Energetska efikasnost opreme u velikoj meri zavisi od energetske efikasnosti komponenti i tehničkih rešenja koja se u njoj koriste. Nedavno su postale popularne primjene u kompresorima, pumpama i ventilatorima motora s promjenjivom brzinom.

Povećajte efikasnost optimizacijom komponenti koje se koriste

Uz visokoefikasne asinhrone motore, danas su u širokoj upotrebi i motori sa rotorima s permanentnim magnetima koji imaju visoku efikasnost. Motori koji koriste ovu tehnologiju nadaleko su poznati u HVAC industriji kao elektronički komutirani (EC) motori. Tipično, EC motori se koriste u ventilatorima s vanjskim rotorom.

Da bi koristio EC tehnologiju u raznim industrijama, Danfoss je uzeo vremenski testiran VVC+ algoritam i optimizovao ga za rad sa sinhronim motorima sa trajnim magnetima. Efikasnost ovog tipa motora, koji se skraćeno često nazivaju motori sa trajnim magnetima (PM), uporediva je sa EC motora. Istovremeno, dizajn PM motora je u skladu sa IEC standardima, što olakšava njihovu integraciju u nove i postojeće sisteme i uvelike pojednostavljuje puštanje motora u rad.

Danfoss EC+ tehnologija omogućava upotrebu IEC kompatibilnih PM motora sa Danfoss VLT frekventnim pretvaračima.

Standardi energetske efikasnosti

Povećanje efikasnosti sistema je jednostavan način za smanjenje potrošnje energije sistema. Iz tog razloga, Evropska unija je odobrila minimalne standarde energetske efikasnosti za niz tehničkih uređaja. Dakle, za trofazne asinhrone motore uveden je minimalni standard energetske efikasnosti (MEPS) (vidi tabelu).

Table. MEPS standardi za elektromotore

Međutim, da bi se postigla maksimalna energetska efikasnost, pažnja se mora posvetiti performansama sistema u celini. Na primjer, česti ciklusi start/stop na IE2 motorima rezultiraju povećanjem potrošnje energije što negira uštede postignute u normalnom radu.

Posebnu pažnju treba obratiti i na ventilatore i pumpe. Upotreba frekventnog pretvarača u kombinaciji sa uređajima ove vrste omogućava vam postizanje veće efikasnosti. Dakle, odlučujući faktor je ukupna performansa sistema, a ne performanse pojedinačnih komponenti. Prema VDI DIN 6014, efikasnost sistema se definiše kao proizvod efikasnosti njegovih sastavnih delova:

Efikasnost sistema = Efikasnost pogona × Efikasnost motora × Efikasnost veze × Efikasnost ventilatora.

Kao primjer, razmotrite efikasnost centrifugalnog ventilatora s vanjskim rotorom koji se koristi zajedno s EC motorom. Da bi se postigla kompaktna veličina sistema, motor je dijelom smješten unutar radnog kola ventilatora. Takva shema smanjuje performanse ventilatora i efikasnost sistema u cjelini. Dakle, visoka efikasnost motora uopšte ne garantuje visoku efikasnost čitavog sistema (slika 1).

Rice. 1. Efikasnost različitih sistema koji koriste centrifugalni ventilator prečnika 450 mm. Efikasnost motora se utvrđuje tokom merenja. Efikasnost ventilatora dobijena iz kataloga proizvođača

Kako radi EC motor

U HVAC industriji, EC motor se općenito smatra posebnim tipom motora koji ima kompaktnu veličinu i visoku efikasnost. EC motori rade na principu elektronske komutacije umjesto tradicionalne komutacije četkom koja se nalazi u DC motorima. Proizvođači EC motora zamjenjuju namotaj rotora trajnim magnetima. Magneti poboljšavaju efikasnost, dok elektronska komutacija eliminiše problem mehaničkog trošenja četkica. Budući da je princip rada EC motora sličan onom kod DC motora, takvi motori se često nazivaju DC motori bez četkica (BLDC).

Motori ove klase obično imaju snagu do nekoliko stotina vati. U industriji ventilacije i klimatizacije najčešće se koriste kao vanjski rotacijski motori i koriste se u širokom rasponu snage. Snaga nekih uređaja može doseći 6 kW.

