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?

Основными задачами двадцать первого века являются уменьшение уровня энергопотребления и экологическая безопасность. Начиная с 2005 года на регулярных встречах лидеров «большой восьмерки» эти вопросы выделились на уровень ключевых глобальных. Для исследования возможностей экономии в энергетике продукции европейскими странами в том же году были утверждены EcoDesign директивы. Исходя из этих директив, энергопотребление европейскими странами должно сократиться на 34 тераватт-час в год.
Вентиляторы и кондиционеры входят в лидирующую группу оборудования по потреблению электроэнергии в Европе. Величина электропотребления в Европе на данный момент составляет 400 тераватт-час в год, а до 2020 года она может достичь 650 тераватт-час в год. В прошедшем 2010 году Европарламент принял жесткие меры по обязательному сокращению потребления электроэнергии вентиляторами. Соответственно, все европейские производители вентиляционной техники при создании своей продукции вынуждены учитывать новые нормы энергоэффективности.
ЕС-двигатели являются одним из самых перспективных направлений в области производства вентиляторов. Уже в настоящее время ЕС- двигатели нашли широкое применение в холодильной, вентиляционной технике, кондиционерах, тепловых насосах. По предварительным расчетамдальнейшее применение ЕС-технологий в этих отраслях позволит сократить потребление электроэнергии в Европе более чем на 30%.

ЕС-двигатели , или электронно-коммутируемые двигатели с постоянными магнитами, - это бесщеточные двигатели постоянного тока с внешним ротором, имеющие встроенную функцию управления и с возможностью непосредственного подключения к сети переменного тока. В отличии от традиционных двигателей, с трансформаторной или электронной регулировкой частоты оборотов, в ЕС-двигателях оптимальная и эффективная работа на любых оборотах обеспечивается электронной (бесконтактной) коммутацией.
Встроенный ЕС-контроллер позволяет управлять вентилятором с учетом сигналов внешних устройств (датчиков температурыдавления, влажности, таймера и т д.) дистанционно, посредством системы диспетчеризации.
Кроме существенной экономии энергии, ЕС-вентиляторы, вследствии малого нагрева, не нуждаются в дополнительном охлаждении, а затраты на их сервисное обслуживание минимальные.
Наличие полного автоматического контроля работызащиты от перегрева, перекоса фаз, блокировки ротора и тому подобное значительно удлиняет срок эксплуатации ЕС-техники по сравнению с традиционной.
За счет того, что ЕС-вентиляторы имеют конструкцию, при которой двигатель находится внутри рабочего колеса, возможность его механических повреждений сведена к минимуму. Кроме этого, такая конструкция вентилятора позволяет достигнуть превосходной балансировки системы, максимально компактного размера, минимального уровня шума.
Отсуствие клиноременной передачи, шкивов, механизмов натяжения и других элементов традиционных вентиляторов сводит к минимуму и эксплуатационные затраты.
Всё вышеуказанное и максимальная возможность плавной и точной регулировки в зависимости от внешних условий без какого-либо дополнительного оборудования, минимизирует общую стоимость системы.
ЕС-двигатели более надежны в работе при колебаниях сети. В отличие от обычных асинхронных двигателей, которые при небольшом превышении напряжения начинают перегреваться, ЕС-двигатели стабильно работают при напряжениях до 480В, а при понижении напряжения до определенного уровня двигатель выдает аварийный сигнал и плавно останавливается.
Несмотря на то, что ЕС-вентиляторы имеют достаточно высокую на сегодняшний день стоимость, срок окупаемости их небольшой.

ЕС вентиляторы применяются в промышленности, основаны на базе двигателя с постоянным током, с встроенной внутрь электроникой, которая питается от сети напряжения с мощность 380 вольт. Разрабатывался данный вид вентилятора ля того чтобы снизить энергоемкость и повысить КПД, в наше время это актуальная проблема, потому что с каждым днем увеличивается потребление электричества.

