In qualità di fornitore di azionamenti a frequenza variabile (VFD) da 5,5 kW, ho assistito in prima persona all'impatto trasformativo che questi dispositivi hanno sul consumo energetico in vari settori. In questo blog approfondirò il principio di risparmio energetico di un VFD da 5,5 kW, esplorando come funziona e perché rappresenta un punto di svolta per le aziende che desiderano ridurre i costi energetici.
Comprendere le nozioni di base di un VFD
Prima di approfondire il principio del risparmio energetico, comprendiamo brevemente cos'è un VFD. Un azionamento a frequenza variabile è un dispositivo elettronico che controlla la velocità di un motore CA variando la frequenza e la tensione ad esso fornita. Nel caso di un VFD da 5,5 kW, è progettato per gestire motori con una potenza nominale fino a 5,5 kilowatt.
I motori CA tradizionali funzionano a una velocità fissa determinata dalla frequenza dell'alimentazione. Nella maggior parte delle reti elettriche, la frequenza è 50 Hz o 60 Hz, il che si traduce in una velocità del motore costante. Tuttavia, molte applicazioni industriali non richiedono che il motore funzioni sempre alla massima velocità. Ad esempio, in un sistema di ventilatori o pompe, la richiesta di flusso di aria o acqua può variare a seconda dei requisiti del processo.
Il principio di risparmio energetico di un VFD da 5,5 kW
Leggi di affinità
Il potenziale di risparmio energetico di un VFD da 5,5KW si basa in gran parte sulle Leggi di Affinità. Queste leggi descrivono la relazione tra velocità, portata, pressione e consumo energetico di una pompa o ventola centrifuga.
- Relazione tra flusso e velocità: La portata (Q) di una pompa o di un ventilatore è direttamente proporzionale alla velocità (N) del motore. Matematicamente, può essere espresso come (Q_1/Q_2 = N_1/N_2). Ciò significa che se si riduce della metà la velocità del motore, anche la portata verrà ridotta della metà.
- Relazione pressione e velocità: La pressione (P) o prevalenza sviluppata da una pompa o da un ventilatore è proporzionale al quadrato della velocità. Quindi, (P_1/P_2=(N_1/N_2)^2).
- Rapporto potenza e velocità: La potenza (P) consumata da una pompa o da un ventilatore è proporzionale al cubo della velocità. Cioè, (P_1/P_2=(N_1/N_2)^3).
Facciamo un esempio per illustrarlo. Supponiamo che un ventilatore funzioni alla massima velocità e consumi 5,5 kW di potenza. Se riduciamo la velocità della ventola all'80% della sua velocità originale utilizzando un VFD da 5,5 KW, il nuovo consumo energetico può essere calcolato come segue:
Sia (N_1) la velocità originale e (N_2 = 0,8N_1). Secondo la relazione potenza - velocità, (P_2/P_1=(N_2/N_1)^3=(0,8)^3 = 0,512). Quindi, il nuovo consumo energetico (P_2=0,512\volte5,5KW\circa2,82KW). Ciò rappresenta un notevole risparmio energetico di circa il 48%.
Adattamento della velocità del motore ai requisiti di carico
In molti processi industriali, il carico sul motore varia nel tempo. Ad esempio, in uno stabilimento di produzione, la richiesta di aria compressa può variare a seconda del numero di macchine in funzione. Un VFD da 5,5 kW consente al motore di regolare la propria velocità in base alle effettive esigenze di carico.
Quando il carico è basso, il VFD riduce la frequenza e la tensione fornita al motore, che a sua volta riduce la velocità del motore. Ciò non solo consente di risparmiare energia, ma riduce anche l'usura del motore e di altri componenti meccanici. D'altra parte, quando il carico aumenta, il VFD può aumentare rapidamente la velocità del motore per soddisfare la domanda.
Soft - Avvio e Soft - Arresto
Un'altra caratteristica di risparmio energetico di un VFD da 5,5 kW è la capacità di fornire una funzione di avvio e arresto graduale. I motori tradizionali spesso sperimentano un'elevata corrente di spunto all'avvio, che può essere fino a 6-8 volte la normale corrente operativa. Questa elevata corrente di spunto non solo consuma una grande quantità di energia, ma sottopone anche a stress l'impianto elettrico e il motore stesso.
Un VFD da 5,5 kW aumenta gradualmente la frequenza e la tensione durante l'avvio, consentendo al motore di avviarsi senza intoppi senza una grande corrente di spunto. Allo stesso modo, durante lo spegnimento, il VFD riduce gradualmente la frequenza e la tensione, determinando un arresto graduale. Ciò non solo consente di risparmiare energia, ma prolunga anche la durata del motore e di altre apparecchiature.
Applicazioni dei VFD da 5,5KW e risparmio energetico
Sistemi di ventilazione e pompa
Come accennato in precedenza, i sistemi di ventilazione e pompa sono applicazioni ideali per i VFD da 5,5 kW. Nei sistemi HVAC (riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria), la richiesta di flusso d'aria può variare a seconda dell'occupazione di un edificio o della temperatura esterna. Utilizzando un VFD da 5,5KW per controllare la velocità delle ventole, è possibile ottenere un notevole risparmio energetico.
Negli impianti di trattamento delle acque, le pompe vengono utilizzate per trasferire l'acqua da uno stadio all'altro. La portata dell'acqua può variare a seconda del processo di trattamento. Un VFD da 5,5 kW può regolare la velocità della pompa per soddisfare i requisiti effettivi del flusso d'acqua, con conseguente risparmio energetico.
Sistemi di trasporto
I sistemi di trasporto sono ampiamente utilizzati nei settori manifatturiero e logistico. Potrebbe essere necessario regolare la velocità del trasportatore in base alla velocità di produzione o al tipo di prodotti trasportati. Un VFD da 5,5 kW può controllare la velocità del motore del trasportatore, consentendogli di funzionare a una velocità ottimale e risparmiare energia.
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Riferimenti
- Croll, E. (2012). "Azionamenti a frequenza variabile: applicazione e manutenzione". McGraw-Professionista della collina.
- Stoecker, WF (1998). "Refrigerazione e condizionamento dell'aria". McGraw-Hill.
- Manuale ASHRAE. (2017). "Sistemi e apparecchiature HVAC". Società americana degli ingegneri del riscaldamento, della refrigerazione e del condizionamento dell'aria.