Что такое частотное регулирование насоса

Частотный преобразователь как средство повышения эффективности насосов

Оптимизация процессов и сокращение издержек важны на любом уровне — от крупного предприятия до частного индивидуального хозяйства. Существенно повысить эффективность помогает модернизация насосного оборудования. Включение в систему частотного преобразователя для управления насосами улучшает качество работы и заметно экономит денежные средства на обслуживание и ремонт.

Что такое преобразователь частоты, зачем он нужен

Частотный преобразователь (ПЧ, преобразователь частоты, частотник, частотный регулятор) — современное высокотехнологичное устройство с микропроцессорным управлением, множеством функций и гибкими настройками.

Частотники созданы для качественного контроля скорости и/или момента электродвигателей переменного тока любого назначения, методом согласованного изменения выходной частоты и напряжения. Современные модели способны преобразовывать 50 Гц входящей электросети в необходимые значения. Встроенный инвертор формирует электрическое напряжение заданной формы на обмотках контролируемого электродвигателя. Благодаря этому можно плавно запускать и останавливать двигатель, поддерживать его обороты в нужном диапазоне и оперативно изменять их до нужных значений.

В насосных системах функцию привода выполняет электродвигатель. Поэтому для управления насосом частотник подходит наиболее оптимально. Практически любой электронасос можно дооснастить преобразователем.

Разновидностей ПЧ существует множество. Для управления однофазными и трехфазными электронасосами используют универсальные общепромышленные (например, Веспер из линейки EI-7011), которые управляют любыми электродвигателями в широком диапазоне мощностей.

Но выгоднее купить для насосов специализированный частотный преобразователь (например, Веспер E5-Р7500. Такие модели ПЧ настроены на выполнение конкретного круга задач, заранее оснащены всем необходимым — переплачивать за лишний функционал не нужно.

Помимо опций и функционала, преобразователь частоты для насоса должен соответствовать мощностным характеристикам управляемого привода. Производители насосов в техническом паспорте указывают, какой преобразователь подойдет к данной модели оборудования. Если таких рекомендаций нет, за помощью по подбору можно обратиться к специалистам «Компании Веспер».

Принцип работы преобразователя частоты в тандеме с насосом

Классическая водопроводная насосная система, без ПЧ в контуре, работает по принципу дросселирования. Электродвигатель в этой схеме постоянно работает на максимальных оборотах, а давление в системе регулируется запорной арматурой, управление в лучшем случае осуществляется с помощью реле или же вручную.

Метод имеет ряд существенных недостатков:

• быстрый износ оборудования;
• высокий расход электроэнергии;
• частые аварийные ситуации;
• низкое качество работы.

Лишь в периоды пикового потребления воды насос работает в режиме максимальной нагрузки. Во всех остальных случаях повышенная мощность оборудования не оправдана. Это учитывается в продвинутой классической схеме, за остановку и старт электронасоса отвечает автоматика (реле). Но так как реле не способно регулировать обороты привода, по сигналу происходит резкий старт на максимальные обороты. Это приводит к гидроударам и перегрузкам в электросети, в результате система быстро изнашивается.

Частотные преобразователи Веспер для управления насосами оснащены микропроцессорами с обратной связью. С их помощью можно интеллектуально и бережно регулировать работу оборудования в соответствии с текущими потребностями системы.

Алгоритм работы прост. Когда датчики фиксируют, что уровень давления в трубопроводе либо уровень в резервуаре упал ниже минимума, передается сигнал на преобразователь. Тот плавно запускает электромотор насоса, ударные нагрузки на трубопровод и электросеть исключаются. Подходящее время разгона электродвигателя можно выставить самостоятельно.

Датчики в режиме реального времени передают на преобразователь информацию в процессе разгона насоса. После того, как требуемые величины достигаются, ПЧ прекращает разгон и поддерживает частоту оборотов электромотора. Если уровень снова начнет падать или расти, микропроцессор автоматически отрегулирует давление, изменив производительность насоса. Параллельно частотник выполняет функции защиты (отключает оборудование при сильных колебаниях тока в электросети).

Где используются насосные пч, плюсы и минусы применения

Частотники можно использовать с насосными установками самого различного назначения. Особенно важны частотные преобразователи для насосов систем горячего и холодного водоснабжения, отопления. Результат модернизации конечный потребитель ощутит и оценит сразу же. Водонапорная система с ПЧ в составе функционирует полностью в автономном режиме. При этом качество подачи воды остается неизменным в любое время суток.

Масштаб системы не имеет значения. ПЧ способны заметно поднять эффективность промышленных насосных станций и бытовых колодезных и артезианских миниводокачек на один дом.

