Como os motores de frequência variável reduzem o consumo de energia nos sistemas de motores industriais

A eficiência energética tornou-se uma consideração cada vez mais importante para as instalações industriais em todo o mundo.O desenvolvimento contínuo da automação industrial incentiva os fabricantes a procurarem formas práticas de reduzir o consumo de electricidade sem sacrificar a produtividade.

Uma das tecnologias mais eficazes para melhorar a eficiência dos sistemas motorizados é aMotor de frequência variável (VFD).

Ao controlar a velocidade do motor de acordo com a demanda real do processo, um VFD pode reduzir o consumo de energia desnecessário, melhorar o controle do processo e diminuir o estresse mecânico no equipamento.

DoDispositivos de frequência variável da Danfossutilizadas em projetos industriais exigentes paraSoluções Yongsen VFDpara aplicações de máquinas e OEM, o controlo do motor de velocidade variável está a tornar-se uma parte cada vez mais importante dos modernos sistemas industriais de eficiência energética.

Os motores elétricos são amplamente utilizados em todas as instalações industriais.

Os equipamentos motorizados típicos incluem:

• Bombeiros

• Fãs

• Compressores

• Transmissores

• Máquinas de misturar

• Sistemas de arrefecimento

• Equipamento de climatização

• Máquinas e aparelhos de transformação

• Linhas de produção

Em muitos sistemas tradicionais, os motores operam continuamente na velocidade nominal ou perto dela, mesmo quando a aplicação não requer potência total.

O fluxo ou a pressão podem então ser controlados mecanicamente usando válvulas, amortecedores ou outros métodos.

Embora esta abordagem possa controlar o processo, o motor ainda pode consumir mais eletricidade do que o necessário.

Um motor de frequência variável fornece outra abordagem: em vez de forçar o motor a funcionar continuamente a velocidade máxima, o VFD ajusta a velocidade do motor de acordo com os requisitos reais de operação.

Um motor de frequência variável controla a frequência e a tensão fornecidas a um motor elétrico.

Quando o processo requer menos potência, a unidade pode reduzir a velocidade do motor.

Quando a demanda aumenta, a unidade pode aumentar a velocidade do motor em conformidade dentro da faixa de funcionamento projetada.

Isto significa que o motor não precisa de funcionar a velocidade máxima continuamente.

As potenciais economias de energia dependem fortemente de:

• Tipo de aplicação

• Perfil de carga do motor

• Horário de funcionamento

• Intervalo de velocidade exigido

• Método de controlo existente

• Eficiência do motor

• Projeto do sistema

Aplicações com uma procura altamente variável geralmente oferecem melhores oportunidades de poupança de energia do que aplicações que operam continuamente a uma carga e velocidade quase constantes.

Os sistemas de bombeamento estão entre as aplicações mais comuns para acionamentos de frequência variável.

Em um sistema de bombeamento tradicional, um motor pode funcionar a uma velocidade fixa enquanto uma válvula controla o fluxo.

Isto pode resultar num consumo de energia desnecessário.

Com o controlo VFD, a velocidade da bomba pode, em vez disso, ser ajustada de acordo com:

• Demandas de fluxo

• Requisitos de pressão

• Nível do reservatório

• Condições de processo

• Requisitos de produção

Esta abordagem pode reduzir a operação do motor desnecessária, ao mesmo tempo em que proporciona um controlo do processo mais suave.

As aplicações típicas incluem:

• Fornecimento de água

• Tratamento de águas residuais

• Sistemas de irrigação

• Refrigeração industrial

• Sistemas de água de processamento

• Serviços de construção civil

• Estações de bombeamento

Para as instalações que operam várias bombas durante longos períodos, a otimização da velocidade do motor pode ter um impacto significativo no consumo total de eletricidade.

Os ventiladores representam outra aplicação importante.

Os sistemas de ventilação tradicionais podem utilizar amortecedores para regular o fluxo de ar enquanto o motor continua a funcionar a uma velocidade relativamente elevada.

