Ec вентиляторы что это – – – (EC)

alexxlab
15.01.2020
Комментарии: 0

Содержание

Электронно-коммутируемые (EC) вентиляторы – Новости рынка ЦОД, обзор инженерных решений Дата-Центров

В списке опций к прецизионным кондиционерам можно встретить строчку “электронно-коммутируемые вентиляторы“. Что это такое? Зачем их использовать? Какие плюсы и минусы?

Технология EC-вентиляторов

Итак, начнем с принципиальной разницы. Двигатель EC-вентиляторов, в отличие от обычных, построен на новой современной бесщеточной технологии. Магнитное поле образуется благодаря присутствию постоянного магнита, а коммутация осуществляется за счет транзистора (см. рисунок ниже). Тем самым достигается электронная коммутация и отсутствие механических коммутируемых элементов.

Особенно следует отметить, что электронная коммутация, в отличие от механической, свободна от движущихся частей и не вызывает их износа, а также происходит без разрывов и более гладко. В отличие от асинхронных двигателей, ЕС-двигатели являются синхронными, а потому для них характерно отсутствие проскальзывания магнитного поля, приводящего к дополнительным потерям энергии.

Всё вышесказанное объясняет более высокую эффективность EC-вентиляторов в сравнении с вентиляторами с другими типами двигателей:

Более того, при регулировании производительности вентиляторов ни один метод регулирования, будь то трансформатор или даже преобразователь частоты, не может соперничать с результатами EC-вентиляторов:

Новый тип коммутации накладывает отпечаток и на кривую вращательного момента (основную характеристику любого двигателя):

Кроме того, EC-вентиляторы способны изменять свою производительность в широком диапазоне. Это особенно важно в процессе наращивания мощности ЦОД. Управление производительностью вентилятора осуществляется через сигнал 0-10В от кондиционера и может отслеживаться диспетчером через порт кондиционера (обычно RS 485).

Отсюда же следует плавный выход на режим, без пусковых токов. Время выхода, как и в обычных вентиляторах, составляет порядка 2 секунд и не имеет скачков, что является дополнительным плюсом и для системы бесперебойного питания (ИБП “не любят” резкие скачки силы тока).

Плюсы EC-вентиляторов

долговечность (как правило, до 60000ч при температуре ниже 40°C и до 80000ч при температуре ниже 10°C; у обычных вентиляторов — 40000-50000ч),

повышенный КПД за счет
- более низкого энергопотребления
- пониженного шума,
возможность плавного пуска и, соответственно, отсутствие высоких пусковых токов,

широкий диапазон рабочего напряжения питания:
- от 100 до 130В для однофазной сети 110В (от 100 до 117В для обычных вентиляторов),
- от 200 до 277В для однофазной сети 220В (от 200 до 234В для обычных вентиляторов),
- от 380 до 480В для трехфазной сети 400В (от 380 до 424В для обычных вентиляторов)
приспосабливаемость к реальным условиям работы за счет изменения рабочих параметров управляющим микропроцессором,

многими производителями указывается возможность взаимосвязи EC-вентиляторов с другими элементами инженерии ЦОД (вентиляторы соседних кондиционеров, модули активного пола и др.).

Рекламные хитрости

Бесспорно, EC-вентиляторы реализуют экономию электроэнергии системы кондиционирования, но в целях рекламы часто указываются огромные проценты экономии (вплоть до 70%) и далеко не всегда указываются условия их достижения.

Главной хитростью является то, с чем сравнивают достигаемую экономию и, соответственно, относительно какого номинала рассчитывают процентные соотношения. Ведь сомнительно, что применение новых вентиляторов снизит энергопотребление всей системы кондиционирования сразу на 70%!

Итак, в ряде случаев пишется, что преимущества EC-вентиляторов особенно важны в водяных (CW) кондиционерах. Возникает вопрос, чем же CW-блоки “лучше” DX-блоков прямого расширения? Ответ прост: энергопотребление DX-блока велико по сравнению с CW-блоком, так как в первом присутствует компрессор, а во втором его нет (он в чиллере).

Например, энергопотребление DX-блока мощностью 60кВт составляет около 18кВт, а CW-блока — около 4кВт. Достигаемая экономия от использования EC-вентиляторов (около 2кВт) в первом случае составит скучные 11%, в то время как во втором более презентабельные 50%!

Второй хитростью является объявление широкого диапазона рабочего напряжения питания EC-вентиляторов в качестве защиты от низкого качества сетей электроснабжения. Но заметим (см. выше), что нижний порог напряжения питания не изменился (те же 100В, 200В и 380В), а вырос только верхний порог, в то время как наиболее частой проблемой электросетей является именно пониженное напряжение. Следовательно, расширенный диапазон напряжения питания в действительности большой выгоды не несёт.

В целом же можно признать следующие объективные и честные факты:

EC-вентиляторы позволяют экономить до 3кВт мощности вентилятора шкафного прецизионного кондиционера,

Экономия в определенных условиях (в зависимости от тепловой нагрузки на блок, чем она ниже, тем выше экономия) может достигать 70%, но по отношению к мощности аналогичного не-EC-вентилятора; чаще же составляет 20-30%.

Автор: Хомутский Юрий

telecombloger.ru

ВЕКОТЕХ – EC двигатели вентиляторов

ЕС-технология или двигатель с частотным преобразователем?

Cтатья АВОК о ЕС двигателях
В настоящее время при проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования все больше внимания уделяется вопросам энергосбережения.

Все чаще специалисты ориентируются на приобретение энергосберегающего оборудования. По сравнению с традиционным оно более дорогое, но полностью окупает себя в процессе эксплуатации. ЕС-двигатели, которым посвящена данная статья, позволяют уменьшить энергопотребление, при этом увеличить производительность оборудования и срок его бесперебойной работы.

Известно, что системы ОВК потребляют до 70 % энергоресурсов в промышленных, больших коммерческих или общественных зданиях [1, 2]. В связи с этим использование наиболее эффективных энергосберегающих средств и методов в данной области становится чрезвычайно актуальной задачей. Одним из новых направлений в данном вопросе является применение так называемых EC-двигателей, о которых специалистам ОВК известно сравнительно мало. Тем не менее, ряд зарубежных, а в последнее время и отечественных поставщиков климатической техники рассматривают EC-двигатели как опции, доступные к практическому применению.

Цель настоящей статьи – показать действительную целесообразность данного новшества (в противовес расхожему мнению, что это просто дорого, а следовательно, и не столь интересно с коммерческой точки зрения), определить в общих чертах основные области и условия востребованности в плане обеспечения экономической и технической эффективности достигаемых результатов.

ЕС-двигатель – это бесколлекторный синхронный двигатель со встроенным электронным управлением, или, более кратко, электронно-коммутируемый (Electronically Commutated) двигатель.

Его иногда также называют BLDC-двигателем (Brushless DC motor), то есть бесщеточным двигателем постоянного тока.

Вентиляторы, построенные на базе данного двигателя, называются ЕС-вентиляторами.

ЕС-двигатель имеет внешний ротор, в котором располагаются сегменты с постоянными магнитами. Управление вращением ротора ЕС-двигателя осуществляется за счет контролируемой подачи электроэнергии на обмотку статора в зависимости от положения ротора, которое отслеживается при помощи датчиков Холла, а также заданных параметров регулирования, поступающих, например, от внешних датчиков соответствующего типа в виде токовых (4–20 мА) или потенциальных (0–10 В) сигналов. При этом встроенный PID-регулятор позволяет, наряду с пропорциональным управлением, устанавливать скорость реагирования двигателя на изменение управляющего сигнала в зависимости от его дифференциальных и интегральных показателей. ЕС-двигатель в разрезе представлен на рис. 1.