Преимущества управления насосами с преобразователем частоты:

• экономия электроэнергии (до 30–40%);
• исключена ситуация «сухого хода» (без воды в системе);
• нет температурных скачков при подаче горячей воды;
• стабильная сила напора;
• отсутствует избыточное давление в трубах;
• продлен ресурс электронасоса и трубопровода;
• снижен уровень шума;
• можно упростить систему, убрать из схемы гидроаккумулятор и др. ненужные узлы и агрегаты.

Минусы схемы с ПЧ:

• начальные вложения на покупку прибора;
• необходим специалист для подключения и настройки оборудования.

Эти недостатки быстро компенсируются за счет удешевления обслуживания. В результате сокращаются издержки на поддержание работоспособности и ремонт, стоимость владения в целом уменьшается, а комфорт заметно повышается.

Для чего необходимо частотное регулирование насосов

Насосные станции представляют собой систему, работающую на переменных нагрузках, возникающих в процессе водопотребления. В зависимости от уровня водопотребления, нагрузки могут значительно падать или возрастать. В этом случае, такое условия как регулирование работы насосов является обязательным, так как пониженные расходы воды могут привести к нарастающему давлению в системе, что может привести к таким последствиям как:

• потеря энергии;
• потеря жидкости на негерметичных стыках;
• повышение расходов на эксплуатацию;
• повышение износа оборудования.

Вследствие этого, вопрос о регулировании стал неотъемлемой частью использования насосов. На сегодняшний день преобразователи частоты стали наиболее приемлемым вариантом из всех когда-либо возникавших, способных за счёт регулирования числа оборотов вала электропривода, регулировать скорость его вращения. Вследствие этого, выполняется обеспечение системы требуемым напором с оптимизацией параметров минимального расхода и оптимальных значений КПД соответственно. Таким образом, данный метод позволяет поддерживать в норме общее давление гидросистемы, уменьшая обороты в момент малых расходов и повышая при увеличении потребления ресурсов, например, воды в коммунальных службах при подаче населению. В целом же, использование частотников не ограничивается на указанных и промышленных насосах. Они вполне смогут обеспечить работу бытовых насосов, используемых для водяных скважин, для насосов фекального типа и прочих, помогая сэкономить как минимум 30% электроэнергии, повышая окупаемость самого преобразователя.

Кроме самих преобразователей, к числу оборудования для выполнения частотного регулирования также можно отнести:

• Трансформаторы силовые, служащие как звено согласования параметров напряжения, между источником питания и инвертора с двигателем;
• Установленные у входа и выхода частотника фильтры;
• Высоковольтные коммуникации и защитные устройства силовых цепей.

Эффективность применения преобразователей для насосов

Суть работы частотного преобразователя основывается на плавном бесступенчатом регулировании скорости вращения вала двигателя, передающего нагрузку на связанные с ним механизмы. Наиболее часто использую преобразователи для однофазных двигателей, применяемых в насосах и работающих по принципу переменного вращающего момента. Кроме того, современные частотные устройства способны не только выполнять функцию управления, но и ряд других задач, в том числе и защитных, влияющих на эффективность работы насосного оборудования:

• защищают насосы и электродвигатели от перегрузок;
• выполняют защиту от перепадов напряжения;
• предотвращают возможность возникновения коротких замыканий;
• предотвращают перегрев двигателя насосного устройства;
• предотвращают возникновение гидроударов в системе;
• одинаково эффективное управление при использовании нескольких насосов;
• максимально облегчают эксплуатацию насосных станций, проведение ремонтных операций, исключая существенные потери в водоснабжении.

Спроектированные на профессиональном уровне, использующие множество функций автоматической диагностики и определения параметров, а так же чётко построенный алгоритм работы, использование устройств для частотного регулирования насосами обрело множество выгодных решений, среди которых:

• Автоматическое включение/отключение насосов и насосных станций по сигналу датчиков давления;
• Автоподдержание давления при меняющемся расходе рабочего вещества;
• Защита от включения насоса при отсутствии воды или закрытой задвижке;
• Даёт возможность перекачивать различные типы жидкостей, в том числе и по температурному значению;
• Выполняет сглаживание пусковых моментов, защищая от воздействия резких гидропотоков;
• Способствует снижению энергозатрат на эксплуатацию систем;
• Снижают потребление электрической энергии при любых допустимых условиях мощностной эксплуатации двигателя;
• Возможность регулировать работу двигателей и, соответственно насосов на расстоянии, благодаря съёмному пульту управления и прочие.

