Схемные решения на преобразователях частоты

Преобразователь частоты(ПЧ) достаточно мощное и сложное устройство. Чаще всего люди используют лишь 10% функций данного аппарата. А что именно? В основном просто внешними кнопками (пуск-стоп) запустить двигатель на станке и настроить скорость мотора с помощью внешнего потенциометра. На этом возможности частотника не заканчиваются. Давайте мы с вами проведём анализ схемных решений преобразователей частоты.

Всем привет! Для тех кто не знает, с вами Гридин Сёма. И этот пост я хочу посвятить замечательному устройству — преобразователю частоты. О нём я начинал говорить в статье «Чего вы не знаете о преобразователе частоты?» и в статье «Как подключить однофазный двигатель к преобразователю частоты?». Почитайте, если интересно.

Конечно самые азы я писать не буду. Интернет просто кишит этой информацией. А я перейду к сложным схемным решениям, с которыми я сталкивался сам. И могу поделиться своим личным опытом.

Сейчас мы с вам рассмотрим схемные решения касающиеся насосных агрегатов. Так как наиболее популярные нагрузки для двигателей это насосы и вентиляторы.

Станции частотного регулирования

СЧР являются основным оборудованием, предназначенным для автоматической работы насосных агрегатов, включенных в магистраль по обеспечению потребителей горячей и холодной водой, а также для отопления.

Рис №1. Блок-модуль, комплексная станция частотного регулирования

Использование станции способствует экономии электроэнергии и понижению затрат на эксплуатацию

Настройка станции приводит к поддержанию параметров работы в автоматическом режиме, разрешает плавный пуск двигателя, служит для защиты оборудования, перевод питания в автоматическом режиме на питание от резервного источника.

Как выбрать циркуляционный насос?

У каждого циркуляционного насоса есть ряд параметров. Конкретная модель подбирается под показатели системы индивидуально. Чтобы подобрать насос для квартиры или частного дома достаточно ориентироваться на средние технические параметры.

Читайте так же:

Регулировка фар clio 3

Они включают:

напор (высота подъема): для его определения необходимо общую длину системы поделить на 10 и умножить на 0,6;
производительность прибора должна быть равна мощности установленного котла отопления. Если котел на 40 кВт, то производительность насоса должна быть 40 л/мин.;
стоит подбирать модели теплоносителей, у которых скорость движения может менять значения. Это позволит настроить теплоотдачу в зависимости от уличной температуры. Чем выше скорость, тем больше тепла будет разноситься;
мощность подбирается в зависимости от диаметра труб. У труб гидравлическое сопротивление больше, чем меньше у нее диаметр. Для систем с трубами небольшого диаметра требуются более сильные насосы;
возможная температура перекачиваемой воды. В качественных приборах она должна находиться в пределах от +110 до +130 градусов;
наибольшее давление, при котором может функционировать насос. В норме оно равняется 1,5-2 атм.;
материал, из которого изготовлен корпус. Оптимальный вариант — чугунный;
наличие защиты. В насосах с мокрым ротором стоит подбирать варианты с защитой от сухого хода. Охлаждение мотора происходит за счет перемещаемой среды. Если воды нет, то мотор перегревается и ломается. Защита от перегрева отключит питание и остановит насос, если мотор нагреется до критических значений.

Приведенные выше показатели являются усредненными. Если дом расположен в населённом пункте, показатели которого сильно отличаются, то необходимо делать поправки.

Факторы влияющие на экономический эффект

Наиболее очевидный экономический эффект при использовании преобразователей частоты может быть достигнут за счёт экономии электроэнергии. Но не стоит так же забывать о других факторах экономии:

Плавный старт позволяет снизить механические пусковые нагрузки. Это прямой выход на уменьшение износа и увеличение срока службы оборудования;
Плавный старт и останов насосов позволяет устранить гидроудары в системе;
Более низкая частота вращения двигателя приводит к увеличению ресурса установки. Снижается шумность;
Отсутствие 4-8 кратных пусковых токов при старте позволяет снизить установленную (максимальную) мощность, упростить систему защиты от перегрузок и короткого замыкания;
Включение насоса в контур автоматического регулирования позволяет поддерживать заданные параметры давления расхода и др. без участия оператора или дистанционно;
Точное поддержание давления в системе позволяет снизить максимальное давление в трубопроводах, а значит, и уменьшить вероятность их разрывов. Снижение давления даёт дополнительную экономию энергии и снижение потерь на утечки;

