Energieffektiviteten af ​​udstyr afhænger i høj grad af energieffektiviteten af ​​de komponenter, der anvendes i det og tekniske løsninger. Motorer med variabel hastighed er for nylig blevet populære i kompressorer, pumper og ventilatorer.

Øget effektivitet ved at optimere de anvendte komponenter

Sammen med højeffektive induktionsmotorer er motorer med permanentmagnetrotorer, som har en høj virkningsgrad, nu meget brugt. Motorer, der anvender denne teknologi, er almindeligt kendt i HVAC-industrien som elektronisk kommuterede (EC) motorer. Typisk anvendes EC-motorer i eksterne rotorventilatorer.

For at bruge EC-teknologi i en række forskellige industrier har Danfoss forbedret den gennemprøvede VVC+-algoritme og optimeret den til permanentmagnet-synkronmotorer. Motoreffektivitet af denne type, ofte forkortet som permanent magnet (PM) motorer, er sammenlignelige med effektiviteten af ​​EC motorer. Samtidig er designet af PM-motorer i overensstemmelse med IEC-standarderne, hvilket gør det nemt at integrere dem i både nye og eksisterende systemer og væsentligt forenkler idriftsættelsen af ​​motorer.

Danfoss EC+-teknologi gør det muligt at bruge IEC-kompatible PM-motorer med Danfoss VLT-frekvensomformere.

Energieffektivitetsstandarder

Forbedring af effektiviteten af ​​systemet er på en enkel måde reducerer sit energiforbrug. Af denne grund godkendte Den Europæiske Union minimumsstandarder energieffektivitet for en række tekniske enheder. Der er således indført en minimumsstandard for energieffektivitet (MEPS) for trefasede induktionsmotorer (se tabel).

Bord. MEPS-standarder for elektriske motorer

Men for at opnå maksimal energieffektivitet skal du være opmærksom på systemets ydeevne som helhed. F.eks. fører hyppige start/stop-cyklusser på motorer i IE2-klassen til en stigning i energiforbruget, hvilket negererer de opnåede besparelser ved normal drift.

Der skal også lægges særlig vægt på ventilatorer og pumper. Brug af en frekvensomformer i forbindelse med enheder af denne type giver dig mulighed for at opnå højere effektivitet. Den afgørende faktor er således den overordnede systemydelse, ikke de enkelte komponenters ydeevne. I overensstemmelse med VDI DIN 6014 er effektiviteten af ​​et system defineret som produktet af dets effektivitet komponenter:

Systemeffektivitet = konvertereffektivitet × motoreffektivitet × forbindelseseffektivitet × ventilatoreffektivitet.

Som et eksempel kan du overveje effektiviteten af ​​en centrifugalventilator med en ekstern rotor, der bruges i forbindelse med en EC-motor. For at opnå en kompakt systemstørrelse er motoren delvist placeret inde i ventilatorhjulet. Dette design reducerer blæserens ydeevne og effektiviteten af ​​systemet som helhed. Høj motoreffektivitet garanterer således ikke høj effektivitet af hele systemet (fig. 1).

Ris. 1. Effektivitet forskellige systemer ved hjælp af en centrifugalventilator med en diameter på 450 mm. Effektiviteten af ​​motorerne blev bestemt under målinger. Ventilatoreffektiviteten blev opnået fra producentens kataloger

Driftsprincip for EC-motoren

I HVAC-industrien refererer en EC-motor typisk til en speciel type motor, der er kompakt i størrelse og højeffektiv. EC-motorer fungerer efter princippet om elektronisk kommutering i stedet for den traditionelle børstekommutering, der findes i motorer jævnstrøm. Producenter af EC-motorer udskifter rotorviklingerne med permanente magneter. Magneter forbedrer effektiviteten, og elektronisk kommutering eliminerer problemet med mekanisk slid på børster. Da driftsprincippet for en EC-motor ligner det for en DC-motor, kaldes sådanne motorer ofte børsteløse jævnstrømsmotorer (BLDC).

Motorer af denne klasse har normalt en effekt på op til flere hundrede watt. I VVS-branchen bruges de oftest i form af eksterne roterende motorer og bruges over et bredt effektområde. Effekten af ​​nogle enheder kan nå op på 6 kW.