Rice. 2. Razne vrste motora

Zahvaljujući ugrađenim trajnim magnetima, motori s trajnim magnetima ne zahtijevaju poseban namotaj za pobudu. Međutim, za rad im je potreban elektronski kontroler koji stvara rotirajuće polje. Direktno povezivanje na električni vod obično nije moguće ili rezultira smanjenom efikasnošću. Za upravljanje motorom, kontroler (pretvarač frekvencije) mora biti u stanju odrediti trenutno stanje rotora u bilo kojem trenutku. U tu svrhu koriste se dvije različite metode, od kojih jedna koristi povratnu informaciju od senzora za određivanje trenutne pozicije rotora, a druga je ne koristi.

Rice. 3. Poređenje različitih tipova komutacije

Posebnost motora s pobudom iz permanentnih magneta je priroda obrnute elektromotorne sile (EMF). U režimu generatora, motor generiše napon koji se naziva povratni EMF. Za optimalnu kontrolu motora, kontroler mora uskladiti talasni oblik ulaznog napona što je bliže moguće povratnom EMF talasnom obliku. Proizvođači jednosmjernih motora bez četkica u tu svrhu koriste preklapanje kvadratnog vala (slika 3).

PM motori kao alternativa EC motorima

Svaki tip motora sa trajnim magnetima ima svoje prednosti i nedostatke. Sinusno-talasni komutirani PM motori su strukturno jednostavniji, ali zahtijevaju složenije upravljačko kolo. U slučaju EC motora, situacija je dijametralno suprotna: stvaranje pravokutnog povratnog EMF signala je teže, ali je struktura upravljačkog kruga uvelike pojednostavljena. Međutim, elektronska tehnologija preklapanja ima veće talasanje obrtnog momenta zbog upotrebe preklapanja kvadratnog talasa. Ovaj tip motora također koristi 1,22 puta veći napon od PM motora zbog korištenja dvije faze umjesto tri.

Rice. 4. Ekvivalentna kola motora

Upotreba trajnih magneta u motoru (slika 4) gotovo u potpunosti eliminiše gubitke na rotoru, što dovodi do povećanja efikasnosti.

Prednosti efikasnosti EC motora u odnosu na tradicionalne jednofazne indukcione motore sa zasjenjenim polovima su najznačajnije u rasponu snage od nekoliko stotina vati. Trofazni asinhroni motori obično imaju snagu veću od 750W. Prednost EC motora u efikasnosti se smanjuje kako se povećava nazivna snaga opreme. Sistemi zasnovani na EC motorima i PM motorima (elektronika plus motor) sa sličnim konfiguracijama (napajanje, EMC filter, itd.) imaju uporedivu efikasnost.

Trofazni asinhroni motori se sada široko koriste sa standardnom instalacijom i dimenzijama okvira definisanim u IEC EN 50487 ili IEC 72. Međutim, mnogi PM motori koriste druge standarde. Servo pogoni su tipičan primjer. Sa kompaktnom veličinom i dugim rotorom, servo pogoni su optimizirani za visoko dinamičke aplikacije.

PM motori su sada dostupni u standardnim IEC veličinama okvira, omogućavajući visokoefikasne motore sa trajnim magnetima da se koriste u postojećim sistemima. Ovo omogućava da se stariji trofazni indukcijski motori (TPIM) zamijene efikasnijim PM motorima.

Postoje dvije vrste PM motora prema IEC standardima:

Opcija 1: PM/EC i TPIM motori imaju istu veličinu okvira.

Primjer. 3kW TPIM motor može se zamijeniti EC/PM motorom iste veličine.

Opcija 2: PM/EC motor s optimiziranom veličinom okvira i TPIM motor imaju istu snagu. Zbog činjenice da su PM motori obično kompaktniji na uporedivom nivou snage, veličina okvira je manja nego kod motora tipa TPIM.

Primjer. Motor tipa TPIM od 3 kW može se zamijeniti motorom tipa EC/PM s veličinom okvira koja odgovara motoru tipa TPIM od 1,5 kW.

EC+ tehnologija

Danfoss EC+ tehnologija je rođena kao odgovor na zahtjeve kupaca. Omogućava vam da koristite PM-motore zajedno sa Danfoss frekventnim pretvaračima. Kupci imaju priliku odabrati motor bilo kojeg proizvođača. Tako dobijaju sve prednosti EC tehnologije po relativno niskoj cijeni, bez gubitka mogućnosti optimizacije cijelog sistema po potrebi.

Kombinovanje najefikasnijih pojedinačnih komponenti unutar jednog sistema takođe pruža niz prednosti. Korišćenjem standardnih komponenti kupci su nezavisni od dobavljača i imaju slobodan pristup rezervnim delovima. Prilikom zamjene motora nije potrebno podešavati instalacijske priključke. Puštanje u rad motora slično je puštanju u rad standardnog trofaznog asinhronog motora.