Устройство энергосберегающего ЕС-двигателя

Принцип работы ЕС-двигателя основан на том, что в поле, создаваемом встроенными в ротор постоянными магнитами, осуществляется управление вектором магнитного поля путем изменения направления тока в обмотке статора. В каждый момент времени контроллер вычисляет и подает на обмотку статора полярность тока, которая необходима для того, чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора с заданной скоростью.

EC-двигатели возможно подключать к постоянному источнику напряжения согласно параметрам или через встроенный коммутационный модуль непосредственно к сети переменного тока (220 В, 380 В). С использованием стандартного приборного интерфейса RS 485 или специальной шины ebm BUS обеспечена возможность управления вентилятором (либо группой вентиляторов до 31 шт. в каждой) при помощи ПК или КПК. Количество групп вентиляторов в интегрированной системе управления может достигать 256. Возможно также использование технологии Bluetooth. Предусмотрена выдача тревожных и аварийных сигналов, а также обеспечение мониторинга работы системы. Система подключения ЕС-двигателя представлена на рис. 2.

Области применения ЕС-двигателей в системах ОВиК еще только намечаются в последние годы. Тем не менее, в отдельных приложениях ЕС-двигатели уже завоевали твердые позиции, зарекомендовав себя в положительном отношении по ряду ключевых показателей. Ниже кратко описаны некоторые из успешно освоенных областей применения ЕС-двигателей.

Тепловые насосы систем «воздух – вода» и «воздух – воздух», оснащенные ЕС-двигателями, в качестве основного преимущества характеризуются синхронной работой вентиляторов, что не может быть обеспечено в полной мере при использовании асинхронных двигателей переменного тока (AC-двигателей). Кроме того, отсутствие проскальзывания магнитного поля в ЕС-двигателях, что имеет место в AC-двигателях независимо от способа управления ими, исключает потери энергии, свойственные данному неблагоприятному явлению. В целом энергопотребление и, соответственно, срок окупаемости тепловых насосов сокращаются вдвое [3].

Овощехранилища и грибные камеры, оснащенные ЕС-двигателями в составе программно-технического комплекса «Тургор АМ», характеризуются оптимальным регулированием числа оборотов и, соответственно, производительности вентиляторов до необходимого в данный момент значения. По данным опытной эксплуатации это осуществляется более эффективным образом по сравнению с ранее использовавшимися AC-двигателями, оснащенными частотным приводом и ПИД-регуляторами.

В овощехранилищах это способствует поддержанию сохранности и качества загружаемых овощей и корнеплодов на протяжении всего межсезонного периода. В грибных камерах достигается двукратное увеличение объема производства шампиньонов на тех же площадях. Срок окупаемости в обоих случаях не превышает одного года [4].

Циркуляторы воздуха (дестратификаторы), имеющие в своем составе ЕС-двигатели, возможно объединять в сеть с централизованным управлением. По данным фирмы Avedon Engineering, производимые ею дестратификаторы серии Airus, работающие децентрализованно в составе единой сети управления, позволяют экономить до 35 % энергетических затрат по сравнению с обычными вентиляторными установками, используемыми для снижения температурного градиента по высоте помещения при наличии существенных теплоизбытков [5].

Фэнкойлы производства фирмы Trox, оснащенные ЕС-двигателями, характеризуются значением удельной потребляемой мощности (Specific Fan Power, SFP), постоянным во всем диапазоне производительности, равным 0,3, в сравнении со значением 0,8, типичным для оснащенных AC-двигателями фэнкойлов. Совместно с регулированием производительности в зависимости от реальной потребности это позволяет снизить среднегодовое потребление энергии с 620 до 140 кВт·ч [6].

Охлаждаемые прилавки, оснащение которых ЕС-двигателями впервые было инициировано фирмой Heatcraft Refrigeration Products (HRP), оказались настолько эффективными, что, например, в США энергетическая комиссия штата Калифорния (California Energy Commission, CEC) включила использование EC-двигателей в состав обязательных требований ко всем вновь разрабатываемым образцам холодильного оборудования [7].

Модулирующие газовые горелки, имеющие в своем составе вентиляторы с EC-двигателями для нагнетания воздуха, необходимого для горения, позволяют получить стабильное и сбалансированное пламя, что существенно улучшает условия эксплуатации котельной в целом и продлевает ресурс оборудования.

Прецизионные кондиционеры (Close Control в классификации EUROVENT) производства фирмы Tecnair стали оснащаться ЕС-двигателями сравнительно недавно. Это решение связано, прежде всего, с необходимостью отвечать возросшим современным требованиям к энергоэффективности устанавливаемого оборудования. Вместе с тем и другие преимущества EC-технологии имеют высокую актуальность в данных областях применения, например, высокая точность регулирования, снижение шумности, увеличение надежности и срока службы.

Следует отметить, что при работе EC-двигатель практически не выделяет тепла, в то время как АС-мотор имеет рабочую температуру +35…+75 °C, что накладывает дополнительную тепловую нагрузку на контур охлаждения. При этом EC-двигатели без дополнительного перегрева обеспечивают свою работоспособность в широком диапазоне температуры внешней среды. По данным EBM PAPST, температура разогрева работающего EC-двигателя на основании проведенного тестирования не превышает +45 °C. Максимально и минимально допустимые температуры эксплуатации EC-двигателя составляют соответственно +75 и –20 °C.

Особо важным для прецизионных кондиционеров медицинского назначения является то обстоятельство, что в соответствии с ГОСТ 52539-2006 [8] в лечебных учреждениях помещения, относящиеся к группам 1 (высокоасептические операционные) и 2 (палаты интенсивной терапии), должны непрерывно обеспечиваться гарантированным подпором воздуха не менее 10–15 Па, но не более 20 Па. Указанные значения должны поддерживаться независимо от изменяющихся условий (открытие дверей, работа оборудования и т. д.). Помещения, относящиеся к группе 5 (для инфицированных больных), наоборот, должны непрерывно обеспечиваться гарантированным разрежением. В первом случае это достигается превалированием притока над вытяжкой, а во втором – превалированием вытяжки над притоком, что обеспечивается регулированием расходов воздуха по показаниям внешних прессостатов, контролирующих перепад давления между помещениями. Наиболее точное, безынерционное и эффективное регулирование расходов воздуха достигается использованием EC двигателей в качестве приводов вентиляторов, вследствие чего они рядом европейских стандартов (VDI3803, VDI2167 part 1, SWKI-Guideline 99-3) определены как комплектующий элемент кондиционеров медицинского назначения.

Аналогичное положение дел в соответствии с ГОСТ 14644-4-2002 [9] является характерным для всех объектов прецизионного кондиционирования, имеющих в своем составе «чистые» помещения и связанные с ними контролируемые среды. Работа контроллеров в этих случаях осуществляется по показаниям не двух, как обычно, датчиков (термостат и гигросат), а трех датчиков, в число которых включается также прессостат. Последний работает в цепи управления EC-двигателями.

Сухие градирни и выносные воздушные конденсаторы компании Refrion оснащаются ЕС-вентиляторами нового поколения диаметром 800, 900 и 1 000 мм.

Технические показатели ЕС-вентиляторов:

Улучшенные технические характеристики. Новые EC-вентиляторы оснащены двигателями меньшего размера, но с улучшенными техническими характеристиками, что позволило на 5% увеличить их мощность по сравнению со старой линейкой ЕС-вентиляторов.
Низкие шумовые характеристики. Вентиляторы не создают дополнительной шумовой нагрузки при регулировании скорости вращения. Уровень звукового давления уменьшается на 6дБ по сравнению со старыми моделями.
Безопасность. Новые ЕС-вентиляторы выгодно отличаются дополнительной защитой от перегрева электроники и двигателей вентиляторов, а также защитой от блокировки ротора, потери фазы и резких скачков напряжения, обеспечивая бесперебойную работу как в неблагоприятных условиях окружающей среды, так и при сбоях электропитания.
Высокий моторесурс. Новые EC-вентиляторы в силу разгруженности подшипниковых узлов по осевым и радиальным усилиям, а также благодаря встроенной защите по электропитанию обладают высоким моторесурсом, составляющим более 80 000 часов.
Возможность удаленного контроля. Новые EC-вентиляторы можно коммутировать с Modbus, таким образом, упростив дистанционный контроль над эксплуатационными параметрами вентиляторов (благодаря шкафу управления Intelliboard с интегрированным PLC).