Примеры использования насосов работающих с частотными преобразователями

1. Системы насосов подъёма, задачей которых является поддержание в пределах заданного уровня поддерживать давление в системах водоотвода и водоснабжения. При расходе жидкости на низком уровне, частотные устройства переводят насосный двигатель в режим ожидания, проведя предварительно подкачку (нагнетание) давления, после чрезмерного упадка которого он снова запускается.
2. Система орошения. Используемые в сельском, садовом и прочих хозяйствах, поддерживают постоянную стабильность подачи воды, при этом, контролируя время и дату запуска с помощью встроенной панели интеллектуального управления. Плавный старт и заполнение труб на низкой скорости позволяют сохранить от разрушения избыточным давлением всю систему полива.
3. Система поддержки заданных уровней резервуаров. Используемые для промышленных и прочих целей резервуары сбора воды имеют ограничения, контроль за не превышение которых ложится на систему вправления. Так же, она регулирует чистоту самого насоса, запуская функцию очистки крыльчаток от различных отложений, отягощающих уровень работы устройства.

Конечно же, список сфер и условий использования далеко не полон, что говорит о высокой эффективности и крайней необходимости использования частотного регулирования насосов с помощью преобразователей и прочего комплексного оборудования в различных сферах деятельности человека, как бытового, так и промышленного, производственного и прочего характера.

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Пт)

Что из себя представляет частотник для скважинного насоса и зачем он нужен

Вероятно, самым простым элементом автоматики для скважины является механический регулятор. Его также называют «реле давления». Он используется только для контроля давления. А устанавливаемый одновременно с регулятором гидроаккумулятор обеспечивает следующие важные функции:

• исключает слишком частые запуски насоса, то есть делает работу оборудования рациональной и эффективной;
• защищает систему от гидроудара, возникающего, как правило, при закрывании крана.

Регулятор (реле) давления – недорогой и простой в установке элемент. Принцип действия устройства заключается в создании давления воды в капсуле и автоматическом замыкании контактов. Причем их замыкание происходит при достижении определенного значения этого давления. Если происходит замыкание контактов, то насос включается, и гидроаккумулятор заполняется водой. В момент закрытия крана давление увеличивается, а контакты размыкаются.

Некоторые модели могут иметь манометры. Но это необязательное дополнение. Сами реле ставятся в любой точке трубы, потому что уровень давления в магистрали одинаков на всем ее протяжении.

Реле давления с манометром

Однако, несмотря на эффективность, такая автоматика как регулятор имеет недостаток – датчик «сухого хода» в нем отсутствует. Это означает, что при падении давления в полости скважины, вызванном отсутствием воды, реле продолжает работу и заставляет насос работать. Если хозяин не будет постоянно это отслеживать, оборудование просто утратит свою работоспособность.

Выбор частотного регулятора для насосов

Выбор частотных преобразователей для насосного оборудования делается по следующим критериям:

• Типу приводного электродвигателя. Число фаз и тип электродвигателя должны соответствовать параметрам частотного. Для привода насосных агрегатов применяются синхронные и асинхронные одно- или трехфазные электрические машины.
• Интервалу регулируемых частот. Каждому значению частоты питающего напряжения соответствует определенная скорость вращения электродвигателя и производительность насоса. Эта характеристика частотного преобразователя должна отвечать параметрам сети водоподачи.
• Току, напряжению и мощности. Номинальные электрические характеристики электродвигателя и преобразователя частоты должны совпадать. Рекомендуемый запас мощности частника – 15-20%.
• По числу аналоговых и релейных входов. В зависимости от числа датчиков, необходимо подобрать частотный преобразователь с соответствующим количеством входов.
• По функциям. Частотный преобразователь может совмещать функции устройства плавного пуска, ПИД-регулятора, устройств защиты. Функционал устройства выбирают в соответствии с требованиями к системе отопления и водоснабжения.

Использование частотных преобразователей снижает потери давления, оптимизирует потребление воды и электроэнергии, а также снижает вероятность аварий. Их применение дает значительный экономический и технический эффект, особенно заметный на примере крупных систем подачи тепла и водоснабжения.

Выбор частотного регулятора для насосов

Многие производители насосного оборудования поставляют уже укомплектованные частотными преобразователями. В паспортных данных насосов без регуляторов обычно указывают конкретные модели преобразователей, совместимых с электродвигателями агрегатов. Однако, при отсутствии этой информации, при модернизации и реконструкции насосных станций с двигателями старого образца возникает вопрос выбора частотников. Подбор регулятора осуществляет по следующим характеристикам:

Типу электродвигателя. Количество фаз частотника должен соответствовать типу электродвигателя. При использовании трехфазного электродвигателя в однофазной сети установка частотного регулятора позволяет решить проблему запуска электрической машины без внешнего конденсатора.
Электрическим характеристикам. Напряжение и потребляемый двигателем насоса ток должны совпадать с аналогичными параметрами частотника. Мощность преобразователя должна быть больше мощности привода насосного агрегата на 15-30%

При выборе по этим параметрам следует обратить внимание, что насосные агрегаты одной мощности могут иметь различные номинальные токи. Диапазону регулирования частот

