати піки енергоспоживання, щоб уникнути оплати за пікової ціною й мати можливість використовувати двигуни менших розмірів

Сучасні приводи з регульованою швидкістю мають інтегровані функції діагностики й мережевої взаємодії, що дає змогу ефективніше керувати робочими характеристиками й підвищити продуктивність. Отже, скорочення енергоспоживання, інтелектуальне керування двигуном і зменшення пікових значень струму — це три вагомі причини, щоб вибрати частотно-регульований привод контролером для будь-якої приводної системи.

• Частотно-регульовані приводи найчастіше використовують для керування вентиляторами, насосами й компресорами. На ці сфери застосування припадає 75% усіх приводів, що працюють у світі
• Також поширеними сферами застосування частотно-регульованих приводыв є конвеєри, центрифуги, крани, підйомники й промислове обробне обладнання, які потребують точного керування рухом
• Електричні рушійні системи для електричних і гібридних суден — ще одна поширена сфера застосуванням, де частотно-регульовані приводи сприяють перетворенню енергії, необхідної для електрифікації нашої майбутньої системи морського транспорту
• Пристрої плавного пуску та безреостатні контактори належать до інших, простіших типів контролерів двигунів. Їх використовують для захисту двигунів під час зупинки й запуску в простих застосуваннях

  -            Пристрій плавного пуску — твердотілий пристрій, який забезпечує плавний розгін до повної швидкості під час пуску електродвигуна

  -            Безреостатний контактор — це тип контролера двигуна, який подає повну напругу на електродвигун

Щоб отримати додаткову інформацію, див. описи продуктції Danfoss Drives. Ми пропонуємо як однофазні, так і трифазні частотно-регульовані приводи

Дізнайтеся більше про пристрої плавного пуску від Danfoss Drives

Частотно-регульовані приводи зменшують рахунки за електроенергію.

Частотно-регульований привод (VFD) завдяки своїм функціям керування може змінювати потужність, що подається, відповідно до потреби в енергії обладнання, що приводиться в дію, і таким чином заощаджувати електроенергію або оптимізувати енергоспоживання.

Такий привод може істотно скоротити енергоспоживання порівняно з роботою за прямого підключення, коли двигун працює на повній швидкості незалежно від необхідної потужності. За допомогою частотно-регульованого привода регулювання швидкості не витрачає енергію (на відміну від регулювання, наприклад, за допомогою дросельної заслінки або демпфера), а натомість регулює потужність двигуна відповідно до фактичної потреби. Коли використовується частотно-регульований привод, економія електроенергії або палива зазвичай становить 40 %. Супутній ефект полягає в тому, що в системах із встановленим приводом також забезпечується зниження викидів вуглекислого газу й оксидів азоту.

Реалізований проєкт. Дізнайтесь, як частотно-регульовані приводи суттєво зменшують споживання енергії на заводі Roca Group

Поширений варіант застосування частотно-регульованих приводів (VFD) — перетворення потужності в гібридних або електричних системах із накопиченням енергії. Зростання електрифікації означає високий попит на перетворювачі енергії на морі й на суші, для швидкого заряджання, мереж постійного струму, електролізу для технологій Power-to-X, інтелектуальних мереж, накопичення енергії тощо. 



Ознайомтеся з широким спектром застосувань для перетворення енергії:

• Електрифікація завдяки перетворенню енергії
• Перетворення потужності для берегового живлення та заряджання суден
• Промислове резервне живлення постійного струму як альтернатива ДБЖ — гарантує відсутність падіння напруги
• Реалізований проект Як пором RoPax у Фінляндії використовує частотно-регульовані приводи для роботи від батарей
• Реалізований проект Danfoss iC7-Hybrid забезпечує живлення проєкту Everfuel HySynergy Power-to-X
• Реалізований проект Мобільні накопичувачі енергії на енергетичних заходах у Нідерландах

Існує чимало різних типів приводів, усі з яких широко застосовують у промисловості. Як однофазні, так і трифазні сучасні частотно-регульовані приводи придатні для використання в найрізноманітніших сферах застосування. Відмінності між типами приводів полягають у методах, що використовуються для керування частотою та напругою, а також у способах, за допомогою яких приводи пом'якшують гармонічні спотворення.

Дізнайтеся більше про рішення для приглушення гармонік від Danfoss Drives

Три основні технології регулювання частоти, що використовуються в приводах, це широтно-імпульсна модуляція (ШІМ, PWM), інвертор струму й інвертор напруги. Найчастіше застосовується схема ШІМ. Вона вимагає постійного ввімкнення й вимкнення силових пристроїв інвертора — транзисторів або біполярних транзисторів з ізольованим затвором) — для досягнення необхідних рівнів середньоквадратичної напруги. Контролюючи та змінюючи ширину імпульсів, схема ШІМ регулює частоту й напругу на виході, щоб досягти контролю частотно-регульованого пристрою.

Скористайтеся ресурсами бази знань стосовно приводів, щоб дізнатися більше про оптимізацію ефективності систем за допомогою VFD

Рахунки за електроенергію — це друга за розміром стаття витрат після заробітної плати у багатьох промислових компаніях. Рахунки за електроенергію можна скоротити на 20-60 %, установивши приводи змінного струму в таких сферах застосування:​

• Системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря в центрах обробки даних, інших будівлях, автостоянках або тунелях​
• Насоси для керування рідинами й водою
• Повітряні компресори
• Інші компресори на об'єкті, наприклад, холодильні склади​

«Якщо б усі вентилятори й насоси в цілому світі було обладнано приводами змінного струму, заощадження дорівнювало б загальній потужності вироблення електроенергії в ЄС. Завдяки використанню приводів до 2040 року викиди парникових газів можна скоротити на 40 %.»