Почему ЕС?

Компактность, низкое энергопотребление, плавное и точное регулирование, низкий уровень шума, отсутствие вибрации, согласованность с рабочим колесом по аэродинамике и мощности, а также ряд других излагаемых ниже особенностей ЕС-двигателей являются причиной все более возрастающего интереса к ним.

Преимущество в габаритах обусловлено тем, что ЕС-двигатели, являясь более компактными по сравнению с AC-двигателями, полностью вписываются в габариты крыльчатки вентилятора, обеспечивая прямой привод, в то время как вентиляторы с AC-двигателями занимают значительно больше места, особенно в направлении потока воздуха, что означает необходимость наличия несколько увеличенных размеров венткамеры. Размер выходного отверстия EC-вентилятора практически совпадает с поперечными размерами секции, в которой он размещается. Это приводит, с одной стороны, за счет предварительно выровненного потока воздуха к более эффективному использованию поверхности теплообменника, устанавливаемого за вентилятором, и улучшению съема с него тепла/холода, а с другой стороны, снижает скорость прохождения воздуха внутри секции вентилятора, уменьшает потери давления и шумность. Преимущества в сравнении с AC-двигателем, имеющим ременной привод, схематично показаны на рисунке.

Преимущества EC-вентилятора

У ЕС-вентиляторов практически отсутствуют пиковые пусковые токовые нагрузки за счет того, что встроенный регулятор обеспечивает достаточно плавное нарастание амплитуды переменного тока от нуля до номинального значения. В то же время пусковой ток у АС-вентиляторов обычно в 5–7 раза превышает номинальный, что приводит к необходимости увеличения сечения электропроводки и параметров пускового оборудования, которые выбираются в расчете на значения пускового тока.

Поскольку ротор ЕС-двигателя является внешним с постоянными магнитами, в нем отсутствуют тепловые потери, неизбежные в случае короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя. Отсюда высокий КПД, достигающий 80–90 %. На рис. 4 приводится сравнение КПД двигателей различного типа, среди которых ЕС-двигатель характеризуется рекордными значениями в широком диапазоне полезной мощности на выходе.

Сравнение КПД двигателей различного типа

Наряду с высоким КПД, высокая степень энергосбережения при использовании EC-двигателей в системах ОВК достигается за счет регулирования числа оборотов. Известны следующие соотношения между числом оборотов (n₁, n₂), расходом (L₁, L₂), потерей напора (∆p₁, ∆p₂) и потребляемой мощностью (N₁, N₂):

L₁/L₂ = n₁/n₂;

∆p₁/∆p₂ = (L₁/L₂)² = (n₁/n₂)²;

N₁/N₂ = (∆p₁ L₁)/(∆p₂ L₂) = (n₁/n₂)³.

В силу кубической зависимости потребляемой мощности от числа оборотов их плавное и глубокое регулирование, обеспечиваемое EC-двигателями без преобразования частоты питающего напряжения, дает соответствующий значительный эффект в части снижения суммарных значений потребляемой мощности, иллюстрируемое на рис. 5 путем сравнения EC-двигателей с AC двигателями, использующими фазовое, амплитудное и частотное регулирование.

Соотношение расхода и потребляемой мощности вентиляторов различного типа

С эксплуатационной точки зрения преимущества ЕС-двигателей обусловлены тем, что вращающиеся части исполнены как один динамически и статически сбалансированный компонент, общий вес которого равномерно распределен на оба опорных подшипника, что значительно влияет на срок службы изделия. Сопутствующим этому обстоятельством является также минимальная вибрация и шум при работе ЕС-двигателя.

Итак, сведем воедино основные аргументы в пользу ЕС:

высокий КПД;
высокая точность регулирования в соответствии с имеющимися условиями;
адаптивность в соответствии с изменением внутренних климатических параметров;
малые пусковые токи;
режим работы с низким уровнем шума и минимальной вибрацией, длительный срок службы, не нуждается в обслуживании.

Зачем ЕС?

На рис. 6 представлены по данным фирмы Tecnair значения потребляемой мощности EC-двигателями, опционально поставляемыми в составе прецизионных кондиционеров (Computer Room Air Conditioners, CRAC) холодопроизводительностью 35, 42, 60, 70 и 75 кВт в сравнении со стандартно используемыми асинхронными двигателями переменного тока (AC-двигателями).

Сравнительная оценка потребляемой мощности EC- и AC-двигателями, используемыми в составе CRAC

Аналогичное сравнение представлено в отношении поставляемых фирмой Tecnair прецизионных кондиционеров CCU (Close Control Units), комплектуемых AC-двигателями с частотным регулированием.

Сравнительный анализ потребляемой мощности EC- и AC-двигателями, используемыми в составе CCU (Close Control Unit)

Сводные усредненные данные по энергосбережению, обеспечиваемому использованием EC-двигателей в различных приложениях, представлены в таблице.

Очевидно, что при дополнительной стоимости EC- двигателя 100–200 долларов, капитальные затраты окупаются очень быстро.

Энергосбережение при применении EC-систем в различных областях

Область применения	Рабочая точка		Потребляемая мощность		Энергосбережение на 1 электрический двигатель
Область применения	Расход, м³/ч	Напор, Па	EC-двига- тель, Вт	Однофазный индукционный двигатель, Вт	Экономия энергии, Вт	Экономия в год (при цене 0,11 $/кВт·ч), $	Экономия в год (при цене 0,14 $/кВт·ч), $
Продуктовые витрины в гипермаркетах	490	20	10	36	26	25	32
Выносные конденсаторы	4 900	50	145	280	135	130	166
Точечное охлаждение	255	300	60	105	45	43	55
«Чистые» помещения	950	180	95	195	100	96	120
Прецизионное кондиционирование	1 700	400	550	680	230	220	280
Вентиляция жилых помещений	2 500	250	400	970	570	550	700
Вентиляция хранилищ	5 600	40	109	340	231	220	280

Выводы
Резюмируя все достоинства систем, приобретаемые при использовании EC-технологии, можно выделить главное: EC-вентиляторы с электронным управлением плавно реагируют на изменение требований по выходной мощности, работают в особо экономном режиме частичной нагрузки и нечувствительны к колебаниям напряжения. EC-вентиляторы обеспечивают снижение до 30 % расхода электрической энергии в сравнении с обычными трехфазными AC-вентиляторами.

Регулирование скорости вращения вентиляторов различными технологиями

ООО “ИПЦ “ВЕКОТЕХ” имеет возможность разработать и произвести для Вас любой вентилятор или приточную установку на базе ЕС двигателей вентиляторов пр-ва Германия.

www.vecotech.com.ua

Вентиляторы Systemair, оснащенные электродвигателем EC

Вентиляторы, оснащенные электродвигателем EC

Основная задача

Экономия энергии

Сегодня все говорят о глобальном изменении климата и призывают к немедленным действиям. Но что же необходимо сделать? Данная проблема должна решаться как организациями, так и частными лицами. Если компания принимает на себя ответственность перед обществом, а потребители следуют требованиям LOHAS (Lifestyle of Health and Sustainability), то следует уделять большее внимание использованию экологически безвредных конструкционных материалов и повышению энергетической эффективности оборудования. Можно считать одним из способов экономии сокращение потребления энергии, но настоящим решением данной проблемы является более эффективное использование энергии.