Этот параметр определяет скорость вращения электродвигателя, а значит и производительность насоса. Для грамотного выбора необходимо знать характеристики сети водоподачи и другие параметры. Для циркуляционных насосов систем охлаждения и теплоснабжения обычно достаточно частотника 200–350 Гц, для скважных и глубинных насосов – от 200 до 600 Гц.
Числу аналоговых и цифровых входов и выходов. Количество разъемов преобразователя частоты должно совпадать с числом датчиков, устройств оповещения и других подключаемых устройств. На случай модернизации системы лучше приобрести частотник с большим количеством управляющих входов.
По поддерживаемым протоколам связи. Для корректного обмена данными с автоматизированными устройствами управления или удаленного контроля параметров, требуется частотный преобразователь, поддерживающий используемый в САР протокол (САN, LАN или другие).
Наличию пульта дистанционного управления. Для насосных станций и агрегатов, расположенных в труднодоступных местах, целесообразно подобрать частотный преобразователь с выносной управляющей панелью.

Внимание! При реконструкции насосных станций часто требуется программировать частотники для двигателей, долго бывших в эксплуатации. Для таких электрических машин целесообразно приобрести преобразователи с автоматической адаптацией, так как фактические характеристики этих электродвигателей могу отличаться от паспортных данных

Частотный преобразователь для насоса

Для управления насосным оборудованием используются различные приборы:

1. Для отключения работающего насоса из-за изменений режима работы необходимо аварийное реле.
2. Чтобы выполнялось переключение цепей в требуемой последовательности, нужно промежуточное реле.
3. Как мы уже писали выше, для защиты от скачков напряжения понадобится реле напряжения.
4. Для отсчёта времени на выполнение определённой операции нужен таймер.
5. Для контроля давления в трубопроводе и управления автоматическими цепями пригодится электроконтактный манометр.
6. Чтобы измерять температуру подшипников и сальников, нужно термореле.
7. Датчики уровня подают сигнал на запуск или остановку агрегата вследствие изменения напора или уровня жидкости.
8. Вакуумное реле поддерживает заданный уровень разрежения в камере прибора или во входном трубопроводе.
9. Для контроля движения жидкости в трубах используется струйное реле.

Для управления режимом работы насосного оборудования и отслеживания данных со всех вышеперечисленных датчиков понадобится частотный преобразователь. Через этот прибор подключается электродвигатель, что необходимо для управления работой всей системы.

Преимущества использования частотного преобразователя для управления насосом:

• Осуществляется плавный пуск двигателя. Это способствует уменьшению воздействия механических нагрузок на насосное оборудование. Кроме этого снижение пусковых токов снижает вероятность риска гидроудара. Отсутствие гидроударов благоприятно сказывается на долговечности и целостности всего гидротехнического сооружения.
• Благодаря этому ресурс насосного агрегата расходуется более экономично. Это позволят продлить срок службы оборудования.
• Использование частотного преобразователя способствует экономии электроэнергии.

К недостаткам частотного преобразователя для управления насосным оборудованием можно отнести следующее:

• Высокая цена прибора. Даже для покупки на насосы небольшой мощности стоимость такого преобразователя получится немаленькой.
• Преобразователь для управления насосом можно использовать только в том случае, если длина кабеля не более 50 м.

Приборы для автоматического контроля

Чтобы осуществлять контроль над работой насосного оборудования, в систему водоснабжения, внедряются различные приборы. Что это за датчики, и каковы их функции?

Ознакомиться с их перечнем вам поможет небольшая инструкция, приведённая ниже:

Наименование прибора	Какие функции на него возложены
Аварийное реле	Отключение работающего агрегата в случае нарушения заданного режима работы.
Реле напряжения	Защита двигателя от перепадов напряжения в сети.
Реле промежуточное	Переключение электрических цепей в определённой последовательности.
Таймер (реле времени)	Отсчёт времени, необходимого на выполнение операции, или протекания конкретного процесса.
Электроконтактный манометр	Контролирует давление в трубопроводе, и управляет автоматическими цепями.
Термореле	Контроль температуры сальников и подшипников.
Датчик уровня	Подача сигнала на включение или остановку насоса, при изменении уровня, либо напора воды.
Вакуумное реле	Поддержание заданного уровня разрежения в рабочей камере насоса или во всасывающей трубе.
Струйное реле	Контролирует движение воды в трубопроводе.

Данные приборы чётко фиксируют любые изменения, происходящие в работающей системе. Чтобы их легче было отслеживать, режим работы насоса, либо насосной установки, включающей в себя несколько насосов, должен непрерывно регулироваться. Вот для этого и нужен частотный преобразователь.

Блок управления насосом (инвертор)

Электродвигатель насоса подключается через него, что позволяет привести в соответствие работу всей сети. Это особенно ценно для систем, в которых используется несколько насосов.

Для автономных водопроводов это тоже не редкость. Допустим, в случае большой удалённости скважины от дома, в сеть приходится внедрять ещё и повысительную насосную станцию.

