가변 주파수 드라이브(VFD)은 난방, 공조 및 환기(HVAC)시스템에 도입된 가장 주목할 만한 에너지 관리 도구 중 하나입니다.
지난 30년 동안 다양한 가변 부하 애플리케이션에서 팬 및 펌프 모터에 VFD가 적용되었습니다.
이러한 추세의 이유는 기존 정속 드라이브 솔루션에 비행 50% 이상의 에너지 절감 때문입니다.
에너지 비용이 기업과 건물주 모두에게 주요한 관심사가 된 시대에 에너지 효율적인 HVAC 솔루션에 대한 수용가 높습니다.
VFD(Variable Frequency Drive) 설명
VFD는 흔히 말하는 인버터(AC 드라이브)입니다.
VFD는 모터에 공급되는 전기 전력의 주파수를 조정하여 AC 전기 모터의 회전 속도를 제어하는 데 사용되는 장치입니다.
VFD의 초기에는 모터 전력이 HVAC 분야에서 제한 요소였으며 소음도 문제였습니다.
그러나 오늘날에는 이러한 장애물이 대부분 사라졌습니다.
최신 VFD는 거의 모든 HVAC 분야에 설치할 수 있으며, 소음과 관련하여 최신 드라이브 가청 스펙트럼 이상의 주파수에서 작동하므로 진동 모터 적층 문제를 피할 수 있습니다.
이러한 문제를 극복함으로써 HVAC 시스템에 적용될 수 있는 VFD가 출시되어 에너지 절약을 촉진하고 전 세계적으로 탄소 배출이 줄어들고 있습니다.
시스템 용량을 연간 실제 부하에 맞추기만 하면 모터 에너지 소비를 크게 불일 수 있습니다.
HVAC 분양에 사용되는 대부분의 VFD는 펄스 폭 변조(PWM) 기술을 사용하는 인버터입니다.
이 유형의 VFD는 다이오드 브리지 정류기를 사용하여 들어오는 AC 전원을 DC로 변환하여 작동합니다.
그런 다음 필터링되고 평활화된 전압을 장치의 반전 섹션으로 전달한 후 바이폴라 트랜지스터를 통해 모터로 전송되는 전압과 주파수를 제어합니다.
HVAC 시스템의 VFD
에너지 절약만이 VFD의 유일한 장점이라고 생각하는 사람은 다시 생각해 봐야 합니다.
모터의 마모 감소와 같은 더 많은 정점이 있습니다.
VFD는 모터에 매우 낮은 주파수와 전압을 적용하여 두 매개변수를 정상 작동 수준으로 꾸준히 증가시켜 모터 수명을 연장합니다.
반대로 VFD가 없는 모터는 시동 시 고전류를 끌어와 권선에 높은 온도와 높은 스트레스를 발생시킵니다.
그 결과 조기 고장이 더 흔해집니다.
제어의 정확성은 HVAC 분양에서 VFD 기술의 또 다른 이점이며, 다층 건물에서 중요한 요소입니다.
이러한 구조는 모든 층의 가정용 급수 압력을 유지하기 위해 부스터 펌프에 의존하는 경향이 있습니다.
이는 일반적으로 일정 범위 내에서 충분하지만 휠씬 더 넓은 유량의 스펙트럼에서 훨씬 더 정밀한 제어를 제공하는 최신 VFD의 성능과 비교할 수 없습니다.
정밀도 요소는 HVAC 장치에서 조절된 공기를 분배하는 데 일반적으로 사용되는 가변 볼륨 팬 시스템에서도 적용됩니다.
공조 시스템에서 가변 베인 시스템은 일반적인 제어 구성이지만 VFD 시스템만큼 효율적이거나 정확하지 않습니다.
HVAC 분야에서 VFD-모터 관계
HVAC 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 모터는 유도 전동기입니다.
상업용/산업용 건물의 경우 3상 전원이고 특정 소규모 시설의 경우 단상입니다.
이는 HVAC 시스템의 핵심 작동 기능에 필수적입니다.
전기 모터는 공기를 이동시키기 위해 송풍기에 동력을 공급하고, 냉매를 압축하기 위해 압축기를 구동하며, 냉각수와 온수 분야에서는 물을 이동시키는 펌프를 사용합니다.
부적절한 공기 흐름으로 인한 모터 과열을 예방하기 위해 일반적으로 정격 속도의 적절한 비율로 3상 및 단상 모터 모두에 VFD를 적용할 수 있습니다.
실내 공기 질 요구 사항 및 공기 분배 요구 사항과 같은 작동 요소도 고려해야 합니다.
HVAC 분야에서 VFD를 사용하는 데에 실제 단점은 거의 없습니다.
일부 사람들은 PWM을 사용하여 모터 속도를 제어하면 신호 주기의 급격한 상승과 하강으로 인해 EMI(전자기 간섭)가 발생한다고 주장할 수 있습니다.
모든 종류의 간섭은 분명히 바람직하지 않지만, 간단한 조치를 취해 간섭의 영향을 상쇄할 수 있습니다.
예를 들어, VFD와 모터 사이의 케이블 길이를 최소화하면 상당한 이점을 얻을 수 있습니다.
긴 케이블은 반사 전압에 대한 더 큰 약점이 됩니다.
여기서 가장 낮은 캐리어 주파수를 사용하는 것이 좋습니다.
캐리어 주파수가 낮을수록 VFD와 모터 사이의 케이블 길이를 최대화하는 데 도움이 되기 때문입니다.
차폐실드 케이블은 고조파 전기장으로부터 시스템을 보호하기에 분명한 역할을 합니다.
구리나 알루미늄은 선호되는 차폐 재료이며 철은 효과가 덜 합니다.
추가적으로 입력 전원, 출력 전원, 제어선 및 통신선에 별도의 금속 배관을 사용하는 것을 고려해야 합니다.
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