Электрические моторы используются практически во всех отраслях промышленности для транспортировки всех видов жидкостей и обработки материалов. Контроль скорости потока жидкости в таком оборудовании, как насосы,  вентиляторы, компрессоры, работающем от электрического индукционного двигателя и на фиксированной скорости, часто осуществляется путем дросселирования регулирующих клапанов в сливной гидролинии или с помощью перепускных байпасов.

В устройствах с необходимостью использования  переменной скорости потока и относительно низким перепадом статического давления, преобразование скорости может быть эффективной и экономичной альтернативой, поскольку  требования к энергии изменяются в зависимости от энергии насоса/вентилятора или скорости компрессора.
Правильное регулирование скорости может дать экономию в объеме от 20 до 80% годового потребления электрической энергии двигателем в зависимости от конфигурации.

В системах вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления - регулирование скорости вращения вентилятора необходимо в системах с изменяющимся воздухообменом и для энергосбережения путем уменьшения расхода воздуха. Потребность в изменении расхода воздуха в системах возникает из-за изменения тепловыделений, содержания вредных веществ, влажности и других причин. Если важно сохранение постоянного расхода в системе с воздушным фильтром, то компенсацию загрязнения фильтра обеспечивают повышением скорости вращения вентилятора.


Применяются 4 метода регулирования скорости вращения вентилятора
- переключением обмоток многоскоростного 3-фазного асинхронного двигателя;
- изменением напряжения;
- изменением частоты;
- применением ЕС-технологий.

Два последних метода позволяют регулировать частоту вращения в широком плюсовом и минусовом диапазоне от номинального значения.

Использование многоскоростных двигателей не всегда возможно из-за большого шага ступеней регулирования. Их КПД на номинальной скорости примерно на 5 % ниже, чем у односкоростного двигателя, а на пониженных скоростях соответствует значениям КПД при регулировании частотным преобразователем.

Регулирование скорости вращения вентилятора изменением напряжения сети позволяет использовать наиболее дешевые аппаратные средства плавного или многоступенчатого регулирования. С этой целью в асинхронные двигатели с внешним ротором изначально было заложено повышенное омическое сопротивление якоря ротора. Такой двигатель характеризуется «пологой» характеристикой изменения момента от скорости вращения. Цена полученной возможности — повышенные скольжение и тепловые потери.

По данным снижение КПД в асинхронном двигателе при этом достигает 7,5 % по сравнению с обычными двигателями с «крутоизогнутой» характеристикой момент — скорость вращения.

Наиболее дешевый из регуляторов — тиристорный — имеет ограниченный рекомендуемый диапазон регулирования — до 40 % от номинального напряжения.

При использовании более дорогих и не вызывающих проблем с шумом двигателя трансформаторных регуляторов рекомендуемый диапазон регулирования напряжения для 1-фазных двигателей — до 45 %, а 3-фазных двигателей — до 55 % от номинального напряжения.

Работа вентилятора на более низком напряжении в течение долгого времени вызывает такой нагрев подшипников, что значительно снижается срок их службы.

Низкая энергетическая эффективность асинхронных двигателей, приспособленных для регулирования напряжением, и большие тепловые потери в них при регулировании скорости вращения стали причиной появления некоторых моделей обращенных асинхронных двигателей с обычной «крутоизогнутой» характеристикой и обращенных вентильных двигателей с возбуждением от высокоэнергетических постоянных магнитов. По-другому их еще называют ЕС-моторами.

ЕС-мотор представляет собой электродвигатель постоянного тока, который питается от однофазной сети переменного тока через электронный ЕС-контроллер. Вентильные двигатели имеют очень высокий КПД. Например, в сравнении с 6-полюсным асинхронным двигателем с «крутоизогнутой» характеристикой мощностью 1,5 кВт вентильные двигатели имеют КПД выше на 7 или 11 %, в зависимости от используемых материалов постоянных магнитов.

В связи с тем, что вентильные двигатели не могут использоваться без преобразователя, область их применения ограничена.

Рассмотрим, что происходит с расходом электроэнергии при использовании разных методов регулирования скорости вращения.

Энергопотребление двигателя при различных способах регулирования скорости вращения 

Вид регулятора

КПД двигателя при разной глубине регулирования, %

0

30

40

50

60

70

Автоматический трансформатор

0,73

0,41

0,31

0,21

0,14

0,11

Частотный преобразователь

0,79

0.67

0.60

0.49

0.40

0.26

ЕС-преобразователь

0.84

0.80

0.73

0.66

0.48

0.37

В табл. приведены результаты обработки данных, которые получены при регулировании осевого вентилятора диаметром 800 мм с двигателем мощностью 1,5 кВт и номинальной частотой вращения около 1 500 об/мин.

Как видно из таблицы, эффективность регулирования напряжением в 1,63—2,86 раза меньше, чем эффективность регулирования частотой, и в 1,95—3,43 раза меньше, чем при использовании ЕС-технологии.

Экономическая оценка способов регулирования скорости вращения вентилятора показала следующее. В рассмотренных четырех сценариях: 30 и 60 % глубина регулирования при 4 000 и 8 000 часов работы в год и стоимости 1 кВт•ч — 0,1 евро, даже в худшем из сценариев частотный преобразователь окупается через 2 года. ЕС-технология в лучшем из сценариев окупается только через 8 лет.

Можно прокомментировать, что в странах с более дешевой электроэнергией, в частности, в России, Украине, ЕС-технология пока не актуальна.


Выводы

Асинхронные двигатели с внешним ротором, приспособленные для регулирования скорости изменением напряжения сети, имеют сниженный КПД, а применяемый способ регулирования их скорости в среднем в 2,5 раза менее эффективен в уменьшении расхода электроэнергии по сравнению с другими современными способами регулирования скорости электродвигателей. Это вынуждает производителей таких двигателей дополнять их другими типами обращенных двигателей и рекомендовать, с целью энергосбережения, альтернативные способы регулирования скорости двигателей.

По соотношению «цена — энергетическая эффективность» регулируемый электропривод вентилятора в виде частотного преобразователя и асинхронного двигателя с обычной «крутоизогнутой» характеристикой момент — скорость вращения является самым предпочтительным решением.

В большинстве случаев применения профессиональной канальной вентиляции целесообразен переход на использование прямоточных вентиляторов с обычными асинхронными двигателями ввиду технико-экономических преимуществ как самих вентиляторов, так и частотного регулирования скорости их вращения. 


alt Регулирование воздуха электроприводами клапанов
alt Поддержание баланса воздуха в чистых помещениях

JoomlaWatch 1.2.12 - Joomla Monitor and Live Stats by Matej Koval
YOOtheme design - Powered by Joomla