Частотный регулятор для вентилятора: Частотный преобразователь для вентилятора (принцип действия) – Как выбрать регулятор скорости вращения вентиляторов | Реобас | Блог

Преобразователи частоты для вентиляторов

Большинство общепромышленных моделей частотных преобразователей можно использовать для управления вентиляторами, но для этого необходимо их запрограммировать специальным образом.

Преобразователи частоты для вентиляторов особо эффективны при контроле расхода воздуха. В частотных преобразователях для вентиляторов оптимизирован функционал и повышена экономичность регулирования вентиляторов.

Модели приборов и аналоги

Преобразователи для вентиляторов зачастую оптимизированы под применение в насосных системах и многие модели пересекаются в своем назначении. Краткая информация в таблице, подробная же представлена на соответствующих карточках частотных преобразователей.

Области применения преобразователей частоты для вентиляторов

Оптимальные области применения ПЧ для вентиляторов:

• Нефтегазовый комплекс (охлаждаемые жидкие/газообразные продукты, градирни)
• Системы вентиляции и кондиционирования
• Энергетика (котельные, котлоагрегаты, тягодутьевые машины, системы регулирования дымососа)
• Компрессорные установки (экономится энергия на промышленных предприятиях путем поддержания оптимального давления при сопутствующем оптимальном расходе)
• Пневматические системы

Назначение частотных преобразователей для вентиляторов

• Оптимальное регулирование производительности компрессоров и вентиляторов
• Автоматическое поддержание требуемой температуры (воздуха в производственных помещениях; жидких/газообразных продуктов и т.п.)
• Повышение экономичности/надежности систем охлаждения (воздушного), увеличение ресурса оборудования вентиляций
• Уменьшение энергозатрат охлаждающих систем
• Защита электродвигателей вентиляторного оборудования, прогнозирование отказов

Преимущества

Преобразователи частоты для вентиляторов дают преимущества:

• Наиболее оптимальное управление системами вентиляторов и компрессоров, обеспечивая экономию электроэнергии (в отдельных случаях до 70%)
• Полная автоматизация объекта
• Снижают износ сопутствующей аппаратуры (коммутационной и т.п.)
• Увеличивают срок службы ЭД исключая тяжелые пусковые режимы

Недостатки

Недостатки ПЧ для вентиляторов зависят от используемого ими принципа работы и описаны на страницах скалярных и векторных преобразователей частоты.

Принцип работы преобразователей частоты для вентиляторов

Преобразователь частоты для вентиляторов отличается от иных ПЧ в основном внутренними законами управления. В общем случае, ПЧ для вентиляторов является регулирующим промежуточным звеном между промышленной силовой сетью и объектом управления (вентилятором, компрессором). В зависимости от требований и регулируемых параметров (давление, расход воздуха, температура продукта), ПЧ формирует нужное напряжение на объекте.

Пример использования ПЧ с вентиляторами:

Частотные регуляторы скорости вентиляторов | ВентКомфорт. Системы вентиляции и кондиционирования

Правильно функционирующая система вентиляции любого назначения и сложности всегда в своем составе имеет элементы управления. Включение и выключение вентсистемы, необходимость частого изменения количества приточного или вытяжного воздуха, соответствующее реагирование на аварийную ситуацию – для всех этих манипуляций и необходима автоматика и элементы управления, например, такие как частотные преобразователи, частотные регуляторы оборотов, сервоприводы, датчики и т.д. Поэтому, при инсталляции систем микроклимата, нужно понимать, насколько важны в работе сетевой вентиляции элементы управления и автоматика, что сэкономив на их приобретении, мы можем понести значительные расходы в процессе эксплуатации климатических систем.

Частотные регуляторы скорости вентиляторов, или регуляторы скорости оборотов (вращения), при вложении средств на их приобретение, впоследствии их применения оправдывают себя не только экономией на электроэнергии, но и снижением износа, что также является эффектом экономии, поэтому за срок их использования регуляторы окупаются в несколько раз.

Регуляторы бывают нескольких видов, симисторные, плавного регулирования, одно- и трехфазные – самые маломощные из них. Влагостойкий корпус симисторных регуляторов даёт возможность устанавливать эти регуляторы даже в условия повышенной влажности, загазованность или запыленности. Все трёхфазные симисторные регуляторы скорости обладают высокой точностью управления, снабжены плавким предохранителем.