Ris. 2. Forskellige typer motorer

Takket være de indbyggede permanentmagneter kræver permanentmagnetmotorer ikke en separat vikling til excitation. Men for at fungere kræver de en elektronisk controller, der genererer et roterende felt. Tilslutning direkte til el-ledningen er normalt ikke mulig eller resulterer i reduceret effektivitet. For at styre motoren skal regulatoren (frekvensomformeren) til enhver tid kunne bestemme rotorens aktuelle tilstand. To forskellige metoder bruges til dette formål, hvoraf den ene bruger feedback på sensorsiden for at bestemme rotorens aktuelle position, mens den anden ikke bruger den.

Ris. 3. Sammenligning forskellige typer skifte

Særpræg af en motor exciteret af permanente magneter er arten af ​​den omvendte elektromotoriske kraft (EMF). I generatortilstand producerer motoren en spænding kaldet tilbage EMF. Til optimal kontrol motor, skal regulatoren sikre maksimal overensstemmelse af indgangsspændingssignalets form med den bageste EMF-signalform. Producenter af børsteløse jævnstrømsmotorer bruger firkantbølgekommutering til dette formål (fig. 3).

PM-motorer som alternativ til EC-motorer

Hver type permanentmagnetmotor har sine egne fordele og ulemper. PM-motorer med sinusformet kommutering er enklere i strukturen, men de kræver et mere komplekst styrekredsløb. I tilfælde af EC-motorer er situationen diametralt modsat: At skabe en firkantbølge af tilbage-EMF er en mere kompleks opgave, men strukturen af ​​styrekredsløbet er væsentligt forenklet. Elektronisk koblingsteknologi er dog kendetegnet ved højere drejningsmomentvariation på grund af brugen af ​​firkantbølge kobling. Motorer af denne type bruger også 1,22 gange mere højspænding sammenlignet med PM-motorer på grund af brugen af ​​to faser i stedet for tre.

Ris. 4. Tilsvarende motorkredsløb

Brugen af ​​permanente magneter i motoren (fig. 4) eliminerer næsten fuldstændigt tab på rotoren, hvilket fører til øget effektivitet.

Effektivitetsfordelene ved EC-motorer i forhold til traditionelle enfasede skraverede-polede induktionsmotorer er størst i effektområdet på flere hundrede watt. Trefasede induktionsmotorer har typisk en effekt på over 750 W. Effektivitetsfordelen ved EC-motorer falder, efterhånden som udstyrets nominelle effekt stiger. Systemer baseret på EC-motorer og PM-motorer (elektronik plus motor) med lignende konfigurationer (strømforsyning, elektromagnetisk filter osv.) har sammenlignelige virkningsgrader.

Trefasede induktionsmotorer er nu meget udbredt, med standard monterings- og rammedimensioner defineret i IEC EN 50487 eller IEC 72. Mange PM-motorer bruger dog andre standarder. Et typisk eksempel er servoer. Med deres kompakte størrelse og lange rotor er servodrevene optimeret til meget dynamiske applikationer.

PM-motorer er nu tilgængelige i standard IEC-kompatible rammestørrelser, hvilket tillader brug i eksisterende systemer Meget effektive motorer med permanent magnet excitation. Dette gør det muligt at udskifte ældre trefasede induktionsmotorer (TPIM) med mere effektive PM-motorer.

Der er to typer PM-motorer, der overholder IEC-standarderne:

Mulighed 1: PM/EC- og TPIM-motorer har samme rammestørrelse.

Eksempel. 3 kW TPIM-motoren kan erstattes af en EC/PM-motor af samme størrelse.

Mulighed 2: PM/EC-motoren med optimeret rammestørrelse og TPIM-motoren har samme effekt. Fordi PM-motorer typisk har en mere kompakt størrelse med sammenlignelige effektniveauer, er rammestørrelsen mindre end for en TPIM-motor.

Eksempel. 3 kW TPIM-motoren kan erstattes af en EC/PM-motor med en rammestørrelse svarende til 1,5 kW TPIM-motoren.

EC+ teknologi

Danfoss EC+ teknologi blev udviklet som svar på kundernes krav. Det tillader brugen af ​​PM-motorer i forbindelse med Danfoss frekvensomformere. Kunder har mulighed for at vælge en motor fra enhver producent. På denne måde får de alle fordelene ved EC-teknologi til en relativt lav pris, uden at miste muligheden for at optimere hele systemet efter behov.

Kombinationen af ​​de mest effektive individuelle komponenter i ét system giver også en række fordele. Ved at bruge standardkomponenter er kunderne uafhængige af leverandører og har nem adgang til reservedele. Det er ikke nødvendigt at justere installationstilslutningerne ved udskiftning af motoren. Idriftsættelse af motoren svarer til idriftsættelse af en standard trefaset induktionsmotor.