Prednosti EC+ tehnologije

Rice. 5. Poređenje veličina
standardni trofazni
indukcioni motor
(dole) i optimizovano
PM motor (gore)

Prednosti EC+ tehnologije uključuju sljedeće faktore:

• Mogućnost odabira tipa motora koji se koristi (motor s trajnim magnetom ili asinhroni motor).
• Šema upravljanja motorom ostaje nepromijenjena.
• Nezavisnost od proizvođača u izboru komponenti motora.
• Visoka efikasnost sistema postiže se upotrebom komponenti visokih performansi.
• Mogućnost nadogradnje postojećih sistema.
• Širok raspon nazivnih snaga motora.
• Značajno smanjeni parametri težine i veličine opreme (slika 5).

Pored gore navedenih prednosti, treba istaći još jednu osobinu EC+ tehnologije. Činjenica je da konvencionalni elektronski komutirani ventilatori ne mogu pružiti performanse iznad nominalnih, jer imaju ograničenje brzine. Istovremeno, ventilatori izgrađeni prema EC+ arhitekturi mogu se overclockati na brzinu rotacije impelera iznad nominalne. U praksi to znači mogućnost povećanja protoka vazduha iznad nominalnog.

Osim toga, rad EC+ motora može se kontrolisati preko BACnet, ModBus i drugih mrežnih protokola.

EC+ tehnologija iz perspektive krajnjeg korisnika

Zasebno, treba reći o pogledu na EC + tehnologiju sa stanovišta krajnjih korisnika (u pravilu su to stručnjaci za projektovanje, ugradnju i rad ventilacijskih sistema):

Poznata tehnologija. Mnogi profesionalci već duže vrijeme koriste standardne Danfoss VLT HVAC Drive serije motora. Konfiguracija PM motora je gotovo identična. Korisnik samo treba da unese nove parametre motora u sistem upravljanja zgradom. Princip kontrole rada motora ostaje nepromijenjen. Dakle, kontrola motora različitih tipova u okviru istog sistema nije teška. Također je moguće zamijeniti standardni asinhroni motor sa PM motorom.

Nezavisan od proizvođača. Korisnici imaju fleksibilnost da prilagode svoje sisteme izborom standardnih komponenti različitih proizvođača. Optimalne performanse sistema. Jedini način za postizanje optimalnih performansi je korištenje najefikasnijih komponenti. Korisnici koji žele da postignu maksimalnu uštedu energije moraju ne samo da koriste efikasne komponente, već i da imaju efikasan sistem izgrađen oko ovih komponenti.

Niski troškovi održavanja. Nedostatak integrisanih sistema je često nemogućnost zamene pojedinačnih komponenti. Istrošeni dijelovi (kao što su ležajevi) ne mogu se uvijek zamijeniti bez promjene samog motora, što može dovesti do ozbiljnih troškova. Princip rada EC+ tehnologije podrazumijeva korištenje standardnih komponenti koje korisnik može mijenjati nezavisno jedna od druge. Ovo minimizira troškove održavanja sistema.

Stoga se EC+ tehnologija čini vrlo perspektivnom u svjetlu aktuelnih trendova uštede energije i povećanja stepena upravljivosti i upravljivosti različitih elemenata građevinskih podsistema. Svestranost tehnologije također bi trebala odigrati svoju ulogu - mogućnost njene primjene na prethodno instaliranoj opremi.

Yuri Khomutsky, tehnički urednik časopisa "CLIMATE WORLD"

U članku su korišteni materijali iz Danfossove tehničke dokumentacije.

U savremenom svijetu problem uštede energije postao je akutan. Stoga, pitanja smanjenja potrošnje energije postaju aktuelna za sisteme klimatizacije i ventilacije, a tome se iz godine u godinu poklanja sve više pažnje. Sve više se u tehničkim specifikacijama za projektovanje ventilacionih sistema postavljaju strogi uslovi za potrošnju energije, odnosno stručnjaci postavljaju najekonomičniju opremu. EC motori, kojima je posvećen ovaj članak, upravo su oprema koja vam omogućava da uštedite na električnoj energiji, a istovremeno povećavate performanse opreme i njen vijek trajanja.