Только в этом случае нам не придется отказываться от комфорта и многих других функций технических систем, являющихся неотъемлемой частью современной жизни.

Специализируясь на системах вентиляции, Systemair предоставляет вам возможность активно участвовать в этом процессе. Наша компания предлагает простое и эффективное решение, являющееся беспроигрышным, то есть выгодным как с точки зрения обеспечения комфорта потребителя, так и с точки зрения охраны окружающей среды.

Больше, чем просто горячий воздух!

• Только в Европе системы вентиляции потребляют около 197 000 ГВтч электроэнергии.

• Это ставит их в один ряд с крупнейшими потребителями электроэнергии.

• Повышение эффективности этих систем на 12-15 % может сократить выбросы CO2 в атмосферу на 19 млн. тонн.

Это означает, что, оптимизировав электродвигатели и сопутствующее оборудование, компании могли бы сократить эксплуатационные расходы на 2,6 миллиардов евро в год! А с учетом предполагаемого роста спроса на вентиляторы в ближайшие годы, необходимость внедрения инновационных решений в области двигателестроения становится очевидной.

Преимущества и выгоды

Перспективность – современность – экономичность

Удобство

Простой монтаж.

Регулирование по потребности

Плавное регулирование скорости вентилятора. Эффективная система управления.

Техническое обслуживание не требуется

Гарантия надежности и длительного срока службы при минимальном обслуживании.

Функциональная гибкость

Технология управления обеспечивает 100 % контроль рабочих параметров.

Эффективное потребление электроэнергии

Доля энергии, используемой эффективно, значительно выше, чем у традиционных двигателей переменного тока.

Экономия монтажного пространства

Электронные устройства управления полностью встроены в агрегат и не видны.

Низкий уровень шума

Снижение уровня шума очевидно.

Экономия энергии

Электродвигатели EC потребляют в среднем на 30 % меньше электроэнергии, по сравнению со стандартными электродвигателями переменного тока. В некоторых применениях экономия может составлять 50 % и более.

Функциональная гибкость

Электропитание может осуществляться от сети 50 или 60 Гц в любой части земного шара, поэтому данные двигатели более универсальны.

Надежные инвестиции

Длительный срок службы и использование новейших технологий, не требующих потребления дефицитных природных ресурсов.

Оптимальная окупаемость

Высокая эффективность обеспечивает уменьшение энергопотребления и, следовательно, снижение эксплуатационных расходов.

Энергоэффективные системы вентиляции

Для проектирования энергоэффективных систем вентиляции необходимы высокоэффективные вентиляторы с регулированием скорости в соответствии с текущей потребностью. При этом должно обеспечиваться высокое качество воздуха в помещении.

Новая система управления EC-Vent производства компании Systemair значительно упрощает выполнение поставленной задачи.

EC-Vent – это интеллектуальный контроллер, обеспечивающий очень эффективное дискретное или пропорциональное регулирование скорости вентиляторов по сигналам нескольких датчиков. Благодаря эффективному управлению приточными и/или вытяжными вентиляторами, оснащенными двигателями EC, а также другими компонентами системы вентиляции обеспечивается новый уровень комфорта и экономии энергии в широкой области применения.

EC-Vent предлагает решения, которые обеспечивают:

• Снижение энергопотребления по сравнению с традиционными системами.

• Расход воздуха, точно отвечающий текущей потребности – в любое время.

• Снижение эксплуатационных расходов.

• Простой монтаж.

• Низкий уровень шума.

• Увеличение срока службы.

Идея, лежащая в основе работы EC-Vent,

состоит в том, чтобы обеспечивать различный расход воздуха в зависимости от фактического количества людей в помещении. Контроллер EC-Vent по сигналу нескольких датчиков обеспечивает регулирование скорости вентиляторов точно в соответствии с потребным расходом воздуха. Тем самым требуемый уровень комфорта в обслуживаемом помещении достигается при минимальном потреблении энергии.

В состав EC-Vent входит блок управления, устанавливаемый рядом с вентилятором, и пульт дистанционного управления, устанавливаемый в обслуживаемом помещении.

• К блоку управления и пульту дистанционного управления можно подключать различные датчики: CO2, температуры, влажности, давления и т. п.

• Пульт дистанционного управления оснащен встроенными датчиками влажности и температуры.

• Действует функция недельного таймера.

• Встроенный трансформатор (24 В) обеспечивает питание датчиков, воздушных клапанов и т. п.

• Интуитивно понятное меню.

В сочетании с вентиляторами, оснащенными двигателями EC, контроллер EC-Vent обеспечивает простое для монтажа интеллектуальное решение для климатических систем как новых, так и реконструируемых зданий.

SYSTEMAIR производит вентиляторы с EC двигателями, в том числе:

Вентиляторы для круглых каналов K EC.

Вентиляторы для прямоугольных каналов KVKE EC.

Канальные вентиляторы для квадратных воздуховодов MUB EC.

Крышные вентиляторы TFSK/TFSR EC и DVC/DVCI EC.

Кухонные вытяжные вентиляторы KBR/KBT EC.

Купить вентиляторы Systemair с ЕС двигателями в Санкт-Петербурге.

www.inklimat.ru

Статьи

ЕС-двигатель – это бесколлекторный синхронный двигатель со встроенным электронным управлением, или, более кратко, электронно-коммутируемый (Electronically Commutated) двигатель. Его иногда также называют BLDC-двигателем (Brushless DC motor), то есть бесщеточным двигателем постоянного тока. Вентиляторы, построенные на базе данного двигателя, называются ЕС-вентиляторами.

EC-вентилятор EBMpapst с технологией GreenTech

Электронно-коммутируемый вентилятор с плавной регулировкой оборотов, произведен в Германии. Отличается низким уровнем шума и практически неслышен на малых скоростях.

Технология GreenTech

Сердце GreenTech бьется в энергосберегающей электронно-коммутируемой технологии ebm-papst (GreenTech ЕС technology). Чем меньше расходуется энергии, тем ниже затраты на электричество. Но это – только начало, электронно-коммутируемая GreenTech технология (GreenTech ЕС technology) означает также, что двигателями и вентиляторами можно управлять, они отрегулированы таким образом, что всегда соответствуют необходимым эксплуатационным требованиям. И это имеет огромное значение, поскольку нет ничего более экономичного, чем, к примеру, изделие, которое имеет функцию самоотключения, когда в этом есть необходимость.

Следующее преимущество электроники – бесщёточное коммутирование. Это позволяет электронно-коммутируемым GreenTech двигателям и вентиляторам работать абсолютно без износа, практически бесшумно, не теряя в производительности и имея более долгий срок службы.

Таким образом, благодаря технологии GreenTech день за днем уменьшаются расходы на электроэнергию, и в то же самое время, длительный срок службы позволяет снижать издержки на материалы и обслуживание.

Инновационная технология электродвигателей

Наши двигатели с внешним ротором давно известны среди специалистов – тихие, мощные и постоянно совершенствуемые, они сделали нас лидером мирового рынка. Благодаря замечательному интеграционному потенциалу они идеально подходят для самых разнообразных сфер применения. Дополнив эти решения электродвигателями с внутренним ротором для динамичных сфер применения и особо агрессивных химических сред, мы смогли получить самую широкую номенклатуру вентиляторов и двигателей в мире.

Интеллектуальная электроника

– “мозг” любого современного системного решения. Использование электроники в качестве управляющего элемента позволяет получить идеальное сочетание приводных систем и аэродинамики, идеально приспосабливая каждое решение к конкретной области применения – с ручным управлением или в составе автоматической системы. В результате получается высококачественная конечная продукция из единого источника для любой области: от узкоспециализированных систем охлаждения электроники до энергосберегающих отопительных комплексов.