Для более мощных вентиляторов используются регуляторы оборотов ступенчатого регулирования –  трансформаторные, 2-х, 3-х или 5-ступенчатые, одно- и трехфазные. Вес некоторых из них доходит до 30кг и имеют вид больших щитов управления.

Также на базе частотных регуляторов вращения, для очень крупных объектов,  могут выполняться профессиональные сборки: сложные шкафы управления.

Приобретя частотный регулятор, цена которого зависит и от эксплуатационных характеристик, и обязательно от бренда, мы экономим за счёт снижения потребления электроэнергии и увеличения срока службы электродвигателя, кроме указанных преимуществ, мы получаем значительное понижение шумов работающего вентилятора, когда не нужна максимальная мощность.

При выборе частотного регулятора для вентилятора, нужно руководствоваться сведениями, на какой максимальный ток он рассчитан.Регулятор оборотов можно применять в управлении одногоили группы вентиляторов. Важно, чтобы сумма токов всех подключенных к нему вентиляторов не превышала допустимый максимальный ток для данного регулятора.

Особенности выбора преобразователя частоты для применения с вентиляторами

Использование преобразователя частоты в системе вентиляции позволяет снизить шумность, продлить срок службы вентилятора и электродвигателя и получить заметную экономию электроэнергии.

Общие принципы выбора преобразователя частоты для двигателя изложены в статье «Помощь при выбора преобразователя частоты».

Использование преобразователя частоты для применения с вентиляционным оборудовванием может иметь свои особенности, которые можно выделить, рассмотрев выбор преобразователя частоты на примере конкретного применения.

1. Определение параметров двигателя.

Для корректного выбора преобразователя частоты для применения с вентилятором необходимо выяснить мощность, номинальный ток и напряжение электродвигателя вентилятора. Наиболее точно эти параметры можно узнать из паспорта или шильдика (таблички) двигателя.

Шильдик выглядит следующим образом:

Из шильдика следует, что двигатель трехфазный, его номинальное напряжение

380 В,  его номинальный ток (Iн) 1,94 А и мощность 0,75 кВт.

Иногда определить параметры электродвигателя невозможно по причине повреждения или отсутствия шильдика. Теоретически, используя справочники, можно определить недостающие параметры, зная тип электродвигателя, его типоразмер и высоту вала. Но на практике отсутствие или повреждение шильдика часто свидетельствует о длительной эксплуатации электродвигателя и старении изоляции его обмоток. При последующей работе такого электродвигателя с преобразователем частоты, усталость изоляции обмоток может привести к быстрому выходу электродвигателя из строя. Поэтому многие производители преобразователей частоты рекомендуют применять преобразователи частоты только с новыми электродвигателями. Год выпуска также обычно указывается на шильдике электродвигателя.

2. Определение максимального тока преобразователя частоты

Каждая рабочая машина или механизм имеет свои значения перегрузки и пускового момента. Так, например, для обеспечения работы работы осевого вентилятора коэффициент запаса по пусковому моменту (Kз) равен 1,1. Это означает, что преобразователь частоты должен иметь возможность выдавать ток на 10% выше номинального тока электродвигателя.

Расчет максимального тока (Im) для преобразователя частоты на примере осевого вентилятора будет следующим:

Im=Kз*Iн=1,1*1,94=2,13 А.

Таким образом, преобразователь частоты должен обеспечивать максимальный ток не ниже 2,13 А.

В параметрах преобразователя частоты указывается номинальный ток (In) и значение перегрузочной способности, которая указывается в процентах от номинального тока. Например, для преобразователя частоты серии Danfoss FC-051 Micro Drive значение перегрузочной способности (Kp) равно 150%.

При выборе преобразователя частоты должны соблюдаться следующие правила:

а) Номинальный ток преобразователя частоты (In) должен быть не ниже

номинального тока двигателя (Iн) вентилятора:

Iн ≤ In;

б) Максимальный ток преобразователя частоты (Imp) должен быть не ниже расчетного максимального тока:

Im ≤ Imp

Максимальный ток преобразователя частоты (Imp) можно рассчитать по следующей формуле:

Imp = (In / Kp)*100%.

