ЕС-двигатели: ориентация на энергосбережение

calendar_today
2 декабря 0002
query_builder
visibility
1 194
Сложные экономические условия и рост цен на энергоносители заставляют многих потребителей искать новые решения. Наиболее приемлемым в этом случае является приобретение энергосберегающего оборудования. По сравнению с традиционным оно более дорогое, но полностью окупает себя в процессе эксплуатации.

Один из ведущих украинских производителей вентиляционного оборудования компания «Вентс» стремится не отставать от последних требований времени. Выпускаемые ею установки для обработки и вентиляции воздуха ВУТ уже не удивляют наличием пластинчатых рекуператоров. Эти устройства позволяют экономить до 90% идущей на нагрев воздуха энергии за счет передачи тепла от забираемого из помещения воздуха к подаваемому снаружи. Таким образом, зимой рекуператор экономит тепло. Летом же его можно закрыть специальным вкладышем, либо использовать, экономя при этом вырабатываемую кондиционерами прохладу.
Пластинчатый рекуператор (перекрестного тока или противоточный) самый простой. Он изготавливается из алюминия или полистирола, не содержит движущихся частей и электрических соединений; полностью разделяет воздушные потоки (благодаря чему исключается передача одним потоком другому загрязнений, запахов, микроорганизмов); практически не требует обслуживания и дополнительных энергозатрат. Использование установок с рекуперацией тепла в системах вентиляции сокращает срок окупаемости оборудования и улучшает его экологические характеристики.


Принцип действия рекуператора

Рассмотрим расчет экономической эффективности рекуперации. В качестве примера возьмем следующие данные:

  • L — расход воздуха — 500 м3/час;
  • t1 — температура после рекуператора;
  • t2 — температура на улице (-10 °С);
  • t3 — температура в помещении (+22 °С);
  • Кэф — эффективность рекуперации — 60%.
    Температура воздуха (взятого снаружи здания) после рекуператора рассчитывается по формуле:
    t1= t2+ Kэф (t3 -t2) = (-10) + 0,60 (22-(-10)) = 9,2 °С.

    Для нагрева воздуха до температуры 19,2 °С (от -10 до 9,2 °С) необходимо затратить:
    Р = LЧ0,34Чt1 = 500Ч0,34x19,2 = 3264 Вт.

    Таким образом, удается добиться существенной экономии энергии.

    Повышение энергоэффективности оборудования за счет применения ЕС-двигателей
    В целях дальнейшего повышения энергоэффективности оборудования, в минувшем году компания «Вентс» дополнила свою производственную программу установками с электронно-коммутируемыми вентиляторными двигателями постоянного тока (Еlectronically сommutated motors, или, сокращенно, ЕС-двигатели). Такие вентиляторы потребляют до 50% меньше энергии, чем обычные, при той же производительности. А эксплуатационные расходы при их использовании уменьшаются в среднем на 30%. Выпускает эти комплектующие известная немецкая компания ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG.

    Установками с электронно-коммутируемыми вентиляторными двигателями постоянного тока потребляют до 50% меньше энергии

    Уникальность ЕС-двигателей состоит в интеграции электроники непосредственно в двигатель. Это гарантирует полный контроль над расходом энергии, точную, плавную и автоматическую поддержку параметров (в зависимости от температуры, влажности, давления, качества воздуха и т.п.). В обычных вентиляторах для достижения аналогичных показателей требуется приобретение дополнительного управляющего оборудования.
    Принцип действия ЕС-двигателей основан на создании магнитного поля встроенными в ротор постоянными магнитами. Изменение направления тока в обмотке статора осуществляется электроникой коммутирования. На основе сигнала датчика Холла контроллер в каждый момент времени вычисляет и подает ту полярность тока, которая необходима для обеспечения непрерывного вращения ротора. Поскольку разноименные полюсы магнитов притягиваются, то вращающееся магнитное поле статора, которое можно интерпретировать как вращающийся магнит, увлекает за собой магнитный ротор, причем их скорости равны. Это объясняет название двигателя — синхронный.


    Устройство ЕС-двигателя
    1 Ротор
    2 Постоянный магнит
    3 Статор
    4 Датчики Холла
    5 Подшипники
    6 Обмотка статора
    7 Коммутирующая электроника
    8 Клеммная колодка

    Преимущества синхронных ЕС-двигателей
    Синхронные ЕС-двигатели имеют ряд преимуществ в сравнении с традиционными асинхронными
    АС-моторами:

