Това ръководство обяснява как честотни регулатори работят при натоварвания на вентилатори. То също така обхваща защо централизираните групи вентилатори на ОВК имат най-голяма полза и как интеграторите свързват задвижванията с разпределението на захранването и стабилизацията на напрежението.
Какво е VFD за вентилатор и как работи?
VFD за вентилатор се намира между входящото трифазно захранване и мотора на вентилатора. Той изправя входящия променлив ток в постоянен, след което изглажда това напрежение в DC шина с помощта на кондензатори. Инверторна секция превключва този постоянен ток обратно в променлив при контролирана честота.
Тази изходна честота, а не входящата мрежова честота, сега определя скоростта на вентилатора. Задвижването може да поддържа тази честота стабилна или плавно да я ускорява при промяна на търсенето, осигурявайки прецизен контрол върху скоростта на вентилатора.
От фиксирана скорост към контролиран въздушен поток
Без задвижване, моторът на вентилатора работи с фиксирана скорост, зададена от мрежовата честота и броя на полюсите. Типичен четириполюсен мотор на 50Hz захранване се върти близо до 1500 RPM, независимо от действителните нужди за въздушен поток.
VFD променя тази честота вместо това, така че скоростта и въздушният поток следват реалното търсене, а не фиксирана мрежова скорост. Конфигурация на вентилатор с променлива честота на задвижване е по-добра от работа с напълно отворена клапа, която губи енергия.
Защо вентилаторите се държат различно от товари с постоянен въртящ момент
Вентилаторите и помпите са с променлив въртящ момент, индуктивни товари, така че необходимият въртящ момент намалява с квадрата на скоростта. Вентилатор, работещ на половин скорост, се нуждае от приблизително една четвърт от въртящия момент, който е бил необходим при пълна скорост.
Конвейерите и смесителите се държат различно, тъй като те носят постоянно механично натоварване и се нуждаят от почти пълен въртящ момент при почти всяка скорост. Приложенията с вентилатори и помпи често се възползват значително от контрола на скоростта, базиран на VFD.
Защо намаляването на скоростта на вентилатора спестява толкова много енергия?
Центробежните вентилатори следват законите за сцепление, механизма за пестене на енергия, използващ задвижвания с променлива честота, който свързва скоростта с три измерими изхода.
Мощността, цифрата, която движи сметките за енергия, се мащабира с куба на скоростта. Намаляването на скоростта на вентилатора с 20 процента намалява консумацията на енергия наполовина, тъй като 0,8 на куб е около 0,512.
Тези закони важат, докато вентилаторът работи по същата системна крива, което означава, че въздуховодите и клапите остават фиксирани. Промяната на конфигурацията на въздуховода може да промени действителните спестявания.
Законите за сцепление в действие
Вентилатор на 80 процента скорост през по-голямата част от деня използва близо до половината от енергията на този на пълна скорост. Тази кубична връзка е причината контролът с променлива честота да превъзхожда дроселирането с клапа в ОВК и промишлени вентилаторни системи.
Например, 100kW мотор на вентилатор, настроен на 80 процента скорост, може да консумира около 51kW вместо да работи на пълна мощност. Настройте същия вентилатор на 60 процента скорост и консумацията пада допълнително до около 22kW, тъй като 0,6 на куб е около 0,216.
Оценка на спестяванията с калкулатор на закона за вентилаторите
Инженерите обикновено моделират този компромис с калкулатор на закона за вентилаторите, често изграден като прост работен лист в Excel, преди да се ангажират с проект. Въвеждането на базова скорост, мощност и целеви въздушен поток в листа дава бърза оценка на възвръщаемостта за модернизация с VFD за вентилатор.
Умножаването на оценените спестени kWh по местната цена на електроенергията превръща физиката в доларова сума. Повечето модернизации с VFD за вентилатори се изплащат в рамките на една до три години.
Как трябва да се управляват централизираните групи вентилатори на ОВК?
Големите търговски сгради и тежките промишлени съоръжения рядко работят с един вентилатор. Централизираното управление на групи вентилатори позволява на една система да групира множество трифазни вентилатори заедно, съответствайки на общия въздушен поток на реалното търсене в зоните. Този подход също така дава на екипите на съоръженията една точка за наблюдение вместо десетки независими контролери.