3. Требования электромагнитной совместимости (ЭМС).

Преобразователь частоты является источником электромагнитных помех, которые могут негативно сказываться на работе электроустановок и электронных приборов. Для снижения негативного воздействия помех в преобразователе частоты могут устанавливаться входные фильтры ЭМС.

Существует классификация фильтров ЭМС, которая зависит от того, насколько хорошо фильтр сглаживает электромагнитные помехи. Например, для жилых помещений рекомендуется использовать фильтры A1 (категория размещения С2), а для промышленных предприятий — А2 (категория размещения С3). Фильтры более высокого класса, например А1, действуют эффективнее и могут также использоваться в помещениях категории С3, но при этом общая стоимость преобразователя частоты возрастет.

Для нашего примера будем считать, что вентилятор расположен в офисном помещении категории С2, потому необходим преобразователь частоты с фильтром ЭМС А1 или лучше.

4. Определение длины моторного кабеля.

Моторным кабелем называется кабель, которым соединяется преобразователь частоты и электродвигатель. Большинство производителей преобразователей частоты ограничивают длину моторного кабеля расстоянием 30-50 метров. Для увеличения длины моторного кабеля может потребоваться дополнительная установка дорогостоящих dU/dt фильтров или синус-фильтров.

При большой длине моторного кабеля можно использовать некоторые серии преобразователей частоты Danfoss или Vacon. Так, например, преобразователи частоты серии Vacon 100 FLOW могут эксплуатироваться с моторным кабелем длиной до 200 метров без применения специальных фильтров, а

Danfoss FC-102 HVAC Drive до 300 метров.

Для нашего примера будем считать, что расстояние от преобразователя частоты до вентилятора не более 25 метров.

5. Определение режима торможения электродвигателя.

Большинство вентиляторов останавливают выбегом, поэтому наличие тормозного прерывателя с возможностью подключения дополнительного тормозного сопротивления не нужно. Исключения составляют некоторые дымососы и вентиляторы градирен, где в зависимости от требований технического процесса может потребоваться установка дополнительных тормозных сопротивлений из-за большой инерции вентилятора.

При выборе преобразователя частоты для нашего примера наличие дополнительных тормозных сопротивлений не нужно и наличие тормозного прерывателя не принципиально..

6. Степень защиты и окружающая среда.

Преобразователь частоты может быть установлен в специальном шкафу с высокой степенью защиты от воздействий окружающей среды — влаги и пыли. В этом случае можно выбрать преобразователь частоты со степенью защиты IP21 и ниже. Преобразователь частоты в исполнении IP21 можно также установить без шкафа непосредственно на стену в сухом и чистом помещении, но при вероятности появления пыли или повышенной влажности степень защиты преобразователя частоты при установке вне шкафа должна быть не менее IP54.

Для нашего примера будем считать, что преобразователь частоты будет смонтирован в шкафу. Исходя из этих условий, выбираем привод в исполнении IP20 или IP21.

7. Выбор способа управления преобразователем частоты.

Управление преобразователем частоты может осуществляться разными способами: со встроенной панели управления преобразователя частоты, кнопками на двери шкафа или на панели управления, по сетевому протоколу (при наличии такой возможности).

Также нужно определить, что будет выступать сигналом для регулирования скорости вращения внтилятора: аналоговый датчик давления, дискретный датчик давления, задание скорости вращения потенциометром или по сетевому протоколу.

Предположим, что управлять и задавать скорость преобразователю частоты будет удаленный контроллер через сетевой протокол Modbus RTU. В тоже время нужна возможность местного управления преобразователем частоты с панели оператора, вынесенной на дверь шкафа.

Также необходимо иметь удаленную сигнализацию аварийного режима.

Учитывая вышесказанное, необходимо чтобы у преобразователя частоты был порт RS485 и поддержка Modbus RTU, возможность выноса панели на дверь шкафа и сигнальное реле — для передачи сигнала «Авария».

8. Выбор типа преобразователя частоты — специализированный или универсальный?

