В современном мире остро стала проблема энергосбережения. Поэтому вопросы уменьшения энергопотребления становятся актуальными для систем кондиционирования и вентиляции, при чем с каждым годом этому вопросу уделяют все больше внимания. Все чаще в технических заданиях на проектирование систем вентиляции ставятся жесткие условия по энергопотреблению, соответственно специалисты закладывают наиболее экономично оборудование. EC двигатели, которым посвящена эта статья, как раз оборудование, позволяющее экономить на электроэнергии, при это еще и увеличить производительность оборудования и срок его работы.

Ни секрет, что системы ОВК занимают порядка 70% энергоресурсов в промышленных и больших коммерческих зданиях. Новое направлении в энергосбережение это применение так называемых EC -двигателей. Применение этих двигателей пока не так широко, но в последнее время как зарубежные поставщики так и отечественные предлагают оборудование укомплектованное EC-двигателями.

Что же такое EC -двигатель? EC -двигатель – это бесколлекторный синхронный двигатель со встроенным электронным управлением, по другому можно назвать электронно-коммутируемый, отсюда и латинская аббревиатура EC — Electronically Commutated. Вентиляторы выполненные на базе этого двигателя называются ЕС-вентиляторы

EC-двигатель построен на базе внешнего ротора, к котором раполагаются постоянные магниты. Ротор управляется путем контролируемой подачи электроэнергии на обмотку статора, и зависит от текущего положения ротора. Ротор отслеживается с использованием датчиков Холла, а также параметров регуливарония которые заданы от внешних датчиков в виде токовых или потенциальных сигналов. В двигатель встроен PID — регулятор (пропорционально-интегральный дифференциальный), он позволяет устанавливать скорость реагирования двигателя на изменение управляющего сигнала.

Принцип работы ЕС-двигателя можно описать таким образом, управление вектором магнитного поля, создаваемого встроенными магнитами, осуществляется изменением направления тока в обмотке статора. Контроллер же вычисляет какая нужна полярность для непрерывного вращения ротора с заданной скоростью.

Еще одним плюсом в использовании EC -двигателей можно считать минимальное выделение тепла, в то время как АС-моторы имеют рабоучую температуру до 75 градусов. Допустимые температуры эксплуатации двигателей составляют +75 и 20С.

Итак, почему использование EC - моторов оправдано? Вот основные плюсы — компактные размеры, высокие показатели энергосбережения, плавное и точное управление, низкий уровень шума, уменьшенное выделение тепла, практически полное отсутствие вибрации, высокая согласованной с рабочим Колесом по аэродинамике и мощности, более высокий моторесурс. У ЕС-двигателей практически отсутствуют пиковые пусковые нагрузки, благодаря встроенному регулятору, которые обеспечивает плавное нарастание амплитуды. Пусковой ток обычно превышает номинальный в 5-7 раз в АС-вентилятарах, что влечет за собой необходимость увеличения сечения проводки и параметров пускателей.

ЕС-двигатели имеют более высокий КПД, достигающий 80-90%, так как ротор внешний с постоянными магнитами, в следствие чего отсутствуют тепловые потери, по сравнению с короткоразомкнутым ротором асинхронного двигателя.

Высокая степень энергосбережения достигается в том числе за счет регулирования числа оборотов. Энергосбережение достигает 30% по сравнению с трехфазными АС-двигателями. Кроме того, ЕС-двигатели за счет электронного регулирования менее чувствительны в скачкам напряжения в сети.

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.

Какие еще аргументы нужны для использования оборудования с ЕС-двигателями?

Низкое энергопотребление:

Достигается за счет применения энергоэффективного ЕС-двигателя с КПД выше 90%, а также усовершенствованной конструкции рабочего колеса с обратно загнутыми лопатками. При этом высокий КПД обеспечивается во всем диапазоне рабочих скоростей.

Дополнительные затраты на приобретение вентилятора ВКПН ЕС окупаются уже в течение первого года эксплуатации только за счет экономии электроэнергии.

Встроенное регулирование скорости:

Позволяет плавно и максимально точно выходить на расчетную точку работы вентиляционной сети, дополнительно снижая энергопотребление.

Регулирование скорости рабочего колеса:

Осуществляется посредством электронного блока управления, расположенного в зоне обдува.

Расширенный рабочий диапазон:

Обеспечивается за счет применения высоконапорного колеса усовершенствованной конструкции с увеличенной зоной максимального КПД.

Низкий уровень шума ВКПН ЕС:

Работает значительно тише, чем стандартный канальный вентилятор с вперед загнутыми лопатками.

