Помпи с вграден честотен преобразувател. Защо ви е необходим честотен преобразувател за помпа? Използвани водопроводни преобразуватели. Монофазен честотен преобразувател за домашна употреба

Помпи, използвани в системи автономно водоснабдяванеи отопление, са продуктивни, но в същото време доста скъпо оборудване по отношение на експлоатацията поради високото ниво на консумация на енергия. Можете да намалите разходите и значително да удължите живота на помпата, като я оборудвате с честотен преобразувател, за който ще говорим в тази статия.

Ще научите защо е необходим честотен преобразувател и какви функции изпълнява. Принципът на работа на такива устройства, техните разновидности, спецификациии са дадени препоръки за избора на преобразуватели за кладенци и циркулационни помпи.

1 Защо ви е необходим честотен преобразувател?

Почти всички съвременни помпи, продавани в бюджетните и средните ценови категории, са проектирани на принципа на дроселиране. Електрическият двигател на такива агрегати винаги работи на максимална мощност, а промяната в потока/налягането на флуида се извършва чрез регулиране спирателни кранове, което променя напречното сечение на пропускателния отвор.

Този принцип на работа има редица съществени недостатъци, провокира появата на воден чук, тъй като веднага след включване помпата започва да изпомпва вода през тръбите с максимална мощност. Друг проблем е високата консумация на енергия и бързото износване на компонентите на системата - както помпата, така и спирателните вентили с тръбопровода. И не може да се говори за фина настройка на такава водоснабдителна система за къща от кладенец.

Гореописаните недостатъци не са типични за помпи, оборудвани с честотен преобразувател. Този елемент ви позволява ефективно да контролирате налягането, създадено във водопровода или отоплителния тръбопровод, като променяте количеството електроенергия, подадена към двигателя.

Както може да се види на диаграмата, помпеното оборудване винаги се изчислява според параметъра за максимална мощност, но в режим на максимално натоварване помпата работи само в периоди на пикова консумация на вода, което е изключително рядко. Във всички останали случаи повишената мощност на оборудването е ненужна. Честотен преобразувател, както показва статистиката, ви позволява да спестите до 30-40% електроенергия при работа с циркулационни и кладенци помпи.

1.1 Дизайн и алгоритъм на работа

Честотен преобразувател за водоснабдителни помпи е електрическо устройство, което преобразува директно напрежение от електрическата мрежа в променливо напрежение с предварително зададена амплитуда и честота. Почти всички съвременни преобразуватели са направени с двойна верига за промяна на тока. Този дизайн се състои от 3 основни части:

• неконтролиран токоизправител;
• импулсен инвертор;
• контролна система.

Ключовият елемент на конструкцията е импулсният инвертор, който от своя страна се състои от 5-8 транзисторни ключа. Към всеки от ключовете е свързан съответният елемент от намотката на статора на електродвигателя. Чуждестранните преобразуватели използват транзистори от клас IGBT, докато руските преобразуватели използват своите местни аналози.

Системата за управление е представена от микропроцесор, който едновременно изпълнява функциите на защита (изключва помпата при силни колебания на тока в електрическата мрежа) и управление. При сондажните водни помпи контролният елемент на преобразувателя е свързан към пресостат, който позволява работата помпена станцияв напълно автоматичен режим.

Алгоритъмът на работа на честотния преобразувател е доста прост. Когато превключвателят за налягане установи, че нивото на налягането в хидравличния резервоар е спаднало под допустимия минимум, към преобразувателя се предава сигнал и той стартира двигателя на помпата. Двигателят ускорява плавно, което намалява хидравличните натоварвания, засягащи системата. Съвременните преобразуватели позволяват на потребителя самостоятелно да зададе времето за ускорение на електродвигателя в рамките на 5-30 секунди.

По време на ускорението сензорът за сигнал непрекъснато предава данни за нивото на налягане в тръбопровода към преобразувателя. След като достигне необходимата стойност, управляващият блок спира ускорението и поддържа зададените обороти на двигателя. Ако точка на потребление на вода, свързана с помпената станция, започне да консумира повече вода, конверторът ще увеличи захранващото налягане чрез увеличаване на производителността на помпата и обратно.

