تابع تصحیح ضریب توان VFD چیست؟

به عنوان یک تامین کننده VFD (درایو فرکانس متغیر)، من به طور مستقیم شاهد تاثیر تحول آفرین VFD ها در صنایع مختلف بوده ام. یکی از مهم ترین ویژگی های VFD که اغلب نادیده گرفته می شود، عملکرد تصحیح ضریب توان آن است. در این پست وبلاگ، به این می پردازم که اصلاح ضریب توان چیست، چرا اهمیت دارد و چگونه یک VFD می تواند به طور موثر ضریب توان را تصحیح کند.

درک ضریب قدرت

قبل از اینکه تابع تصحیح ضریب توان یک VFD را بررسی کنیم، ضروری است که بدانیم ضریب توان چیست. ضریب توان (PF) معیاری است که نشان می‌دهد چگونه توان الکتریکی به طور موثر در مدار AC (جریان متناوب) استفاده می‌شود. به عنوان نسبت توان واقعی (P)، که توانی است که در واقع کار مفیدی انجام می دهد، به توان ظاهری (S) که حاصل ضرب ولتاژ و جریان در مدار است، تعریف می شود.

از نظر ریاضی ضریب توان به صورت زیر بیان می شود:
[PF = \frac{P}{S} ]

مقدار ضریب توان از 0 تا 1 متغیر است. ضریب توان 1 نشان می دهد که تمام توان الکتریکی عرضه شده به مدار به طور موثر استفاده می شود، در حالی که ضریب توان کمتر از 1 به این معنی است که مقداری از توان هدر می رود. این توان تلف شده به عنوان توان راکتیو (Q) شناخته می‌شود که برای ایجاد و حفظ میدان‌های مغناطیسی در بارهای القایی مانند موتورها، ترانسفورماتورها و سلونوئیدها لازم است.

چرا تصحیح ضریب قدرت اهمیت دارد؟

یک ضریب توان کم می تواند چندین پیامد منفی برای کاربران صنعتی و تجاری داشته باشد. اولاً، مقدار جریان عبوری از سیستم الکتریکی را افزایش می دهد که به نوبه خود منجر به تلفات انرژی بیشتر در قالب گرما می شود. این تلفات نه تنها انرژی را هدر می دهد بلکه هزینه های عملیاتی سیستم الکتریکی را نیز افزایش می دهد.

ثانیاً، ضریب توان کم می تواند باعث افت ولتاژ در سیستم الکتریکی شود که می تواند بر عملکرد تجهیزات الکتریکی تأثیر بگذارد. این می تواند منجر به کاهش راندمان، افزایش هزینه های نگهداری و حتی خرابی زودرس تجهیزات شود.

در نهایت، بسیاری از شرکت های خدمات شهری به دلیل داشتن ضریب توان پایین، جریمه ای از مشتریان دریافت می کنند. این به این دلیل است که یک ضریب توان پایین به شرکت برق نیاز دارد که برای برآورده ساختن نیازهای برق واقعی مشتری، توان بیشتری تولید و انتقال دهد. با بهبود ضریب توان، مشتریان می توانند قبوض انرژی خود را کاهش دهند و از این جریمه ها اجتناب کنند.

چگونه یک VFD ضریب قدرت را تصحیح می کند

VFD وسیله ای است که سرعت و گشتاور یک موتور AC را با تغییر فرکانس و ولتاژ منبع الکتریکی کنترل می کند. VFD علاوه بر قابلیت های کنترل سرعت، می تواند ضریب توان سیستم الکتریکی را نیز اصلاح کند.

اکثر VFD ها از یک مدار یکسو کننده برای تبدیل ولتاژ ورودی AC به ولتاژ DC استفاده می کنند که سپس در فرکانس و ولتاژ مورد نظر به ولتاژ AC معکوس می شود. مدار یکسو کننده معمولاً از دیودها یا تریستورها تشکیل شده است که جریان را به صورت غیر خطی می گیرند. این جریان غیر خطی می تواند باعث کاهش ضریب توان سیستم الکتریکی شود.

برای تصحیح ضریب توان، بسیاری از VFD های مدرن مجهز به مدار تصحیح ضریب توان (PFC) هستند. مدار PFC طوری طراحی شده است که شکل موج جریان ورودی را طوری شکل دهد که کاملاً با شکل موج ولتاژ ورودی مطابقت داشته باشد و در نتیجه ضریب توان را بهبود بخشد. دو نوع اصلی از مدارهای PFC وجود دارد: غیرفعال و فعال.

تصحیح ضریب توان منفعل

مدارهای غیر فعال PFC از سلف ها و خازن ها برای فیلتر کردن جریان ورودی و کاهش محتوای هارمونیک استفاده می کنند. این مدارها نسبتا ساده و ارزان هستند، اما فقط می توانند به ضریب توان حدود 0.9 دست یابند. مدارهای PFC غیرفعال معمولاً در کاربردهای کم مصرف استفاده می‌شوند که در آن هزینه یک ملاحظۀ عمده است.

