В съвременния свят проблемът с енергоспестяването стана остър. Ето защо въпросите за намаляване на потреблението на енергия стават актуални за климатичните и вентилационните системи и всяка година се обръща все повече внимание на този въпрос. Все по-често в техническите спецификации за проектиране на вентилационни системи се поставят строги условия за потребление на енергия, съответно експертите определят най-икономичното оборудване. EC двигателите, на които е посветена тази статия, са точно оборудването, което ви позволява да спестите електроенергия, като същевременно увеличавате производителността на оборудването и неговия живот.
Не е тайна, че ОВК системите заемат около 70% от енергийните ресурси в промишлени и големи търговски сгради. Ново направление в енергоспестяването е използването на т.нар ЕС- двигатели.Използването на тези двигатели все още не е толкова широко разпространено, но напоследък както чуждестранни, така и местни доставчици предлагат оборудване, оборудвано с EC двигатели.
Какво еЕС- двигател?ЕС-двигател-това е безчетков синхронен двигател с вградено електронно управление, иначе може да се нарече електронно комутиран, оттук и латинското съкращение ЕС- Електронно превключван. Вентилаторите, направени на базата на този двигател, се наричат EC вентилатори.
EC моторът е изграден на базата на външен ротор, към който са разположени постоянни магнити. Роторът се управлява от контролирано подаване на електричество към намотката на статора и зависи от текущото положение на ротора. Роторът се наблюдава с помощта на сензори на Хол, както и контролни параметри, които се задават от външни сензори под формата на токови или потенциални сигнали. Двигателят има вграден PID - контролер (пропорционално-интегрален диференциал), който ви позволява да зададете скоростта на реакция на двигателя при промяна на управляващия сигнал.
Как работи EC моторътможе да се опише по този начин, управлението на вектора на магнитното поле, създадено от вградените магнити, се осъществява чрез промяна на посоката на тока в намотката на статора. Контролерът изчислява какъв поляритет е необходим за непрекъснато въртене на ротора с дадена скорост.
Друга полза от използванетоЕС-моторите могат да се считат за минимално генериране на топлина, докато AC двигателите имат работна температура до 75 градуса. Допустимите работни температури на двигателя са +75 и 20C.
Така че защо да използватеЕС- мотори оправдани?Ето основните предимства - компактни размери, високи нива на енергоспестяване, плавно и прецизно управление, ниско ниво на шум, намалено отделяне на топлина, почти пълно отсъствие на вибрации, висока аеродинамика и мощност, съобразени с работното колело, по-висок моторен ресурс. EC двигателите практически нямат пикови стартови натоварвания, благодарение на вградения регулатор, който осигурява плавно увеличаване на амплитудата. Стартовият ток обикновено надвишава номиналния ток с 5-7 пъти при AC вентилаторите, което води до необходимостта от увеличаване на напречното сечение на окабеляването и параметрите на стартерите.
EC двигателите имат по-висок коефициент на полезно действие, достигащ 80-90%, тъй като роторът е външен с постоянни магнити, в резултат на което няма топлинни загуби, в сравнение с късо съединен ротор на асинхронен двигател.
Висока степен на икономия на енергия се постига, наред с други неща, чрез контролиране на скоростта. Икономия на енергия до 30% в сравнение с трифазни AC двигатели. В допълнение, EC двигателите са по-малко чувствителни към пренапрежения на тока поради електронното регулиране.
От експлоатационна гледна точка предимствата на EC двигателите се дължат на факта, че въртящите се части са проектирани като един динамично и статично балансиран компонент, чието общо тегло е равномерно разпределено върху двата опорни лагера, което значително влияе върху експлоатационния живот на продукта. Съпътстващо обстоятелство са и минималните вибрации и шум при работа на EC двигателя.
Какви други аргументи са необходими за използване на оборудване с EC двигатели?
Енергийната ефективност на оборудването до голяма степен зависи от енергийната ефективност на компонентите и техническите решения, използвани в него. Напоследък приложенията в компресори, помпи и вентилатори на двигатели с променлива скорост станаха популярни.