Nije tajna da HVAC sistemi zauzimaju oko 70% energetskih resursa u industrijskim i velikim komercijalnim zgradama. Novi pravac u uštedi energije je upotreba tzv EU- motori. Upotreba ovih motora još nije toliko raširena, ali u posljednje vrijeme i strani i domaći dobavljači nude opremu opremljenu EC motorima.

Šta jeEU-motor?EU-motor - ovo je sinhroni motor bez četkica sa ugrađenom elektronskom kontrolom, inače se može nazvati elektronski komutiranim, otuda latinska skraćenica EU- Elektronski uključen. Ventilatori napravljeni na bazi ovog motora nazivaju se EC ventilatori.

EC motor je izgrađen na bazi vanjskog rotora na koji su smješteni trajni magneti. Rotor se kontroliše kontrolisanim dovodom električne energije do namotaja statora, a zavisi od trenutnog položaja rotora. Rotor se prati pomoću Hallovih senzora, kao i kontrolnih parametara koji se postavljaju od vanjskih senzora u obliku strujnih ili potencijalnih signala. Motor ima ugrađen PID - kontroler (proporcionalno-integralni diferencijal), koji vam omogućava da podesite brzinu reakcije motora na promjenu kontrolnog signala.

Kako radi EC motor može se opisati na ovaj način, upravljanje vektorom magnetskog polja koje stvaraju ugrađeni magneti vrši se promjenom smjera struje u namotu statora. Kontroler izračunava koji je polaritet potreban za kontinuiranu rotaciju rotora pri datoj brzini.

Još jedna prednost korištenjaEU-motori se mogu smatrati minimalnim stvaranjem toplote, dok AC motori imaju radnu temperaturu do 75 stepeni. Dozvoljene radne temperature motora su +75 i 20C.

Pa zašto koristitiEU- motori opravdani? Evo glavnih prednosti - kompaktna veličina, visoke stope uštede energije, glatka i precizna kontrola, nizak nivo buke, smanjeno stvaranje toplote, skoro potpuno odsustvo vibracija, visoka aerodinamika i snaga usklađena sa radnim kolom, veći resurs motora. EC motori praktički nemaju vršna startna opterećenja, zahvaljujući ugrađenom regulatoru, koji omogućava glatko povećanje amplitude. Startna struja obično prelazi nazivnu struju za 5-7 puta u ventilatorima na izmjeničnu struju, što podrazumijeva potrebu za povećanjem poprečnog presjeka ožičenja i parametara startera.

EC motori imaju veću efikasnost, dostižući 80-90%, budući da je rotor vanjski sa trajnim magnetima, zbog čega nema gubitaka topline, u poređenju sa kratkospojnim rotorom asinhronog motora.

Visok stepen uštede energije postiže se, između ostalog, kontrolom brzine. Ušteda energije do 30% u odnosu na trofazne AC motore. Osim toga, EC motori su manje osjetljivi na udare struje zbog elektronske regulacije.

Sa operativne tačke gledišta, prednosti EC motora su zbog činjenice da su rotirajući delovi projektovani kao jedna dinamički i statički uravnotežena komponenta, čija je ukupna težina ravnomerno raspoređena na oba noseća ležaja, što značajno utiče na životni vek. proizvoda. Prateća okolnost su i minimalne vibracije i buka tokom rada EC motora.

Koji su još argumenti potrebni za korištenje opreme s EC motorima?

EC-motori: šta, gdje, zašto i za šta

E. P. Vishnevskiy, kandidat tehničkih nauka, tehnički direktor, United Elements Group
G. V. Malkov, menadžer proizvoda

Stručnjaci danas postaju sve više orijentisani na kupovinu opreme za uštedu energije. Skuplji je od tradicionalnog, ali se u potpunosti vraća u procesu rada. EC-motori opisani u članku omogućavaju smanjenje potrošnje energije uz povećanje performansi opreme i vremena do kvara.

ključne riječi: EC-motor,EC-ventilator, oprema za uštedu energije

Opis:

Trenutno su stručnjaci sve više fokusirani na kupovinu opreme za uštedu energije. U poređenju sa tradicionalnim, skuplji je, ali se u potpunosti isplati tokom rada. EC motori, kojima je posvećen ovaj članak, omogućavaju smanjenje potrošnje energije, povećavajući produktivnost opreme i period njenog neprekidnog rada.