В таких случаях, используют прибор, который называется: «инверторный блок управления для скважинного насоса» — именно его вы видите на фото сверху. Инвертор объединяет в себе различные комбинации контрольных приборов, которыми не оснащён сам насос, и в том числе, имеет встроенный преобразователь частот.

Достоинства автоматического водоснабжения

Чтобы добиться максимально щадящего режима эксплуатации оборудования, на насосных станциях автоматизируют всё – начиная от запуска и остановки агрегатов, и заканчивая контролем расхода воды. Приборы, помогающие осуществлять тотальный контроль над системой, передают сигналы на табло в диспетчерском пункте.

Наиболее важно вот что: плавный запуск и остановка двигателя насоса, сводит до нуля вероятность возникновения гидроударов, а бережный режим эксплуатации способствует продлению срока службы любого оборудования. При этом снижаются расходы, связанные с эксплуатацией водозабора.
Прежде всего, это расход электроэнергии

Её цена неуклонно растёт, и это ощущают все: как частные лица, так и предприятия. Частотное регулирование работы двигателей насосов даёт возможность уменьшить объёмы накопительных резервуаров, и даже полностью от них отказаться.

Для промышленных насосных станций – это ещё и возможность сокращения расходов на строительство, отопление и освещение технических помещений, а так же снижение числа персонала для их обслуживания. Причём, в одном пункте можно сосредоточить управление несколькими насосными станциями. Практика показывает, что все расходы, связанные с автоматизацией, окупаются уже в течение года.

Пример работы схем на базе частотного преобразователя

Принципиальная схема управления циркуляционными насосными агрегатами на базе преобразователей частоты с обратной связью по давлению и температуре позволяет экономить до 30% тепловой энергии.

При увеличении температуры теплоносителя или падении давления в сети, сигнал с аналогового датчика температуры поступает на частотный преобразователь, который плавно увеличивает частоту напряжения в цепи питания электродвигателя. Скорость вращения ротора увеличивается, производительность насоса возрастает. При необходимости в работу включается резервный насос. По достижении заданной температуры, подача насоса возвращается к запрограммированной величине. Схема также обеспечивает попеременную работу насосных агрегатов, остановку двигателей при авариях, включение резервного насоса при аварийной остановке основного, запрет на запуск неисправного насоса до устранения поломки, а также индикацию режимов работы.

Для увеличения экономического эффекта в отопительных системах используют преобразователи частоты с функцией АОЕ или автоматической оптимизации энергопотребления. При этом электродвигатель поддерживает энергопотребление соответственно требуемой производительности насосного агрегата. Частотные преобразователи с такой функцией выпускает компания Danfoss, всемирно известный производитель электрооборудования и элементов автоматики.

Назначение преобразователя частоты и устройства плавного пуска

Частотные преобразователи – многофункциональные устройства. Их используют:

• Для обеспечения регулирования скорости вращения ротора и необходимого момента силы на валу электрических машин в зависимости от фактической нагрузки.
• Для ограничения пусковых токов и защиты электродвигателя от аварий и ненормальных режимов работы.
• Точного позиционирования вала двигателя претенциозных механизмов.
• Поддержание необходимых величин технологических параметров.

ЧП позволяет обойтись без редукторов, электромагнитных муфт и других устройств для механического регулирования скорости.

Устройства плавного пуска применяются:

• Для запуска и остановки электродвигателей в плавном режиме.
• Для снижения пусковых токов.
• При использовании электродвигателей в сети ограниченной мощности.
• Синхронизации момента на валу двигателя с нагрузкой при пуске оборудования.

Назначение УПП и частотных регуляторов существенно различаются. Существуют модели УПП, позволяющие изменять скорость вращения ротора электродвигателя. Они не заменяют частотный преобразователь, так как не предназначены для длительной эксплуатации в таком режиме.

Режимы управления частотными преобразователями

В большинстве моделей современных частотных преобразователей реализована возможность управления в нескольких режимах:

1) Ручное управление.

Пуск и остановка электродвигателя осуществляются с панели или пульта управления частотника. При этом преобразователь осуществляет регулировку частоты вращения и остановку при возникновении аварийных ситуаций автоматически.

2) Внешнее управление.

ЧП с поддержкой интерфейсов передачи данных можно подключать к удаленному ПК для контроля текущих параметров и задания режимов работы привода.

3) Управление по дискретным входам или “сухим контактам”.

4) Управление по событиям.

Некоторые модели ЧП позволяют запрограммировать время пуска или остановки, работу двигателя в другом режиме. Преобразователи такого типа применяют для полностью или частично автоматизированного технологического оборудования.

Преимущества частотных преобразователей.

Основные преимущества использования частотных преобразователей:

1) Экономия электроэнергии.

Применение ЧП позволяет снизить пусковые токи и регулировать потребляемую мощность двигателя в зависимости от фактической нагрузки.

