ผลกระทบของการขับเคลื่อนความเร็วที่ปรับได้ต่อการกระจายพลังงานคืออะไร?

การแนะนำ

ในภาคอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในปัจจุบันประสิทธิภาพการใช้พลังงานและความยั่งยืนกำลังกลายเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญยิ่ง อุตสาหกรรมกำลังค้นหาเทคโนโลยีที่สามารถช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานบรรลุเป้าหมายความยั่งยืนและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของการดำเนินงาน หนึ่งนวัตกรรมดังกล่าวคือไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ (ASD) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ให้การควบคุมความเร็วมอเตอร์ที่ยอดเยี่ยมช่วยให้ผู้ใช้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานได้

ในขณะที่ประโยชน์ของ ASDs สำหรับการควบคุมมอเตอร์แต่ละตัวนั้นเป็นที่เข้าใจกันอย่างดีการกระจายพลังงานเครือข่ายมีการพูดคุยกันน้อยกว่า เมื่ออุตสาหกรรมจำนวนมากรวมการขับเคลื่อนความเร็วที่ปรับได้เข้าสู่การดำเนินงานของพวกเขาการทำความเข้าใจผลกระทบต่อการกระจายพลังงานกลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสาธารณูปโภควิศวกรและธุรกิจเหมือนกัน

บล็อกนี้สำรวจผลกระทบที่สำคัญที่ไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้มีต่อการกระจายพลังงานรวมถึงผลกระทบต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานคุณภาพพลังงานและความมั่นคงของระบบโดยรวม นอกจากนี้เรายังจะตรวจสอบแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการรวม ASDS เข้ากับระบบพลังงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพผลประโยชน์ของพวกเขาในขณะที่ลดความท้าทายที่อาจเกิดขึ้น

ทำความเข้าใจกับไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ (ASDs)

ไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ (ASD) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยการปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งมา ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แบบดั้งเดิมซึ่งทำงานด้วยความเร็วคงที่ไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ช่วยให้มอเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงความเร็วได้ขึ้นอยู่กับความต้องการโหลดและกระบวนการทำให้พวกเขามีความหลากหลายและประหยัดพลังงานสูง

มีไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้หลายประเภท แต่พบได้บ่อยที่สุดรวมถึง:

1.ไดรฟ์ความถี่ผันแปร (VFDs):เหล่านี้เป็นรูปแบบ ASD ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด VFDs ควบคุมความเร็วของมอเตอร์โดยการเปลี่ยนแปลงความถี่ของพลังงานที่ส่งมาให้

2.ไดรฟ์ DC:เหล่านี้ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ DC โดยการปรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเกราะของมอเตอร์

3.เซอร์โวไดรฟ์:ใช้ในการใช้งานที่แม่นยำสูงเซอร์โวไดรฟ์ควบคุมตำแหน่งความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ที่มีความแม่นยำสูง

องค์ประกอบหลักสามประการของไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้คือ:

• วงจรเรียงกระแส:แปลงกระแสสลับ (AC) ที่เข้ามาเป็นกระแสตรง (DC)
• อินเวอร์เตอร์:แปลง DC กลับเป็น AC ความถี่ตัวแปรที่ให้พลังมอเตอร์ซึ่งจะควบคุมความเร็ว
• ชุดควบคุม:ตรวจสอบประสิทธิภาพของมอเตอร์ปรับเอาต์พุตของไดรฟ์ตามข้อมูลเรียลไทม์เพื่อรักษาสภาพการทำงานที่ดีที่สุด

ด้วยการเปลี่ยนแปลงความเร็วของมอเตอร์ ASDs จะลดการใช้พลังงานปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบและเพิ่มการควบคุมกระบวนการทำให้จำเป็นในการใช้งานเช่นปั๊มระบบ HVAC สายพานลำเลียงและพัดลม