Аэродинамика, которая «думает» вместе с вами

Оптимальная форма имеет важное значение, для осевых вентиляторов, центробежных вентиляторов в корпусе и без корпуса, компактных и тангенциальных вентиляторов. Поэтому мы всегда проектируем лопасти, крыльчатки и канальные корпуса вентиляторов с учетом особенностей конкретного применения в определенной среде. Только так нам удается достичь максимально возможной эффективности при минимально возможном уровне шума. Для этого мы в совершенстве изучили аэродинамику.

Принцип работы

ЕС-двигателя основан на том, что в поле, создаваемом встроенными в ротор постоянными магнитами, осуществляется управление вектором магнитного поля путем изменения направления тока в обмотке статора. В каждый момент времени контроллер вычисляет и подает на обмотку статора полярность тока, которая необходима для того, чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора с заданной скоростью.

breezartshop.ru

Продукция | www.systemair.com

PDF
EC-двигатель, высокий уровень энергоэффективности
100% регулирования скорости
Встроенная защита двигателя
Поставляется с монтажным кронштейном
Встроенный потенциометр для быстрого ввода в эксплуатацию
EC-технология – это интеллектуальная технология, использующая интегральную электронную систему управления, позволяющую убедиться что двигатель всегда работает с оптимальной нагрузкой. В сравнении с AC двигателями, эффективность использования энергии в EC-двигателях гораздо выше.

Встроенная электронная система управления может изменять скорость для точного соответствия требованиям по расходу воздуха и работать с высоким уровнем эффективности. Для одинаковых расходов воздуха EC-вентиляторы потребляют существенно меньшее количество энергии, чем вентиляторы с АС двигателями.

Другой особенностью энергоэффективных двигателей является их потенциал энергосбережения, не только при полной, но особенно и при частичной нагрузке. В таких режимах работы потери эффективности намного меньше, чем у асинхронных двигателей аналогичной мощности. Сниженное энергопотребление гарантирует снижение экплуатационных расходов.

Вентиялторы KD EC оборудованы электродвигателем с внешним ротором (EC) с диагональными лопастями рабочего колеса, что позволяет снизить габариты вентилятора. Таким образом, вентиляторы имеют высокую мощность при компактных размерах.
Кронтшейны поставляются вместе с вентиляторами, что упрощает монтаж. Быстроразъемные хомуты FK облегчают монтаж и демонтаж, а также предотвращают передачу вибрации на воздуховод.

Вентилятор поставляется с подключенным потенциометром 0-10В, что позволяет легко найти требуемую рабочую точку.
Термозащита встроена в электронику двигателя. Корпус выполнен из оцинкованной стали.
www.systemair.com
EC-технологии в центральных кондиционерах | Дом
EC-технологии в СВиК воздуха помещений
Российская компания VKT — один из лидеров в области производства установок обработки воздуха — постоянно совершенствует свою продукцию, сотрудничая с ведущими европейскими инженерными компаниями. Одно из наиболее перспективных направлений этой работы — применение нового типа вентиляционных агрегатов на основе EC-двигателей.
Сегодня практически любая система общеобменной приточно-вытяжной вентиляции использует в качестве воздухообрабатывающего агрегата центральный кондиционер, важными этапами конструирования которого являются подбор и расчет вентиляторного блока. Это один из самых главных элементов приточно-вытяжной установки, обеспечивающий движение воздуха с определенными аэродинамическими параметрами.
При проектировании системы вентиляции инженеры VKT выполняют расчет центрального кондиционера по техническому заданию от проектировщика. Исходными данными являются необходимые расход и давление. Таким параметрам, как энергопотребление и принцип управления вентиляционного блока, должного внимания обычно не уделяется. Это связано с тем, что проектировщик не всегда достаточно осведомлен обо всех существующих вариантах комплектации оборудования вентблока и выбор агрегата происходит без учета требований конкретной задачи.
В то же время именно на стадии проектирования должен происходить выбор варианта оборудования вентблока и основных алгоритмов его работы и управления. Компания VKT работает в партнерстве с проектными институтами, что помогает принимать наиболее оптимальные решения при подборе и проектировании воздухообрабатывающих установок.
Что это?
ЕС-двигатель – это бесколлекторный синхронный двигатель со встроенным электронным управлением, или, более кратко, электронно-коммутируемый (Electronically Commutated) двигатель. Его иногда также называют BLDC-двигателем(Brushless DC motor), то есть бесщеточным двигателем постоянного тока. Вентиляторы, построенные на базе данного двигателя, называются ЕС-вентиляторами.
ЕС-двигатель имеет внешний ротор, в котором располагаются сегменты с постоянными магнитами. Управление вращением ротора ЕС-двигателя осуществляется за счет контролируемой подачи электроэнергии на обмотку статора в зависимости от положения ротора, которое отслеживается при помощи датчиков Холла, а также заданных параметров регулирования, поступающих, например, от внешних датчиков соответствующего типа в виде токовых (4–20 мА) или потенциальных (0–10 В) сигналов. При этом встроенный PID-регулятор позволяет, наряду с пропорциональным управлением, устанавливать скорость реагирования двигателя на изменение управляющего сигнала в зависимости от его дифференциальных и интегральных показателей.
Устройство и принцип действия ЕС-двигателя
Устройство энергосберегающего ЕС-двигателя:

Принцип работы ЕС-двигателя основан на том, что в поле, создаваемом встроенными в ротор постоянными магнитами, осуществляется управление вектором магнитного поля путем изменения направления тока в обмотке статора. В каждый момент времени контроллер вычисляет и подает на обмотку статора полярность тока, которая необходима для того, чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора с заданной скоростью.
EC-двигатели возможно подключать к постоянному источнику напряжения согласно параметрам или через встроенный коммутационный модуль непосредственно к сети переменного тока (220 В, 380 В). С использованием стандартного приборного интерфейса RS 485 или специальной шины ebm BUS обеспечена возможность управления вентилятором (либо группой вентиляторов до 31 шт. в каждой) при помощи ПК или КПК. Количество групп вентиляторов в интегрированной системе управления может достигать 256. Возможно также использование технологии Bluetooth. Предусмотрена выдача тревожных и аварийных сигналов, а также обеспечение мониторинга работы системы.
Канальный вентилятор с ЕС-двигателем. В приточно-вытяжных установках успешно применяются электронно-коммутируемые двигатели (EC-двигатели):
Принцип их действия заключается в том, что напряжение подается на обмотки двигателя не в постоянном режиме, а импульсами. Это исключает перегрев, а также позволяет с помощью встроенной электроники изменять скорость вращения, меняя частоту подачи импульсов. Необходимость применения частотного преобразователя в этом случае отсутствует. При этом может поддерживаться практически любая скорость вращения в рабочем диапазоне вентилятора, в то время как скорость вращения асинхронного двигателя рекомендуется поддерживать близко к номинальной (± 20 %).
Установка производства VKT с вентилятором на базе ЕС-двигателя.
Длительные испытания EC-вентиляторов в лаборатории компании VKT показали, что данный тип оборудования отличается меньшим энергопотреблением и уровнем шума по сравнению с традиционными решениями.
Возможность точного регулирования оборотов во всем диапазоне работы вентилятора открывает широкие перспективы при проектировании систем вентиляции и кондиционирования.
Области применения ЕС-двигателей
Области применения ЕС-двигателей в системах ОВК еще только намечаются в последние годы. Тем не менее, в отдельных приложениях ЕС-двигатели уже завоевали твердые позиции, зарекомендовав себя в положительном отношении по ряду ключевых показателей. Ниже кратко описаны некоторые из успешно освоенных областей применения ЕС-двигателей.
Тепловые насосы систем «воздух – вода» и «воздух – воздух», оснащенные ЕС-двигателями, в качестве основного преимущества характеризуются синхронной работой вентиляторов, что не может быть обеспечено в полной мере при использовании асинхронных двигателей переменного тока (AC-двигателей). Кроме того, отсутствие проскальзывания магнитного поля в ЕС-двигателях, что имеет место в AC-двигателях независимо от способа управления ими, исключает потери энергии, свойственные данному неблагоприятному явлению. В целом энергопотребление и, соответственно, срок окупаемости тепловых насосов сокращаются вдвое.
Овощехранилища и грибные камеры, оснащенные ЕС-двигателями в составе программно-технического комплекса «Тургор АМ», характеризуются оптимальным регулированием числа оборотов и, соответственно, производительности вентиляторов до необходимого в данный момент значения. По данным опытной эксплуатации это осуществляется более эффективным образом по сравнению с ранее использовавшимися AC-двигателями, оснащенными частотным приводом и ПИД-регуляторами. В овощехранилищах это способствует поддержанию сохранности и качества загружаемых овощей и корнеплодов на протяжении всего межсезонного периода. В грибных камерах достигается двукратное увеличение объема производства шампиньонов на тех же площадях. Срок окупаемости в обоих случаях не превышает одного года.
Циркуляторы воздуха (дестратификаторы), имеющие в своем составе ЕС-двигатели, возможно объединять в сеть с централизованным управлением. По данным фирмы Avedon Engineering, производимые ею дестратификаторы серии Airus, работающие децентрализованно в составе единой сети управления, позволяют экономить до 35 % энергетических затрат по сравнению с обычными вентиляторными установками, используемыми для снижения температурного градиента по высоте помещения при наличии существенных теплоизбытков.
Фэнкойлы производства фирмы Trox, оснащенные ЕС-двигателями, характеризуются значением удельной потребляемой мощности (Specific Fan Power, SFP), постоянным во всем диапазоне производительности, равным 0,3, в сравнении со значением 0,8, типичным для оснащенных AC-двигателями фэнкойлов. Совместно с регулированием производительности в зависимости от реальной потребности это позволяет снизить среднегодовое потребление энергии с 620 до 140 кВт·ч [6].
Охлаждаемые прилавки, оснащение которых ЕС-двигателями впервые было инициировано фирмой Heatcraft Refrigeration Products (HRP), оказались настолько эффективными, что, например, в США энергетическая комиссия штата Калифорния (California Energy Commission, CEC) включила использование EC-двигателей в состав обязательных требований ко всем вновь разрабатываемым образцам холодильного оборудования.
Модулирующие газовые горелки, имеющие в своем составе вентиляторы с EC-двигателями для нагнетания воздуха, необходимого для горения, позволяют получить стабильное и сбалансированное пламя, что существенно улучшает условия эксплуатации котельной в целом и продлевает ресурс оборудования.
Прецизионные кондиционеры (Close Control в классификации EUROVENT) производства фирмы Tecnair стали оснащаться ЕС-двигателями сравнительно недавно. Это решение связано, прежде всего, с необходимостью отвечать возросшим современным требованиям к энергоэффективности устанавливаемого оборудования. Вместе с тем и другие преимущества EC-технологии имеют высокую актуальность в данных областях применения, например,
высокая точность регулирования,
снижение шумности,
увеличение надежности и срока службы.
Следует отметить, что при работе EC-двигатель практически не выделяет тепла, в то время как АС-мотор имеет рабочую температуру +35…+75 °C, что накладывает дополнительную тепловую нагрузку на контур охлаждения. При этом EC-двигатели без дополнительного перегрева обеспечивают свою работоспособность в широком диапазоне температуры внешней среды. По данным EBM PAPST, температура разогрева работающего EC-двигателя на основании проведенного тестирования не превышает +45 °C. Максимально и минимально допустимые температуры эксплуатации EC-двигателя составляют соответственно +75 и –20 °C.
Особо важным для прецизионных кондиционеров медицинского назначения является то обстоятельство, что в соответствии с ГОСТ 52539-2006 в лечебных учреждениях помещения, относящиеся к группам 1 (высокоасептические операционные) и 2 (палаты интенсивной терапии), должны непрерывно обеспечиваться гарантированным подпором воздуха не менее 10–15 Па, но не более 20 Па. Указанные значения должны поддерживаться независимо от изменяющихся условий (открытие дверей, работа оборудования и т. д.). Помещения, относящиеся к группе 5 (для инфицированных больных), наоборот, должны непрерывно обеспечиваться гарантированным разрежением. В первом случае это достигается превалированием притока над вытяжкой, а во втором – превалированием вытяжки над притоком, что обеспечивается регулированием расходов воздуха по показаниям внешних прессостатов, контролирующих перепад давления между помещениями.
Наиболее точное, безынерционное и эффективное регулирование расходов воздуха достигается использованием EC двигателей в качестве приводов вентиляторов, вследствие чего они рядом европейских стандартов (VDI3803, VDI2167 part 1, SWKI-Guideline 99-3) определены как комплектующий элемент кондиционеров медицинского назначения.
Аналогичное положение дел в соответствии с ГОСТ 14644-4-2002 является характерным для всех объектов прецизионного кондиционирования, имеющих в своем составе «чистые» помещения и связанные с ними контролируемые среды. Работа контроллеров в этих случаях осуществляется по показаниям не двух, как обычно, датчиков (термостат и гигростат), а трех датчиков, в число которых включается также прессостат. Последний работает в цепи управления EC-двигателями.
Сухие градирни и выносные воздушные конденсаторы компании Refrion оснащаются ЕС-вентиляторами нового поколения диаметром 800, 900 и 1 000 мм.
Преимущество EC-вентиляторов(двигателей)
EC-вентиляторы могут применяться в системах с переменным расходом воздуха (как приточных, так и вытяжных). Пример использования вытяжной системы с переменным расходом воздуха: вытяжная шахта из санузлов с автоматически регулируемыми вытяжными решетками. В этом случае реализуется принцип поддержания постоянного разряжения в шахте, в то время как количество открытых решеток может изменяться.
EC-вентиляторы позволяют снижать расход воздуха приточной установки при нехватке тепловой мощности нагревателя, поддерживать постоянный расход воздуха (по датчику давления) при постепенном загрязнении воздушного фильтра. Кроме того, эта технология оптимальна для проектных решений, где необходимо регулировать количество подаваемого воздуха по аналоговому датчику температуры или влажности, например, при организации вентиляции бассейнов.
В настоящее время объемы производства вентблоков на базе EC-вентиляторов увеличиваются, поскольку все больше специалистов в области кондиционирования и вентиляции получают информацию о преимуществах и широких возможностях этого технического решения. Постоянное ориентирование как европейского, так и отечественного законодательства на энергосбережение также способствует применению передовых технологий.
Резюмируя все достоинства систем, приобретаемые при использовании EC-технологии, можно выделить главное:
У ЕС-вентиляторов практически отсутствуют пиковые пусковые токовые нагрузки за счет того, что встроенный регулятор обеспечивает достаточно плавное нарастание амплитуды переменного тока от нуля до номинального значения. В то же время пусковой ток у АС-вентиляторов обычно в 5–7 раза превышает номинальный, что приводит к необходимости увеличения сечения электропроводки и параметров пускового оборудования, которые выбираются в расчете на значения пускового тока.
Улучшенные технические характеристики. Новые EC-вентиляторы оснащены двигателями меньшего размера(компактность), но с улучшенными техническими характеристиками, что позволило на 5 % увеличить их мощность по сравнению со старой линейкой ЕС-вентиляторов.
Низкие шумовые характеристики. Вентиляторы не создают дополнительной шумовой нагрузки при регулировании скорости вращения. Уровень звукового давления уменьшается на 6 дБ по сравнению со старыми моделями.
Безопасность. Новые ЕС-вентиляторы выгодно отличаются дополнительной защитой от перегрева электроники и двигателей вентиляторов, а также защитой от блокировки ротора, потери фазы и резких скачков напряжения, обеспечивая бесперебойную работу как в неблагоприятных условиях окружающей среды, так и при сбоях электропитания.
Высокий моторесурс. Новые EC-вентиляторы в силу разгруженности подшипниковых узлов по осевым и радиальным усилиям, а также благодаря встроенной защите по электропитанию обладают высоким моторесурсом, составляющим более 80 000 часов.
Возможность удаленного контроля. Новые EC-вентиляторы можно коммутировать с Modbus, таким образом, упростив дистанционный контроль над эксплуатационными параметрами вентиляторов (благодаря шкафу управления Intelliboard с интегрированным PLC).
Почему?
Компактность, низкое энергопотребление, плавное и точное регулирование, низкий уровень шума, отсутствие вибрации, согласованность с рабочим колесом по аэродинамике и мощности, а также ряд других излагаемых ниже особенностей ЕС-двигателей являются причиной все более возрастающего интереса к ним.
Преимущество в габаритах обусловлено тем, что ЕС-двигатели, являясь более компактными по сравнению с AC-двигателями, полностью вписываются в габариты крыльчатки вентилятора, обеспечивая прямой привод, в то время как вентиляторы с AC-двигателями занимают значительно больше места, особенно в направлении потока воздуха, что означает необходимость наличия несколько увеличенных размеров венткамеры. Размер выходного отверстия EC-вентилятора практически совпадает с поперечными размерами секции, в которой он размещается. Это приводит, с одной стороны, за счет предварительно выровненного потока воздуха к более эффективному использованию поверхности теплообменника, устанавливаемого за вентилятором, и улучшению съема с него тепла/холода, а с другой стороны, снижает скорость прохождения воздуха внутри секции вентилятора, уменьшает потери давления и шумность. Преимущества в сравнении с AC-двигателем, имеющим ременной привод, схематично показаны на рисуке выше.
Сравнение КПД двигателей различного типа.Поскольку ротор ЕС-двигателя является внешним с постоянными магнитами, в нем отсутствуют тепловые потери, неизбежные в случае короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя. Отсюда высокий КПД, достигающий 80–90 %. На рисунке приводится сравнение КПД двигателей различного типа, среди которых ЕС-двигатель характеризуется рекордными значениями в широком диапазоне полезной мощности на выходе. Наряду с высоким КПД, высокая степень энергосбережения при использовании EC-двигателей в системах ОВК достигается за счет регулирования числа оборотов.
С эксплуатационной точки зрения преимущества ЕС-двигателей обусловлены тем, что вращающиеся части исполнены как один динамически и статически сбалансированный компонент, общий вес которого равномерно распределен на оба опорных подшипника, что значительно влияет на срок службы изделия. Сопутствующим этому обстоятельством является также минимальная вибрация и шум при работе ЕС-двигателя.
Выводы
Резюмируя все достоинства систем, приобретаемые при использовании EC-технологии, можно выделить главное:
EC-вентиляторы с электронным управлением плавно реагируют на изменение требований по выходной мощности, работают в особо экономном режиме частичной нагрузки и нечувствительны к колебаниям напряжения.
EC-вентиляторы обеспечивают снижение до 30 % расхода электрической энергии в сравнении с обычными трехфазными AC-вентиляторами.
ilsvik.ru
Технология EC+ : МИР КЛИМАТА №80 (2013) : Архив журнала : Главная
Энергоэффективность оборудования во многом зависит от энергоэффективности использованных в нем компонентов и технических решений. В последнее время стало популярным применение в компрессорах, насосах и вентиляторах двигателей с переменной скоростью вращения.
Повышение эффективности за счет оптимизации используемых компонентов
Наряду с высокоэффективными индукционными двигателями широкое распространение в настоящее время получают двигатели с роторами на постоянных магнитах, обладающие высоким коэффициентом полезного действия. Использующие данную технологию двигатели широко известны в отрасли систем вентиляции и кондиционирования как электронно-коммутируемые двигатели (EC). Как правило, EC-двигатели используются в вентиляторах с внешним ротором.
Чтобы использовать EC-технологию в различных отраслях, компания Danfoss усовершенствовала проверенный временем алгоритм VVC+ и оптимизировала его для работы с синхронными двигателями с возбуждением от постоянных магнитов. КПД двигателей данного типа, которые часто сокращенно называют двигателями на постоянных магнитах (PM), сравним с КПД EC-двигателей. При этом конструкция PM-двигателей соответствует стандартам IEC, что позволяет легко интегрировать их как в новые, так и в существующие системы и значительно упрощает ввод двигателей в эксплуатацию.
Технология Danfoss EC+ позволяет использовать PM-двигатели, соответствующие стандартам IEC, совместно с частотными преобразователями Danfoss VLT.
Стандарты энергоэффективности
Повышение эффективности работы системы является простым способом сокращения ее энергопотребления. По этой причине Евросоюз утвердил минимальные стандарты энергоэффективности для ряда технических устройств. Так, для трехфазных индукционных двигателей введен стандарт минимальной энергетической эффективности (MEPS) (см. табл.).
Таблица. Стандарты MEPS для электродвигателей
Действителен с Мощность, кВт MEPS Альтернатива MEPS
16 июня 2011 г. 0,75–375 IE2
1 января 2015 г. 0,75–7,5 IE2
1 января 2015 г. 7,5–375 IE3 IE2 + преобразователь
1 января 2017 г. 0,75–375 IE3 IE2 + преобразователь
Однако для достижения максимальной энергоэффективности необходимо уделять внимание производительности системы в целом. К примеру, частое выполнение циклов «пуск/остановка» на двигателях класса IE2 приводит к росту энергопотребления, который сводит к нулю экономию, достигаемую в штатном режиме функционирования.
Особое внимание также необходимо уделять вентиляторам и насосам. Использование преобразователя частоты совместно с устройствами данного типа позволяет добиться более высокой эффективности. Таким образом, определяющим фактором является общая производительность системы, а не производительность отдельных компонентов. В соответствии с VDI DIN 6014 КПД системы определяется как произведение КПД ее составных частей:
КПДсистемы = КПДпреобразователя × КПДдвигателя × КПДсоединения × КПДвентилятора.
В качестве примера можно рассмотреть КПД центробежного вентилятора с внешним ротором, используемого совместно с EC-двигателем. Для достижения компактного размера системы двигатель частично находится внутри рабочего колеса вентилятора. Подобная схема снижает производительность вентилятора и эффективность системы в целом. Таким образом, высокая эффективность двигателя вовсе не гарантирует высокую эффективность всей системы (рис. 1).
Рис. 1. КПД различных систем, использующих центробежный вентилятор диаметром 450 мм. КПД двигателей определен в ходе измерений. КПД вентиляторов получен из каталогов производителей
Принцип работы EC-двигателя
В отрасли систем вентиляции и кондиционирования под EC-двигателем, как правило, понимают особый тип двигателя, обладающий компактным размером и высоким КПД. EC-двигатели работают на основе принципа электронной коммутации вместо традиционной коммутации с использованием щеток, характерной для двигателей постоянного тока. Производители EC-двигателей заменяют обмотку ротора постоянными магнитами. Магниты позволяют повысить эффективность, а электронная коммутация устраняет проблему механического износа щеток. Поскольку принцип работы EC-двигателя аналогичен принципу работы двигателя постоянного тока, такие двигатели часто называют бесколлекторными двигателями постоянного тока (BLDC).
