45kW可変周波数駆動（VFD）のサプライヤーとして、私はこれらのデバイスがファンとポンプシステムに与える変換的影響を直接目撃しました。このブログ投稿では、VFDの背後にある科学を掘り下げて、これらの重要なアプリケーションでどれだけのエネルギーを節約できるかを探ります。
VFDの理解
エネルギーの節約に飛び込む前に、まずVFDとは何かを理解しましょう。可変周波数駆動またはACコントロールドライブとも呼ばれるVFDは、供給される周波数と電圧を変化させることにより、電気モーターの速度を制御する電子デバイスです。これにより、モーターの速度を正確に制御できるため、大幅なエネルギー節約につながる可能性があります。
VFD変数周波数駆動着信AC電力をDC電源に変換し、目的の周波数と電圧でAC電源に戻します。このプロセスは可変周波数制御として知られており、負荷要件に応じてモーターを異なる速度で動作させることができます。
ファンとポンプシステムの重要性
ファンとポンプシステムは、多くの産業および商業用アプリケーションで不可欠なコンポーネントです。それらは、空気、水、その他の液体を動かすために使用され、かなりの量のエネルギーを消費します。実際、ファンとポンプシステムは、多くの建物や産業施設での総エネルギー消費の大部分を占めています。
ファンシステムとポンプシステムの動作を最適化することにより、エネルギー消費を削減し、運用コストを削減し、これらのシステムの全体的な効率を改善できます。これがVFDが登場する場所です。
VFDがファンとポンプシステムのエネルギーを節約する方法
VFDがファンとポンプシステムのエネルギーを節約する方法を理解するための鍵は、モーターの速度、消費電力、負荷要件の関係にあります。従来の固定速度モーターでは、モーターは負荷要件に関係なく一定の速度で動作します。これは、負荷が低い場合でもモーターがフルスピードで走っていることが多く、エネルギーが無駄になることを意味します。
対照的に、VFDにより、モーターが可変速度で動作することができます。つまり、モーターを荷重要件に合わせて調整できます。負荷が低い場合、VFDはモーター速度を低下させる可能性があり、これにより消費電力が減少します。これはアフィニティ法則として知られています。これは、ファンまたはポンプの消費電力がモーター速度のキューブに比例していると述べています。
たとえば、モーター速度が20％低下すると、消費電力は約50％減少します。これは、モーター速度をわずかに低下させても、大幅なエネルギー節約をもたらす可能性があることを意味します。
エネルギー節約の計算
ファンまたはポンプシステムで45kW VFDを使用して達成できるエネルギー節約を計算するには、負荷プロファイル、動作時間、モーターとVFDの効率など、いくつかの要因を考慮する必要があります。
1日24時間、年間365日動作するファンシステムがあり、負荷プロファイルが50％の時間、残りの50％の間、半荷重でファンが完全に荷物を動作するようなものであると仮定します。モーターは45kWの固定速度モーターであり、モーターとVFDの効率は90％です。
アフィニティ法則を使用して、フル負荷と半荷重でファンシステムの消費電力を計算できます。全負荷では、45kWモーターの消費電力は45kWです。半荷重では、モーターの消費電力は約11.25kWです（電力消費はモーター速度の立方体に比例するため）。
ファンシステムに45kW VFDをインストールすると、負荷要件に合わせてモーター速度を調整できます。全負荷で、VFDはモーターを全速力で動作し、消費電力は45kWになります。半荷重で、VFDはモーター速度を50％低下させ、消費電力は約2.8kWになります（消費電力はモーター速度のキューブに比例するため）。
VFDなしのファンシステムの総エネルギー消費量は次のとおりです。
（45kW x 0.5 x 24時間x 365日） +（11.25kw x 0.5 x 24時間x 365日）= 236,550 kWh/year
VFDを使用したファンシステムの総エネルギー消費量は次のとおりです。
（45kw x 0.5 x 24時間x 365日） +（2.8kw x 0.5 x 24時間x 365日）= 194,760 kwh/year
VFDを使用して達成されるエネルギー節約は次のとおりです。
236,550 kWh/year -194,760 kWh/year = 41,790 kWh/year
1 kWhあたり0.10ドルの電力コストを想定すると、VFDを使用して達成される年間コスト削減は次のとおりです。
41,790 kWh/year x $ 0.10/kWh = $ 4,179/年
ファンおよびポンプシステムでVFDを使用する他の利点
省エネに加えて、ファンとポンプシステムでVFDを使用することには他にもいくつかの利点があります。これらには以下が含まれます：
- システムパフォーマンスの向上：モーターが可変速度で動作できるようにすることにより、VFDはファンとポンプシステムのパフォーマンスを向上させることができます。これにより、空気と流体の流れの制御、騒音と振動の減少、およびシステムの信頼性が向上する可能性があります。
- メンテナンスコストの削減：VFDはモーターをより低い速度で動作させることができるため、モーターやシステム内の他のコンポーネントの摩耗や裂傷を減らすことができます。これにより、メンテナンスコストが削減され、機器の寿命が長くなる可能性があります。
- 安全性の向上：VFDは、過負荷保護や短絡保護などの追加の安全機能を提供できます。これは、機器の損傷を防ぎ、事故のリスクを減らすのに役立ちます。
結論
結論として、45kWのVFDは、ファンとポンプシステムの大量のエネルギーを節約できます。モーターが可変速度で動作できるようにすることにより、VFDは負荷要件に一致し、消費電力を削減できます。これにより、運用コストが削減され、システムのパフォーマンスが向上し、メンテナンスコストが削減される可能性があります。
45kW VFDがファンやポンプシステムにどのように利益をもたらすかについて、またはエネルギーとお金の節約を開始する準備ができている場合は、お気軽にお問い合わせください。私たちは大手サプライヤーですACコントロールドライブそして可変周波数モーターコントローラー、そして、私たちはお客様に最高品質の製品とサービスを提供することを約束しています。
参照
- Ashrae Handbook -HVACシステムおよび機器、アメリカ暖房、冷蔵および空調エンジニア協会、Inc.、2015。
- IEEE Standard 112 -Polyphase誘導モーターおよび発電機のテスト手順、Institute of Electrical and Electronics Engineers、Inc.、2004。
- 「エネルギー効率の高い運動システム：産業用ガイド」、米国エネルギー省、エネルギー効率および再生可能エネルギー局、2008年。