Преимущества ЕС вентиляторов

1) За счет оптимизации системы уменьшены затраты на электроэнергию.
2) Нет затрат на обслуживание.
3) Так как двигатель практически не нагревается, ЕС вентиляторы практически не выделяют тепло в окружающую среду.
4) Небольшие вентиляторы по размерам, с достаточно большой мощностью.
5) Вся электроника, которая необходима для управления и фильтр встраиваются в моторное отделение.
6) Двигатель полностью согласован с электроникой.
7) Возможна плавная и точная регулировка, это зависит от температуры и давления по системе, в общем.
8) Двигатель полностью защищен от воздействия механических воздействий.
9) Не страшны электрические нагрузки.
10) Быстрота в подключении.
11) Большой срок службы, который достигает до 9 лет.
12) Хорошее управление.
13) Совсем не шумная работа.
14) Возможно полное обследование системы вентиляции, если установлены ЕС вентиляторы, в некоторых случаях при помощи интернета.
Помимо всех этих достоинств можно управлять работой вентилятора или целой группой самостоятельно, при помощи ноутбука или обычного компьютера. Все это происходит при помощи блютуза. Можно задать такие параметры, при которых даем команду непосредственно одному вентилятору, а все остальные повторяют за ним, тем самым обеспечивая работу всей группе.
Для слежения за работой вентиляторов, а также за их проверкой достаточно лишь одного оператора, он может контролировать все происходящие действия в системе вентиляции.

Принцип работы

Роторное магнитное поле образуется при помощи постоянных магнитов. Вся коммутация электронная, поэтому не изнашивается. ЕС вентиляторы подключаются к постоянному напряжению или при помощи специального модуля прямо к электрической сети.

Описание вентиляторов

Электронные центробежные вентиляционные установки имеют загнутые лопатки и имеют диаметр рабочего колеса, который варьируется от 85 до 450 миллиметров. Примерная производительность достигает 11-13 тысяч кубов в час. В свою очередь ЕС вентиляторы, которые имеют в своем составе загнутые лопасти, имеют диаметры от 120 до 630 миллиметров, производительность у них больше и достигает 17 500 кубов в час.

Все вентиляторы имеют крыльчатку, которая прикрепляется к корпусу ротора. Получается, что двигатель находится внутри колеса. В связи с данной конструкцией у вентилятора сохраняется повышенная балансировка, небольшой размер, маленький уровень шума, и достаточно большой срок эксплуатации.

Сравнение ЕС вентиляторов с обычными агрегатами

Применяя технологии с участием переменного тока, могут повыситься работы по монтажу и расходы на другое оборудование. Очень большой шум. Также при таком виде необходимо использование большого количества мощностей. Регулирование обычных вентиляторов происходит за счет применения преобразований частоты, это позволяет регулировать его в диапазоне всего лишь 40 %. В свою очередь ЕС вентиляторы можно контролировать в диапазоне 87-89%.

<

Сравнение уровня шума

Преимущества использования ЕС вентиляторов
1) Маленькое потребление электроэнергии.
2) Поддержание требуемых параметров.
3) Маленькие затраты на обслуживание.
4) Нет необходимости в покупке расходных материалов.
5) Приличное уменьшение размеров.
6) Надежность в работе
7) При возведении проекта абсолютная гибкость системы.
8) Как отмечалось ранее очень низкий шум.

Особенности, которыми обладают ЕС вентиляторы:

1) Если происходит колебание напряжения сети, они имеют большую надежность.
2) Очень большой рабочий диапазон от 380 до 480 В. Если понижается напряжение, то ЕС вентиляторы плавно останавливаются и появляется аварийный сигнал, в случае с обычным вентилятором, то он просто останавливает свою работу, без подачи каких-либо сигналов.
3) Надежность достигается за счет встроенного блока для защиты. Он позволяет защитить блокировку рабочего колеса, ищет поврежденные фазы, плавно запускает двигатель, защищает систему от перегрева и коротких замыканий. Данный блок позволяет не проектировать дополнительной автоматической защиты.
4) ЕС вентиляторы не предусматривают в вентиляционной системе различных шкивов и ремней, которые значительно уменьшают надежность, требует их обслуживания и постоянного ремонта.
5) В сегодняшнее время остается актуальный вопрос экономии электроэнергии, поэтому данный вид вентиляторов очень эффективен, потому что расходует малое количество электроэнергии.
6) ЕС вентиляторы не требуют больших помещений, так как имеют достаточно компактные размеры.
7) Существует возможность изменять количество частоты оборотов.