ความเร็วไดรฟ์ที่ปรับได้มีผลต่อการกระจายพลังงานอย่างไร

ในขณะที่ไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ให้การประหยัดพลังงานและผลประโยชน์การดำเนินงานที่สำคัญการรวมเข้ากับระบบพลังงานยังมีผลกระทบที่กว้างขึ้นสำหรับเครือข่ายการกระจายพลังงาน ผลกระทบเหล่านี้เกิดจากพฤติกรรมการโหลดแบบไดนามิกการบิดเบือนฮาร์มอนิกและเอฟเฟกต์กฎระเบียบ ASDS แนะนำในกริดพลังงาน

. โหลดผันผวน

หนึ่งในผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดของไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ต่อการกระจายพลังงานคือความผันผวนของภาระ ระบบดั้งเดิมที่มีมอเตอร์ความเร็วคงที่มีความต้องการพลังงานคงที่ ในทางตรงกันข้ามไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ช่วยให้มอเตอร์ทำงานด้วยความเร็วที่แตกต่างกันซึ่งหมายความว่าการใช้พลังงานของพวกเขาผันผวนตามข้อกำหนดเฉพาะของแอปพลิเคชัน

โหลดแบบไดนามิกนี้สามารถนำไปสู่โปรไฟล์ความต้องการพลังงานที่แปรผันมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ ASD หลายตัวทำงานในเครือข่าย ในขณะที่ความแปรปรวนนี้สามารถจัดการได้ด้วยเครื่องมือการจัดการกริดที่ทันสมัยสาธารณูปโภคจะต้องตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่าเสถียรภาพและความน่าเชื่อถือของระบบการกระจายพลังงาน สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบที่มี ASD หลายรายการพร้อมกันเนื่องจากพวกเขาสามารถแนะนำความต้องการสูงสุดที่ไม่คาดคิดหรือทำให้เกิดการทำงานมากเกินไปในบางช่วงเวลา

ข. การบิดเบือนฮาร์มอนิก

ปัญหาที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการใช้ไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้คือศักยภาพในการบิดเบือนฮาร์มอนิก เมื่อไดรฟ์ความเร็วจะแปลง AC เป็น DC แล้วกลับไปที่ความถี่ตัวแปร AC พวกเขาสามารถแนะนำกระแสฮาร์มอนิกเข้าสู่ระบบไฟฟ้า ฮาร์มอนิกเป็นความถี่ที่ไม่พึงประสงค์ที่สามารถบิดเบือนรูปคลื่นของแหล่งจ่ายไฟนำไปสู่ปัญหาที่หลากหลาย

ฮาร์มอนิกเหล่านี้อาจมีผลกระทบหลายประการต่อระบบการกระจายพลังงาน:

• ความร้อนสูงเกินไปของอุปกรณ์:ฮาร์มอนิกสามารถทำให้หม้อแปลงสายเคเบิลและอุปกรณ์อื่น ๆ ร้อนเกินไปลดอายุการใช้งานและประสิทธิภาพ
• การรบกวนด้วยอุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อน:อุปกรณ์ที่ละเอียดอ่อนเช่นคอมพิวเตอร์อุปกรณ์การแพทย์และระบบการสื่อสารสามารถพบกับความผิดปกติหรือความล้มเหลวเนื่องจากการบิดเบือนฮาร์มอนิก
• เพิ่มความสูญเสีย:ฮาร์มอนิกสามารถเพิ่มการสูญเสียความต้านทานในเครือข่ายการกระจายทำให้ระบบมีประสิทธิภาพน้อยลง

สาธารณูปโภคมักจะต้องลงทุนในตัวกรองฮาร์มอนิกและอุปกรณ์ปรับอากาศเพื่อลดผลกระทบเหล่านี้ อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อลดการบิดเบือนฮาร์มอนิกและฟื้นฟูคุณภาพพลังงานเพื่อให้มั่นใจว่าไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้จะไม่ส่งผลเสียต่อระบบไฟฟ้าที่กว้างขึ้น