1.2 Работа на помпата в комбинация с честотен преобразувател (видео)

Ако помпата, която използвате, няма вграден честотен преобразувател, тогава можете сами да закупите и инсталирате такъв регулатор на мощността. Обикновено производителите на помпи технически паспортпосочете кой конкретен конвертор е подходящ за даден модел оборудване.

1. Мощност - преобразувателят на напрежение винаги се избира въз основа на мощността на електрическото задвижване, към което е свързан.
2. Входно напрежение - показва силата на тока, при която преобразувателят остава работещ. Тук трябва да изберете, като имате предвид колебанията, които могат да възникнат във вашата електрическа мрежа (ниското напрежение кара устройството да спре; ако е твърде високо, може просто да се повреди). Също така вземете предвид вида на двигателя на помпата - три, две или монофазен.
3. Диапазон на честотата на регулиране - за помпи за кладенци оптималният диапазон ще бъде 200-600 Hz (в зависимост от първоначалната мощност на помпата), за циркулационни помпи 200-350 Hz.
4. Броят на контролните ходове и изходи - колкото повече са, толкова повече команди и в резултат на това режимите на работа на конвертора можете да конфигурирате. Автоматизацията ви позволява да зададете скоростта на оборотите при стартиране, няколко режима на максимална скорост, скорости на ускорение и др.
5. Метод на управление - за помпена станция за кладенец, дистанционното управление, което може да бъде разположено вътре в къщата, ще бъде най-удобно, докато за циркулационни помпи преобразувателят с дистанционно управление е идеален.

Ако сте пресяли всички устройства на пазара и сте изправени пред факта, че просто няма оборудване, подходящо по отношение на характеристиките, трябва да стесните критериите за избор до ключовия фактор - тока, консумиран от двигателя, чрез който избира се номиналната мощност на преобразувателя.

Също така, когато избирате блок за управление на честотата, особено от местни или китайски производители, помислете за времето гаранционно обслужване. По продължителността му косвено може да се съди за надеждността на оборудването.

Няколко думи за производителите. Водеща компания в тази област е Grundfoss (Дания), която доставя на пазара над 15 бр. различни моделиконвертори. Така за помпи с трифазен електродвигател е подходящ моделът Micro Drive FC101, за еднофазни помпи (работещи от стандартно захранване 220V) - FC51.

Оборудването на Rockwell Automation (Германия) е по-достъпно по отношение на цената. Компанията предлага линия преобразуватели PowerFlex 4 и 40 за циркулационни помпи с ниска мощност и серия PowerFlex 400 за помпени станции за кладенци (3 паралелно свързани помпи могат да работят от един преобразувател наведнъж.

Имайте предвид, че цената на добър конвертор понякога може да достигне цената на помпа, така че свързването и конфигурирането на такова устройство трябва да се извършва изключително от специалисти.

Основният елемент, който осигурява функционалността на помпата е електродвигателят. Преди това настройката на работния процес се извършваше благодарение на автоматизацията; сега този проблем се решава чрез честотен преобразувател за помпи.

Функционално предназначение на честотен преобразувател в помпена конструкция

Инвертор (честотен преобразувател) осигурява регулиране на работата на помпата много по-добре от реле. Работи едновременно като стабилизатор, автоматизация и регулатор на работния процес. Благодарение на него е осигурено висока ефективностустройство:

• Нивото на електрозахранване, ако е необходимо, и оборотите на двигателя се намаляват, което помага да се предпази помпата от преждевременно износване.
• Предотвратява се образуването на свръхналягане в тръбите.
• Проблемът с пренапрежението е решен, което също определено увеличава живота на помпата.

Най-често вече по време на сглобяването на помпената станция се имплантира. Такива устройства включват модели на много известната помпа Grundfos.

Визуално това е кутия, оборудвана с електроника (няколко платки, сензор, който прави измервания, и инвертор, който изравнява нивото на напрежение) и малък екран.

По-скъпите проби са оборудвани с микропроцесори. Могат да се вграждат батерии, допълнителни еквалайзери и т.н.

Използваните преобразуватели могат да бъдат монофазни или трифазни.

Принципът на работа на честотния преобразувател е доста прост. Към платките на устройството се подава вълна от електрически ток. Разположените там инвертори и стабилизатори осигуряват нейното нивелиране. В същото време сензорът чете данни за налягането и друга подходяща информация.