Увеличете ефективността чрез оптимизиране на използваните компоненти
Наред с високоефективните асинхронни двигатели, сега широко се използват двигатели с ротори с постоянни магнити, които имат висока ефективност. Двигателите, използващи тази технология, са широко известни в HVAC индустрията като електронно комутирани (EC) двигатели. Обикновено EC двигателите се използват във вентилатори с външен ротор.
За да използва EC технологията в различни индустрии, Danfoss използва изпитания във времето VVC+ алгоритъм и го оптимизира за работа със синхронни двигатели с постоянен магнит. Ефективността на този тип двигатели, често наричани за краткост двигатели с постоянен магнит (PM), е сравнима с тази на EC двигателите. В същото време дизайнът на PM двигателите отговаря на стандартите на IEC, което улеснява интегрирането им както в нови, така и в съществуващи системи и значително опростява пускането в експлоатация на двигатели.
Технологията Danfoss EC+ позволява използването на IEC съвместими PM двигатели с честотни преобразуватели Danfoss VLT.
Стандарти за енергийна ефективност
Увеличаването на ефективността на системата е лесен начин за намаляване на консумацията на енергия от системата. Поради тази причина Европейският съюз одобри минимални стандарти за енергийна ефективност за редица технически устройства. И така, за трифазните асинхронни двигатели е въведен стандартът за минимална енергийна ефективност (MEPS) (виж таблицата).
Таблица. MEPS стандарти за електродвигатели
Въпреки това, за да се постигне максимална енергийна ефективност, трябва да се обърне внимание на работата на системата като цяло. Например, честите старт/стоп цикли на двигатели IE2 водят до увеличаване на консумацията на енергия, което отрича спестяванията, постигнати при нормална работа.
Особено внимание трябва да се обърне и на вентилаторите и помпите. Използването на честотен преобразувател заедно с устройства от този тип ви позволява да постигнете по-висока ефективност. По този начин определящият фактор е цялостната производителност на системата, а не производителността на отделни компоненти. Съгласно VDI DIN 6014 ефективността на една система се определя като произведение на ефективността на нейните съставни части:
Ефективност на системата = Ефективност на задвижването × Ефективност на двигателя × Ефективност на връзката × Ефективност на вентилатора.
Като пример, разгледайте ефективността на центробежен вентилатор с външен ротор, използван заедно с EC двигател. За да се постигне компактен размер на системата, двигателят е частично разположен вътре в работното колело на вентилатора. Такава схема намалява производителността на вентилатора и ефективността на системата като цяло. По този начин високата ефективност на двигателя изобщо не гарантира високата ефективност на цялата система (фиг. 1).
Ориз. 1. Ефективност на различни системи, използващи центробежен вентилатор с диаметър 450 mm. Ефективността на двигателите се определя по време на измерванията. Ефективността на вентилатора е получена от каталозите на производителя
Как работи EC мотор
В HVAC индустрията EC моторът обикновено се разбира като специален тип двигател, който има компактен размер и висока ефективност. EC двигателите работят на принципа на електронната комутация вместо традиционната комутация с четки, която се среща в двигателите с постоянен ток. Производителите на EC двигатели заменят намотката на ротора с постоянни магнити. Магнитите подобряват ефективността, докато електронната комутация елиминира проблема с механичното износване на четките. Тъй като принципът на работа на EC мотор е подобен на този на DC мотор, такива двигатели често се наричат безчеткови DC двигатели (BLDC).
Моторите от този клас обикновено имат мощност до няколкостотин вата. Във вентилационната и климатичната индустрия най-често се използват като външни ротационни двигатели и се използват в широк диапазон на мощност. Мощността на някои устройства може да достигне 6 kW.
Благодарение на вградените постоянни магнити, двигателите с постоянни магнити не изискват отделна намотка за възбуждане. Те обаче изискват електронен контролер за работа, който генерира въртящо се поле. Свързването директно към електропровода обикновено не е възможно или води до намалена ефективност. За да управлява двигателя, контролерът (честотният преобразувател) трябва да може да определя текущото състояние на ротора по всяко време. За целта се използват два различни метода, единият от които използва обратна връзка от сензора за определяне на текущото положение на ротора, а другият не го използва.