Um VFD permite controlar o fluxo de ar ajustando diretamente a velocidade do ventilador.

Isto torna os motores de frequência variável particularmente úteis em:

• Sistemas de climatização

• Torres de arrefecimento

• Sistemas de ventilação

• Ventiladores de escape

• Unidades de manipulação de ar

• Sistemas de refrigeração industriais

Em aplicações em que a demanda de fluxo de ar varia significativamente ao longo do dia, a operação a velocidade variável pode proporcionar vantagens substanciais de eficiência em comparação com a operação contínua a velocidade fixa.

O consumo de energia não é a única consideração.

O arranque de um motor diretamente através da linha pode produzir uma alta corrente de entrada e uma tensão mecânica significativa.

Um VFD fornece aceleração controlada.

Em vez de aplicar imediatamente a operação em velocidade máxima, a unidade pode aumentar gradualmente a velocidade do motor de acordo com as configurações de aceleração programadas.

Isto pode ajudar:

• Reduzir a tensão elétrica

• Reduzir os choques mecânicos

• Proteger acoplamentos e cintos

• Reduzir os aumentos de pressão nos sistemas de bombeamento

• Melhorar a estabilidade de arranque

• Prolongar a vida útil do equipamento

Para as instalações industriais que operam grandes motores ou equipamentos que são iniciados com frequência, a aceleração controlada pode proporcionar importantes benefícios operacionais.

O valor de poupança de energia de um VFD não se limita ao consumo de electricidade.

O controle preciso da velocidade também pode melhorar os processos de fabricação.

Por exemplo, uma unidade configurada corretamente pode ajudar a manter mais estável:

• Velocidade do transportador

• Pressão da bomba

• Fluxo de ar do ventilador

• Velocidade de produção

• Taxa de alimentação da matéria

• Velocidade de mistura

A estabilidade melhorada do processo pode reduzir o desperdício do produto, os ciclos desnecessários da máquina e o desgaste mecânico.

Por conseguinte, o benefício económico de um motor de frequência variável deve ser avaliado com base no desempenho global do sistema e não apenas nas poupanças de electricidade.

É importante evitar assumir que a instalação de um VFD irá automaticamente gerar grandes economias de energia em todas as aplicações.

As economias reais dependem da forma como o equipamento funciona.

Por exemplo, um motor que deve funcionar continuamente a aproximadamente a velocidade nominal máxima pode ter menos potencial de economia de energia do que uma bomba ou ventilador com demanda amplamente variável.

Antes de selecionar um VFD para um projeto de economia de energia, os utilizadores devem avaliar:

1. Velocidade de funcionamento actual do motor

2. Horário de funcionamento diário

3. Variação de carga

4. Método de controlo do caudal ou da pressão existente

5. Velocidade mínima e máxima exigidas

6. Custo da electricidade

7. Especificações do motor

8. Requisitos de processo

Uma análise adequada da aplicação ajuda a determinar se o controlo de velocidade variável é tecnicamente e economicamente adequado.

A escolha correta da unidade é essencial.

Os factores importantes incluem:

• Voltagem nominal do motor

• Corrente nominal do motor

• Potência do motor

• Tipo de carga de aplicação

• Capacidade de sobrecarga necessária

• Temperatura ambiente

• Ambiente de instalação

• Requisitos de comunicação

• Método de controlo

A seleção de um VFD baseado apenas na potência nominal do motor em kW pode não ser suficiente.

Devem igualmente ser tidas em conta a corrente do motor, os requisitos de carga e as características de aplicação.

Para projectos industriais exigentes, o apoio técnico à selecção pode ajudar a evitar subdimensionamento ou superdimensionamento desnecessário.

A Danfoss tem uma vasta experiência no controlo de motores de velocidade variável e fornece soluções de accionamento para uma ampla gama de aplicações industriais.