ค. การควบคุมแรงดันไฟฟ้าและความถี่

ความท้าทายอีกประการหนึ่งที่เกิดจากไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้คือผลกระทบต่อแรงดันไฟฟ้าและการควบคุมความถี่ในระบบพลังงาน เนื่องจาก ASDS ปรับเปลี่ยนความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่ส่งมอบให้กับมอเตอร์พวกเขาสามารถแนะนำความผันผวนที่อาจส่งผลกระทบต่อความเสถียรโดยรวมของกริดพลังงาน

ในบางกรณีความผันผวนเหล่านี้อาจมีความสำคัญเพียงพอที่จะส่งผลกระทบต่อการทำงานของกริดโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่มีอายุมากกว่าหรือมีความยืดหยุ่นน้อยกว่าซึ่งอาจไม่ได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับโหลดแบบไดนามิกดังกล่าว เมื่อไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้นั้นแพร่หลายมากขึ้นสาธารณูปโภคอาจจำเป็นต้องลงทุนในเทคโนโลยีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบไดนามิกและความถี่เพื่อให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้จะไม่ลดทอนความเสถียรหรือความน่าเชื่อถือของระบบการกระจายพลังงาน

ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพการใช้พลังงานสำหรับการกระจายพลังงาน

แม้จะมีความท้าทาย แต่ไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ก็ให้ประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพอย่างมากทั้งในระดับของเครื่องแต่ละเครื่องและระบบการกระจายพลังงานที่กว้างขึ้น ประโยชน์เหล่านี้เกิดจากความสามารถของ ASD ในการควบคุมความเร็วมอเตอร์อย่างแม่นยำจับคู่การใช้พลังงานกับความต้องการและลดการใช้พลังงานที่ไม่จำเป็น

. ลดการใช้พลังงาน

ประโยชน์หลักของไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้คือการลดการใช้พลังงาน ระบบดั้งเดิมที่มีมอเตอร์ความเร็วคงที่มักจะทำงานอย่างเต็มที่โดยไม่คำนึงถึงความต้องการที่แท้จริงสำหรับกระบวนการ สิ่งนี้นำไปสู่พลังงานที่สูญเปล่าเมื่อระบบไม่ทำงานอย่างเต็มที่

ด้วยการปรับความเร็วมอเตอร์เพื่อให้ตรงกับโหลดความเร็วที่ปรับได้ช่วยลดการใช้พลังงานอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่นในระบบ HVAC ASD สามารถลดความเร็วของพัดลมได้เมื่อจำเป็นต้องมีการไหลเวียนของอากาศน้อยลงซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานและลดภาระในเครือข่ายการกระจายพลังงาน

ข. การลดความต้องการสูงสุด

ASDS ยังช่วยลดความต้องการสูงสุดซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการกระจายพลังงานที่ทันสมัย ในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงสาธารณูปโภคมักจะดิ้นรนเพื่อตอบสนองภาระที่เพิ่มขึ้นซึ่งต้องใช้แหล่งพลังงานสำรองที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าราคาแพงหรือคาร์บอนที่เข้มข้น

ด้วยไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ความสามารถในการลดความเร็วของมอเตอร์ในช่วงที่มีความต้องการต่ำกว่าจะช่วยให้เส้นโค้งโหลดแบน สิ่งนี้จะช่วยลดความต้องการสูงสุดของกริดช่วยลดความเครียดในระบบการผลิตพลังงานและการจัดจำหน่ายและช่วยให้สาธารณูปโภคหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการอัพเกรดโครงสร้างพื้นฐานที่มีราคาแพงเพื่อจัดการกับความต้องการชั่วคราว

ค. การกู้คืนพลังงาน

ไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้บางตัวสามารถกู้คืนพลังงานผ่านการเบรกแบบปฏิรูปโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่โหลดขึ้นอยู่กับการชะลอตัวเช่นในสายพานลำเลียงหรือบันไดเลื่อน แทนที่จะกระจายพลังงานเป็นความร้อนไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้จะป้อนกลับเข้าไปในระบบพลังงานไม่ว่าจะเป็นการใช้งานหรือการจัดเก็บในทันที

ความสามารถในการปฏิรูปนี้ช่วยกู้คืนพลังงานที่หายไปและสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวมของระบบได้อย่างมีนัยสำคัญลดการใช้พลังงานทั้งหมดและโหลดบนเครือข่ายการกระจายพลังงาน

ความท้าทายและการพิจารณาสำหรับการกระจายพลังงาน

แม้จะมีประโยชน์อย่างมีประสิทธิภาพด้านพลังงาน แต่ความเร็วที่ปรับได้นั้นมีความท้าทายบางอย่างที่ต้องได้รับการแก้ไขเมื่อรวมเข้ากับระบบพลังงาน ความท้าทายเหล่านี้มีตั้งแต่ปัญหาคุณภาพพลังงานไปจนถึงความเข้ากันได้ของระบบและโซลูชั่นที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรักษาความสมบูรณ์ของเครือข่ายการกระจายพลังงาน

. ความกังวลด้านคุณภาพพลังงาน

การบิดเบือนฮาร์มอนิกเป็นข้อกังวลที่สำคัญในการทำงานของไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ปัญหานี้สามารถลดคุณภาพของพลังงานให้กับอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนและสร้างความไร้ประสิทธิภาพในระบบ การจัดการกับข้อกังวลเหล่านี้มักจะต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติมเช่นตัวกรองฮาร์มอนิกหรือระบบการต่อสายดินเฉพาะเพื่อให้แน่ใจว่าพลังงานยังคงมีความเสถียรและสะอาด

ข. ความเข้ากันได้ของระบบ

ระบบการกระจายพลังงานบางอย่างไม่ได้ติดตั้งเพื่อจัดการกับความผันผวนของโหลดแบบไดนามิกที่แนะนำโดยไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ ระบบที่เก่ากว่าอาจไม่มีความยืดหยุ่นหรือความสามารถในการรองรับความแปรปรวนเพิ่มเติมในการใช้พลังงานซึ่งอาจนำไปสู่การใช้งานมากเกินไปหรือความไม่แน่นอนของแรงดันไฟฟ้า การอัพเกรดหม้อแปลงเบรกเกอร์วงจรและรีเลย์ป้องกันอาจจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าระบบสามารถรวมเข้ากับ ASD ได้อย่างปลอดภัย

ค. เพิ่มความซับซ้อนในการพยากรณ์โหลด

ด้วยการแนะนำไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้การพยากรณ์โหลดจะซับซ้อนมากขึ้น แบบจำลองการพยากรณ์โหลดแบบดั้งเดิมนั้นขึ้นอยู่กับรูปแบบการบริโภคที่คงที่และคาดการณ์ได้ แต่ความแปรปรวนของความต้องการพลังงานที่สร้างโดย ASDS สามารถทำให้การทำนายภาระโดยรวมของระบบได้ยากขึ้น สิ่งนี้ต้องการสาธารณูปโภคในการใช้เทคนิคการพยากรณ์ที่ซับซ้อนมากขึ้นและพึ่งพาระบบตรวจสอบแบบเรียลไทม์เพื่อประเมินภาระในเครือข่ายการกระจายพลังงานอย่างแม่นยำ

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการรวม ASDs เข้ากับระบบพลังงาน

การรวมไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้เข้ากับระบบพลังงานต้องใช้วิธีการที่เป็นระบบเพื่อเพิ่มประโยชน์สูงสุดในขณะที่ลดปัญหาที่อาจเกิดขึ้น ด้านล่างนี้เป็นแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการรวมที่ประสบความสำเร็จ:

. ลงทุนในโซลูชั่นคุณภาพพลังงาน

เพื่อลดผลกระทบของการบิดเบือนฮาร์มอนิกสาธารณูปโภคและอุตสาหกรรมควรลงทุนในโซลูชันคุณภาพพลังงานเช่นตัวกรองฮาร์มอนิก, ความคงตัวของแรงดันไฟฟ้าและอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก เทคโนโลยีเหล่านี้สามารถช่วยให้มั่นใจได้ว่าแหล่งจ่ายไฟยังคงมีความเสถียรและปราศจากการบิดเบือนป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนและรักษาสุขภาพโดยรวมของระบบไฟฟ้า

ข. ใช้ระบบการจัดการพลังงาน (EMS)

ระบบการจัดการพลังงาน (EMS) ช่วยตรวจสอบประสิทธิภาพของไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้ให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับการใช้พลังงานประสิทธิภาพของมอเตอร์และความผันผวนของโหลด สิ่งนี้ช่วยให้การจัดการการใช้พลังงานที่ดีขึ้นและอำนวยความสะดวกในการเพิ่มประสิทธิภาพของทั้งประสิทธิภาพของมอเตอร์และระบบการกระจายพลังงานโดยรวม

ค. การบำรุงรักษาและการตรวจสอบเป็นประจำ

การตรวจสอบและบำรุงรักษาไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้เป็นประจำมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพที่ดีที่สุด การตรวจสอบเป็นประจำสำหรับปัญหาต่าง ๆ เช่นความร้อนสูงเกินไปการสึกหรอและการสอบเทียบและการสอบเทียบของระบบสามารถป้องกันความล้มเหลวและสร้างความมั่นใจในระยะยาว การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องยังช่วยตรวจจับการลดลงของประสิทธิภาพในช่วงต้นทำให้สามารถแทรกแซงได้ทันเวลาและลดเวลาหยุดทำงาน

d. การรวมเข้ากับเทคโนโลยีสมาร์ทกริด

เมื่อกริดพลังงานเริ่มฉลาดขึ้นการรวมไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้เข้ากับเทคโนโลยีสมาร์ทกริดขั้นสูงสามารถช่วยปรับสมดุลความผันผวนของโหลดและเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายพลังงาน ด้วยการอนุญาตให้มีการสื่อสารแบบเรียลไทม์ระหว่าง ASDS และกริดยูทิลิตี้สามารถปรับความเร็วมอเตอร์แบบไดนามิกลดการใช้พลังงานและลดภาระโดยรวมในระบบ

บทสรุป

ไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้กำลังปฏิวัติวิธีที่เราคิดเกี่ยวกับประสิทธิภาพการใช้พลังงานทั้งในระดับของเครื่องจักรแต่ละเครื่องและภายในเครือข่ายการกระจายพลังงานขนาดใหญ่ พวกเขาให้ประโยชน์อย่างมากในแง่ของการประหยัดพลังงานการลดความต้องการสูงสุดและการควบคุมการปฏิบัติงานที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามการรวมเข้ากับระบบพลังงานนำเสนอความท้าทายที่ต้องมีการวางแผนการตรวจสอบและการลงทุนอย่างรอบคอบในเทคโนโลยีเสริม

ด้วยการใช้แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการจัดการคุณภาพพลังงานทำให้มั่นใจได้ถึงความเข้ากันได้ของระบบและใช้โซลูชันการตรวจสอบขั้นสูงธุรกิจและสาธารณูปโภคสามารถรวมไดรฟ์ความเร็วที่ปรับได้เข้ากับการดำเนินงานของพวกเขา ในการทำเช่นนั้นพวกเขาสามารถปลดล็อกศักยภาพอย่างเต็มที่ของเทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลงนี้ในขณะที่ยังคงรักษาเครือข่ายการกระจายพลังงานที่มั่นคงและมีประสิทธิภาพสำหรับปีต่อ ๆ ไป

อ่านเพิ่มเติม:ไดรฟ์ VFD มอเตอร์คืออะไรและทำไมคุณถึงต้องการ