Плавный пуск:

Использование микропроцессорного управления ЕС-двигателем позволило по умолчанию заложить функцию плавного пуска в его конструкцию. Пусковой ток при этом не превышает номинального тока и, как следствие, не создает дополнительную нагрузку на электрическую сеть.

Высокий ресурс работы:

Обусловлен увеличенным запасом мощности ЕС-двигателя, отсутствием в нем скользящих электрических контактов, а также использованием в вентиляторе легкого алюминиевого колеса, не перегружающего подшипники. Увеличение запаса мощности привело к снижению рабочей температуры обмоток ЕС-двигателя до 45 °С, что, в свою очередь, резко снизило их износ. Конструкцией электронного блока предусмотрено автоматическое выключение вентилятора при превы- шении токовой нагрузки выше допустимого значения.

ГАРАНТИЙНЫЙ СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ - 36 МЕСЯЦЕВ

Конструкция Вентиляторов ВКПН ЕС:

Корпус вентилятора выполнен из оцинкованной стали, присоединение на шинорейке. Рабочее колесо вентилятора выполнено с загнутыми назад лопатками правого направления вращения (по часовой стрелке, если смотреть на вентилятор со стороны всасывания).

Применение Вентиляторов ВКПН ЕС:
Вентиляторы ВКПН ЕС применяются в стационарных системах вентиляции, кондиционирования, воздушного отопления. Они компактны и легко монтируются в любом положении, преимущественно в горизонтальном.

Конструктивное исполнение Вентиляторов ВКПН ЕС:
Вентиляторы ВКПН ЕС изготавливаются по ТУ 4861-019-15185548-04.

Условия эксплуатации Вентиляторов ВКПН ЕС:
При повышенных требованиях к номинальных значениям климатических факторов внешней среды, возможна поставка вентиляторов со следующими условиями эксплуатации:
категория размещения 1 с температурой окружающего воздуха -50 °С до +45 °С, содержащих твердые примеси не более 10 мг/м3, не содержащих липких веществ и волокнистых материалов, в условиях умеренного климата 2-ой категории размещения по ГОСТ 15150-90 (защищенных от воздействия атмосферных осадков).

Приточно-вытяжные системы вентиляции и кондиционирования помещений различного назначения, требующих экономичного решения и управляемой системы вентиляции. Применение ЕС моторов в вентиляторе ВКМ позволило существенно уменьшить потребление электроэнергии (порядка 35%) и при этом обеспечить высокие аэродинамические характеристики и низкий уровень шума. Это особенно важно в случае применения вентиляторов в системах общественных объектов (банки, супермаркеты, рестораны, отели и т.д.), вблизи жилых домов, а также в бытовой сфере (например, вентиляция частных бассейнов). Благодаря ЕС моторам вентиляторы можно легко объединить в сеть и регулировать централизовано. Стальной корпус обеспечивает надежную работу при наружном монтаже. Предназначены для соединения с круглыми воздуховодами диаметром 160, 200, 250, 315 мм.

Конструкция

Корпус вентилятора изготовлен из стали с полимерным покрытием. Новые технологии изготовления конструктивных элементов обеспечивают абсолютную герметичность корпуса. Для более удобного подключения и использования вентилятор может оснащаться шнуром питания со штекером (ВКМ… ЕС Р).

Двигатель

Используются высокоэффективные электронно-коммутируемые (ЕС) моторы постоянного тока с внешним ротором, оборудованные рабочим колесом с загнутыми назад лопатками. Такие моторы являются на сегодняшний день наиболее передовым решением в области энергосбережения. ЕС моторы характеризуются высокой производительностью и оптимальным управлением во всем диапазоне скоростей вращения. Несомненным преимуществом электронно-коммутируемого двигателя является высокий КПД (достигает 90%).

Двигатели снабжены подшипниками качения для обеспечения большего срока эксплуатации (40 000 часов). Для достижения точных характеристик, безопасной работы и низкого уровня шума, при сборке, каждая турбина проходит динамическую балансировку. Класс защиты двигателя IP 44.

Регулировка скорости

Управление вентилятором осуществляется при помощи внешнего управляющего сигнала 0-10 В (регулировка производительности осуществляется в зависимости от уровня температуры, давления, задымленности и других параметров).При изменении значения управляющего фактора ЕС вентилятор изменяет скорость вращения, и подаёт ровно столько воздуха, сколько необходимо для вентиляционной системы. Максимальная скорость вращения вентилятора не зависит от частоты электрического тока в сети (возможна работа как в сети с частотой тока 50 Гц, так и 60 Гц). Вентиляторы можно объединять в единую компьютерную сеть управления. Программное обеспечение позволяет с высокой точностью управлять работой объединенных в сеть вентиляторов. На дисплей компьютера выводятся все параметры системы, и, при необходимости, можно задавать индивидуальный режим работы для каждого вентилятора в сети.

