45kW 가변 주파수 드라이브 (VFD)의 공급 업체로서, 나는 이러한 장치가 팬 및 펌프 시스템에 미칠 수있는 변형 적 영향을 직접 목격했습니다. 이 블로그 게시물에서는 VFD의 과학을 탐구하고 이러한 중요한 응용 분야에서 얼마나 많은 에너지를 절약 할 수 있는지 탐구합니다.
VFD 이해
에너지 절약에 뛰어 들기 전에 먼저 VFD가 무엇인지 이해합시다. 가변 주파수 구동 또는 AC 제어 구동이라고도하는 VFD는 공급 된 주파수 및 전압을 변경하여 전기 모터의 속도를 제어하는 전자 장치입니다. 이를 통해 모터 속도를 정확하게 제어 할 수있어 에너지 절약이 크게 저하 될 수 있습니다.
그만큼VFD 가변 주파수 드라이브들어오는 AC 전원을 DC 전원으로 변환 한 다음 원하는 주파수 및 전압에서 AC 전력으로 돌아갑니다. 이 프로세스는 가변 주파수 제어라고하며,로드 요구 사항에 따라 모터가 다른 속도로 작동 할 수 있습니다.
팬 및 펌프 시스템의 중요성
팬 및 펌프 시스템은 많은 산업 및 상업용 응용 분야에서 필수 구성 요소입니다. 그들은 공기, 물 및 기타 유체를 움직이는 데 사용되며 상당한 양의 에너지를 소비합니다. 실제로, 팬 및 펌프 시스템은 많은 건물 및 산업 시설에서 총 에너지 소비의 상당 부분을 차지합니다.
팬 및 펌프 시스템의 작동을 최적화함으로써 에너지 소비를 줄이고 운영 비용을 낮추며 이러한 시스템의 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다. VFD가 들어오는 곳입니다.
VFD가 팬 및 펌프 시스템에서 에너지를 절약하는 방법
VFD가 팬 및 펌프 시스템에서 에너지를 절약하는 방법을 이해하는 열쇠는 운동 속도, 전력 소비 및 하중 요구 사항 사이의 관계에 있습니다. 전통적인 고정 속도 모터에서 모터는 하중 요구 사항에 관계없이 일정한 속도로 작동합니다. 이것은 부하가 낮아도 모터가 종종 최고 속도로 작동 함을 의미합니다.
대조적으로, VFD는 모터가 가변 속도로 작동 할 수있게하므로, 이는 모터를 하중 요구 사항과 일치하도록 조정할 수 있음을 의미합니다. 부하가 낮 으면 VFD는 모터 속도를 줄여 전력 소비가 줄어 듭니다. 이것은 선호도 법으로 알려져 있으며, 팬 또는 펌프의 전력 소비는 모터 속도의 큐브에 비례합니다.
예를 들어, 모터 속도가 20%감소하면 전력 소비가 약 50%감소됩니다. 이는 운동 속도의 작은 감소조차도 상당한 에너지 절약을 초래할 수 있음을 의미합니다.
에너지 절약 계산
팬 또는 펌프 시스템에서 45kW VFD를 사용하여 달성 할 수있는 에너지 절약을 계산하려면로드 프로파일, 작동 시간 및 모터 및 VFD의 효율을 포함한 몇 가지 요소를 고려해야합니다.
우리는 하루 24 시간, 일년에 365 일 동안 운영되는 팬 시스템이 있으며로드 프로파일은 팬이 50% 동안 전체 부하로 작동하며 나머지 50%의 반으로 부하로 작동한다고 가정 해 봅시다. 모터는 45kW 고정 속도 모터이며 모터 및 VFD의 효율은 90%입니다.
Affinity Laws를 사용하여 팬 시스템의 전력 소비를 최대 부하 및 반 부하로 계산할 수 있습니다. 최대 부하에서 45kW 모터의 전력 소비는 45kW입니다. 절반 하중에서 모터의 전력 소비는 약 11.25kW입니다 (전력 소비는 모터 속도의 큐브에 비례하기 때문에).
팬 시스템에 45kW VFD를 설치하면 부하 요구 사항과 일치하도록 모터 속도를 조정할 수 있습니다. 최대 부하에서 VFD는 모터를 최대한 속도로 작동하며 전력 소비는 45kW입니다. 반 하중에서 VFD는 모터 속도를 50%줄이고 전력 소비는 약 2.8kW입니다 (전력 소비는 모터 속도의 큐브에 비례하기 때문에).
VFD가없는 팬 시스템의 총 에너지 소비는 다음과 같습니다.
(45kw x 0.5 x 24 시간 x 365 일) + (11.25kw x 0.5 x 24 시간 x 365 일) = 236,550 kwh/년
VFD를 사용한 팬 시스템의 총 에너지 소비는 다음과 같습니다.
(45kw x 0.5 x 24 시간 x 365 일) + (2.8kw x 0.5 x 24 시간 x 365 일) = 194,760 kwh/년
VFD를 사용하여 달성되는 에너지 절약은 다음과 같습니다.
236,550 kWh/년 -194,760 kWh/년 = 41,790 kWh/년
KWH 당 0.10 달러의 전기 비용을 가정하면 VFD를 사용하여 달성되는 연간 비용 절감은 다음과 같습니다.
41,790 kWh/년 x $ 0.10/kWh = $ 4,179/년
팬 및 펌프 시스템에서 VFD 사용의 기타 이점
에너지 절약 외에도 팬 및 펌프 시스템에서 VFD를 사용하면 몇 가지 다른 이점이 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 시스템 성능 향상 :모터가 가변 속도로 작동하도록함으로써 VFD는 팬 및 펌프 시스템의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이로 인해 공기 및 유체 흐름을보다 잘 제어하고 소음 및 진동을 줄이며 시스템 신뢰성이 향상 될 수 있습니다.
- 유지 보수 비용 절감 :VFD를 사용하면 모터가 더 낮은 속도로 작동 할 수 있으므로 시스템의 모터 및 기타 구성 요소의 마모를 줄일 수 있습니다. 이로 인해 유지 보수 비용이 줄어들고 장비 수명이 길어질 수 있습니다.
- 향상된 안전 :VFD는 과부하 보호 및 단락 보호와 같은 추가 안전 기능을 제공 할 수 있습니다. 이는 장비 손상을 방지하고 사고의 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
결론
결론적으로, 45kW VFD는 팬 및 펌프 시스템에서 상당한 양의 에너지를 절약 할 수 있습니다. 모터가 가변 속도로 작동하도록함으로써 VFD는 부하 요구 사항과 일치하고 전력 소비를 줄일 수 있습니다. 이로 인해 운영 비용이 낮아지고 시스템 성능이 향상되며 유지 보수 비용이 줄어 듭니다.
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참조
- ASHRAE 핸드북 - HVAC 시스템 및 장비, 미국 난방, 냉장 및 에어컨 엔지니어, 2015 년 미국.
- IEEE Standard 112- 다상 유도 모터 및 발전기, Electrical and Electronics Engineers, Inc., 2004의 시험 절차.
- "에너지 효율적인 모터 시스템 : 산업 가이드", 미국 에너지 부, 에너지 효율 및 재생 에너지 사무소, 2008.