Snabbsvar
- Frekvensomriktaren ändrar motorns varvtal, oftast inom cirka 20-100 % av fullt varvtal på en skruvkompressor.
- En skruvkompressor med fast varvtal drar ofta 20-35 % av fulleffekten när den går avlastad, utan att leverera luft.
- Lönar sig vid varierande förbrukning. Vid jämn full last ger omriktarens egna förluster ingen besparing.
- Ger mjuk start: startströmmen stannar nära märkströmmen.
- Läckströmmar kan kräva jordfelsbrytare av typ B (trefas) eller F (enfas). Låt en elinstallatör avgöra.
Frekvensstyrning, ofta kallad VSD (variable speed drive), är standard på många moderna skruvkompressorer och finns även på en del mindre oljefria maskiner. Tekniken är densamma som i en värmepump: motorn får sin ström via en omriktare som kan ändra frekvensen och därmed varvtalet. För en kompressor betyder det att luftleveransen kan följa förbrukningen.
Så fungerar frekvensstyrning
En asynkronmotors varvtal bestäms av nätets frekvens, 50 Hz. Omriktaren likriktar nätspänningen och skapar en ny växelspänning med valfri frekvens. Styrningen mäter trycket i nätet och ökar varvtalet när trycket sjunker och sänker det när trycket stiger. Trycket hålls därmed inom ett smalt band, ofta någon tiondels bar, i stället för att pendla mellan till- och frånslag.
Större frekvensstyrda skruvkompressorer har ofta permanentmagnetmotorer, som behåller hög verkningsgrad även vid lågt varvtal. Motortyperna beskrivs i elmotorer.
Last/avlast eller varvtalsreglering
| Reglering | Hur den fungerar | Förluster vid delast | Passar |
|---|---|---|---|
| Start/stopp | Motorn stannar vid övre trycket | Låga, men begränsat antal starter per timme | Kolvkompressorer, små maskiner |
| Last/avlast | Insugsventilen stänger, motorn går vidare på tomgång | Höga: tomgång drar ofta 20-35 % av fulleffekt | Jämn, hög förbrukning |
| Varvtalsreglering (VSD) | Varvtalet följer behovet | Låga inom reglerområdet | Varierande förbrukning |
Med last/avlast kan en överdimensionerad kompressor gå avlastad en stor del av tiden. Den förbrukar då el utan att leverera luft, och när den till slut stannar och startar om blir det korta, kalla pass. Korta pass är ett känt skäl till att vatten samlas i oljan på skruvkompressorer, eftersom oljan aldrig blir tillräckligt varm för att koka bort fukten. En frekvensstyrd maskin går i stället längre perioder på lägre varvtal.
Räkneexempel: 11 kW skruv vid halv förbrukning
En skruvkompressor med fast varvtal tar 12 kW från nätet på full last och 3,6 kW avlastad (30 %). Verkstaden förbrukar i snitt halva kapaciteten, så kompressorn går lastad 50 % av tiden: 0,5 × 12 + 0,5 × 3,6 = 7,8 kW i snitt.
En frekvensstyrd maskin med samma kapacitet går på ungefär halvt varvtal. Räknat med något sämre verkningsgrad på låg last blir effekten kanske 6,3 kW. Skillnaden 1,5 kW över 3 000 drifttimmar per år ger cirka 4 500 kWh.
Siffrorna är förenklade: verklig tomgångseffekt, efterkörningstid och förbrukningsprofil varierar. Räkna på din egen maskin i elkostnadsräknaren.
Kompressor Koll-analys: Den största besparingen ligger sällan i själva omriktaren, utan i att den avslöjar hur ojämnt behovet är. Om en fast skruv går 70 % lastad och 30 % avlastad finns lite att hämta. Går den 30 % lastad och 70 % avlastad är det ofta läckage eller fel storlek som är grundproblemet. Täta läckorna först, se energieffektivitet och läckage, och jämför sedan. Ibland räcker en större tank och en mindre kompressor.
När lönar det sig?