Двигатели данного класса обычно имеют мощность до нескольких сот ватт. В отрасли систем вентиляции и кондиционирования они чаще всего применяются в виде внешних роторных двигателей и используются в широком диапазоне мощности. Мощность некоторых устройств может достигать 6 кВт.
Рис. 2. Различные типы двигателей
Благодаря встроенным постоянным магнитам двигатели с возбуждением от постоянных магнитов не требуют для возбуждения отдельной обмотки. Однако для работы им необходим электронный контроллер, который генерирует вращающееся поле. Подключение напрямую к линии электропитания, как правило, невозможно или приводит к снижению КПД. Для управления двигателем контроллер (преобразователь частоты) должен уметь определять текущее состояние ротора в любой момент времени. Для этой цели используются два различных метода, один из которых использует обратную связь со стороны датчика для определения текущей позиции ротора, а другой ее не использует.
Рис. 3. Сравнение различных видов коммутации
Отличительной особенностью двигателя с возбуждением от постоянных магнитов является характер обратной электродвижущей силы (ЭДС). В режиме генератора двигатель вырабатывает напряжение, которое называется обратной ЭДС. Для оптимального управления двигателем контроллер должен обеспечивать максимальное соответствие формы сигнала входного напряжения форме сигнала обратной ЭДС. Производители бесколлекторных двигателей постоянного тока используют для этой цели коммутацию по прямоугольному импульсу (рис. 3).
PM-двигатели в качестве альтернативы EC-двигателям
Каждый тип двигателя на постоянных магнитах обладает своими преимуществами и недостатками. PM-двигатели с синусоидальной коммутацией проще в структурном плане, но им требуется более сложная схема управления. В случае EC-двигателей ситуация диаметрально противоположная: создание прямоугольного сигнала обратной ЭДС является более сложной задачей, но структура схемы управления значительно упрощается. Однако для технологии электронной коммутации характерна более высокая неравномерность крутящего момента по причине использования коммутации по прямоугольному импульсу. Двигатели данного типа также используют в 1,22 раза более высокое напряжение в сравнении с PM-двигателями по причине использования двух фаз вместо трех.
Рис. 4. Эквивалентные схемы двигателей
Использование в двигателе постоянных магнитов (рис. 4) практически полностью устраняет потери на роторе, что приводит к повышению эффективности.
Преимущества EC-двигателей с точки зрения эффективности в сравнении с традиционными однофазными индукционными двигателями с расщепленными полюсами оказываются наиболее значительными в диапазоне мощности нескольких сот ватт. Трехфазные индукционные двигатели, как правило, обладают мощностью свыше 750 Вт. Преимущество в эффективности со стороны EC-двигателей уменьшается по мере роста номинальной мощности оборудования. Системы на основе EC-двигателей и PM-двигателей (электроника плюс двигатель) при схожих конфигурациях (источник питания, электромагнитный фильтр и т. д.) обладают сопоставимыми КПД.
В настоящее время широко распространены трехфазные индукционные двигатели со стандартными установочными размерами и размерами рамы, определенными в стандартах IEC EN 50487 или IEC 72. Однако многие PM-двигатели используют другие стандарты. В качестве типичного примера можно рассмотреть сервоприводы. Обладающие компактным размером и длинным ротором сервоприводы оптимизированы для приложений с высокой динамикой.
В настоящее время доступны PM-двигатели со стандартными размерами рамы, соответствующими IEC, что позволяет использовать в существующих системах высокоэффективные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Это позволяет заменить старые трехфазные индукционные двигатели (TPIM) более эффективными PM-двигателями.
Существуют два типа PM-двигателей, соответствующих стандартам IEC:
Вариант 1. Двигатели типа PM/EC и TPIM имеют одинаковый размер рамы.
Пример. Двигатель типа TPIM мощностью 3 кВт может быть заменен двигателем типа EC/PM аналогичного размера.
Вариант 2. Двигатель типа PM/EC с оптимизированным размером рамы и двигатель типа TPIM обладают одинаковой номинальной мощностью. В связи с тем что PM-двигатели обычно имеют более компактный размер при сравнимом уровне мощности, размер рамы оказывается меньше, чем для двигателя типа TPIM.
Пример. Двигатель типа TPIM мощностью 3 кВт может быть заменен двигателем типа EC/PM с размером рамы, соответствующим двигателю типа TPIM мощностью 1,5 кВт.
Технология EC+
Технология Danfoss EC+ появилась в ответ на требования клиентов. Она позволяет использовать PM-двигатели совместно с частотными преобразователями Danfoss. Клиенты имеют возможность выбрать двигатель любого производителя. Таким образом, они получают все преимущества технологии EC по сравнительно низкой цене, не теряя при этом возможности оптимизации всей системы по мере необходимости.
Сочетание наиболее эффективных отдельных компонентов в рамках одной системы также предоставляет целый ряд преимуществ. За счет использования стандартных компонентов клиенты оказываются независимыми от поставщиков и имеют свободный доступ к запасным частям. Не требуется выполнять подгонку установочных соединений при замене двигателя. Ввод двигателя в эксплуатацию аналогичен вводу в эксплуатацию стандартного трехфазного индукционного двигателя.
Преимущества технологии EC+
Рис. 5. Сравнение размеров
стандартного трехфазного
индукционного двигателя
(снизу) и оптимизированного
PM-двигателя (сверху)
К преимуществам технологии EC+ можно отнести следующие факторы:
Возможность выбора используемого типа двигателя (двигатель на постоянных магнитах или асинхронный двигатель).
Схема управления двигателем остается неизменной.
Независимость от производителя в выборе компонентов двигателя.
Высокая эффективность системы достигается благодаря использованию высокопроизводительных компонентов.
Возможность модернизации существующих систем.
Широкий диапазон значений номинальной мощности двигателей.
Заметно сниженные массогабаритные показатели оборудования (рис. 5).
Помимо перечисленных выше преимуществ следует также отметить еще одну особенность технологии EC+. Дело в том, что обычные электронно-коммутируемые вентиляторы не могут обеспечить производительность выше номинальной, так как имеют ограничение по частоте вращения. В то же время вентиляторы, построенные по архитектуре ЕС+, могут быть разогнаны до скорости вращения рабочего колеса выше номинальной. На практике это означает возможность увеличения расхода воздуха выше номинального.
Кроме того, работа двигателей ЕС+ может контролироваться по сетевым протоколам BACnet, ModBus и другим.
Технология EC+ с точки зрения конечных пользователей
Отдельно следует сказать о взгляде на технологию EC+ с точки зрения конечных пользователей (как правило, это специалисты по проектированию, монтажу и эксплуатации систем вентиляции):
Знакомая технология. Многие специалисты уже давно используют стандартные двигатели серии Danfoss VLT HVAC Drive. Конфигурация PM-двигателей является практически идентичной. Пользователю достаточно ввести новые параметры двигателя в систему управления зданием. Принцип контроля работы двигателя остается при этом неизменным. Таким образом, управление двигателями различного типа в рамках одной системы не составляет труда. Также существует возможность замены стандартного индукционного двигателя на PM-двигатель.
Независимость от производителя. Пользователи обладают гибкостью в настройке систем благодаря возможности выбора стандартных компонентов различных производителей. Оптимальная производительность систем. Единственным способом достижения оптимальной производительности является использование наиболее эффективных компонентов. Пользователи, желающие добиться максимальной экономии электроэнергии, должны не только использовать эффективные компоненты, но также иметь в своем распоряжении эффективную систему, построенную на базе этих компонентов.
Низкая стоимость технического обслуживания. Недостатком интегрированных систем часто является невозможность замены отдельных компонентов. Изношенные детали (например, подшипники) далеко не всегда можно заменить, не меняя сам двигатель, что может приводить к серьезным затратам. Принцип работы технологии EC+ предполагает использование стандартных компонентов, которые пользователь может менять независимо друг от друга. Это позволяет свести к минимуму расходы на обслуживание системы.
Таким образом, технология EC+ видится весьма перспективной в свете современных тенденций энергосбережения и повышения степени контролируемости и управляемости различных элементов инженерных подсистем здания. Свою роль должна сыграть и универсальность технологии — возможность ее применения на ранее установленном оборудовании.
Юрий Хомутский, технический редактор журнала «МИР КЛИМАТА»
В статье использованы материалы из технической документации компании Danfoss.

mir-klimata.info