Удобство применения универсальных преобразователей частоты может проявляться в хорошем знании обслуживающим персоналом принципов настройки и эксплуатации, унификации запасных частей и применимостью на разных типах механизмов (одна серия преобразователей частоты может использоваться например и на грузоподъемном оборудовании, и для примения с вентиляторами). Но эта особенность зачастую определяет более сложную конструкцию и наличие множества невостребованных функций.

Наличие большого количества прикладных функций у универсального преобразователя частоты является его преимуществом, но в тоже время для конкретного применения количество функций может быть минимальным. Например, универсальный преобразователь частоты может управлять вентилятороми иметь ПИД-регулятор для точного поддержания давления в трубе, но не иметь функции каскадного регулятора для управления несколькими вентиляторами.

Кроме того, универсальный преобразователь частоты зачастую дороже узкоспециализированного. Исключения составляют универсальные привода малой мощности, обычно до 15-22 кВт

Специализированный преобразователь частоты, в свою очередь, имеет очень ограниченные возможности применения (например, основными сферами применения Vacon 100 FLOW являются насосы, вентиляторы и компрессоры). Но, для «своих» применений у специализированного преобразователя частоты есть множество специальных функций. Например, для управления вентиляторами у специализированных преобразователей частоты есть функции спящего режима, каскадного регулирования для вентиляторов, пожарный режим, часы реального времени, функция попеременного управления вентиляторами для оптимальной наработки ресурса.

На нашем примере видно, что мощность двигателя мала — 0,75 кВт, а наличие специализированных функций не нужно.

В связи с этим предпочтительнее выбор универсального преобразователя частоты малой мощности.

9. Подведем итоги:

Для выбора преобразователя частоты для применения с вентилятором нужна следующая информация:

— Параметры электродвигателя вентилятора;

— Тип внтилятора;

— Тип входного фильтра преобразователя частоты;

— Длина кабеля от вентилятора до преобразователя частоты;

— Степень защиты преобразователя частоты от воздействий окружающей среды;

— Способ управления преобразователем частоты;

— Необходимость использования специализированные функций.

Для нашего примера эти параметры будут такими:

Номинальный ток двигателя — 1,94 А;

Максимальный ток ПЧ (не ниже) — 2,13 А;

Входной фильтр — не хуже А1;

Длина моторного кабеля — 15 метров;

Тормозной прерыватель — не нужен;

Степень защиты корпуса ПЧ — IP20 или IP21;

Поддержка протокола Modbus RTU;

Возможность выноса панели на дверь шкафа;

Количество релейных выходов — 1;

Специальные функции не нужны.

Исходя из этого, выбираем преобразователь частоты

Danfoss серии FC-051 Micro Drive FC-051PK75T4E20h4XXCXXXSXXX, имеющий следующие характеристики:

Номинальный ток — 2,2 А;

Максимальный ток — 3,3 А;

Входной фильтр — A1;

Максимальная длина моторного кабеля — 50 метров;

Тормозной прерыватель — есть;

Степень защиты корпуса — IP20;

Поддержка протокола Modbus RTU – есть;

Возможность выноса панели на дверь шкафа — есть;

Количество релейных выходов — 1.

Преобразователи частоты Danfoss FC-051 Micro Drive не укомплектованы панелью оператора, поэтому её нужно заказывать отдельно. Существует два варианта панели оператора, отличающиеся наличием или отсутствием потенциометра на лицевой панели и степенью защиты от воздействий окружающей среды:

LCP 11 Панель оператора без потенциометра, степень защиты IP55	LCP 12 Панель оператора с потенциометром, степень защиты IP40

Для нашего случая попадание влаги на панель не ожидается, поэтому выбираем панель LCP12. 

Также нам нужен комплект для выноса панели на шкаф:

В состав этого комплекта уже входит кабель длиной 3 метра, поэтому никаких дополнительных аксессуаров больше не нужно.

Итоговый перечень нужного оборудования выглядит следующим образом:

1. Преобразователь частоты 3ф 0,75кВт (2,2А) FC-051 Micro Drive FC-051PK75T4E20h4XXCXXXSXXX — 1 шт.;

2. Панель оператора LCP 12 – 1 шт.;

3. Комплект для выноса панели оператора на шкаф с кабелем 3 м — 1 шт.

