ในฐานะซัพพลายเออร์ VFD (ไดรฟ์ความถี่แปรผัน) ฉันได้เห็นโดยตรงถึงผลกระทบด้านการเปลี่ยนแปลงของ VFD ในอุตสาหกรรมต่างๆ หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดแต่มักถูกมองข้ามของ VFD คือฟังก์ชันการแก้ไขตัวประกอบกำลัง ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะเจาะลึกว่าการแก้ไขตัวประกอบกำลังคืออะไร เหตุใดจึงสำคัญ และวิธีที่ VFD สามารถแก้ไขตัวประกอบกำลังได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร
ทำความเข้าใจกับตัวประกอบกำลัง
ก่อนที่เราจะสำรวจฟังก์ชันการแก้ไขตัวประกอบกำลังของ VFD สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าตัวประกอบกำลังคืออะไร ตัวประกอบกำลัง (PF) คือการวัดประสิทธิภาพการใช้พลังงานไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (ไฟฟ้ากระแสสลับ) ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของกำลังจริง (P) ซึ่งเป็นกำลังที่ใช้งานจริงต่อกำลังปรากฏ (S) ซึ่งเป็นผลคูณของแรงดันและกระแสในวงจร
ในทางคณิตศาสตร์ ตัวประกอบกำลังจะแสดงเป็น:
[ PF = \frac{P}{S} ]
ค่าของตัวประกอบกำลังมีตั้งแต่ 0 ถึง 1 ค่าตัวประกอบกำลัง 1 บ่งชี้ว่ากำลังไฟฟ้าทั้งหมดที่จ่ายให้กับวงจรมีการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ค่าตัวประกอบกำลังน้อยกว่า 1 หมายความว่ากำลังไฟฟ้าบางส่วนสูญเสียไป พลังงานที่สูญเสียไปนี้เรียกว่าพลังงานปฏิกิริยา (Q) ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างและรักษาสนามแม่เหล็กในโหลดอุปนัย เช่น มอเตอร์ หม้อแปลง และโซลินอยด์
เหตุใดการแก้ไขตัวประกอบกำลังจึงมีความสำคัญ
ตัวประกอบกำลังต่ำอาจส่งผลเสียหลายประการต่อผู้ใช้ทั้งในภาคอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ ประการแรก เพิ่มปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านระบบไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้สูญเสียพลังงานในรูปของความร้อนมากขึ้น การสูญเสียเหล่านี้ไม่เพียงแต่สิ้นเปลืองพลังงานเท่านั้น แต่ยังเพิ่มต้นทุนการดำเนินงานของระบบไฟฟ้าอีกด้วย
ประการที่สอง ค่าตัวประกอบกำลังต่ำอาจทำให้แรงดันไฟฟ้าตกในระบบไฟฟ้า ซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้า สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การลดประสิทธิภาพ ค่าบำรุงรักษาที่เพิ่มขึ้น และแม้กระทั่งความล้มเหลวของอุปกรณ์ก่อนเวลาอันควร
สุดท้ายนี้ บริษัทสาธารณูปโภคหลายแห่งจะเรียกเก็บค่าปรับจากลูกค้าเนื่องจากมีปัจจัยด้านพลังงานต่ำ เนื่องจากปัจจัยด้านกำลังไฟฟ้าต่ำต้องการให้บริษัทสาธารณูปโภคสร้างและส่งพลังงานไฟฟ้ามากกว่าที่จำเป็นเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านพลังงานที่แท้จริงของลูกค้า ด้วยการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง ลูกค้าสามารถลดค่าพลังงานและหลีกเลี่ยงบทลงโทษเหล่านี้ได้
VFD แก้ไขตัวประกอบกำลังได้อย่างไร
VFD เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ AC โดยการเปลี่ยนความถี่และแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ นอกเหนือจากความสามารถในการควบคุมความเร็วแล้ว VFD ยังสามารถแก้ไขตัวประกอบกำลังของระบบไฟฟ้าได้อีกด้วย
VFD ส่วนใหญ่ใช้วงจรเรียงกระแสเพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าอินพุต AC เป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งจากนั้นจะกลับเป็นแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับตามความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ โดยทั่วไปวงจรเรียงกระแสจะประกอบด้วยไดโอดหรือไทริสเตอร์ ซึ่งดึงกระแสในลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้น การดึงกระแสแบบไม่เป็นเชิงเส้นนี้อาจทำให้ค่าตัวประกอบกำลังของระบบไฟฟ้าลดลง
เพื่อแก้ไขตัวประกอบกำลัง VFD สมัยใหม่จำนวนมากได้ติดตั้งวงจรแก้ไขตัวประกอบกำลัง (PFC) วงจร PFC ได้รับการออกแบบมาเพื่อกำหนดรูปร่างของรูปคลื่นกระแสอินพุตให้ตรงกับรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าอินพุตอย่างใกล้ชิด ซึ่งจะช่วยปรับปรุงตัวประกอบกำลัง วงจร PFC มีสองประเภทหลัก: แบบพาสซีฟและแบบแอคทีฟ
การแก้ไขตัวประกอบกำลังแบบพาสซีฟ
วงจร PFC แบบพาสซีฟใช้ตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุเพื่อกรองกระแสอินพุตและลดปริมาณฮาร์มอนิก วงจรเหล่านี้ค่อนข้างเรียบง่ายและมีราคาไม่แพง แต่สามารถบรรลุค่าตัวประกอบกำลังได้เพียงประมาณ 0.9 เท่านั้น โดยทั่วไปแล้ววงจร PFC แบบพาสซีฟจะใช้ในการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำโดยคำนึงถึงต้นทุนเป็นหลัก
การแก้ไขตัวประกอบกำลังที่ใช้งานอยู่
วงจร PFC แบบแอคทีฟใช้ตัวแปลงสวิตชิ่งเพื่อควบคุมกระแสอินพุตและรักษาตัวประกอบกำลังให้ใกล้กับ 1 วงจรเหล่านี้มีความซับซ้อนและมีราคาแพงกว่าวงจร PFC แบบพาสซีฟ แต่สามารถบรรลุตัวประกอบกำลังที่สูงกว่าและประสิทธิภาพฮาร์มอนิกที่ดีกว่า โดยทั่วไปแล้ววงจร Active PFC จะใช้ในการใช้งานกำลังสูงซึ่งประสิทธิภาพการใช้พลังงานและคุณภาพไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญ
ประโยชน์ของการแก้ไขตัวประกอบกำลังด้วย VFD
ด้วยการแก้ไขตัวประกอบกำลัง VFD สามารถให้ประโยชน์หลายประการแก่ผู้ใช้ ประการแรก สามารถลดการใช้พลังงานของระบบไฟฟ้าได้โดยการลดพลังงานปฏิกิริยาและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวม สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การประหยัดต้นทุนได้อย่างมากตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
ประการที่สอง การแก้ไขตัวประกอบกำลังสามารถปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าของระบบไฟฟ้าโดยลดการบิดเบือนฮาร์มอนิกและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า วิธีนี้สามารถช่วยปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าจากความเสียหายและปรับปรุงความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพได้
สุดท้ายนี้ การแก้ไขตัวประกอบกำลังสามารถช่วยให้ผู้ใช้หลีกเลี่ยงบทลงโทษที่บริษัทสาธารณูปโภคเรียกเก็บเนื่องจากมีตัวประกอบกำลังต่ำ ด้วยการรักษาปัจจัยด้านพลังงานที่สูง ผู้ใช้สามารถลดค่าพลังงานและปรับปรุงผลกำไรได้
การประยุกต์ใช้ VFD พร้อมการแก้ไขตัวประกอบกำลัง
VFD ที่มีการแก้ไขตัวประกอบกำลังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงการผลิต HVAC (การทำความร้อน การระบายอากาศ และการปรับอากาศ) การบำบัดน้ำ และการขนส่ง การใช้งานทั่วไปบางประการของ VFD ที่มีการแก้ไขตัวประกอบกำลัง ได้แก่:
- การควบคุมมอเตอร์:โดยทั่วไปจะใช้ VFD เพื่อควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ AC ในงานอุตสาหกรรม ด้วยการแก้ไขตัวประกอบกำลัง VFD สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์และลดการใช้พลังงานได้
- ระบบปรับอากาศ:VFD ใช้เพื่อควบคุมความเร็วของพัดลมและปั๊มในระบบ HVAC ด้วยการปรับความเร็วของอุปกรณ์ให้ตรงกับความต้องการโหลด VFD จึงสามารถลดการใช้พลังงานและปรับปรุงระดับความสะดวกสบายในอาคารได้
- โรงบำบัดน้ำ:VFD ใช้เพื่อควบคุมความเร็วของปั๊มและโบลเวอร์ในโรงบำบัดน้ำ ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ VFD สามารถลดการใช้พลังงานและปรับปรุงคุณภาพของน้ำที่ผ่านการบำบัดได้
- การขนส่ง:VFD ใช้เพื่อควบคุมความเร็วของยานพาหนะไฟฟ้าและรถไฟ ด้วยการปรับปรุงตัวประกอบกำลัง VFD จะสามารถเพิ่มระยะและประสิทธิภาพของยานพาหนะและลดเวลาในการชาร์จได้
บทสรุป
โดยสรุป ฟังก์ชันการแก้ไขตัวประกอบกำลังของ VFD เป็นคุณลักษณะสำคัญที่สามารถให้ประโยชน์ที่สำคัญแก่ผู้ใช้ได้ ด้วยการแก้ไขตัวประกอบกำลัง VFD สามารถลดการใช้พลังงาน ปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้า และหลีกเลี่ยงบทลงโทษที่เรียกเก็บโดยบริษัทสาธารณูปโภค ในฐานะซัพพลายเออร์ VFD ฉันขอแนะนำอย่างยิ่งให้พิจารณา VFD ที่มีการแก้ไขตัวประกอบกำลังสำหรับโครงการต่อไปของคุณ
หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ VFD ของเรา รวมถึงวีเอฟดี 30KW-VFD เฟสเดียวถึง 3 เฟส, และVFD เดี่ยวถึงสามเฟสโปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา ทีมผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมที่จะช่วยเหลือคุณในการเลือก VFD ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ และเพื่อให้บริการและการสนับสนุนที่ดีที่สุดเท่าที่เป็นไปได้แก่คุณ
อ้างอิง
- แชปแมน, เอสเจ (2012) ความรู้พื้นฐานด้านเครื่องจักรไฟฟ้า (ฉบับที่ 5) แมคกรอ-ฮิลล์.
- ดอร์ฟ อาร์ซี และสโวโบดา เจเอ (2014) วงจรไฟฟ้าเบื้องต้น (ฉบับที่ 9) ไวลีย์.
- โมฮาน เอ็น. อันเดแลนด์ TM และร็อบบินส์ ดับบลิวพี (2012) อิเล็กทรอนิกส์กำลัง: ตัวแปลง แอปพลิเคชัน และการออกแบบ (ฉบับที่ 3) ไวลีย์.