تصحیح ضریب توان فعال

مدارهای PFC فعال از مبدل سوئیچینگ برای کنترل جریان ورودی و حفظ ضریب توان نزدیک به 1 استفاده می کنند. این مدارها پیچیده تر و گرانتر از مدارهای PFC غیرفعال هستند، اما می توانند ضریب توان بالاتر و عملکرد هارمونیک بهتری داشته باشند. مدارهای فعال PFC معمولاً در برنامه‌های پرقدرت استفاده می‌شوند که راندمان انرژی و کیفیت توان بسیار مهم هستند.

مزایای تصحیح ضریب قدرت با VFD

با اصلاح ضریب توان، یک VFD می تواند چندین مزیت را برای کاربر فراهم کند. اولاً، می تواند با به حداقل رساندن توان راکتیو و بهبود راندمان کلی، مصرف انرژی سیستم الکتریکی را کاهش دهد. این می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه در طول عمر تجهیزات شود.

در مرحله دوم، تصحیح ضریب توان می تواند کیفیت توان سیستم الکتریکی را با کاهش اعوجاج هارمونیک و نوسانات ولتاژ بهبود بخشد. این می تواند به محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر آسیب و بهبود قابلیت اطمینان و عملکرد آن کمک کند.

در نهایت، تصحیح ضریب توان می تواند به کاربر کمک کند تا از جریمه هایی که شرکت برق برای داشتن ضریب توان پایین دریافت می کند اجتناب کند. با حفظ ضریب توان بالا، کاربر می تواند قبض های انرژی خود را کاهش دهد و قیمت نهایی خود را بهبود بخشد.

کاربردهای VFD با تصحیح ضریب قدرت

VFD ها با تصحیح ضریب توان به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله تولید، HVAC (گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع)، تصفیه آب و حمل و نقل استفاده می شوند. برخی از کاربردهای رایج VFD ها با تصحیح ضریب توان عبارتند از:

• کنترل موتور:VFD ها معمولا برای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای AC در کاربردهای صنعتی استفاده می شوند. با تصحیح ضریب توان، یک VFD می تواند بازده موتور را بهبود بخشد و مصرف انرژی را کاهش دهد.
• سیستم های HVAC:VFD ها برای کنترل سرعت فن ها و پمپ ها در سیستم های HVAC استفاده می شوند. با تنظیم سرعت تجهیزات برای مطابقت با بار مورد نیاز، یک VFD می تواند مصرف انرژی را کاهش دهد و سطح راحتی در ساختمان را بهبود بخشد.
• تصفیه خانه های آب:VFD ها برای کنترل سرعت پمپ ها و دمنده ها در تصفیه خانه های آب استفاده می شوند. با بهینه سازی عملکرد تجهیزات، VFD می تواند مصرف انرژی را کاهش داده و کیفیت آب تصفیه شده را بهبود بخشد.
• حمل و نقل:VFD ها برای کنترل سرعت وسایل نقلیه الکتریکی و قطارها استفاده می شوند. با بهبود ضریب قدرت، VFD می تواند برد و کارایی خودرو را افزایش داده و زمان شارژ را کاهش دهد.

نتیجه گیری

در نتیجه، عملکرد تصحیح ضریب توان یک VFD یک ویژگی حیاتی است که می تواند مزایای قابل توجهی را برای کاربر فراهم کند. با تصحیح ضریب توان، یک VFD می تواند مصرف انرژی را کاهش دهد، کیفیت برق را بهبود بخشد و از جریمه هایی که توسط شرکت برق دریافت می شود اجتناب کند. به عنوان یک تامین کننده VFD، من به شدت توصیه می کنم یک VFD با اصلاح ضریب توان را برای پروژه بعدی خود در نظر بگیرید.

اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد محصولات VFD ما هستید، از جمله30 کیلو وات VFD،VFD تک فاز به 3 فاز، وVFD تک فاز تا سه فاز، لطفا در تماس با ما دریغ نکنید. تیم متخصص ما آماده است تا شما را در انتخاب VFD مناسب برای برنامه خاص خود یاری کند و بهترین خدمات و پشتیبانی ممکن را به شما ارائه دهد.

مراجع

• چپمن، اس جی (2012). اصول ماشین آلات الکتریکی (ویرایش پنجم). مک گراو هیل.
• دورف، آرسی، و سوبودا، JA (2014). مقدمه ای بر مدارهای الکتریکی (ویرایش نهم). وایلی.
• Mohan، N.، Undeland، TM، و رابینز، WP (2012). الکترونیک قدرت: مبدل ها، برنامه ها و طراحی (ویرایش سوم). وایلی.