Отличительной особенностью нового цифрового формата технологии хранения овощей и фруктов Тургор АМ от традиционных зарубежных технологий является применение высоконапорных радиальных центробежных вентиляторов с ЕC-моторами (электронно-коммутируемых) .

Специалисты компании Тургор АМ , руководствуясь многолетним опытом хранения, считают, что именно ЕС-вентиляторы от немецкого концерна ebm-papst на основе "зеленых" технологий GreenTech являются лучшим решением по обеспечению технологии хранения овощей и фруктов в соответствии с последними научными исследованиями в области специфики агротехнологий, энергосбережения и экологии.

Данные вентиляторы уже на протяжении многих лет отлично справляются с жесткими условиями эксплуатации , которые наблюдаются в сельскохозяйственной сфере: влажность, вибрации, пыль, грязь, перепады температур и др. Двигатель имеет пылевлагонепроницаемое исполнение и оснащен износостойкими подшипниками.

У ЕС-двигателей КПД более 90% при любой частоте вращения. Увеличенный КПД означает не только лучшее использование первичной энергии, но и то, что при работе в окружающую среду будет выделяться меньше тепла.

По сравнению со стандартными вентиляторами с асинхронными двигателями ЕС-вентиляторы потребляют на 50% меньше электроэнергии .

На графике: отличие технологий АС (асинхронные двигатели) и ЕС (электронно-коммутируемые двигатели)

ЕС-технология может быть использована во всем диапазоне, закрашенном голубым цветом. Кроме того, на темно-синем поле ЕС-технология имеет явные резервы мощности, по сравнению с АС-технологией.

В области плавной регулировки показатели абсолютной и относительной экономии значительно выше. По сравнению с обычным фазовым управлением ЕС-технология в зависимости от рабочей точки потребляет в 2 раза меньше энергии.

Максимальная производительность гарантирована!

ЕС-вентиляторы имеют точную, очень деликатную и плавную регулировку частоты вращений от 0 до 100%. Благодаря этому обеспечивается единая скорость потока, несмотря на различные по характеристикам препятствия, что позволяет без дополнительного оборудования достигать эффективного воздухораспределения с равномерными скоростями в продукте и во всем объеме зоны хранения .

Благодаря конструкции двигателей с внешним ротором вентиляторы имеют очень компактные размеры . ЕС-двигатель интегрирован непосредственно в крыльчатку, благодаря чему монтажные размеры существенно уменьшаются.

Электроника и двигатель образуют единый узел, не требуется дополнительное оборудование : фильтры ЭМС, экранированные кабели или внешние автоматы защиты двигателя и др.

Затратные согласования при вводе в эксплуатацию также практически не нужны , как и меры по заземлению и экранированию. Поэтому данные вентиляторы для вентиляционных установок, например, как модуль активной вентиляции и микроклимата ПТК "Тургор АМ" , являются настоящим решением "plug-and-play" ("включай и работай"). Такое решение помогает избавиться от большого количества отдельных деталей, делает процесс монтажа удобнее и эффективнее.

Управление работой ЕС-вентиляторов производится через цифровой интерфейс . Это позволяет объединять в сеть большое количество вентиляторов , при этом позволяет очень удобно сбалансировать производительность каждого вентилятора в соответствии с определенными потребностями.

Благодаря этому обращение с техникой существенно упрощается , начиная с конфигурации при вводе в эксплуатацию и заканчивая сервисом, диагностикой неисправностей и техническим обслуживанием.

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