Fordele ved EC+ teknologi

Ris. 5. Størrelsessammenligning
standard trefaset
induktionsmotor
(nederst) og optimeret
PM motor (øverst)

Fordelene ved EC+ teknologi omfatter følgende faktorer:

• Mulighed for at vælge den anvendte type motor (permanent magnetmotor eller asynkronmotor).
• Motorens styrekredsløb forbliver uændret.
• Uafhængighed af producenten i valget af motorkomponenter.
• Høj systemeffektivitet opnås ved brug af højtydende komponenter.
• Mulighed for opgradering af eksisterende systemer.
• Bredt udvalg af nominelle motoreffektværdier.
• Mærkbart reduceret vægt og dimensioner af udstyret (fig. 5).

Ud over de fordele, der er anført ovenfor, skal der også bemærkes en yderligere egenskab ved EC+ teknologi. Faktum er, at konventionelle elektronisk kommuterede ventilatorer ikke kan levere højere ydeevne end den nominelle, da de har en hastighedsgrænse. Samtidig kan ventilatorer bygget i henhold til EC+ arkitekturen accelereres til højere end nominelle pumpehjuls rotationshastigheder. I praksis betyder det muligheden for at øge luftstrømmen over den nominelle.

Derudover kan driften af ​​EC+ motorer styres via netværksprotokollerne BACnet, ModBus m.fl.

EC+ teknologi fra et slutbrugerperspektiv

Separat skal det siges om synet på EC+-teknologi fra slutbrugernes synspunkt (som regel er disse specialister i design, installation og drift af ventilationssystemer):

Velkendt teknologi. Mange fagfolk har brugt standardmotorer i Danfoss VLT HVAC Drive-serien i lang tid. Konfigurationen af ​​PM-motorer er næsten identisk. Brugeren skal kun indtaste nye motorparametre i bygningsstyringssystemet. Princippet om overvågning af motordrift forbliver uændret. Altså motorstyring forskellige typer inden for ét system er det ikke svært. Det er også muligt at udskifte standardinduktionsmotoren med en PM-motor.

Uafhængighed af producenten. Brugere har fleksibiliteten til at tilpasse systemer ved at vælge standardkomponenter fra forskellige producenter. Optimal systemydelse. Den eneste måde at opnå optimal ydeevne på er at bruge de mest effektive komponenter. Brugere, der ønsker at opnå maksimale energibesparelser, skal ikke kun bruge effektive komponenter, men også have til rådighed effektivt system, bygget på basis af disse komponenter.

Lavpris Vedligeholdelse. En ulempe ved integrerede systemer er ofte manglende evne til at udskifte individuelle komponenter. Slidte dele (for eksempel lejer) kan ikke altid udskiftes uden at skifte selve motoren, hvilket kan medføre alvorlige omkostninger. Driftsprincippet for EC+ teknologi involverer brugen af ​​standardkomponenter, som kan ændres uafhængigt af brugeren. Dette giver dig mulighed for at minimere omkostningerne til systemvedligeholdelse.

EC+ teknologien virker således meget lovende set i lyset af moderne tendenser inden for energibesparelse og øget grad af kontrollerbarhed og håndterbarhed af forskellige elementer i bygningens tekniske delsystemer. Teknologiens alsidighed bør også spille en rolle - muligheden for dens anvendelse på tidligere installeret udstyr.

Yuri Khomutsky, teknisk redaktør af magasinet "CLIMATE WORLD"

Artiklen bruger materialer fra Danfoss teknisk dokumentation.

I moderne verden Problemet med energibesparelser er blevet akut. Derfor bliver spørgsmål om reduktion af energiforbruget relevante for klima- og ventilationsanlæg, og der bliver mere og mere opmærksomhed på dette problem hvert år. I stigende grad ind tekniske specifikationer Der stilles strenge betingelser for energiforbrug til design af ventilationssystemer, og derfor designer specialister det mest økonomiske udstyr. EC-motorer, som denne artikel er viet til, er netop det udstyr, der giver dig mulighed for at spare på elektriciteten, mens du også øger udstyrets produktivitet og dets levetid.

Det er ingen hemmelighed, at HVAC-systemer tegner sig for omkring 70% af energiressourcerne i industrielle og store kommercielle bygninger. En ny retning inden for energibesparelse er brugen af ​​såkaldte E.C.-motorer. Brugen af ​​disse motorer er endnu ikke så udbredt, men for nylig har både udenlandske og indenlandske leverandører tilbudt udstyr udstyret med EC-motorer.

Hvad er detE.C.-motor?E.C.-motor - er en børsteløs synkronmotor med indbygget elektronisk styret, ellers kan det kaldes elektronisk koblet, deraf den latinske forkortelse E.C.- Elektronisk kommuteret. Fans lavet på basis af denne motor kaldes EC fans.

EC-motoren er bygget på basis af en ekstern rotor, hvortil der er placeret permanente magneter. Rotoren styres af styret tilførsel af elektricitet til statorviklingen, og afhænger af rotorens aktuelle position. Rotoren overvåges ved hjælp af Hall-følere, samt styreparametre, der indstilles fra eksterne følere i form af strøm- eller potentialsignaler. Motoren har en indbygget PID-controller (proportional-integral differentiale), den giver dig mulighed for at indstille hastigheden af ​​motorens reaktion på ændringer i styresignalet.

Driftsprincip for EC-motoren kan beskrives på denne måde, udføres styringen af ​​magnetfeltvektoren skabt af de indbyggede magneter ved at ændre strømmens retning i statorviklingen. Regulatoren beregner, hvilken polaritet der er nødvendig for kontinuerlig rotation af rotoren ved en given hastighed.

En anden fordel ved at brugeE.C.-motorer kan anses for at have minimal varmeudvikling, mens AC-motorer har en driftstemperatur på op til 75 grader. Tilladte motordriftstemperaturer er +75 og 20C.

Så hvorfor brugeE.C.- motorer berettiget? Her er de vigtigste fordele - kompakt størrelse, høje energibesparelser, jævn og præcis kontrol, lavt niveau støj, reduceret varmeudvikling, næsten fuldstændig fravær af vibrationer, høj aerodynamik og effekt matchet med pumpehjulet, længere motorlevetid. EC-motorer har stort set ingen spidsstartbelastninger, takket være den indbyggede regulator, som sikrer en jævn stigning i amplitude. Startstrømmen overstiger normalt mærkestrømmen med 5-7 gange i AC-ventilatorer, hvilket medfører behov for at øge ledningstværsnittet og starterparametrene.

EC-motorer har en højere effektivitet og når 80-90%, da rotoren er ekstern med permanente magneter, hvilket resulterer i ingen varmetab sammenlignet med egern-burrotoren på en asynkronmotor.

En høj grad af energibesparelse opnås blandt andet ved at regulere hastigheden. Energibesparelser når op på 30 % sammenlignet med trefasede vekselstrømsmotorer. Derudover er EC-motorer, på grund af elektronisk regulering, mindre følsomme over for spændingsstigninger i netværket.

Fra et driftsmæssigt synspunkt stammer fordelene ved EC-motorer fra, at de roterende dele er udformet som én dynamisk og statisk afbalanceret komponent, hvis samlede vægt er jævnt fordelt mellem begge støtte lejer, hvilket i væsentlig grad påvirker produktets levetid. En ledsagende omstændighed er også minimal vibration og støj under drift af EC-motoren.

Hvilke andre argumenter er nødvendige for at bruge udstyr med EC-motorer?

Motoren er en jævnstrømsmotor med integreret koblingselektronik og permanente magneter i den ydre rotor. Sådan en motor kaldes elektronisk kommuteret, eller blot EC-motor.

Hvordan virker EC-motoren?

På billedet ser vi et tværsnit af motoren. Permanente magneter i de ydre rotor- og statorviklinger. Permanente magneter skaber et magnetfelt. Ved hjælp af indbygget elektronik ændres strømningsretningen i statorviklingen. Således slap ebmpapst af med børster, der som bekendt ikke er holdbare og kræver regelmæssig udskiftning.

Tværsnit af EC-motor

Hvordan fungerer elektronik?

Rollen som kommutator i ebmpapst EC-motoren spilles af en transistor.

Driftsprincippet er enkelt - styresignal lav strøm på transistoren fremmer passagen af ​​stor strøm gennem statorviklingen. Dette driver motorrotoren.

Hvis der ikke er noget styresignal baseret på transistoren, så er der ingen strøm i viklingen, og der er ingen acceleration af rotoren på et givet tidspunkt.

Fordele ved EC-motoren

• Spændingen kan variere over et bredt område. For 1-faset 200-277 V AC, til 3-faset 380-480 V AC. Frekvens 50 Hz eller 60 Hz.
• Motoren har et indbygget EMC-filter, lavspændingsbeskyttelse og fasetabsbeskyttelse.
• Indbygget beskyttelse mod overophedning af motor og elektronik; motoren slukker simpelthen.
• Indbygget beskyttelse mod rotorblokering.
• Lavt støjniveau, især ved lave hastigheder.
• Kompakt design på grund af ekstern rotor.
• Kræver ikke vedligeholdelse i hele dens levetid.
• Lang levetid, da der ikke er nogen dele med hurtig slid (børster).
• Høj effektivitet, op til 92%, minimalt energitab og minimal selvopvarmning.
• Alt er der til kontrol, ingen frekvensomformer er nødvendig, intet sinusfilter er nødvendigt.

EC motoreffektivitet

Forbinder flere fans i en gruppe

Det er muligt at kombinere flere EM-fans i grupper. En fan er den vigtigste (mester), resten er underordnede (slave). Ved at styre hovedventilatoren styrer vi således hele gruppen. Dette er påkrævet ved installation på en kondensator eller i "rene rum". Styresignalet 0-10V eller 4-20 mA bør kun leveres til masterventilatoren.

Vejledning til arbejde med EC-kontrol.

EC-styringsprogrammet er designet til at konfigurere elektronisk kommuterede ventilatorer. Programmet er gratis.

For at modtage det, send os en anmodning, og vi vil give det til dig.

(vejledning til at arbejde med ec-control på russisk, 2014)

Videoklip EC-teknologi:

EC-motorer: hvad, hvor, hvorfor og til hvad

E. P. Vishnevskiy, kandidat for teknisk videnskab, teknisk direktør, United Elements Group
G. V. Malkov, produktchef

Specialister i dag bliver mere orienterede om indkøb af energibesparende udstyr. Det er dyrere end traditionelt, men betaler sig fuldt ud under driften. EC-motorer beskrevet i artiklen giver mulighed for at reducere energiforbruget, mens de øger udstyrets ydeevne og tid til at fejle.

Nøgleord: EC-motor, EC-ventilator, energibesparende udstyr

Beskrivelse:

I øjeblikket fokuserer specialister i stigende grad på indkøb af energibesparende udstyr. Sammenlignet med den traditionelle er den dyrere, men den betaler sig fuldt ud under drift. EC-motorer, som denne artikel er viet til, gør det muligt at reducere energiforbruget, samtidig med at udstyrets ydeevne og dets uafbrudte levetid øges.

EC-motorer: hvad, hvor, hvorfor og hvorfor

Energibesparelser ved brug af EC-systemer på forskellige områder

konklusioner

Ved at opsummere alle fordelene ved systemer, der er erhvervet ved brug af EC-teknologi, kan det vigtigste fremhæves: EC-ventilatorer med elektronisk styring reagerer jævnt på ændringer i udgangseffektkrav, fungerer i en særlig økonomisk delbelastningstilstand og er ufølsomme over for spændingsudsving. EC ventilatorer giver op til 30 % reduktion i det elektriske energiforbrug sammenlignet med konventionelle trefasede AC ventilatorer.

Litteratur

1. Vishnevsky E.P. Energibesparelse i design af mikroklimasystemer til bygninger // VVS, Varme, Air Conditioning (S.O.K.). – 2010. – Nr. 1.
2. Vishnevsky E. P., Chepurin G. V. Nye europæiske standarder inden for HVAC // VVS, Varme, Air Conditioning (S. O. K.). – 2010. – Nr. 2.
3. EC ventilatorer i varmepumper // VVS, Varme, Air Conditioning (S.O.K.). – 2008. – Nr. 6.
4. EC-ventilatorer til grøntsagsforretninger og svampekamre // VVS, Varme, Aircondition (S.O.K.). – 2010. – Nr. 1.
5. Fremragende klima og lave energiomkostninger med EC-ventilatorer i Airius luftcirkulatorer // VVS, Varme, Air Conditioning (S.O.K.). – 2008. – Nr. 2.
6. Synergien mellem EC-motorer og FCU'er // Modern Building Services. 2006, august.
7. EC-motorer til enhedskølere // Produktbulletin. 2007, oktober.
8. GOST-R 52539-2006. Luftrenhed i medicinske institutioner. Generelle krav.
9. GOST R ISO 14644-4-2002. Renrum og tilhørende kontrollerede miljøer.