EC motori: šta, gdje, zašto i zašto

Ušteda energije sa EC sistemima u raznim oblastima

zaključci

Sumirajući sve prednosti sistema stečenih EC tehnologijom, može se istaći glavna stvar: elektronski kontrolisani EC ventilatori glatko reaguju na promenljive zahteve izlazne snage, rade u posebno ekonomičnom režimu delimičnog opterećenja i neosetljivi su na fluktuacije napona. EC ventilatori obezbeđuju smanjenje potrošnje električne energije do 30% u poređenju sa konvencionalnim trofaznim AC ventilatorima.

Književnost

1. Vishnevsky E. P. Ušteda energije u projektiranju mikroklimatskih sustava zgrada // Sanitarna tehnika, grijanje, klimatizacija (S. O.K.). - 2010. - br. 1.
2. Vishnevsky E. P., Chepurin G. V. Novi europski standardi u području HVAC // Vodovod, grijanje, klimatizacija (S. O.K.). - 2010. - br. 2.
3. EC ventilatori u toplotnim pumpama // Vodovod, grijanje, klimatizacija (S.O.K.). - 2008. - br. 6.
4. EC ventilatori za skladišta povrća i komore za gljive // ​​Vodovod, grijanje, klimatizacija (S.O.K.). - 2010. - br. 1.
5. Odlična klima i niski troškovi energije sa EC ventilatorima u Airius cirkulacionim pumpama // Vodovod, grijanje, klimatizacija (S.O.K.). - 2008. - br. 2.
6. Sinergija EC motora i FCU-a // Modern Building Services. 2006, avgust.
7. EC motori za rashladne jedinice // Bilten proizvoda. oktobar 2007
8. GOST-R 52539-2006. Čistoća vazduha u medicinskim ustanovama. Opšti zahtjevi.
9. GOST R ISO 14644-4-2002. Čiste sobe i povezana kontrolirana okruženja.

Motor je DC motor s integriranom komutacijskom elektronikom i trajnim magnetima u vanjskom rotoru. Takav motor se zove elektronski komutirani ili jednostavno EC motor.

Kako radi EC motor?

Na slici vidimo motor u rezu. Trajni magneti u vanjskim namotajima rotora i statora. Trajni magneti stvaraju magnetno polje. Uz pomoć ugrađene elektronike mijenja se smjer strujanja u namotaju statora. Tako se ebmpapst riješio četkica koje, kao što znate, nisu izdržljive i zahtijevaju redovnu zamjenu.

EC motor u sekciji

Kako radi elektronika?

Ulogu prekidača u ebmpapst EC motoru igra tranzistor.

Princip rada je jednostavan - upravljački signal male snage na tranzistor doprinosi prolasku velike struje kroz namotaj statora. Ovo pokreće rotor motora.

Ako nema upravljačkog signala zasnovanog na tranzistoru, onda nema struje u namotu, nema ubrzanja rotora u datom trenutku.

Prednosti EC motora

• Napon može varirati u širokom rasponu. Za 1-fazne 200-277 V AC, za 3-fazne 380-480 V AC. Frekvencija 50 Hz ili 60 Hz.
• Motor ima ugrađen EMC filter, zaštitu od niskog napona u mreži, zaštitu od prekida faze.
• Ugrađena zaštita od pregrijavanja motora i elektronike, motor se jednostavno isključuje.
• Ugrađena zaštita od blokiranja rotora.
• Nizak nivo buke, posebno pri malim brzinama.
• Kompaktan dizajn zahvaljujući vanjskom rotoru.
• Ne zahtijeva održavanje tokom cijelog vijeka trajanja.
• Dug vijek trajanja jer nema habajućih dijelova (četkica).
• Visoka efikasnost, do 92%, minimalni gubitak energije i minimalno samozagrevanje.
• Sve je tu za kontrolu, frekventni pretvarač nije potreban, sinusni filter nije potreban.

EC efikasnost motora

Povezivanje više ventilatora u grupu

Moguće je kombinirati nekoliko EC ventilatora u grupe. Jedan ventilator je glavni (master), ostali su slave (slave). Dakle, kontrolom glavnog ventilatora, kontroliramo cijelu grupu. Ovo je potrebno kada se instalira na kondenzator ili u "čiste prostorije". Kontrolni signal 0-10V ili 4-20mA treba primijeniti samo na glavni ventilator.

Upute za rad sa EC-kontrolom.

EC-control program je namijenjen za postavljanje elektronski komutiranih ventilatora. Program je besplatan.

Da biste ga primili, pošaljite nam zahtjev i mi ćemo vam ga dostaviti.

(uputstvo za rad sa ec-controlom na ruskom 2014)

Video klip EC-tehnologija: