VFD Explicación física de ahorro de energía - relación cúbica vs cuadrada

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Estoy tratando de explicar o derivar de dónde provienen los ahorros de energía con una unidad de frecuencia variable (VFD). Soy muy consciente de toda la literatura y la suposición generalmente aceptada de que los ahorros de energía resultantes de un VFD son proporcionales al cubo de la relación entre la velocidad reducida y la velocidad original del motor. Esto es de las leyes de afinidad.

Sin embargo, si considero la ecuación de potencia rotacional donde la potencia es igual al par multiplicado por la velocidad de rotación O la ecuación de potencia del fluido donde la potencia es igual a la presión multiplicada por el caudal, me parece que la potencia debe ser directamente proporcional a velocidad.

O, si considero que los VFD mantienen una relación constante de voltios a hercios y supongo que la corriente del motor es proporcional a la carga y luego utilizo la ecuación de potencia eléctrica donde potencia equivale a la corriente multiplicada por la tensión multiplicada por el factor de potencia, supongo que esa potencia es proporcional al cuadrado de la relación entre la velocidad reducida y la velocidad original.

¿Alguien puede aclarar las cosas? ¿Dónde está la discrepancia o qué me estoy perdiendo aquí? ¿Y las leyes de afinidad son declaradas como un hecho? ¿Son principios fundamentales o tienen una derivación relacionada con el flujo de fluidos?

Actualizaré esta pregunta con ecuaciones para que sea más fácil de leer.

¡Cualquier pensamiento o explicación es muy apreciado!

¡Gracias!

    
pregunta Prevost

1 respuesta

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Estás mirando el extremo equivocado del sistema. En lugar de mirar el extremo eléctrico, que solo suministra la potencia + las pérdidas para hacer que el motor haga lo que le pides, mira lo que le pides al motor que haga.

Si el motor está impulsando un ventilador, o impulsando un impulsor que agita cualquier fluido newtoniano, donde el par varía según el cuadrado de la velocidad, entonces la potencia aumenta a medida que el cubo de la velocidad.

Si el motor está impulsando un cabrestante, por ejemplo, en una grúa, al levantar un peso, el par de torsión requerido es independiente de la velocidad, la potencia variará según la velocidad.

Dos tipos diferentes de carga, dos leyes de escala muy diferentes.

En cualquier caso real, el detalle será más complicado que una ley de 'velocidad de escala elevada a una potencia', pero esto cubre el comportamiento general. Tienes que medir tu carga y ver lo que hace.

    
respondido por el Neil_UK

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