Energetska učinkovitost opreme je v veliki meri odvisna od energijske učinkovitosti komponent in tehničnih rešitev, ki se v njej uporabljajo. V zadnjem času je postala priljubljena uporaba motorjev s spremenljivo hitrostjo v kompresorjih, črpalkah in ventilatorjih.
Povečana učinkovitost z optimizacijo uporabljenih komponent
Poleg visoko učinkovitih indukcijskih motorjev se zdaj pogosto uporabljajo motorji s trajnimi magneti z visokim izkoristkom. Motorji, ki uporabljajo to tehnologijo, so v industriji HVAC splošno znani kot elektronsko komutirani (EC) motorji. Običajno se EC motorji uporabljajo v ventilatorjih z zunanjim rotorjem.
Za uporabo EC tehnologije v različnih panogah je Danfoss izboljšal preizkušen algoritem VVC + in ga optimiziral za sinhrone motorje PM. Učinkovitost motorja te vrste, ki so pogosto skrajšani kot motorji s trajnimi magneti (PM), so primerljivi z učinkovitostjo EC motorjev. Hkrati je zasnova PM motorjev v skladu s standardi IEC, kar omogoča enostavno integracijo tako v nove kot obstoječe sisteme ter močno poenostavi zagon motorjev.
Tehnologija Danfoss EC + omogoča uporabo standardnih PM motorjev IEC v povezavi s frekvenčnimi pretvorniki Danfoss VLT.
Standardi energetske učinkovitosti
Izboljšanje učinkovitosti sistema je na preprost način zmanjšanje njegove porabe energije. Iz tega razloga je Evropska unija odobrila minimalnih standardov energetska učinkovitost za število tehnične naprave... Tako je bil za trifazne asinhronske motorje uveden minimalni standard energetske učinkovitosti (MEPS) (glej tabelo).
Tabela. Standardi MEPS za električne motorje
Za dosego največje energetske učinkovitosti pa je treba pozornost nameniti delovanju sistema kot celote. Na primer, pogosti cikli zagona/zaustavljanja na motorjih IE2 povzročijo povečano porabo energije, kar izniči prihranke, dosežene pri normalnem delovanju.
Posebno pozornost je treba nameniti tudi ventilatorjem in črpalkam. Uporaba frekvenčnega pretvornika v povezavi s tovrstnimi napravami vam omogoča doseganje večje učinkovitosti. Tako je odločilni dejavnik splošna učinkovitost sistema in ne zmogljivost posameznih komponent. Po VDI DIN 6014 je učinkovitost sistema opredeljena kot produkt njegove učinkovitosti sestavni deli:
Učinkovitost sistema = učinkovitost pretvornika × učinkovitost motorja × učinkovitost povezave × učinkovitost ventilatorja.
Kot primer upoštevajte učinkovitost centrifugalnega ventilatorja z zunanjim rotorjem, ki se uporablja v povezavi z EC motorjem. Za doseganje kompaktne velikosti sistema je motor delno nameščen znotraj rotorja ventilatorja. Ta zasnova zmanjšuje zmogljivost ventilatorja in splošno učinkovitost sistema. Tako visok izkoristek motorja sploh ne zagotavlja visoke učinkovitosti celotnega sistema (slika 1).
riž. 1. učinkovitost različni sistemi z uporabo 450 mm centrifugalnega ventilatorja. Učinkovitost motorjev se določi z meritvami. Učinkovitost ventilatorja, pridobljena iz katalogov proizvajalcev
Kako deluje EC motor
V industriji HVAC se EC motor na splošno razume kot posebna vrsta motorja s kompaktno velikostjo in visokim izkoristkom. EC motorji delujejo na principu elektronske komutacije namesto tradicionalne komutacije s krtačo, ki je značilna za motorje enosmerni tok... Proizvajalci motorjev EC navijanje rotorja nadomeščajo s trajnimi magneti. Magneti izboljšujejo učinkovitost, elektronska komutacija pa odpravlja problem mehanske obrabe ščetk. Ker je princip delovanja EC motorja podoben kot pri enosmernem motorju, se takšni motorji pogosto imenujejo brezkrtačni enosmerni motorji (BLDC).
Motorji tega razreda imajo običajno moč do nekaj sto vatov. V industriji prezračevanja in klimatizacije se najpogosteje uporabljajo kot zunanji rotacijskih motorjev in se uporabljajo v širokem razponu moči. Moč nekaterih naprav je lahko do 6 kW.
Zahvaljujoč vgrajenim trajnim magnetom motorji s trajnimi magneti ne potrebujejo ločenega navitja za napajanje. Vendar pa za delovanje potrebujejo elektronski krmilnik, ki ustvarja vrtljivo polje. Neposredna povezava z daljnovodom je običajno nemogoča ali pa vodi do zmanjšanja učinkovitosti. Za krmiljenje motorja mora biti krmilnik (frekvenčni pretvornik) sposoben v vsakem trenutku določiti trenutno stanje rotorja. V ta namen se uporabljata dve različni metodi, od katerih ena uporablja povratne informacije s strani senzorja za določitev trenutnega položaja rotorja, drugi pa ga ne uporablja.
Posebnost Motor s trajnim magnetom je narava povratne elektromotorne sile (EMF). V načinu generatorja motor generira napetost, imenovano povratni EMF. Za optimalno krmiljenje motorja mora krmilnik valovno obliko vhodne napetosti čim bolj ujemati z valovno obliko povratne EMF. Proizvajalci brezkrtačnih enosmernih motorjev v ta namen uporabljajo komutacijo s kvadratnimi valovi (slika 3).
PM motorji kot alternativa EC motorjem
Vsaka vrsta motorja s trajnimi magneti ima svoje prednosti in slabosti. Sinusno komutirani PM motorji so strukturno enostavnejši, vendar zahtevajo bolj zapleteno krmilno vezje. Pri EC motorjih je situacija diametralno nasprotna: ustvarjanje pravokotnega povratnega EMF signala je težje, vendar je struktura krmilnega vezja močno poenostavljena. Za tehnologijo elektronskega preklapljanja pa so značilna višja nihanja navora zaradi uporabe pravokotnega preklapljanja. Tudi tovrstni motorji porabijo 1,22-krat več visokonapetostni v primerjavi s PM motorji zaradi uporabe dveh faz namesto treh.
Uporaba trajnih magnetov v motorju (slika 4) skoraj popolnoma odpravi izgube na rotorju, kar vodi do povečanja učinkovitosti.
Prednosti učinkovitosti EC motorjev v primerjavi z običajnimi enofaznimi indukcijskimi motorji z zasenčenimi polovi so najpomembnejše v območju moči nekaj sto vatov. Trifazni indukcijski motorji so običajno ocenjeni na več kot 750 vatov. Prednost EC motorjev v učinkovitosti se zmanjša, ko se poveča nazivna moč opreme. Sistemi, ki temeljijo na EC motorjih in PM motorjih (elektronika plus motor) s podobnimi konfiguracijami (napajanje, EMC filter itd.) imajo primerljivo učinkovitost.
Trifazni asinhronski motorji se zdaj pogosto uporabljajo s standardnimi vgradnjami in dimenzijami okvirja, kot je opredeljeno v IEC EN 50487 ali IEC 72. Vendar pa mnogi motorji s PM uporabljajo druge standarde. Tipičen primer so servomotorji. S svojo kompaktno velikostjo in dolgim rotorjem so servo pogoni optimizirani za visoko dinamične aplikacije.
Motorji PM so trenutno na voljo s standardnimi velikostmi okvirja IEC za uporabo v obstoječih sistemov visoko učinkoviti motorji s trajnimi magneti. To omogoča zamenjavo starejših trifaznih indukcijskih motorjev (TPIM) z učinkovitejšimi PM motorji.
Obstajata dve vrsti PM motorjev, ki ustrezata standardom IEC:
Možnost 1. Motorji tipa PM / EC in TPIM imajo enako velikost okvirja.
Primer. 3 kW TPIM motor je mogoče zamenjati z EC/PM motorjem enake velikosti.
Možnost 2. Motor PM / EC z optimizirano velikostjo okvirja in motor TPIM imata enako nazivno moč. Zaradi dejstva, da so motorji PM običajno bolj kompaktni za primerljivo raven moči, je velikost okvirja manjša kot pri motorju TPIM.
Primer. 3 kW TPIM motor je mogoče zamenjati z motorjem EC/PM z velikostjo okvirja, ki ustreza 1,5 kW TPIM motorju.
EC + tehnologija
Tehnologija Danfoss EC + je bila razvita kot odgovor na zahteve strank. Omogoča uporabo PM motorjev v povezavi s frekvenčnimi pretvorniki Danfoss. Stranke lahko izberejo motor katerega koli proizvajalca. Na ta način pridobijo vse prednosti EC tehnologije po razmeroma nizki ceni, ne da bi pri tem izgubili zmožnost optimizacije celotnega sistema po potrebi.
Kombinacija najučinkovitejših posameznih komponent v enem samem sistemu zagotavlja tudi številne prednosti. Z uporabo standardnih komponent so kupci neodvisni od dobaviteljev in imajo prost dostop do rezervnih delov. Pri zamenjavi motorja ni potrebno prilagajati instalacijskih priključkov. Zagon motorja je enak kot zagon standardnega trifaznega indukcijskega motorja.
Prednosti tehnologije EC+
standardni trifazni
indukcijski motor
(spodaj) in optimizirano
PM motor (zgoraj)
Prednosti tehnologije EC+ vključujejo naslednje dejavnike:
- Možnost izbire vrste uporabljenega motorja (motor s trajnim magnetom ali asinhroni motor).
- Krmilni krog motorja ostane nespremenjen.
- Neodvisnost od prodajalca pri izbiri komponent motorja.
- Visoka učinkovitost sistema je dosežena z uporabo visoko zmogljivih komponent.
- Možnost nadgradnje obstoječih sistemov.
- Širok razpon nazivnih vrednosti moči motorja.
- Opazno zmanjšana teža in dimenzije opreme (slika 5).
Poleg zgoraj naštetih prednosti je treba omeniti še eno lastnost tehnologije EC+. Dejstvo je, da navadni elektronsko komutirani ventilatorji ne morejo zagotoviti zmogljivosti višje od nazivne, saj imajo omejitev hitrosti. Hkrati je mogoče ventilatorje, izdelane po arhitekturi EC+, overclockati do hitrosti rotorja, ki je višja od nazivne. V praksi to pomeni možnost povečanja pretoka zraka nad nominalno.
Poleg tega je mogoče delovanje EC+ motorjev nadzorovati preko BACnet, ModBus in drugih omrežnih protokolov.
EC + tehnologija z vidika končnega uporabnika
Ločeno je treba povedati o pogledu na tehnologijo EC + z vidika končnih uporabnikov (praviloma so to strokovnjaki za načrtovanje, namestitev in delovanje prezračevalnih sistemov):
Poznana tehnologija.Številni strokovnjaki že dolgo uporabljajo standardne motorje Danfoss VLT HVAC Drive. Konfiguracija PM motorjev je skoraj enaka. Uporabnik mora samo vnesti nove parametre motorja v sistem upravljanja stavbe. Načelo spremljanja delovanja motorja ostaja nespremenjeno. Torej nadzor motorja različnih vrst v okviru enega sistema ni težko. Možna je tudi zamenjava standardnega indukcijskega motorja s PM motorjem.
Neodvisnost prodajalca. Uporabniki imajo možnost prilagajanja svojih sistemov z izbiro standardnih komponent različnih proizvajalcev. Optimalna zmogljivost sistema. Edini način za doseganje optimalne učinkovitosti je uporaba najučinkovitejših komponent. Uporabniki, ki želijo doseči največje prihranke energije, morajo ne le uporabljati učinkovite komponente, ampak morajo imeti tudi na voljo učinkovit sistem na podlagi teh komponent.
Poceni Vzdrževanje. Pomanjkljivost integriranih sistemov je pogosto nezmožnost zamenjave posameznih komponent. Obrabljenih delov (na primer ležajev) ni mogoče vedno zamenjati brez zamenjave samega motorja, kar lahko povzroči resne stroške. Načelo delovanja tehnologije EC+ predvideva uporabo standardnih komponent, ki jih lahko uporabnik spreminja neodvisno drug od drugega. To zmanjšuje stroške vzdrževanja sistema.
Tako se zdi tehnologija EC+ zelo obetavna v luči sodobnih trendov varčevanja z energijo in povečanja stopnje obvladljivosti in obvladljivosti različnih elementov inženirskih podsistemov stavbe. Svojo vlogo bi morala odigrati tudi vsestranskost tehnologije - možnost njene uporabe na predhodno nameščeni opremi.
Jurij Khomutsky, tehnični urednik revije "KLIMATSKI SVET"
Članek uporablja materiale iz Danfossove tehnične dokumentacije.
V sodobnem svetu problem varčevanja z energijo je postal akuten. Zato postajajo vprašanja zmanjševanja porabe energije aktualna za klimatske in prezračevalne sisteme, temu vprašanju se vsako leto posveča vse več pozornosti. Vse bolj v nalog za načrtovanje prezračevalnih sistemov so postavljeni strogi pogoji za porabo energije, oziroma strokovnjaki postavljajo najbolj ekonomično opremo. EC motorji, ki jim je posvečen ta članek, so ravno tista oprema, ki vam omogoča varčevanje z električno energijo, hkrati pa povečuje zmogljivost opreme in njeno življenjsko dobo.
Ni skrivnost, da sistemi HVAC predstavljajo približno 70 % energetskih virov v industrijskih in velikih poslovnih stavbah. Nova smer pri varčevanju z energijo je uporaba t.i EC- motorji. Uporaba teh motorjev še ni tako široka, v zadnjem času pa tako tuji kot domači dobavitelji ponujajo opremo, opremljeno z EC motorji.
Kaj jeEC-motor?EC-motor - je brezkrtačni sinhroni motor z vgrajenim elektronski nadzor, sicer ga lahko imenujemo elektronsko komutirano, od tod latinska okrajšava EC- Elektronsko komutirano. Ventilatorji, ki temeljijo na tem motorju, se imenujejo EC ventilatorji.
EC motor temelji na zunanjem rotorju, na katerem so nameščeni trajni magneti. Rotor je krmiljen z nadzorovano dovajanjem električne energije v navitje statorja in je odvisen od trenutnega položaja rotorja. Rotor se nadzoruje s pomočjo Hallovih senzorjev, kot tudi regulacijskih parametrov, ki so nastavljeni iz zunanjih senzorjev v obliki tokovnih ali potencialnih signalov. Motor ima vgrajen PID - krmilnik (proporcionalno-integralni diferencial), omogoča nastavitev hitrosti odziva motorja na spremembo krmilnega signala.
Kako deluje EC motor lahko opišemo na ta način, se krmiljenje vektorja magnetnega polja, ki ga ustvarjajo vgrajeni magneti, izvaja s spreminjanjem smeri toka v navitju statorja. Krmilnik izračuna, kakšna polarnost je potrebna za neprekinjeno vrtenje rotorja pri določeni hitrosti.