2) Увеличение срока службы промышленного оборудования.

Плавный пуск и регулировка скорости вращения момента на валу позволяют увеличить межремонтный интервал и продлить срок эксплуатации электродвигателей.

Возможность отказаться от редукторов, дросселирующих задвижек, электромагнитных тормозов и другой регулирующей аппаратуры. снижающей надежность и увеличивающей энергопотребление оборудования.

3) Отсутствие необходимости проводить техническое обслуживание.

4) Возможность удаленного управления и контроля параметров оборудования с электроприводом.

5) Широкий диапазон мощности двигателей.

Частотные преобразователи устанавливают как на однофазные конденсаторные двигатели мощностью менее 1 кВт, так и на синхронные электромашины мощностью в десятки МВт.

6) Защита электродвигателя от аварий и аномальных режимов работы.

ЧП комплектуют защитой от перегрузок, коротких замыканий, пропадания фаз. Преобразователи также обеспечивают перезапуск при возобновлении подачи электроэнергии после ее отключения.

Возможность бесступенчатой точной регулировки частоты вращения без потерь мощности, что невозможно при использовании редукторов.

7) Снижение уровня шума работающего двигателя.

Возможность замены двигателей постоянного тока асинхронными электрическими машинами с частотными регуляторами. Для оборудования, требующего регулировки момента и скорости вращения, часто используются двигатели постоянного тока, скорость вращения которых пропорциональна поданному напряжению. Такие электрические машины стоят дороже асинхронных и требуют дорогостоящих промышленных выпрямителей. Замена двигателей постоянного тока на асинхронные электромашины с частотным управлением дает хороший экономический эффект.

Частотно-регулируемые приводы применяют:

• Для кранов и грузоподъемных машин. Крановые двигатели работают в режиме частых пусков, остановок, изменяющейся нагрузки. ЧП обеспечивают отсутствие рывков и раскачивания груза при пусках и остановках, остановку крана точно в требуемом месте, снижают нагрев электродвигателей и максимальный пусковой момент.
• Для привода нагнетательных вентиляторов в котельных и дымососов. Общее управление с плавной регулировкой дутьевых и вытяжных вентиляторов позволяет автоматизировать процесс горения и обеспечить максимальный к.п.д . котельных агрегатов.
• Для транспортеров, прокатных станов, конвейеров, лифтов. ЧП регулирует скорость перемещения транспортного оборудования без рывков и ударов, что увеличивает срок службы механических узлов.Для насосных агрегатов. ЧП позволяют обойтись без задвижек и вентилей, регулирующих давление и производительность, и существенно увеличить общий к.п.д системы водоподачи.
• Для электродвигателей станков. Использование преобразователя частоты вместо коробки передач позволяет плавно увеличивать или уменьшать частоту вращения рабочего органа станка, осуществлять реверс. ЧП широко используются для станков с ЧПУ и высокоточного промышленного оборудования.

Внедрение частотно-регулируемых приводов дает значительный экономический эффект. Снижение затрат достигается за счет сокращения потребления электроэнергии, расходов на ремонт и ТО двигателей и оборудования, возможности использования более дешевых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а также сокращения других производственных издержек. Средний срок окупаемости частотных преобразователей составляет от 3-х месяцев до трех лет.

Частотный преобразователь для электродвигателя: назначение и функции

Инверторный преобразователь частоты — электронное устройство для изменения частоты электрического тока и напряжения. Пределы изменений солидные. Частота может меняться от 1 Гц до 500 Гц. И это не максимум, а предел регулировки нормального частотника. Современные частотные инверторы делают на основе электроники, что позволяет точно поддерживать частоту и напряжение. При желании можно создать условия для плавного старта. Все это позволяет применять относительно недорогие электромоторы постоянного тока там, где раньше это было невозможно.

Некоторые частотные преобразователи управляются микропроцессорами

Частотный инвертор с асинхронным электромотором

Асинхронные двигатели при включении потребляют в разы больше энергии чем при штатной работе. Пусковые токи могут быть в 6-8 раз выше рабочих. Такие мгновенные скачки просаживают сеть. Напряжение резко падает, потом также скачкообразно восстанавливается. При включении особо мощного движка, сетевые параметры изменяются настолько сильно, что воспринимаются чувствительной техникой как пропадание. В результате перезапускается компьютерная техника, моргают или совсем гаснут лампы, перегорают блоки питания у котлов отопления и т.д.

Раньше остроту проблемы снижали установкой конденсаторов, которые сглаживали скачки. Но конденсаторы требуются большой емкости — по 70 мкФ на каждый киловатт мощности, плюс такую же емкость необходимо подключать для нейтрализации пускового тока. Но даже в этом случае скачки были, как и перегрузки двигателя на старте. К тому же подключение через емкость «съедало» значительную часть мощности мотора. Для компенсации потери необходимо было покупать более мощные агрегаты, ставить более мощные пусковые конденсаторы. В общем, решение не лучшее, но другого по сути, не было.