Монтаж

Допускается монтаж под любым углом относительно оси вентилятора. Присоединение к стене осуществляется при помощи крепежных кронштейнов, которые входят в комплект поставки. Подача питания на вентилятор осуществляется через наружную клеммную коробку

Мотор представляет собой двигатель постоянного тока со встроенной электроникой коммутации и постоянными магнитами во внешнем роторе. Такой мотор называют Electronically Commutated, или просто EC-мотор.

Как действует ЕС-мотор?

На картинке мы видим двигатель в разрезе. Постоянные магниты во внешнем роторе и обмотки статора. Постоянные магниты создают магнитное поле. При помощи встроенной электроники изменяется направление потока в обмотке статора. Тем самым ebmpapst избавились от щеток, которые, как известно, не долговечны и требуют регулярной замены.

ЕС-мотор в разрезе

Как работает электроника?

Роль коммутатора в ЕС-моторе ebmpapst играет транзистор.

Принцип работы прост - сигнал управления малой мощности на транзистора способствует прохождению большого тока через обмотку статора. Это приводит в движение ротор двигателя.

Если сигнала управления на базе транзистора нет, то отсутствует и ток в обмотке, нет ускорения ротора в данный момент времени.

Преимущества ЕС мотора

Напряжение может изменяться в большом диапазоне. Для 1-фазных 200-277 В AC, для 3-фазных 380-480 В AC. Частота 50 Гц или 60 Гц.
В двигатель встроен EMC фильтр, защита от низкого напряжения в сети, защита от пропадания фаз.
Встроена защита от перегрева мотора и электроники, двигатель просто отключается.
Встроена защита от блокировки ротора.
Низкий уровень шума, особенно на пониженных оборотах.
За счет внешнего ротора компактное исполнение.
Не требует обслуживания на протяжении всего срока службы.
Большой срок службы, так как нет деталей с быстрым износом (щетки).
Высокий КПД, до 92%, минимальные потери энергии и минимальный самонагрев.
Для управления все есть, частотный преобразователь не нужен, синус фильтр не нужен.

КПД ЕС-мотора

Подключение нескольких вентиляторов в группу

Есть возможность объединять несколько ЕС-вентиляторов в группы. Один вентилятор является главным (master), остальные подчиненными (slave). Тем самым управляя главным вентилятором мы управляем всей группой. Это востребовано при установке на конденсаторе или в "чистых помещениях". Управляющий сигнал 0-10B или 4-20 мА нужно подавать только на master вентилятор.

Инструкция по работе с EC-control.

Программа EC-control предназначена для настройки электронно-коммутируемых вентиляторов. Программа является бесплатной.

Для ее получения сделайте нам запрос и мы ее вам предоставим.

(инструкция по работе с ec-control на русском языке 2014 год)

Видео ролик ЕС-технология:

EC-motors: what, where, why and what for

E. P. Vishnevskiy, Candidate of Technical Science, technical Director, United Elements Group
G. V. Malkov, Product Manager

Specialists today are becoming more oriented on purchasing of energy saving equipment. It is more expensive than traditional, but fully pays back for itself in the process of operation.EC-motors described in the article allow for energy consumption reduction while increasing the equipment performance and time-to-fail.

Keywords: EC-motor,EC-fan, energy saving equipment

Описание:

В настоящее время специалисты все чаще 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.

EC-двигатели: что, где, почему и зачем

Энергосбережение при применении EC-систем в различных областях

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.

Литература

Вишневский Е. П. Энергосбережение при проектировании систем микроклимата зданий // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2010. – № 1.
Вишневский Е. П., Чепурин Г. В. Новые европейские стандарты в области ОВК // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2010. – № 2.
ЕС-вентиляторы в тепловых насосах // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2008. – № 6.
ЕС-вентиляторы для овощехранилищ и грибных камер // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2010. – № 1.
Великолепный климат и низкие энергозатраты с ЕС-вентиляторами в циркуляторах воздуха Airius // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2008. – № 2.
The synergy of EC motors and FCUs // Modern Building Services. 2006, August.
EC motors for unit coolers // Product Bulletin. 2007, October.
ГОСТ-Р 52539-2006. Чистота воздуха в лечебных учреждениях. Общие требования.
ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002. Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды.