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市面上使用變頻器節能的迷思

VC系列設備與變頻器的異同

(1) VC系列設備:
(a) 工作特點是恆頻、變壓、變流
(b) 工作原理是透過檢測迴路、功率開關組件(SCR、閘流體)運作
(c) 結構較簡單、價格較低廉
(d) 應用於不需要改變轉速的場合、但有明顯負載變化者
(e) 例如:自動扶梯、輸送帶、石材切割、塑膠射出成型機等等
(2) 變頻器:
(a) 工作特點是變頻(調速)
(b) 有定壓、變流、變頻;變壓、變流、變頻(VVVF)…等區分
(c) 工作原理是透過整流器、直流儲能元件、逆變器、控制迴路工作
(d) 又稱為交流、直流變頻
(e) 結構較複雜、價格較昂貴
(f) 主要應用於需要改變頻率與調速控制的場合
(g) 例如:升降梯、風機精準壓力控制、精準流速控制等
(3) 某些場合,變頻器與VC系列設備均可使用:
(a) 例如:冷凍櫃
(4) 變頻器能使馬達節能主要是因為:過度設計,調降轉速輸出功率節省電費,但能源損耗增加
(5) 那些情況應該使用變頻器:
(a) 具備過度設計、精準輸出(轉速、功率)控制要求例如:特定壓力、溫度、溼度、流量、轉速的精準控制;由於控制的需求,造成馬達On/Off (啟/停)頻繁--考慮馬達因為啟停頻繁可能導致馬達及控制組件加速損壞。
(b) 有什麼負面效應經常被忽略:馬達運轉效率降低、功率因數下降、運轉溫度上升、滯後虛功增加;由於運轉效率降低,故損耗功率增加;變頻器本身是耗能裝置,故需要良好的安裝、運轉條件,通常需要搭配空調冷卻;維護成本的增加通常被高度低估。
(c) 變頻器主要是透過調低轉速,讓馬達使用功率降低節費:但必須扣除維護成本增加、馬達壽命減短、變頻器本身的空調冷卻與維護成本上升、損耗功率上升等負面效應。
(d) 定壓、變流、變頻(變速)變頻器的缺點雖然可用變壓變流、變頻(變速)變頻器(VVVF)改善:但VVVF投資成本較高、是PC-based型式、需要中央監控、應用環境要求較嚴苛、參數設定、調整與維護需要專業廠商協助,維護成本較高。
(6) 相較於變頻器的節費特點,VC系列設備適合應用於:
(a) 具備過度設計、馬達可能長期處於輕載或是空載的情況、或是應用情況有明顯週期性負載變化:沒有需要做精準的輸出(轉速、功率)控制要求;例如:壓力、溫度、溼度、流量、轉速僅需要範圍控制。
(b) 如何獲取變頻器調速(降低轉速)節費的特點:針對過度設計的馬達,以VC系列設備直接限制供應電壓至合適扭力輸出; VC系列設備具備精準變壓、變流控制能力,例如限制滿載供給電壓為額定電壓的90%,扭力(矩)輸出約為原來的81%,自然可降低負載輸出功率節費;VC系列設備會自行調整電壓、電流比,即使供給電壓僅為額定電壓的80%,也不用擔心馬達受損問題。
(c) 變頻器主要是透過調低轉速,讓馬達使用功率降低節費:但必須扣除維護成本增加、馬達壽命減短、變頻器本身的空調冷卻與維護成本上升、損耗功率上升等負面效應。
(d) 定壓、變流、變頻(變速)變頻器的缺點雖然可用變壓變流、變頻(變速)變頻器(VVVF)改善:但VVVF投資成本較高、是PC-based型式、需要中央監控、應用環境要求較嚴苛、參數設定、調整與維護需要專業廠商協助,維護成本較高。
搭配高/低轉速兩組電磁接觸器使用
(a) 冷卻水塔夏季尖峰需求開啟VC系列設備搭配高轉速電磁接觸器;冷卻水塔夏季一般時段開啟VC系列設備搭配低轉速電磁接觸器;春/秋兩季視狀況開啟VC系列設備搭配低轉速電磁接觸器或停止運轉;冬季,一般皆可停止冷卻水塔風扇運轉。
(b) 市場上許多評估採用變頻控制的節能效果:高估電費需求、高估節費計算基準、忽略採用變頻器的負面效應;在冷卻水塔的應用,定壓、變流、變頻器的節費效果投資回收期一般很少低於8年。
        
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