Преобразователи частоты выбирают по мощности подключаемого оборудования (должен быть запас не менее 20%) и по току (тоже с запасом)

С появлением преобразователей частоты (ПЧ) проблема решается намного эффективнее. Основная функция этого оборудования — плавный и постепенный разгон двигателя с нуля до полной мощности. На протяжении определенного промежутка времени (может задаваться, а может быть фиксированной величиной), подаваемый на двигатель ток плавно изменяет свои параметры, выводя движок на рабочий режим. Никаких перегрузок, влияния на сети. И конденсаторы не нужны, значит мощность двигателя может быть примерно на 40% меньше чем раньше (именно настолько она снижалась с конденсаторами). Точно так же, постепенно, происходит отключение. Электромотор постепенно замедляется, затем останавливается. В общем, частотный преобразователь для электродвигателя продлевает срок его эксплуатации, убирает проблему пусковых токов, стабилизирует параметры сети.

Что дает применение частотного инвертора с синхронным двигателем

Синхронные электродвигатели постоянного тока имеют несложное устройство, после выхода на требуемую скорость работают стабильно. Недостатки — сложности с пуском и невозможность регулирования частоты вращения вала. Проблему пуска давно научились обходить — делают асинхронную пусковую обмотку, которой разгоняют до нужной частоты. А вот невозможность менять скорость очень сильно ограничивает область применения. Не так много устройств, в которых нет необходимости в разных скоростных режимах работы двигателя. Это вентсистемы, кулеры.

Таблица с несколькими моделями, их параметрами и ценами

Если с синхронным электродвигателем использовать частотный преобразователь, проблема изменения скоростей решается на раз. Причем эта связка работает настолько удачно, что японцы уже выпустили новые электропоезда на такой тяге. Стало появляться и другое подобное оборудование. Причем не только тяговое — новые электроинструменты некоторые производители стали выпускать с такими моторами. Да, стоит такое оборудование дороже, но имеет хороший КПД, работает стабильно.

Модели преобразователей для насоса

Преобразователи, выпускаемые компанией, расположенной в Дании и производящей насосы. Как следствие, эти частотники спроектированы в максимальном соответствии с конструкцией моделей насоса от Грундфос. Прибор отвечает за тонкую регуляцию работы всего механизма, выполнение предохраняющих и управляющих функций. Преобразователи системы Cue отличаются разнообразием высококачественных моделей (более 15-ти видов в ассортименте), однако стоимость у них соответствующая. Кроме того цена напрямую зависит от того, для механизма какой мощности требуется преобразователь частоты. Среди спектра моделей можно найти преобразователи и для однофазного насоса (), и для трёхфазного (Micro Drive FC101).

Преобразователи этой компании отличаются бюджетностью. Отвечают за компенсацию крутящего момента, плавность запуска, контроль давления и обладают различными режимами управления числом до 24-х. Соответствие по мощности подбирается в индивидуальном порядке. Имеется защитный корпус, предохраняющий от воздействия пыли и грязи.

Преобразователь частот однофазного типа. Можно использовать в бытовых приборах. Уровень мощности составляет 0,7-2,5 кВт. Малогабаритный, что делает его удобным для установки в любых устройствах. Примечателен тем, что обеспечивает тонкую настройку благодаря нескольким режимам настройки и 16-ти дискретным скоростям. Стоит примерно вдвое больше предыдущей модели.

Модели этой марки отличаются универсальностью и весьма популярны. Их отличительная особенность — качественный привод и векторное управление. Привод помимо прочего гасит шумы во время работы двигателя, автоматически подхватывает частоты вращения электрического двигателя, защищает весь механизм от перегрузки и перегрева, обеспечивает плавный старт. По стоимости сопоставимо с Grundfos Cue
.

Советы по выбору и применению

Перед выбором регулятора давления следует понимать, как высоко требуется подавать воду, так как стандартное давление от 1.5 до 3 атм., а для подачи воды на каждые 5 м требуется добавлять к этому показателю ещё 0.5 атм. Поэтому для 2 этажа минимальное давление будет от 2 до 3.5 атм.

Также следует устанавливать на насос блок, который предотвращает поломку от перепадов напряжения. Также он выступает стабилизатором мощности тока, который подаётся в систему. При критических значениях защита отключит питание, а если показатели немного отличаются, но не являются предельными, то она выравнивает напряжение.

Перед тем, как начать использовать автоматику и насос рекомендуется тщательно настроить все параметры, так как для каждой скважины они могут быть разные. Также настройки зависят от наличия гидроаккумулятора и его объёма.

Видео описание

В этом видео показано, как правильно настраивать реле давления:

Следует устанавливать автоматику только в том случае, если в ней есть необходимость. Например, для автономной системы отопления. Для полива участка в летние сезоны автоматика не нужна. Для этого хватит простого насоса. Насос, который имеет производительность выше, чем дебит скважины (отдача) будет подавать воду рывками, что может привести к поломке.

Блок управления автоматикой следует размещать в сухом месте, чтобы не окислились контакты внутри системы и не произошло замыкание. Также место должно быть легкодоступным которому, так как в случае выхода из строя или при смене настроек будет неудобно подходить к блоку, если он загорожен.

Следует проводить периодическое обслуживание блока автоматики (настройку, проверку на работоспособность, замену деталей). Это требуется потому, что при неправильной работе и не своевременном включении мотора в насосе выгорают контакты, и он перестаёт работать.

Сервисное обслуживание блока автоматикиИсточник mhs-perm.ru

Установку электронной автоматики следует проводить только при наличии опыта. Если его нет, то лучше обратиться к специалистам, так как неправильно смонтированная система быстро выйдет из строя или вообще не начнёт работать.

Если используется наружный насос, который соединён со скважиной, то для него следует установить бак-накопитель (если такого нет) и регулятор давления. Существуют наружные насосы, которые идут в комплекте с этими модулями или изначально соединены с его корпусом. Также следует поставить реле потока жидкости в виде электролитических датчиков. Это предотвратит попадания воздуха в мотор.

Дорогие системы лучше всего ставить в том случае, если требуется частое использование воды в разных объёмах, так как они смогут регулировать её поток.

Блок управления автоматикой скважиныИсточник aspekt-ekb.ru

Коротко о главном

Автоматика для скважин нужна в том случае, если требуется частое включение и отключение насосной станции, а также для поддержания постоянного давления в системе.

Существует три поколения автоматики для управления насосом.

Первое поколение автоматики чаще всего механическое, из-за чего имеет низкую стоимость.

Второе поколение имеет электронную систему управления, за счет чего подача воды происходит в автономном режиме.

Самые надёжные системы автоматической регулировки подачи воды относятся к третьему поколению, так как в них устанавливается электронный блок управления с частотным преобразователем. Он продлевает срок эксплуатации, а также уменьшает расход электричества.

Что такое насос с частотным преобразователем (электронным регулированием) и его преимущества?

Если коротко – частотный преобразователь управляет насосом по принципу педали акселератора в автомобиле: чем сильнее жмешь на педаль, тем быстрее едешь. Только здесь вместо двигателя внутреннего сгорания — электрический, в котором плавно изменяется частота вращения ротора.

На практике насос с частотным преобразователем имеет целый ряд преимуществ перед стандартными аналогами. К примеру, у нас есть водяная скважина. Исходя из нужд потребителя и характеристик скважины, мы подобрали насос. Стандартное реле давления или протока каждый раз будут запускать насос на максимальную мощность, независимо от того, работает система полива или открыт один водоразборный кран. Как следствие, неизбежны гидроудары, скачки давления и высокое потребление электроэнергии, а так же значительно снижается ресурс самого насоса!

При использовании частотного регулирования насос включается именно на ту мощность, которая необходима. Кроме того, пуск и отключение двигателя происходит плавно. В итоге: отсутствие гидроударов без экспанзомата , комфортный напор при любом объеме разбора и существенное снижение энергопотребления.

В линейке оборудования компании DAB представлен широкий ассортимент насосов с частотным регулированием. Вот некоторые из них:

Evosta – циркуляционный насос с мокрым ротором, постоянными магнитами и преобразователем частоты. Оборудован электронным устройством, определяющим изменения в системе, и автоматически подстраивает производительность, обеспечивая максимальную эффективность при минимальном энергопотреблении. Идеально подходит для замены трехскоростных насосов серии VA, имеет те же монтажные габаритные размеры и диаметр присоединения к трубопроводу. Предварительная настройка производиться с помощью всего одной кнопки, что делает линейку насосов Evosta предельно простым в эксплуатации.

Evotron – отличается от Evosta интуитивно понятной панелью управления, которая отображает выбранный режим, а также имеет функцию «спящий режим» что позволяет дополнительно оптимизировать энергопотребление. Более широкая линейка DAB Evotron позволяет стать заменой насосов как линейки VA так и VS, A. В комплекте имеет коннектор для быстрого и легкого подключения к электросети и теплоизолирующий кожух.

Evoplus, Evoplus small имеет огромный диапазон мощностей, что делает насос универсальным, будь то небольшой коттедж или многоэтажное административное здание. Является самой совершенной и многофункциональной моделью, настройка и калибровка может производиться только квалифицированным специалистом. Основные преимущества: низкий шум, большой, информативно емкий русскоязычный дисплей и весь комплекс преимуществ частотного преобразователя.