  • Нет тепловых потерь в роторе, которые присутствуют в короткозамкнутом роторе асинхронных двигателей.
  • Можно обойтись без щеток, требующих регулярной замены.
  • Поскольку электронно-коммутируемый мотор интегрирован непосредственно в рабочее колесо, уменьшается размер вентилятора, и зачастую применяемый в таких случаях клиноременной привод теперь отсутствует. Вследствие этого сокращаются, с одной стороны, габариты, эффект, который особенно желателен как раз в устройствах воздушной и климатической техники (уменьшаются потери давления), и, с другой стороны, связанные с этим затраты на монтаж.
  • Пусковой ток у АС-вентиляторов в 5–7 раз превышает максимальный рабочий ток. А у ЕС-вентиляторов пусковой ток отсутствует, так как электроника вентилятора «дозирует» его таким образом, что он плавно нарастает до своего максимума (номинального значения). Поэтому можно существенно сэкономить на электропроводке (минимальное сечение силового кабеля) и пусковом оборудовании (меньшая мощность силового трансформатора), которые для АС-вентиляторов должны быть рассчитаны, исходя из высокого уровня пускового тока.
  • В отличие от асинхронного двигателя, у которого КПД обычно не превышает 0,8…0,85, у синхронного можно добиться гораздо большего значения. Это достигается благодаря тому, что, во-первых, в EC-двигателе напряжение подается на обмотку в каждый момент времени, в той соразмерности, которая необходима для достижения заданной скорости вращения. Во-вторых, не возникают потери при намагничивании ротора (поскольку магнит постоянный). В-третьих, практически нет потерь на реактивную мощность (из-за отсутствия сдвига фаз между напряжениями).
  • Если принять во внимание оптимальный КПД и идеальный выбор типоразмеров синхронного двигателя для определенной области применения, то 8 АС-вариантов вентилятора можно заменить на 4 ЕС-варианта.


    Сравнение КПД различных двигателей

    Преимущества ЕС-двигателей:

  • Широкий диапазон номинального напряжения (1~200..277 В или 3~380..480 В 50/60 Гц).
  • Высокий КПД (свыше 90%) и экономия электроэнергии обеспечивают снижение на треть эксплуатационных расходов по сравнению с
    АС-вентиляторами.
  • Защита от пропадания фазы и заниженного напряжения в сети.
  • Встроенная защита от перегрева мотора и электроники, а также при блокировке ротора.
  • Компактное исполнение.
  • Большой срок службы из-за отсутствия деталей, подвергающихся быстрому износу (более 40000 часов, т.е. приблизительно 4,5 года непрерывной работы), сервисное обслуживание сведено к минимуму.
  • Минимальные потери энергии и нагрев.
  • Возможность управления без дополнительного оборудования.

    Отдельно среди преимуществ стоит выделить то, что в связи с плавной регулировкой ЕС-двигатели характеризуются низким уровнем шума. Это особенно важно при использовании оборудования для общественных объектов (супермаркеты, гостиницы), а также вблизи жилых домов и в бытовой сфере.
    ЕС-вентиляторами можно управлять дистанционно с ПК. Подключение при этом осуществляется посредством разъема RS485. Для управления и мониторинга оборудования предназначена специальная компьютерная программа Lisa. С ее помощью также проводится профилактическое техническое обслуживание по основным параметрам работы вентиляторов.
    В случае использования ЕС-вентиляторов в установках ВУТ программирование режимов их работы интегрировано в общую систему управления. Таким образом, с пульта регулируется производительность оборудования. В остальном установка работает и контролирует себя полностью самостоятельно. В режиме «постоянный поток воздуха» можно программировать до 3-х ступеней производительности, что обеспечивает дополнительную экономию энергии.
    Типоряд серийно выпускаемых установок ВУТ с использованием энергосберегающих ЕС-двигателей включает в себя более 20 моделей широкого диапазона производительности — от 100 до 4000 м3/ч.
    При этом все изделия характеризуются максимально компактными размерами (занимают менее 1 м3 пространства) и низким уровнем шума (не более 47, а в самых производительных — до 59 дБ (A)). Вес установок — от 30 до 295 кг.
    Таким образом, за счет применения ЕС-вентиляторов удается не только снизить эксплуатационные расходы, но и за счет высокого КПД получить нужные параметры с помощью вентилятора меньших габаритов, т.е. сделать установку более компактной и менее шумной. В сочетании с рекуператорами, использование инновационных двигателей позволяет значительно снизить общее энергопотребление. При этом производительность и эффективность вентиляции, фильтрации и нагрева воздуха остаются на том же высоком уровне.
    Например, приточно-вытяжные установки ВУТ ПВ и ПЕ ЕС представляют собой комплексное высокоэффективное решение для вентиляции торговых объектов и бизнес-центров. Установки укомплектованы канальным противоточным рекуператором и ЕС-двигателем компании ebm-papst. Из-за малой высоты (до 305 мм) их можно легко разместить в межпотолочном пространстве, что делает их оптимальным решением для офисных помещений, квартир и коттеджей.

  • Комментарии
    Loading
    E-Mail:
    следить за ответами