ちょっと、そこ！私は 7.5KW VFD (可変周波数ドライブ) のサプライヤーですが、「7.5KW VFD はどれくらいのエネルギーを節約できますか?」とよく質問されます。それでは、早速本題に入り、これらの気の利いたデバイスのエネルギー節約の可能性を詳しく見てみましょう。
まず、VFDとは一体何でしょうか？ VFD、またはVFD可変周波数駆動は、モーターに供給される周波数と電圧を変化させることで電動モーターを駆動するモーターコントローラーの一種です。簡単に言えば、モーターを常に固定速度で動作させるのではなく、ニーズに応じてモーターの速度を制御できるようになります。
モーターを駆動する従来の方法について話しましょう。ほとんどのモーターは一定速度で動作するように設計されており、これが通常は達成可能な最大速度です。しかし、実際のアプリケーションの多くでは、常にフルスピードでの動作が必要なわけではありません。たとえば、揚水システムでは、水の需要は 1 日を通して変化します。オフピーク時間中のポンプのフルスピード動作はエネルギーの無駄です。
ここで 7.5KW VFD が役に立ちます。モーターの速度を調整することで、モーターの出力を実際の負荷要件に合わせることができます。モーターの消費電力 (P)、速度 (N)、およびトルク (T) の関係は、式 (P = T\times N) で与えられます。モーターの速度を下げると、消費電力が大幅に減少します。親和性の法則によれば、遠心ポンプまたはファンの消費電力は速度の 3 乗に比例します。つまり、モーターの速度を最高速度の 80% に下げると、消費電力は約 ((0.8)^3=0.512)、つまり全負荷電力の 51.2% に削減されます。
実際の例を見てみましょう。産業環境でファンを動作させる 7.5KW モーターがあると仮定します。このファンが常にフルスピードで動作すると、1 時間あたり 7.5 キロワットの電力を消費します。しかし、7.5KW VFD を設置し、実際の空気流要件に応じて速度を調整すれば、かなりの量のエネルギーを節約できます。
平均して、ファンは最高速度の 60% で動作するだけでよいと仮定しましょう。親和性の法則を使用すると、60% の速度での消費電力は ((0.6)^3\times7.5KW = 0.216\times7.5KW = 1.62KW) になります。ファンが 1 日 24 時間稼働する場合、VFD を使用しない場合のエネルギー消費量は 1 日あたり (7.5KW\times24h = 180kWh) になります。 VFD を使用すると、1 日あたりのエネルギー消費量は (1.62KW\times24h = 38.88kWh) になります。これは、1 日あたり (180kWh - 38.88kWh=141.12kWh) のエネルギーを節約することになります。
1 か月 (30 日と仮定) での節約量は、(141.12kWh\×30 = 4233.6kWh) になります。たとえば、電力料金が 1 kWh あたり 0.1 ドルの場合、1 か月あたり 423.36 ドル節約できます。 1 年間で、これは膨大なエネルギーコスト (423.36\times12 = $5080.32) になります。
7.5KW VFD を使用するもう 1 つの利点は、ソフトスタート機能です。モータがラインを介して直接始動すると、全負荷電流の最大 6 ～ 8 倍にもなる大きな突入電流が流れます。この高い突入電流は、電気システムに電圧降下を引き起こすだけでなく、モーターの巻線や機械部品に多大なストレスを与えます。 VFD は、周波数と電圧を徐々に上昇させ、突入電流を安全なレベルまで低減することでスムーズな起動を実現します。これにより、エネルギーが節約されるだけでなく、モーターやその他の接続機器の寿命も延びます。
ポンプやファンに加えて、7.5KW VFD はコンベア ベルト、コンプレッサー、ミキサーなどの他の用途にも使用できます。ベルトコンベアシステムでは、材料の流量に応じてベルトの速度を調整できます。輸送する材料が少ない場合は、ベルトの速度を下げることができ、結果的にエネルギーを節約できます。
現在、さまざまなタイプの VFD が市場で入手可能です。単相モーターの場合は、次のように考えることができます。単相モーター用可変速ドライブ。これらのドライブは、小規模アプリケーションで一般的に使用される単相モーターの速度を制御するように特別に設計されています。
660V ～ 690V など、電圧要件が異なる産業環境で作業している場合は、次の製品もあります。660V～690V VFDオプション。これらの高電圧 VFD は、より高い電圧供給を必要とする大規模産業用モーターに適しています。
したがって、ご覧のとおり、7.5KW VFD はさまざまな用途で大幅なエネルギーとコストを節約できます。正確な節約量は、負荷の種類、動作条件、速度をどの程度下げることができるかなどの要因によって異なります。ただし、一般に、比較的短期間でかなりの投資収益率が期待できます。
7.5KW VFD が特定のアプリケーションにどのようなメリットをもたらすかについて詳しく知りたい場合、または購入の準備ができている場合は、ぜひお話ししたいと思います。ご連絡いただければ、お客様の要件について詳しく話し合います。業務のエネルギー効率とコスト効率を高めるために協力しましょう。
参考文献:
- 「電気モーターとドライブ: 基礎、種類、および応用」オースティン ヒューズ著
- ポンプとファンの親和性の法則、さまざまな工学教科書、オンライン リソース