Управление вентиляторами с помощью частотных преобразователей

Нагрузочный режим электродвигателя вентиляционной установки значительно отличается от условий эксплуатации силовых агрегатов приводных механизмов. Не нужно ограничивать вращающий момент. Интенсивность нагрузок при разгоне, замедлении скорости вращения и остановке не слишком велика. Поэтому применение преобразователей частоты для вентиляторов сопряжено с определенными особенностями, которые рассмотрены в предлагаемом обзоре.

Скалярное управление

Основная особенность в том, что ЧП управляет вентилятором скалярным способом. При этом устройство отслеживает единственную характеристику – отношение напряжения и частоты тока. При стабильности этого показателя магнитный поток на роторе при вращении его в статоре асинхронного электродвигателя сохраняется постоянным, от чего и зависят обороты выходного вала.

Частота тока не снижается менее 3 Гц, а для ограничения предельного значения вращающего момента в полтора раза превышают номинальное значение. При отсутствии значительной нагрузки это вполне оправдано.

Скалярный способ применяют в следующих вариантах:

• при отсутствии энкодера (так называют датчик контроля оборотов) на валу электродвигателя;
• с применением этого контрольного устройства.

В первом случае минус в том, что возникают электрические потери, поэтому магнитный поток на роторе постепенно отстает от статора. При остановке двигателя в связи с перегрузкой увеличивается опасность короткого замыкания по ротору. При этом частотник не всегда реагирует на ситуацию, что грозит серьезной аварией.

При использовании способа с датчиком скорости эти риски снимаются. Недостаток состоит в усложнении схемы, с возможностью остановки оборудования при поломке энкодера.

Как работает частотный преобразователь?

Если частотный преобразователь в системе вентиляции отсутствует, интенсивность воздушного потока можно регулировать единственным способом – частично перекрывая сечение канала заслонками. При этом вентиляторы работают с полной загрузкой в обычном режиме, вне зависимости от объемов подачи воздуха. Это приводит к неоправданному потреблению электроэнергии, ускоренному износу механического и электрического оборудования.

При включении в схему частотника нагрузки на установку оптимальны. Такой подход сокращает для владельца накладные расходы при эксплуатации вентиляционной системы, продляет срок службы агрегатов, увеличивает межремонтный интервал. Регулирование скорости вращения вала электродвигателя достигается изменением электрических характеристик, с мягким и плавным регулированием работы.

Нагрузка на мотор снижается. Устройство изменяет обороты, с учетом показаний по давлению и температуре оборудования от датчиков контроля. Особенно важно снижение негативного воздействия пускового тока, что существенно увеличивает ресурс двигателя. Поскольку установку можно реже останавливать для ремонта, сокращается время простоев. Расход электроэнергии снижается до 40 процентов.

Где можно применять?

Частотные преобразователи можно применять на вентиляторах следующих технологических систем:

• общеобменных, для различных помещений; допускается применение одного частотника на два контура – вытяжного и приточного;
• отвода продуктов горения и подачи чистого воздушного потока в камеры нагревательных агрегатов на объекты, в том числе публичные, в местах массового скопления людей; при возгорании ЧП штатно реагирует на избыточное и недостаточное давление;
• слабопроизводительных приточных комплексов, для контроля нагрузки, защиты электродвигателя;
• принудительных многозональных коммуникаций переменной производительности, чтобы упростить и удешевить конфигурацию системы;
• местных вытяжек для эффективного удаления вредных или опасных для здоровья человека компонентов из воздушной среды помещения – ЧП при работе в диапазоне заданных настроек учитывает показания датчиков;
• рециркуляционной и рекуперационной вентиляции, для корректного управления системой.

В зависимости от характеристик соответствующей модели, частотник можно использовать для определенного двигателя или одновременно на нескольких вентиляционных системах.

Особенности подбора

Модель ЧП выбирают, исходя из следующих условий:

• мощности электродвигателя вентиляционной установки;
• типа мотора по количеству фаз при подключении к сети;
• допустимому частотному диапазону для нормальной работы системы;
• наличия в функционале дополнительных опций по защите оборудования от избыточных нагрузок, возможности автоматического управления оборудованием и пр.

Параметры преобразователя можно изучить в паспортной документации, прилагаемой производителем. В инструкции указаны сферы и условия применения, характеристики, на которые рассчитано устройство.

Преимущества применения

Целесообразность применения частотника для подключения электродвигателя вентиляционной установки обусловлена такими преимуществами:

• сокращением расхода энергии, что снижает себестоимость эксплуатации оборудования;
• плавностью запуска, предупреждающего динамический удар и сглаживающего нагрузки на агрегат;
• отсутствием перегрузок при работе вентилятора в режиме обратного хода;
• автоматизацией, упрощением управления установкой, с возможностью задания различных сценариев.

Недостаток единственный – необходимость покупки устройства. Но расходы на приобретение частотника окупаются уже в течение одного или двух лет за счет экономии электроэнергии и других достоинств этого решения.

Чтобы обеспечить стабильную работу электрооборудования важно подобрать модель ЧП, соответствующего условиям эксплуатации. Не менее актуально выполнить правильный монтаж и регламентированное функционирование агрегата, контроль за чем должен осуществлять обученный и аттестованный персонал с должными профессиональными компетенциями.

Это позволяет добиться надежного и удобного регулирования оборудования, в зависимости от текущих нагрузок, увеличить ресурс и предупредить внеплановые аварийные остановки.