Групово управление за системи с множество вентилатори
Групов контролер координира няколко задвижвания, така че вентилаторите да не стартират или ускоряват едновременно. Това разпределя пусковия ток и защитава входящото захранване. Също така поддържа напрежението стабилно по време на сутрешна последователност на стартиране в голяма сграда.
Справяне с пусковия ток при групи вентилатори
Моторите на вентилаторите са критични индуктивни товари. Директно стартиране може да привлече няколко пъти номиналния ток на мотора в рамките на първите няколко цикъла. Това е една от причините стандартите на NEMA за мотори да класифицират характеристиките на стартиране по код на заключен ротор. VFD постепенно ускорява мотора.
Ето защо критериите за избор на продукти на MINGCH третират съвместимостта с пусковия ток като основно изискване за инвертори за вентилаторни приложения.
Защо да свързваме задвижванията на вентилаторите с разпределението на захранването и стабилизацията на напрежението?
Интеграторите на системи, обслужващи големи сгради, рядко специфицират задвижване на вентилатор като самостоятелно устройство. Задвижването трябва да работи с входящото захранване, разпределителната система и защитното оборудване. В централизирани системи с вентилатори тези компоненти работят заедно, за да поддържат стабилна работа на мотора.
Сценарии за приложение
Тази конфигурация обикновено се използва в централизирани ОВК инсталации, фабрики, складове, търговски сгради и други съоръжения, работещи с няколко мощни вентилатора. Тези обекти често стартират множество мотори на вентилатори през един и същ работен период и ги експлоатират непрекъснато при промяна на търсенето на въздушен поток.
Система с вентилатор с променлива честота контролира скоростта на всеки мотор, докато оборудването за разпределение на захранването захранва и защитава цялата група вентилатори. Стабилизацията на напрежението става особено важна в райони със слаби мрежи или чести флуктуации на напрежението.
Рискови точки
Стартирането на няколко вентилатора за кратък период може да натовари внезапно входящото захранване. Без подходящ контрол, системата може да изпита спадове на напрежението, грешки при ниско напрежение на задвижването, фалшиви изключвания или нестабилна работа на вентилатора.
Лошите условия на напрежението също могат да увеличат натоварването на токоизправителя на VFD, DC шината, кондензаторите и други вътрешни компоненти. Неправилно съгласувани защитни устройства могат да създадат допълнителни рискове, включително недостатъчна защита от повреди или ненужни изключвания.
Заключение
Системите с VFD за вентилатори работят най-добре, когато задвижването, стабилизатор на напрежение, и защитните устройства са избрани заедно. VFD намалява пусковия ток, докато поетапното стартиране предотвратява едновременното стартиране на множество вентилатори.
Стабилизатор на напрежението помага за защита на системата от флуктуации в захранването. Автоматични прекъсвачи, контактори и защита от пренапрежение осигуряват допълнителна безопасност.
MINGCH Electrical доставя VFD за вентилатори, регулатори на напрежението и оборудване за разпределение на енергия за централизирани ОВК и индустриални вентилаторни системи.
Разгледайте Гама VFD на MINGCH или изтеглете продуктовия каталог за повече подробности.
Често задавани въпроси
Наистина ли VFD за вентилатор намалява разходите за енергия?
Да. Тъй като мощността на вентилатора следва куба на скоростта, дори скромните намаления на скоростта водят до големи икономии на енергия в сравнение с дроселирането с клапи. Съоръженията, които работят с вентилатори под пълно натоварване през по-голямата част от деня, обикновено виждат най-бърза възвръщаемост.
Какъв размер VFD е необходим за мотор на вентилатор?
Оразмерете задвижването според пълния ток на двигателя на вентилатора, а не само според неговата мощност. Добавете запас за пусков ток и потвърдете работния цикъл на вентилатора, тъй като вентилаторите за непрекъсната тежка работа се нуждаят от различни запаси за претоварване от прекъсващи единици. Проверката на табелката на двигателя първо избягва скъпо преоразмеряване по-късно.
Може ли един VFD да управлява множество вентилатори в група?
Едно задвижване обикновено контролира един двигател, но групов контролер може да координира няколко индивидуални VFD в банка от вентилатори. Този поетапен подход разпределя пусковия ток и поддържа стабилно захранващото напрежение по време на стартиране.