- Varierande förbrukning. Flera skift, verktyg som används i perioder, stora skillnader mellan dag och kväll. Ju ojämnare behov, desto snabbare återbetalning.
- Många avlastade timmar. Styrningen på de flesta skruvkompressorer visar lasttimmar och totala drifttimmar. Är skillnaden stor finns mycket att spara.
- Kombination med fast maskin. I större anläggningar tar ofta en fast kompressor baslasten och en frekvensstyrd maskin variationerna, se kompressor för industri.
Mindre lönsamt är det när kompressorn redan går nära full last hela tiden. Omriktaren har egna förluster på några procent, och vid fullt varvtal kan en frekvensstyrd maskin ha något högre specifik effekt än en fast. Jämför specifik effekt (kW per m³/min) från mätningar enligt ISO 1217, där varvtalsstyrda maskiner mäts enligt en egen bilaga, se intagen och avgiven luft.
Elinstallation och jordfelsbrytare
Omriktaren påverkar elinstallationen på några sätt som en vanlig motor inte gör:
- Läckströmmar. Filter i omriktaren leder en liten ström till jord, och vid fel kan den innehålla likström. En jordfelsbrytare av typ A kan då lösa ut i onödan eller inte fungera som avsett. Trefasomriktare kräver ofta typ B, enfasomriktare ofta typ F.
- Övertoner. Omriktaren drar ström i pulser, vilket kan störa annan utrustning och värma neutralledaren. Stora maskiner har ofta inbyggd drossel eller filter.
- Startström. Startströmmen blir låg, ungefär märkströmmen, vilket kan göra en mindre säkring möjlig. Jämför med mjukstart och stjärntriangel.
Varning: Kondensatorerna i en frekvensomriktare kan hålla farlig spänning flera minuter efter att strömmen brutits. Öppna aldrig omriktaren själv. Val av jordfelsbrytare, säkring och kabel för en frekvensstyrd kompressor ska göras av ett registrerat elinstallationsföretag enligt tillverkarens anvisning.
Omriktare med enfasingång som driver en trefasmotor beskrivs i 230 V eller 400 V.
Vanliga frågor
Lönar sig en frekvensstyrd kompressor i en liten verkstad?
Det beror på hur förbrukningen ser ut. Går kompressorn mest avlastad eller startar och stannar ofta kan besparingen bli stor, men en liten kolvkompressor som går korta pass och sedan stannar helt har få tomgångstimmar att spara in. Mät eller uppskatta last- och avlasttimmar och räkna innan du bestämmer dig.
Vilken jordfelsbrytare behövs för en frekvensstyrd kompressor?
Frekvensomriktare kan ge läckströmmar med likströmskomponent och höga frekvenser som en vanlig jordfelsbrytare av typ A inte hanterar korrekt. Trefasomriktare kräver ofta typ B, enfasomriktare ofta typ F. Tillverkarens installationsanvisning anger vad som gäller, och valet ska göras av en elinstallatör.
Kan man sätta en frekvensomriktare på en vanlig kolvkompressor?
Tekniskt går det med en trefasmotor, men det är sällan meningsfullt. Kolvblock har ett lägsta varvtal för smörjning och kylning, och kompressorn stannar ändå helt när tanken är full. Omriktaren kan däremot ge mjuk start, vilket är dess främsta nytta på en sådan maskin.
Källor
- ISO: ISO 1217 bilaga E (mätning av kapacitet och specifik effekt för varvtalsstyrda kompressorer)
- U.S. Department of Energy: Improving Compressed Air System Performance, a sourcebook for industry (reglering och delast)
- Atlas Copco: Compressed Air Manual (reglermetoder och varvtalsreglering)
- Kaeser Kompressoren: Compressed Air Engineering (last/avlast-reglering och styrsystem)
- SS 436 40 00: Elinstallationer för lågspänning (val av jordfelsbrytare)
Hittade du ett fel eller saknas något? Skriv till oss via kontaktsidan. Vi rättar sakfel och redovisar väsentliga ändringar på sidan Rättelser.