Še en plus za uporaboEC- Motorji lahko proizvajajo minimalno toploto, medtem ko imajo AC motorji delovno temperaturo do 75 stopinj. Dovoljene delovne temperature motorjev so +75 in 20C.
Zakaj torej uporabljatiEC- motorje je upravičeno? To so glavne prednosti - kompaktna velikost, visoke stopnje varčevanja z energijo, gladko in natančno upravljanje, nizka raven hrupa, zmanjšana proizvodnja toplote, praktično popolna odsotnost vibracije, visoka skladnost z rotorjem v smislu aerodinamike in moči, daljša življenjska doba motorja. EC motorji tako rekoč nimajo začetnih vršnih obremenitev, zahvaljujoč vgrajenemu regulatorju, ki zagotavlja gladek dvig amplitude. Začetni tok običajno presega nazivno vrednost za 5-7-krat pri ventilatorjih AC, kar pomeni, da je treba povečati presek ožičenja in parametre zaganjalnika.
EC motorji imajo večji izkoristek, ki doseže 80-90%, saj je rotor zunanji s trajnimi magneti, zaradi česar ni toplotnih izgub v primerjavi z rotorjem indukcijskega motorja z veverico.
Visoko stopnjo varčevanja z energijo dosežemo med drugim z regulacijo hitrosti. Prihranek energije do 30 % v primerjavi s trifaznimi motorji na izmenični tok. Poleg tega so EC motorji elektronsko manj občutljivi na prenapetosti.
Z operativnega vidika so prednosti EC motorjev posledica dejstva, da so vrtljivi deli zasnovani kot ena dinamično in statično uravnotežena komponenta, katere skupna teža je enakomerno porazdeljena na oba potisni ležaj, kar bistveno vpliva na življenjsko dobo izdelka. Sočasna okoliščina so tudi minimalne vibracije in hrup med delovanjem EC motorja.
Kateri drugi argumenti so potrebni za uporabo opreme z EC motorji?
Motor je enosmerni motor z vgrajeno stikalno elektroniko in trajnimi magneti v zunanjem rotorju. Takšen motor se imenuje elektronsko komutiran ali preprosto EC-motor.
Kako deluje EC motor?
Na sliki vidimo prerez motorja. Trajni magneti v zunanjem navitju rotorja in statorja. Trajni magneti ustvarjajo magnetno polje. Vgrajena elektronika spreminja smer toka v navitju statorja. Tako se je ebmpapst znebil ščetk, ki, kot veste, niso trpežne in zahtevajo redno menjavo.
Presek EC motorja
Kako deluje elektronika?
Tranzistor igra vlogo stikala v motorju ebmpapst EC.
Načelo delovanja je preprosto - krmilni signal nizka moč na tranzistorju olajša prehod velikega toka skozi navitje statorja. To poganja rotor motorja.
Če ni krmilnega signala, ki temelji na tranzistorju, potem v navitju ni toka, v določenem času ni pospeška rotorja.
Prednosti EC motorja
- Napetost se lahko spreminja v širokem razponu. Za 1-fazno 200-277 VAC, za 3-fazno 380-480 VAC. Frekvenca 50 Hz ali 60 Hz.
- EMC filter je vgrajen v motor, zaščita pred nizko napetostjo v omrežju, zaščita pred izpadom faze.
- Vgrajena zaščita pred pregrevanjem motorja in elektronike, motor se preprosto izklopi.
- Vgrajena zaščita pred blokiranim rotorjem.
- Nizka raven hrupa, zlasti pri nizkih vrtljajih.
- Kompaktna zasnova zaradi zunanjega rotorja.
- Brez vzdrževanja skozi celotno življenjsko dobo.
- Dolga življenjska doba, saj ni delov s hitro obrabo (ščetke).
- Visok izkoristek, do 92%, minimalne izgube energije in minimalno samosegrevanje.
- Vse je tam za nadzor, frekvenčni pretvornik ni potreben, sinusni filter ni potreben.
EC učinkovitost motorja
Povezovanje več oboževalcev v skupino
Možno je združiti več EC ventilatorjev v skupine. En oboževalec je gospodar, ostali so sužnji. Tako s krmiljenjem glavnega ventilatorja nadzorujemo celotno skupino. To je uporabno, če je nameščen na kondenzatorju ali v "čistih prostorih". Krmilni signal 0-10V ali 4-20mA je treba uporabiti samo za glavni ventilator.
Navodila za delo z EC-kontrolo.
Program EC-control je zasnovan za konfiguriranje elektronsko komutiranih ventilatorjev. Program je brezplačen.
Če ga želite dobiti, nam ga povprašajte in posredovali vam ga bomo.
(navodila za delo z ec-controlom v ruščini 2014)
Video posnetek EC-tehnologija:
EC-motorji: kaj, kje, zakaj in za kaj
E. P. Vishnevskiy, kandidat tehničnih znanosti, tehnični direktor, United Elements Group
G. V. Malkov, produktni vodja
Danes se strokovnjaki vse bolj osredotočajo na nakup energetsko varčne opreme. Je dražji od tradicionalnih, vendar se v celoti povrne v procesu delovanja. EC-motorji, opisani v članku, omogočajo zmanjšanje porabe energije, hkrati pa povečujejo zmogljivost opreme in čas do okvare.
ključne besede: EC-motor, EC-ventilator, oprema za varčevanje z energijo
Opis:
Trenutno se strokovnjaki vse bolj osredotočajo na nakup energetsko varčne opreme. V primerjavi s tradicionalnim je dražji, vendar se med delovanjem v celoti izplača. EC motorji, zajeti v tem članku, lahko zmanjšajo porabo energije, hkrati pa povečajo zmogljivost opreme in čas delovanja.
EC motorji: kaj, kje, zakaj in zakaj
Prihranki energije pri uporabi EC sistemov na različnih področjih
sklepi
Če povzamemo vse prednosti sistemov, pridobljenih z uporabo EC-tehnologije, lahko izpostavimo glavno: EC-ventilatorji z elektronskim krmiljenjem se gladko odzivajo na spremembe zahtev izhodne moči, delujejo v posebej ekonomičnem načinu delne obremenitve in so neobčutljivi na napetostna nihanja. . EC ventilatorji zagotavljajo do 30 % zmanjšanje porabe električne energije v primerjavi z običajnimi 3-faznimi ventilatorji AC.
Literatura
- Vishnevsky E.P. Varčevanje z energijo pri načrtovanju mikroklimatskih sistemov za stavbe // Vodovodne instalacije, ogrevanje, klimatizacija (S.O.K.). - 2010. - Št.
- Vishnevsky E.P., Chepurin G.V. Novi evropski standardi na področju HVAC // Vodovodne instalacije, ogrevanje, klimatizacija (S.O.K.). - 2010. - Št. 2.
- EC ventilatorji v toplotnih črpalkah // Vodovodne instalacije, ogrevanje, klimatizacija (S.O.K.). - 2008. - Št. 6.
- EC ventilatorji za shranjevanje zelenjave in komore za gobe // Plumbing, Heating, Air Conditioning (S.O.K.). - 2010. - Št.
- Odlična klima in nizka poraba energije z EC ventilatorji v zračnih obtočnih napravah Airius // Vodovodne instalacije, ogrevanje, klimatizacija (S.O.K.). - 2008. - Št. 2.
- Sinergija EC motorjev in FCU // Modern Building Services. 2006, avgust.
- EC motorji za hladilnike enot // Bilten izdelkov. 2007, oktober.
- GOST-R 52539-2006. Čistost zraka v bolnišnicah. Splošni pogoji.
- GOST R ISO 14644-4-2002. Čiste sobe in povezana nadzorovana okolja.