Читайте так же:

Карбюратор не реагирует на регулировку винта холостого хода

Все эти факторы сильно зависят от конкретной насосной или вентиляторной установки. Экономический эффект должен рассчитываться индивидуально для каждой установки. Замена электрических двигателей на новые, с более высоким КПД, может принести положительный экономический эффект. Даже при изменении КПД на 1-2% замена может окупиться за несколько лет. Особенно актуально проводить расчёты энергосбережения при установке новых двигателей.

Приближенный расчёт экономии энергии можно выполнить зная параметры электрического двигателя, насоса и требуемые выходные параметры:

давление,
расход.

Расчёт экономического эффекта от других факторов затруднён, так как зависит от конкретной насосной или вентиляторной установки. Но эффект от прочих факторов в некоторых случаях может превысить эффект от экономии энергии. Иногда, в случае ошибок при проектировании, или внесении изменений в систему после проектирования, рабочая точка насоса может оказаться так далеко от оптимальной, что экономически целесообразной окажется полная замена насосной установки.

Регулирование давления и расхода центробежного насоса

При регулировании (изменении) скорости вращения рабочего колеса центробежного насоса, рабочая точка смещается по красной кривой характеристики сети (гидросистемы): вверх – при увеличении частоты вращения, вниз – при уменьшении частоты вращения.

Недостатки работы центробежного насоса на пониженной скорости:

ухудшается смазка и охлаждение уплотнений
увеличивается вероятность забивания насоса и появления осадка

При регулировании скорости вращения рабочего колеса с помощью преобразователя частоты (ПЧ) необходимо:

обеспечить быстрый разгон насоса до минимальной скорости (как правило, эта скорость соответствует 30 Гц на выходе ПЧ)
при автоматическом регулировании скорости не опускаться ниже этой частоты.

Дроссельное регулирование

При регулировании расхода с помощью задвижки (вентиля) рабочая точка будет смещаться по синей кривой характеристики насоса: влево – при закрытии задвижки, вправо – при открытии задвижки.

Читайте так же:

Электронная регулировка момента зажигания

Недостатки дроссельного регулирования расхода:

Повышается давление в системе (напор)
Снижается КПД системы.

Поддержание постоянного напора (давления)

Если одновременно закрывать задвижку и уменьшать скорость вращения рабочего колеса, то можно обеспечить поддержание постоянного напора при снижении расхода (рабочая точка смещается влево по зелёной прямой линии).

Поддержание постоянного расхода

Если одновременно открывать задвижку и уменьшать скорость вращения рабочего колеса, то можно обеспечить поддержание постоянного расхода при снижении напора (рабочая точка смещается вниз по зелёной прямой линии).

Зависимость напора, расхода и потребляемой мощности от частоты вращения

Расход (подача) пропорционален частоте вращения рабочего колеса центробежного насоса:

Работа регулятора при пуске дизеля

Перед пуском двигателя, когда коленчатый вал еще не вращается и топливный насос не работает, грузы регулятора находятся в состоянии покоя на минимальном радиусе, а нажимной рычаг 6 (его другое название – рычаг пуска) под действием пружины пусковой подачи 8 смещен влево на рисунке а, имея возможность качания относительно оси М2. Соответственно нижний шарнирный конец рычага обеспечивает крайне правое положение дозирующей муфты 9 относительно плунжера 11, что соответствует пусковой подаче за счет увеличенного активного хода плунжера h1. Как только двигатель запустится, грузы регулятора расходятся и муфта 12 перемещается вправо на величину хода «S», преодолевая сопротивление достаточно слабой пусковой пружины 8. Рычаг 6 при этом поворачивается на оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту в сторону уменьшения подачи (влево на рисунке б).