Отличителна черта на двигател с възбуждане от постоянни магнити е естеството на обратната електродвижеща сила (ЕМС). В режим на генератор моторът генерира напрежение, наречено обратно ЕМП. За оптимално управление на двигателя, контролерът трябва да съвпада възможно най-близо с формата на вълната на входното напрежение с формата на вълната на обратното ЕМП. Производителите на безчеткови постояннотокови двигатели използват за тази цел превключване с правоъгълна вълна (Фигура 3).
PM двигатели като алтернатива на EC двигатели
Всеки тип двигател с постоянен магнит има своите предимства и недостатъци. Синусоидалните комутирани PM двигатели са структурно по-прости, но изискват по-сложни схеми за управление. В случая на EC двигатели ситуацията е диаметрално противоположна: създаването на сигнал с правоъгълна вълна на обратната ЕМП е по-трудно, но структурата на управляващата верига е значително опростена. Въпреки това, технологията за електронно превключване има по-висока пулсация на въртящия момент поради използването на превключване на квадратни вълни. Този тип двигател също използва 1,22 пъти по-високо напрежение от двигателите с PM поради използването на две фази вместо три.
Използването на постоянни магнити в двигателя (фиг. 4) почти напълно елиминира загубите на ротора, което води до повишена ефективност.
Предимствата на ефективността на EC двигателите в сравнение с традиционните еднофазни индукционни двигатели със засенчен полюс са най-значими в диапазона на мощност от няколкостотин вата. Трифазните асинхронни двигатели обикновено имат мощност над 750 W. Предимството на ефективността на EC двигателите намалява с увеличаване на мощността на оборудването. Системи, базирани на EC двигатели и PM двигатели (електроника плюс двигател) с подобни конфигурации (захранване, EMC филтър и т.н.) имат сравнима ефективност.
Трифазните индукционни двигатели сега се използват широко със стандартни монтажни и рамкови размери, определени в IEC EN 50487 или IEC 72. Въпреки това, много PM двигатели използват други стандарти. Серво задвижванията са типичен пример. С компактен размер и дълъг ротор, серво задвижванията са оптимизирани за високо динамични приложения.
Двигателите с PM вече се предлагат в стандартни IEC размери на рамката, което позволява използването на високоефективни двигатели с постоянен магнит в съществуващи системи. Това позволява по-старите трифазни индукционни двигатели (TPIM) да бъдат заменени с по-ефективни PM двигатели.
Съществуват два вида PM двигатели според стандартите на IEC:
Вариант 1: Двигателите PM/EC и TPIM имат еднакъв размер на рамката.
Пример. Моторът 3kW TPIM може да бъде заменен с EC/PM двигател със същия размер.
Вариант 2: PM/EC двигател с оптимизиран размер на рамката и TPIM двигател имат една и съща мощност. Поради факта, че PM двигателите обикновено са по-компактни при сравнимо ниво на мощност, размерът на рамката е по-малък, отколкото при TPIM тип двигател.
Пример. 3 kW тип TPIM двигател може да бъде заменен с EC/PM тип двигател с размер на рамката, съответстващ на 1,5 kW тип TPIM двигател.
EC+ технология
Технологията Danfoss EC+ е родена в отговор на изискванията на клиента. Позволява ви да използвате PM-мотори заедно с честотни преобразуватели на Danfoss. Клиентите имат възможност да изберат двигател от всеки производител. По този начин те получават всички предимства на EC технологията на сравнително ниска цена, без да губят възможността да оптимизират цялата система според нуждите.
Комбинирането на най-ефективните отделни компоненти в една система също осигурява набор от предимства. Използвайки стандартни компоненти, клиентите са независими от доставчиците и имат свободен достъп до резервни части. Не е необходимо да регулирате инсталационните връзки при смяна на двигателя. Пускането в експлоатация на двигателя е подобно на пускането в експлоатация на стандартен трифазен асинхронен двигател.
Предимства на технологията EC+
стандартен трифазен
асинхронен двигател
(отдолу) и оптимизиран
PM двигател (отгоре)
Предимствата на EC+ технологията включват следните фактори:
- Възможност за избор на вида на използвания двигател (двигател с постоянен магнит или асинхронен двигател).
- Схемата за управление на двигателя остава непроменена.
- Независимост от производителя при избора на компоненти на двигателя.
- Високата ефективност на системата се постига чрез използването на компоненти с висока производителност.
- Възможност за надграждане на съществуващи системи.
- Широка гама от мощности на двигателя.
- Значително намалени тегловни и габаритни параметри на оборудването (фиг. 5).
В допълнение към предимствата, изброени по-горе, трябва да се отбележи още една характеристика на технологията EC+. Факт е, че обикновените вентилатори с електронна комутация не могат да осигурят производителност над номиналната, тъй като имат ограничение на скоростта. В същото време вентилаторите, изградени в съответствие с архитектурата EC+, могат да бъдат овърклокнати до скорост на въртене на работното колело над номиналната. На практика това означава възможност за увеличаване на въздушния поток над номиналния.
В допълнение, работата на двигателите EC+ може да се контролира чрез BACnet, ModBus и други мрежови протоколи.
EC+ технологията от гледна точка на крайния потребител
Отделно трябва да се каже за гледната точка на технологията EC + от гледна точка на крайните потребители (като правило това са специалисти по проектиране, монтаж и експлоатация на вентилационни системи):
Позната технология.Много професионалисти използват стандартни двигатели от серията Danfoss VLT HVAC Drive от дълго време. Конфигурацията на PM двигателите е почти идентична. Потребителят трябва само да въведе новите параметри на двигателя в системата за управление на сградата. Принципът на управление на работата на двигателя остава непроменен. По този начин управлението на двигатели от различни типове в рамките на една и съща система не е трудно. Възможна е и замяна на стандартния асинхронен двигател с PM двигател.
Независим от производителя.Потребителите имат гъвкавостта да персонализират своите системи с избор на стандартни компоненти от различни производители. Оптимална производителност на системата.Единственият начин да постигнете оптимална производителност е да използвате най-ефективните компоненти. Потребителите, които искат да постигнат максимално спестяване на енергия, трябва не само да използват ефективни компоненти, но и да имат ефективна система, изградена около тези компоненти.
Ниски разходи за поддръжка.Недостатъкът на интегрираните системи често е невъзможността за подмяна на отделни компоненти. Износените части (като лагери) не винаги могат да бъдат сменени без смяна на самия двигател, което може да доведе до сериозни разходи. Принципът на работа на технологията EC + включва използването на стандартни компоненти, които потребителят може да променя независимо един от друг. Това минимизира разходите за поддръжка на системата.
По този начин технологията EC+ изглежда много обещаваща в светлината на съвременните тенденции в енергоспестяването и повишаването на степента на управляемост и управляемост на различни елементи на инженерните подсистеми на сградата. Универсалността на технологията също трябва да играе своята роля - възможността за нейното приложение върху предварително инсталирано оборудване.
Юрий Хомуцки, технически редактор на списание "СВЯТ НА КЛИМАТА"
Статията използва материали от техническата документация на Danfoss.
Двигателят е DC двигател с интегрирана комутационна електроника и постоянни магнити във външния ротор. Такъв двигател се нарича електронно комутиран или просто EC двигател.
Как работи EC моторът?
На снимката виждаме двигателя в разреза. Постоянни магнити във външните намотки на ротора и статора. Постоянните магнити създават магнитно поле. С помощта на вградена електроника се променя посоката на потока в намотката на статора. Така ebmpapst се отърва от четките, които, както знаете, не са издръжливи и изискват редовна подмяна.
EC мотор в секция
Как работи електрониката?
Ролята на превключвател в двигателя ebmpapst EC се играе от транзистор.
Принципът на работа е прост - управляващ сигнал с ниска мощност към транзистора допринася за преминаването на голям ток през намотката на статора. Това задвижва ротора на двигателя.
Ако няма управляващ сигнал на базата на транзистора, тогава няма ток в намотката, няма ускорение на ротора в даден момент.
Предимства на EC двигателя
- Напрежението може да варира в широк диапазон. За 1-фазен 200-277 V AC, за 3-фазен 380-480 V AC. Честота 50 Hz или 60 Hz.