Dependendo da aplicação, as famílias de acionamentos da Danfoss comumente utilizadas em sistemas de motores industriais incluem:

• VLT® HVAC Drive FC 102

• VLT® AQUA Drive FC 202

• VLT® AutomationDrive FC 302

• VLT® Micro Drive FC 51

• VLT® AutomationDrive FC 360

Diferentes famílias de acionamentos são concebidas para diferentes aplicações e requisitos.

Por exemplo, as aplicações de HVAC e água podem priorizar o controle eficiente da bomba e do ventilador, enquanto as máquinas industriais podem exigir desempenho de torque e velocidade mais avançados.

A escolha da série adequada é, portanto, uma parte importante da concepção do sistema.

Para os clientes que necessitam de uma alternativa flexível e rentável,Dispositivos de frequência variável Yongsenfornecer soluções para uma ampla gama de aplicações de controlo de motores.

Os VFDs Yongsen podem ser aplicados a equipamentos como:

• Bombeiros

• Fãs

• Transmissores

• Máquinas e aparelhos de produção

• Equipamento de embalagem

• Sistemas de manipulação de materiais

• Máquinas e aparelhos industriais gerais

Nosso objetivo é fornecer controle de motor estável, funcionalidade prática e soluções competitivas para fabricantes OEM, distribuidores, integradores de sistemas e usuários industriais.

A cooperação entre OEM e ODM também está disponível para clientes com requisitos específicos de produtos e aplicações.

No caso de um VFD, o preço inicial do produto representa apenas uma parte do investimento global.

Os utilizadores industriais deverão igualmente considerar a possibilidade deCusto total de propriedade (TCO).

Isto pode incluir:

• Custo inicial de aquisição

• Instalação

• Colocação em serviço

• Consumo de electricidade

• Manutenção

• Tempo de inatividade

• Peças sobressalentes

• Duração de vida útil do equipamento

Uma unidade de baixo custo não fornece necessariamente o menor custo a longo prazo se a confiabilidade, a eficiência ou o suporte técnico forem inadequados.

Da mesma forma, a solução mais cara não é automaticamente a mais adequada.

O objectivo deve ser a selecção de uma unidade que proporcione o equilíbrio correto entre desempenho, fiabilidade, eficiência energética e custo de investimento para a aplicação.

Os motores de frequência variável estão cada vez mais integrados nos sistemas de automação modernos.

Através da comunicação com PLCs, HMI, sensores e outros equipamentos de controle, a operação do motor pode ser ajustada de acordo com as condições do processo em tempo real.

Um sistema inteligente pode ajustar automaticamente a velocidade do motor de acordo com:

• Pressão

• Temperatura

• Fluxo

• Demandas de produção

• Nível do reservatório

• Estado da máquina

Isto cria oportunidades tanto para um melhor controlo dos processos como para uma utilização mais eficiente da energia.

À medida que a automação industrial continua a desenvolver-se, os VFD continuarão a ser uma ligação importante entre motores eléctricos e sistemas de controlo inteligentes.

A redução do consumo de energia industrial exige mais do que a simples compra de equipamentos eficientes.

Os motores de frequência variável fornecem uma forma eficaz de combinar a potência do motor com a demanda real do processo.

Em aplicações como bombas, ventiladores, sistemas HVAC, transportadores e máquinas industriais, os VFDs adequadamente selecionados e configurados podem melhorar a eficiência energética, proporcionando também um arranque mais suave,melhor controlo dos processos, e redução da tensão mecânica.

No entanto, as poupanças potenciais variam de aplicação para aplicação, tornando essencial a análise correta do sistema e a selecção do VFD.

Se um projecto requerDispositivos de frequência variável da Danfossou flexívelSoluções Yongsen VFD, a nossa equipa pode apoiar os clientes industriais na selecção de acionamento, correspondência de aplicações, cooperação OEM e ODM e assistência técnica para projectos de controlo de motor.