Джерело: Глобальний звіт OMDIACOP26

Погане або застаріле керування приводними навантаженнями, як-от вентилятори, насоси, конвеєри та компресори, є основним джерелом втрати енергії. У багатьох сферах застосування вентилятори, насоси й компресори досі працюють безпосередньо в мережі (DOL) і на повній швидкості. Навіть нове обладнання сконструйовано таким чином, щоб працювати на фіксованій повній швидкості. У 2023 році понад 74% нового обладнання було встановлено з прямим підключенням до мережі, тому ще є великий простір для поліпшення енергоефективності. ​

Зазвичай можна розраховувати на скорочення витрат на електроенергію на 20–60 %, якщо всі вентилятори, насоси й охолоджувачі обладнати частотно-регульованими приводами. Для кожного окремого навантаження електродвигуна економія електроенергії може сягати 80% завдяки регулюванню за допомогою VFD.

Застосовуючи регулювання швидкості для вентиляторів і насосів, зазвичай можна досягти економії енергії 40%. Це визначається змінною кривою крутильного моменту. Для вентиляторів і насосів зменшення швидкості двигуна на 20% призводить до економії енергії на 50%. 

Дізнайтеся про заощадження енергії, досягнуті завдяки регулюванню роботи вентиляторів у вентиляційних установках на заводі в штаті Іллінойс, США

Частотно-регульовані приводи також відіграють важливу роль у промислових застосуваннях, як-от крани й конвеєри. У цих застосуваннях оптимізація процесу й точне керування швидкістю та положенням є основними причинами використання частотно-регульованих приводів. Наприклад, частотно-регульований привод пропонує вбудований моніторинг стану й функцію запобігання розгойдуванню. Для конвеєрів привод VFD оснащено вбудованою функцією високоточного керування позиціонуванням як альтернативою сервосистемам. Моніторинг стану (CBM), інтегрований у частотно-регульований привод, і служба дистанційного моніторингу працюють у тандемі, щоб не лише підвищити надійність, але й створити нові переваги з точки зору візуалізації та реєстрації. У той час як частотно-регульовані приводи можуть додатково допомогти заощадити енергію, економія для конвеєрів і кранів навряд чи сягатиме 40%, як для вентиляторів і насосів.

Дізнайтеся більше про переваги частотно-регульованих приводів у конвеєрах і промислових кранах

У суднобудуванні електричні двигуни й частотно-регульовані приводи швидко приходять на заміну дизельним двигунам і механічним системам. Без частотно-регульованих приводів неможливо було б контролювати швидкість і напрямок судна.



Окрім оптимізації енергоефективності, частотно-регульовані приводи пропонують низку інших переваг у морських сферах застосування. Серед цих переваг — вбудована функціональна безпека, проста інтеграція в суднові системи, компактне керування в обмеженому просторі під палубою та поліпшення якості живлення на борту.

На багатьох суднах досі використовують дизельні генератори для виробництва електроенергії. Однак повністю електричні пороми швидко стають усе більш поширеними.

Ознайомтеся з нашими реалізованими проєктами в морських сферах застосування, щоб дізнатися, як керування змінною частотою та перетворення потужності оптимізують продуктивність судна й зменшують викиди — як на борту, так і на березі.

Чи знаєте ви, що 26% наявних установлених двигунів ЗС оснащено частотно регульованими приводами (VFD)? А 75% цих двигунів приводять у дію навантаження зі змінним крутильним моментом (вентилятори, насоси й компресори). Керування навантаженнями зі змінним крутильним моментом має потенціал заощаджувати найбільше енергії у промисловій установці. Інвестування в технологію частотно-регульованого привода (VFD) для керування цими застосуваннями, а також потенційні знижки на комунальні послуги, є одним із найшвидших способів скоротити витрати на електроенергію та декарбонізувати вашу установку.​

Джерело: Глобальний звіт OMDIA COP26

Відкрийте для себе наші серії: Пояснення декарбонізації

Європа підняла планку ефективності двигунів, і з липня 2023 року для двигунів потужністю від 0,75 до 375 кВт обов'язковим стане мінімальний клас потужності двигуна IE4.

Однак модернізація двигуна з прямим підключенням до мережі з класів IE1, IE2 або IE3 до класу IE4 може фактично збільшити споживання енергії вентилятором або насосом через підвищене ковзання. Тому ми рекомендуємо встановлювати на ці двигуни приводи змінного струму, щоб забезпечити успішне зменшення енергоспоживання системи.

Джерело: Мінімальні стандарти енергоефективності в ЄС, Норми директиви ЄС щодо екологічного проєктування

Чи знаєте ви, що 95 % електродвигунів мають надмірну потужність або розраховані на пікові навантаження? Багато існуючих систем досі працюють з механічним обмеженням (клапани або заслінки), щоб адаптувати перевищення потужності для часткового навантаження. Частотно-регульовані приводи можуть замінити керування клапанами, заощаджуючи на диво немалі кошти на експлуатаційних витратах на двигун або приводне навантаження. І водночас це дає змогу зменшити розміри електродвигуна.

Окупність інвестицій у частотно-регульовані приводи зазвичай становить 6–12 місяців.

Приклад Насос потужністю 7,5 кВт, що працює 8000 годин на рік, споживає електроенергію вартістю 6000$ на рік, виходячи з вартості електроенергії в 10 центів за кВт-год.

• Встановлення частотно-регульованого приводу для зменшення швидкості двигуна лише на 5 Гц (10%) забезпечує економію 27% споживання електроенергії: економія становить 1600$ на рік
• Загальна економія протягом усього терміну служби: 40 500$
• Строк окупності: 6–12 місяців