- Двигателят е с вграден ЕМС филтър, защита срещу ниско напрежение в мрежата, защита срещу прекъсване на фазата.
- Вградена защита срещу прегряване на мотора и електрониката, мотора просто се изключва.
- Вградена защита срещу блокиране на ротора.
- Ниско ниво на шум, особено при ниски скорости.
- Компактен дизайн благодарение на външен ротор.
- Не изисква поддръжка през целия експлоатационен живот.
- Дълъг експлоатационен живот, тъй като няма износващи се части (четки).
- Висока ефективност, до 92%, минимална загуба на енергия и минимално самонагряване.
- Всичко има за управление, не е необходим честотен преобразувател, не е необходим синусоидален филтър.
EC моторна ефективност
Свързване на няколко фена в група
Има възможност за комбиниране на няколко EC вентилатора в групи. Един вентилатор е основен (master), останалите са роби (slave). По този начин, контролирайки главния вентилатор, ние контролираме цялата група. Това е необходимо при инсталиране на кондензатор или в "чисти стаи". Контролният сигнал 0-10V или 4-20mA трябва да се прилага само към главния вентилатор.
Указания за работа с EC-control.
Програмата EC-control е предназначена за настройка на електронно комутирани вентилатори. Програмата е безплатна.
За да го получите, изпратете ни заявка и ние ще ви го предоставим.
(инструкция за работа с ec-control на руски 2014 г.)
Видео клип EC-технология:
EC-мотори: какво, къде, защо и за какво
E. P. Vishnevskiy, кандидат на техническите науки, технически директор, United Elements Group
Г. В. Малков, продуктов мениджър
Специалистите днес стават все по-ориентирани към закупуването на енергоспестяващо оборудване. Той е по-скъп от традиционния, но напълно се изплаща в процеса на работа. EC-моторите, описани в статията, позволяват намаляване на потреблението на енергия, като същевременно увеличават производителността на оборудването и времето за повреда.
ключови думи: EC-мотор, EC-вентилатор, енергоспестяващо оборудване
Описание:
В момента специалистите все повече се фокусират върху закупуването на енергоспестяващо оборудване. В сравнение с традиционния, той е по-скъп, но напълно се изплаща по време на работа. EC двигателите, на които е посветена тази статия, позволяват да се намали консумацията на енергия, като същевременно се увеличи производителността на оборудването и периода на неговата непрекъсната работа.
EC двигатели: какво, къде, защо и защо
Енергоспестяване с EC системи в различни области
заключения
Обобщавайки всички предимства на системите, придобити с EC технологията, може да се подчертае най-важното: електронно управляваните EC вентилатори реагират плавно на променящите се изисквания за мощност, работят в особено икономичен режим на частично натоварване и са нечувствителни към колебанията на напрежението. EC вентилаторите осигуряват до 30% намаление на консумацията на електрическа енергия в сравнение с конвенционалните трифазни AC вентилатори.
Литература
- Вишневски Е. П. Енергоспестяване при проектирането на сградни системи за микроклимат // Санитарно инженерство, отопление, климатизация (S. O.K.). - 2010. - № 1.
- Вишневски Е. П., Чепурин Г. В. Нови европейски стандарти в областта на ОВК // Водопровод, отопление, климатизация (S. O.K.). - 2010. - № 2.
- EC вентилатори в термопомпи // Водопровод, отопление, климатизация (S.O.K.). - 2008. - № 6.
- EC вентилатори за зеленчукови складове и камери за гъби // Водопровод, отопление, климатизация (S.O.K.). - 2010. - № 1.
- Страхотен климат и ниски разходи за енергия с EC вентилатори в циркулационни помпи Airius // Водопровод, отопление, климатизация (S.O.K.). - 2008. - № 2.
- Синергията на EC двигатели и FCU // Модерни строителни услуги. 2006, август.
- EC двигатели за охладители // Продуктов бюлетин. октомври 2007 г
- ГОСТ-Р 52539-2006. Чистотата на въздуха в лечебните заведения. Общи изисквания.
- GOST R ISO 14644-4-2002. Чисти стаи и свързани контролирани среди.