Для наглядности можно рассмотреть еще один пример выбора преобразователя частоты для применения с вентилятором:

Имеется радиальный вентилятор с двигателем 45 кВт, установленный в производственном помещении. Нужен преобразователь частоты, который будет установлен в шкафу на расстоянии 80 метров от вентилятора. Пуск и останов вентилятора будет осуществляться кнопками, на шкафу, вентилятор должен работать с тремя фиксированными скоростями, которые назначаются переключателем, также установленным на двери шкафа. Шильдик двигателя выглядит следующим образом:

Для выбора преобразователя частоты получаем следующие исходные данные:

— Двигатель асинхронный трехфазный АИР250S6 45 кВт, 980 об/мин, напряжение 380 В, рабочий ток 90,1 А;

— Вентилятор радиальный, коэффициент запаса по пусковому моменту 1,1, значит максимальный ток определяется по формуле:

Im = Kз*Iн = 1,1*90,1 = 99,11 А;

— Вентилятор установлен в промышленном помещении, значит нужен выходной фильтр класса не хуже A2;

— Длина моторного кабеля — 80 метров;

— Тормозной прерыватель — не нужен;

— Преобразователь частоты установлен в шкафу, значит степень защиты не ниже IP00 или IP20;

— Дискретные входы для управления кнопками и переключателями с двери шкафа (для запуска и останова — 2 шт, для назначения скоростей вращения — 3 шт) — итого  5 шт.;

— Специальные функции — не нужны.

Под данные требования подходит несколько преобразователей частоты, для примера выберем два разных типа:

Характеристики
Серия преобразователя частоты	VACON 100 FLOW	VLT FC-102 HVAC DRIVE
Номинальный ток, А	105	106
Максимальный ток, А	115,5	116,6
Входной фильтр, класс	А1	A2
Максимальная длина моторного кабеля, м	200	300
Тормозной прерыватель	нет	нет
Степень защиты корпуса	IP21	IP20
Количество дискретных входов	6	6
	VACON0100-3L-0105-5-FLOW+FL04+DPAP+DLRU	FC-102P55KT4E20h3XGXXXXSXXXXAXBXCXXXXDX

Для помощи в выборе преобразователя частоты, применяемого с вентилятором любого типа, можно отправить запрос в произвольной форме по адресу [email protected] или через форму быстрой заявки.

Частотный регулятор скорости вращения вентилятора в Санкт-Петербурге

Потребляемый ток, А: 2, Напряжение сети, В: 230

Компания из Санкт-Петербурга, доставка В МАГАЗИН Онлайн консультант Бесплатный номер 8 800…

Тиристорный регулятор скорости для вентилятора

Чтобы регулировать скорость вентилятора в приточных и вытяжных системах надо уменьшить напряжение питания мотора (конечно, это неправильно, лучше использовать частотный преобразователь). Для этого используют или трансформатор, работающий в режиме автотрансформатора или симистор (тиристор).

Трансформатор работает в режиме автотрансформатора и его обмотка всегда находится под напряжением а с выходов через переключатель на мотор вентиляции подается напряжение 220в, 200в, 180в, 160в, 140в и т. д. Преимущество трансформатора регулятора скорости в том, что мотор не гудит, потому что на него поступает пониженное, но синусоидальное напряжение. В симисторных регуляторах понижение напряжение достигается косвенным путем. Путем вырезания синуса. Импульс включения симистора подается с задержкой до полупериода с помощью переменного резистора.

Поэтому начало синуса вырезается и мотор работает с пиковыми токами и постоянно при понижении оборотов гудит.

В некоторых моделях есть предохранитель (даже запасной) защищающий элементы электроники от короткого замыкания в цепи питания мотора.

Если рукоятку регулятора покрутим по часовой стрелке будет щелчок (есть варианты, где включение происходит при нажатии на рукоятку) при этом он включается и напряжение сети поступает на выход (стрелка вниз). Этот выход можно использовать для открывания воздушной заслонки.

После включения регулятора на двигатель сразу поступает минимальное напряжение регулируемое потенциометром(это и есть различие регулятора освещения и вентилятора).

Регулятор можно проверить, подключив на его вход напряжение сети 220в, а на выход вместо мотора контрольную лампу (мощность которой не превышает мощности регулятора).