Optimalizace procesů a snižování nákladů jsou důležité na jakékoli úrovni – od velkého podniku až po soukromou individuální farmu. Modernizace čerpacího zařízení pomáhá výrazně zvýšit účinnost. Zařazení frekvenčního měniče do systému pro řízení čerpadel zlepšuje kvalitu práce a výrazně šetří peníze na údržbu a opravy.
Co je to frekvenční měnič, proč je potřeba?
Frekvenční měnič (FC, frekvenční měnič, frekvenční měnič, frekvenční regulátor) je moderní high-tech zařízení s mikroprocesorovým řízením, mnoha funkcemi a flexibilním nastavením.
Frekvenční generátory jsou určeny pro kvalitní řízení otáček a/nebo točivého momentu střídavých motorů pro jakýkoli účel metodou koordinovaných změn výstupní frekvence a napětí. Moderní modely jsou schopny převést 50 Hz příchozí elektrické sítě na požadované hodnoty. Vestavěný měnič generuje na vinutí řízeného elektromotoru elektrické napětí daného tvaru. Díky tomu můžete plynule startovat a vypínat motor, udržovat jeho otáčky v požadovaném rozsahu a rychle je měnit na požadované hodnoty.
V čerpacích systémech vykonává funkci pohonu elektromotor. Proto je pro řízení čerpadla nejvhodnější frekvenční měnič. Téměř každé elektrické čerpadlo lze dovybavit měničem.
Existuje mnoho typů IF. Pro ovládání jednofázových a třífázových elektrických čerpadel se používají univerzální průmyslová čerpadla (například Vesper z řady EI-7011), která řídí libovolné elektromotory v širokém výkonovém rozsahu.
Je však výhodnější koupit specializovaný frekvenční měnič pro čerpadla (například Vesper E5-P7500. Takové modely invertorů jsou konfigurovány tak, aby vykonávaly konkrétní rozsah úkolů, jsou předem vybaveny vším potřebným – není třeba přeplácet pro extra funkčnost.
Kromě možností a funkčnosti musí frekvenční měnič pro čerpadlo odpovídat výkonovým charakteristikám řízeného pohonu. Výrobci čerpadel uvádějí v technickém listu, který měnič je vhodný pro daný model zařízení. Pokud taková doporučení neexistují, můžete se obrátit na specialisty společnosti Vesper Company o pomoc s výběrem.
Princip činnosti frekvenčního měniče v tandemu s čerpadlem
Klasický systém čerpání vody bez invertoru v okruhu funguje na principu škrcení. Elektrický motor v tomto schématu neustále pracuje při maximální rychlosti a tlak v systému je regulován uzavíracími ventily, ovládání se v nejlepším případě provádí pomocí relé nebo ručně.
Metoda má řadu významných nevýhod:
- rychlé opotřebení zařízení;
- vysoká spotřeba energie;
- časté mimořádné události;
- nízká kvalita práce.
Pouze v obdobích špičkové spotřeby vody čerpadlo pracuje na maximální zatížení. Ve všech ostatních případech není zvýšený výkon zařízení opodstatněný. To je zohledněno v pokročilém klasickém obvodu, automatika (relé) je zodpovědná za zastavení a spuštění elektrického čerpadla. Ale protože relé není schopno regulovat rychlost pohonu, signál spustí ostrý start na maximální rychlost. To vede k vodním rázům a přetížení v elektrické síti, v důsledku čehož se systém rychle opotřebuje.
Frekvenční měniče Vesper pro řízení čerpadel jsou vybaveny mikroprocesory se zpětnou vazbou. S jejich pomocí můžete inteligentně a pečlivě regulovat provoz zařízení v souladu s aktuálními potřebami systému.
Operační algoritmus je jednoduchý. Když senzory detekují, že hladina tlaku v potrubí nebo hladina v nádrži klesla pod minimum, je přenesen signál do převodníku. Plynule spouští elektromotor čerpadla, čímž eliminuje rázové zatížení potrubí a elektrické sítě. Vhodnou dobu zrychlení elektromotoru si můžete nastavit sami.
Senzory přenášejí informace do převodníku v reálném čase během akcelerace čerpadla. Po dosažení požadovaných hodnot měnič přestane zrychlovat a udržuje otáčky elektromotoru. Pokud hladina začne klesat nebo znovu stoupat, mikroprocesor automaticky upraví tlak a změní výkon čerpadla. Frekvenční spínač zároveň plní ochranné funkce (vypíná zařízení v případě silných výkyvů proudu v elektrické síti).
