작동 원리와 회전 속도 제어의 차이점
전력 주파수 공기압축기와 주파수 변환 공기압축기의 가장 근본적인 차이는 모터의 회전속도 제어 방식에 있다.
- 전력 주파수 공기 압축기: 모터는 정해진 정격 회전수로 운전된다. 공기 저장 탱크의 압력이 설정된 상한치에 도달하면 장비는 언로드 상태로 전환되며, 모터는 계속 회전하지만 가스를 생산하지 않는다. 압력이 하한치로 내려가면 다시 로드되어 가스를 생산한다.
- 인버터 공기 압축기: 인버터를 탑재하여 배관망의 실제 가스 사용량 변화에 따라 모터의 운전 속도를 자동으로 조절합니다. 가스 사용량이 많을 때는 회전수가 증가하고, 적을 때는 감소하여 가스량과 수요를 정밀하게 일치시킵니다.
시동 방식과 계통 충격
두 방식의 기동 방법은 전력망과 기계 부품에 미치는 영향에서 상당한 차이를 보인다.
- 전력 주파수 시동: 일반적으로 스타-삼각 저압 기동 또는 자동변압기 저압 기동 방식을 사용한다. 기동 전류가 크므로 전력망에 일정한 충격을 주며, 동시에 기계 부품이 받는 기동 토크도 상당히 크다.
- 주파수 변환 기동: 소프트 스타트 방식을 채택하여 모터가 영속에서 작동 속도까지 부드럽게 가속됩니다. 기동 전류는 정격 전류를 초과하지 않으므로 전력망에 충격을 주지 않으며, 동시에 기동 시 기계적 베어링 및 구동 부품의 마모를 줄여 설비의 수명을 연장합니다.
에너지 절감 효과와 운영 에너지 소비
에너지 소비 성능 측면에서, 인버터식 공기압축기는 일반적으로 뚜렷한 우위를 보이며, 특히 공기 사용량의 변동이 큰 운전 조건에서 더욱 두드러집니다.
- 전력 주파수 에너지 소비: 해제 상태에서도 모터는 계속 공회전하며 전력을 소모합니다. 또한, 가동과 정지를 반복하면 추가적인 에너지 손실이 발생합니다.
- 인버터 에너지 소비무단속 속도조절을 통해 설비는 기본적으로 무부하 운전 상태를 완전히 제거합니다. 공기 사용량이 감소하면 모터는 주파수와 회전수를 낮춰 운전되므로 전력 소비가 대폭 절감됩니다. 특히 공기 사용량의 변동이 잦은 공장에서는 인버터형 설비의 에너지 절감 효과가 더욱 두드러집니다.
공기 공급 압력의 안정성과 소음 제어
공기 공급 품질과 운전 환경 또한 설계 선정 시 고려해야 할 중요한 요소입니다.
- 압력 안정성: 전력 주파수 공기 압축기는 가·제로 과정이 존재하기 때문에 배관망의 압력이 상한과 하한 사이에서 변동합니다. 반면, 인버터 구동 공기 압축기는 폐루프 제어를 통해 회전속도를 실시간으로 조절함으로써 배관망의 압력을 설정값 근처에 유지하여 일정한 압력으로 공기를 공급할 수 있으며, 이는 후단 공압 설비의 공정 품질 향상에 유리합니다.
- 소음 성능: 전력 주파수 공기 압축기는 만재 상태와 가·감재로 전환될 때 소음이 상당히 크다. 반면, 인버터식 공기 압축기는 대부분의 시간 동안 저속 운전 상태를 유지하므로 기계적 마찰과 공기 흐름에 의한 소음이 상응하여 감소하며, 전체적인 운전 소음이 더욱 조용해진다.
장비 선정 권고안
공급 주파수형 압축기와 변주파형 압축기 중 어느 것을 선택할지는 주로 공장의 실제 가스 사용 특성에 따라 결정되어야 합니다.
- 공장의 공기 사용량이 매우 안정적이고 설비가 장시간 동안 전부하 상태로 가동된다면, 낮은 초기 구매 비용을 갖춘 상용 주파수 공기압축기는 보다 높은 가성비를 제공하는 선택입니다.
- 공장의 공기 사용량에 뚜렷한 피크·밸리 변동이 있거나 설비가 자주 부분 부하 및 무부하 상태로 운전된다면, 우선적으로 인버터형 공기압축기를 선택하는 것이 바람직합니다. 초기 투자 비용은 높지만 전기료 절감 효과를 통해 일반적으로 비교적 짧은 기간 내에 초기 비용 차액을 회수할 수 있습니다.
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