모터 인버터기동방식(Motor Inverter)의 전력 저감효과

모터 인버터기동방식(Motor Inverter)의 전력 저감효과

 

1. VFD(Variable Frequency Drive) 적용 이유

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부하기기의 속도 및 토크 제어, 전력 저감을 위해서 사용하며, 부하기기의 토크 특성에 따라 VT, CT, CH 방식을 적용.

1) VT 제어 : Variable Torque. 그림1 과 같이 Torque 곡선이 이차곡선인경우 VT 제어를 적용. VT 제어는 전동기의 속도가 낮아질수록 부하기기가 요구하는 토크의 값도 낮아지므로 상황에 따라 출력을 줄여 운전하므로 전력절감 효과가 큼. (Pump, Fan, Blower)

2) CT 제어 : Constant Torque. CT 제어의 경우 속도가 느려져도 동일한 토크를 낼 수 있기 때문에 그림2와 같이 속도가 줄어도 부하기기가 요구하는 토크가 줄지 않는 경우에 적용. (VT제어를 제외한 대다수 부하)

3) CH 제어 : Constant Horsepower. CH제어는 일반적으로 Vectorinverter에서 적용되는 방식 으로 속도가 느려질수록 큰 토크를 필요로 하는 경우에 적용. 이 경우 전력절감보다 토크컨버터로서 역할. (Pay off reel 등)

< Fig01. Torque - Speed Curve >

 

< Fig02. Male Rotor Speed >

 

 

2. 전력 저감 효과 예시

그림과 같이 댐퍼로서 팬 풍량을 제어하는 경우 전동기 및 팬은 동일하게 회전하는 상태에서 댐퍼로 풍량과 풍압을 제어함. 이 경우 풍량이 적은 상태에서도 동일한 전력이 소비됨. VFD를 적용하게 되면 필요로 하는 풍량만큼 출력 및 속도를 줄일 수 있으므로 전력 절감이 됨.

 

예) 풍량을 줄이기 위해 전동기를 60Hz에서 50Hz로 운전했을 때의 전력 절감 비율.

동력은 회전속도의 3승에 비례하므로 1 − (50/60)^3=42%가 절감이 됨. (인버터의 손실이 있으므로 실제로는 30%대에서 절감)

 

< Fig03. 댐퍼(Damper)로 풍량제어 >

 

< Fig04. 인버터(Inverter)로 풍량제어 >

 

 

3. 직입기동 vs 인버터기동의 장단점 정리