Kde se používají invertory čerpadel, výhody a nevýhody použití
Frekvenční měniče mohou být použity s čerpacími jednotkami pro širokou škálu účelů. Frekvenční měniče jsou zvláště důležité pro čerpadla v systémech zásobování teplou a studenou vodou a vytápění. Výsledek modernizace pocítí a ocení konečný uživatel okamžitě. Vodotlaký systém s invertorem pracuje zcela autonomně. Kvalita dodávky vody přitom zůstává nezměněna v kteroukoli denní dobu.
Na měřítku systému nezáleží. Invertory mohou výrazně zvýšit účinnost průmyslových čerpacích stanic a domácích studní a artézských mini čerpadel na vodu na dům.
Výhody ovládání čerpadel frekvenčním měničem:
- úspora energie (až 30–40 %);
- situace „chodu nasucho“ (bez vody v systému) je vyloučena;
- žádné teplotní skoky při dodávce teplé vody;
- stabilní tlaková síla;
- v potrubí není přetlak;
- byla prodloužena životnost elektrického čerpadla a potrubí;
- snížená hladina hluku;
- můžete zjednodušit systém, odstranit hydraulický akumulátor a další nepotřebné komponenty a sestavy z okruhu.
Nevýhody IF obvodu:
- počáteční investice na nákup zařízení;
- K připojení a konfiguraci zařízení je zapotřebí odborník.
Tyto nedostatky jsou rychle kompenzovány snížením nákladů na údržbu. V důsledku toho se snižují náklady na údržbu a opravy, snižují se celkové náklady na vlastnictví a znatelně se zvyšuje komfort.
Video
Toto video ukazuje příklad použití frekvenčního měniče v domovním vodovodním systému.
Příklad efektivního využití frekvenčních měničů ve vodovodních systémech obydlených oblastí a technologických zařízení.
Zavedení frekvenčních měničů všude tam, kde se používají elektromotory, je tím správným řešením pro zvýšení ziskovosti podniku. Moderní frekvenční měniče dokážou díky flexibilní konfiguraci regulačních parametrů a široké škále úprav výrazně zvýšit produktivitu technologických zařízení pro různé účely a snížit náklady i na zastaralá zařízení.
V tomto článku vám řekneme, jak si sami nebo s pomocí specialistů vybrat frekvenční měnič pro elektromotor.
Nezávislý výběr nouzových situací
Máte tři možnosti: vybrat si obecný průmyslový model, vybrat model pro konkrétní aplikaci nebo podle vlastností.
Výběr obecného průmyslového modelu
Toto je nejrychlejší a nejjednodušší možnost. Například univerzální vysoce výkonný průmyslový vektor VSD Vesper z řady EI-9011 v chráněném pouzdře třídy IP54 je vhodný pro většinu úloh a lze jej použít pro řízení pohonů téměř všech průmyslových mechanismů v obtížných provozních podmínkách. Nevýhodou tohoto řešení je vysoká cena univerzálního nouzového stavu.
Vyberte si ze standardní řady výkonů elektromotoru
To je také rychlá a pohodlná možnost. Jmenovitý výkon většiny měničů zpravidla odpovídá standardní řadě.
Standardní sériové motory mají následující úrovně výkonu (jmenovité):
| kW | 0,06 | 0,09 | 0,12 | 0,18 | 0,25 | 0,37 | 0,55 | 0,75 | 1,10 | 1,50 | 2,20 | 3,00 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| kW | 4,00 | 5,50 | 7,50 | 11,0 | 15,0 | 18,5 | 22,0 | 30,0 | 37,0 | 45,0 | 55,0 | 75,0 |
Frekvenční měnič je zvolen se stejným výkonem jako motor, nebo o něco více. Pokud je například výkon pohonu 1,5 kW, pak může být měnič 1,5-2 kW.
Nevýhodou tohoto řešení je, že při plně zatíženém elektromotoru můžete přeplatit přebytečný výkon frekvenčního měniče. Nebo naopak: pokud pohon často pracuje se špičkovým zatížením, pak nouzový ovladač zakoupený podle standardní řady nemusí být schopen zajistit provozuschopnost.
Výběr podle vlastností
1. Napájení a výstupní frekvenční rozsah.
Počet napájecích fází a jmenovité napětí (V) – první věc, kterou je třeba věnovat pozornost při výběru. Není-li toto zohledněno a zařízení je připojeno nesprávně, nastanou nouzové situace a v důsledku toho zařízení selže. Jednofázové a třífázové modely jsou k dispozici s napětím 220 V a 380 V. Jednofázový model havarijního stavu má třífázový výstup pro připojení třífázového elektromotoru. Existují také vysokonapěťové megawattové instalace pro zvláště výkonné jednotky.
Při volbě havarijní situace je třeba zohlednit i napětí místních energetických sítí, respektive jeho kvalitu. Navzdory skutečnosti, že ruský standard poskytuje 220 V pro jednofázovou síť a 380 V pro třífázovou síť, ve skutečnosti dochází k významným poklesům a přepětí. Pokud vstupní napětí klesne, měnič se abnormálně zastaví, ale pokud dojde k přepětí, může se spálit. Čím širší je tedy rozsah přípustných hodnot napětí zařízení, tím lépe (je třeba se na ně podívat v technickém popisu). Modely s širokým sortimentem jsou dražší.
frekvence Hz) – další nejdůležitější charakteristika, protože přímé řízení rychlosti otáčení hřídele se provádí změnou frekvence výstupního napětí. Je třeba dávat pozor na rozsah výstupní frekvence měniče (například od 0 do 400 Hz). Čím širší rozsah, tím více možností. U frekvenčních měničů na bázi napěťového měniče není výstupní frekvence závislá na hodnotě frekvence napájecího napětí. Všechny invertory společnosti Vesper Company LLC jsou vyrobeny podle obvodu střídače napětí s meziobvodem.
2. Výkon a jmenovitý proud.
Volbu frekvenčního měniče na základě výkonu a jmenovitého proudu použitého elektromotoru lze provést následujícími způsoby:
- podle hodnoty jmenovitého proudu elektromotoru podle vzorce: Ipch = (1.05…1.1) x Imotor;
- na základě celkového výkonu (kVA), vypočteného podle vzorce: Rpch = Udv x Idv x √3 / 1000.
Je důležité, aby výstupní proud/výkon frekvenčního měniče byl stejný nebo větší než jmenovitý proud/výkon motoru. Proto pro správnou volbu potřebujete znát jmenovité charakteristiky elektromotoru.
Potřebné informace získáte z technické dokumentace, z nápisů na karoserii (typové štítky) nebo proveďte měření.
Pokud motor periodicky pracuje se špičkovým zatížením (výrazný rozběhový moment na hřídeli, prudké zrychlení, prudké brzdění), je třeba s tím počítat. Měli byste si vybrat model, který může poskytnout přetížitelnost.
3. Metody řízení.
Existují dva hlavní způsoby ovládání:
Zařízení se skalárním řízením Jsou levnější a snadněji se nastavují, ale mají malý rozsah (1:10) a nízkou přesnost nastavení (chyba rychlosti může být 5-10 %). Takovéto frekvenčně řízené elektrické pohony je vhodné používat, když jsou parametry zátěže známy předem a „neplavou“ na konstantní frekvenci. Mohou to být různé mechanismy s pevným provozním režimem, odpovědné za udržování určitého stavu technického procesu. Například: čerpadla, ventilátory, kompresory.
Vektorová zařízení jsou technologicky vyspělejší, mají širokou škálu režimů a úprav (>1:200) s téměř nulovou chybou, dokážou udržet daný točivý moment při měnících se otáčkách a při ultranízkých otáčkách, stejně jako konstantní otáčky při prudce se měnícím zatížení. Jsou ale dražší a vyžadují doladění odborníkem. Takové vektorové CP jsou vhodné pro dopravníky, výtahy, dopravníky, jeřáby, lisy a soustruhy.
| Způsob řízení motoru | Rozsah regulace rychlosti | Chyba rychlosti, % | Doba nárůstu točivého momentu, ms | Startovací moment | Cena | Standardní aplikace | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Skalární | 1:10 | 5-10 | Není dostupný | nízký | Velmi nízká | Nízká účinnost: čerpadla, ventilátory, kompresory, HVAC (topení, ventilace a klimatizace) | ||
| Vektor | Lineární | Řízení orientované na pole | > 1: 200 | vysoký | Vysoký | Vysoký výkon: jeřáby, výtahy, doprava atd. | ||
| Přímé řízení točivého momentu pomocí FDA | > 1: 200 | vysoký | Vysoký | |||||
| Nelineární | Přímé řízení točivého momentu se spínacím stolem | > 1: 200 | vysoký | Vysoký | ||||
| Přímá samospráva | > 1: 200 | vysoký | Vysoký | Vysoký výkon: elektrická trakce, rychlé zeslabování pole | ||||
4. Další možnosti pro frekvenční měnič pro elektromotor.
Abyste pochopili, jaké další funkce můžete potřebovat, musíte se zaměřit rozsah úkolů (k čemu má sloužit nouzový stav), provozní zátěže (kolik pohonů bude řízeno a v jakém režimu), podmínky, ve kterých bude zařízení pracovat (zda je potřeba speciální ochrana těla atd.).
- Pro řízení pohonů s nízkou zátěží a stabilními otáčkami (ventilátory a čerpadla) zvolte levný, jednoduchý model s omezeným rozsahem úprav a minimálními možnostmi.
- Pro ovládání pohonů s proměnným zatížením, rychlým startem a zastavením (motory výtahu nebo dopravníku) potřebujete nouzový stav s modulem pro odstranění přebytečné energie, která vzniká při brzdění.
- Pro vysoce přesné úkoly (ve strojích pro různé účely) možná budete potřebovat zařízení s jemným doladěním v široké škále režimů a udržováním daného točivého momentu při ultra nízkých otáčkách.
Existuje mnoho dalších možností a také úkolů, které frekvenční inženýři řeší. Proto je při výběru modelu frekvenčního měniče pro elektromotor užitečné sepsat si vlastní seznam s možnostmi, které jsou nutné.
Sestavili jsme seznam nejoblíbenějších možností:
- Dálkové ovládání.
- Centralizovaná správa v rámci clusteru.
- Sledování provozu pouze jednoho pohonu.
- Ovládání několika motorů najednou.
- S přímým připojením.
- Chráněné pouzdro (třída IP).
- Modularita.
- Vestavěný displej a různé indikátory.
- Programování pomocí vestavěného ovládacího panelu nebo počítače.
- Podpora zpětné vazby.
- Dostupnost diskrétních, analogových, digitálních výstupů.
- Modulační metoda a frekvenční rozsah PWM).
- Brzdný modul a způsob odebírání přebytečné energie při brzdění (rekuperace, přeměna na teplo).
- Automatické ladění.
- Možnost spuštění (s vyhledáváním otáček) volně rotujícího motoru.
Pokud konfigurace neobsahuje všechny potřebné možnosti ze seznamu, můžete si objednat dovybavení. Vesper Company takovou příležitost poskytuje.
Je také užitečné vědět, že přední výrobci vyrábějí speciální řady měničů, které jsou vyladěny a optimalizovány pro řešení konkrétních problémů. Již berou v úvahu všechny nuance a zahrnují potřebné možnosti.
Řada frekvenčních měničů Vesper EI-P7012 je zaměřena na práci s čerpadly. Řada E3-8100B je ideální pro fanoušky.
5. Záruční podmínky a servisní podpora.
Technické vlastnosti při výběru frekvenčního měniče jsou důležité, ale musíte také vzít v úvahu kvalitu sestavení a možnost servisní podpory. Dávejte pozor na:
- záruční podmínky;
- promyšlenost dispozičních a konstrukčních řešení;
- použití spolehlivých součástí;
- kontrola kvality a absence vad hotových výrobků;
- pověst výrobce a mnoho úspěšně dokončených projektů;
- profesionální záruční a pozáruční servis;
- dostupnost specialistů pro konzultace;
- rychlost dodání potřebných komponentů;
- dostupnost sítě servisních středisek.
Společnosti se silným intelektuálním a ekonomickým potenciálem, racionalizovanou high-tech výrobou a vícestupňovou kontrolou kvality to vše mohou poskytnout na patřičné úrovni.
Mezi ruskými výrobci tato kritéria plně splňuje společnost Vesper. Vysoká kvalita výrobků je potvrzena certifikáty. Zařízení Vesper úspěšně funguje na stovkách zařízení v elektroenergetice, hutnictví, strojírenství, ropném a plynárenském komplexu a dalších průmyslových odvětvích.
Jak vybrat frekvenční měnič s pomocí specialistů Vesper
Velcí výrobci vyrábějí obrovskou škálu nouzových produktů. Pokud potřebujete při nákupu vzít v úvahu mnoho kritérií, pak by bylo dobrou možností požádat o radu specialisty. Společnost Vesper má rozsáhlé zkušenosti s výběrem frekvenčních měničů pro různé průmyslové a domácí stroje a mechanismy.
Pokud potřebujete frekvenční měnič s dalšími možnostmi pro řešení konkrétních problémů, pak je to další důvod, proč se obrátit na velkou společnost. Například ve Vesperu tento problém řeší inženýrsko-technické oddělení, které doporučí a vybere další vybavení dle osobního přání zákazníka:
- nainstaluje střídač do krytu s požadovaným stupněm krytí IP a systémem přívodu a odvodu ventilace;
- dovybaví senzory, počítadly, časovači, filtry, tlumivkami, interními napájecími zdroji, dynamickými brzdovými zařízeními;
Specialisté společnosti jsou připraveni poradit s použitím produktů v různých technologických procesech. Zavolejte na číslo 8 (800) 551-76-30 a (495) 258-00-49 nebo nám napište na mail@vesper.ru.