Цялата информация се пренасочва към блока за автоматизация. След това честотният преобразувател ги оценява, определяйки нивото на мощност, което трябва да се достави, и в съответствие с това доставя необходимото количество електроенергия за продължаване на работата.

В резултат на това честотният преобразувател може да регулира плавния старт на електродвигателите, нивото на водното налягане и да спре работата в критична ситуация. Списъкът с всички „отговорности“, възложени на честотния оператор, непрекъснато се разширява поради подобренията, направени от разработчиците.

Процесът на управление на действията на конвертора се извършва просто чрез натискане на желания бутон, като се фокусира върху данните, показани на екрана. По-скъпите устройства могат да разпознават по-голям бройкоманди Повечето качествени моделипредназначен за няколко десетки режима на работа с промяна на скоростта и програмата.

Разходите за инсталиране и закупуване на преобразувателя се възстановяват напълно в рамките на една година от експлоатацията

Списък на положителните функции на честотния преобразувател:

• Възможност за изравняване на входното напрежение.
• Осигуряване на регулиране на мощността на помпата.
• Създаване на условия, които ви позволяват да пестите енергия.
• Увеличен експлоатационен живот помпено оборудване.
• Осигуряване на възможност за работа без хидроакумулатор.
• Стабилизиране на вътресистемното налягане.
• Намалено ниво на шума на помпата.

Работи и като асистент за автоматизация.

Отрицателни точки:

• Висока цена на устройството.
• Настройката и свързването обикновено са достъпни само за специалисти.

Честотният преобразувател работи в конструкцията на помпата, както следва: когато има значителен спад в нивото на налягането в хидравличния резервоар (открит с помощта на реле), честотният преобразувател получава съответния сигнал и дава команда за стартиране на електродвигателя. В този случай всичко се извършва „без резки движения“, мощността се увеличава постепенно, осигурявайки застраховка срещу хидравлично претоварване. В момента конверторните модели осигуряват регулиране на времето за ускорение от 5 до 30 секунди.

Докато се извършва ускорението, конверторът непрекъснато получава информация за нивото на налягане в тръбопровода. След достигане на това ниво желаната стойност, ускорението спира, работата на двигателя продължава с достигнатата честота.

Как да изберем и инсталираме оборудване?

Стандартното оборудване на помпената станция се състои от:

• Потопяема или повърхностна помпа;
• Манометър;
• Маркуч с покритие от неръждаема стомана;
• Хидравличен акумулатор;
• Превключвател за водно налягане.

ДА СЕ допълнително оборудваневключват:

• Непрекъсваеми захранвания;
• сензор;
• блокове;
• Контролни релета и др.

Ако дизайнът на съществуващото помпено оборудване не е оборудван с честотен преобразувател, тогава той може да бъде изпълнен самоинсталация. Обикновено документацията, предоставена с модела на помпата, съдържа инструкции за това с кой конкретен конвертор може да взаимодейства помпа от този тип.

При липса на такава информация трябва сами да изберете преобразувателя въз основа на важни параметри:

1. Ниво на мощност.

Трябва да има съответствие между мощността на електрическото задвижване и преобразувателя.

1. Стойност на входното напрежение.

Индикация за тока, при който работи преобразувателят. Тук е необходимо да се вземе предвид какви потенциални колебания могат да бъдат в мрежата (ниско ниво на напрежение провокира спиране, високо ниво на напрежение причинява повреда).

1. Категория двигател на помпата.

Монофазни, двуфазни или трифазни.

1. Граници на честотния диапазон на управление.

За помпа за кладенецНеобходими са 200 - 600 Hz (в зависимост от първичната мощност на помпата), за циркулярна помпа - 200 - 350 Hz.

1. Съпоставете броя на контролните входове/изходи с оперативните нужди.

Колкото повече са, толкова повече възможности за управление на работния процес.

1. Избор на подходящ метод за контрол.

В случай на помпа за кладенец има дистанционно управление, което позволява управление директно от дома и циркулационна помпаРаботи отлично с дистанционно управление.

Надеждността на закупените устройства трябва да се определя косвено от продължителността на гаранционния период. Съответно, колкото по-голям е, толкова по-добро е качеството.

Къде трябва да инсталирам преобразувателя на помпата?

Честотните преобразуватели с хидравлична връзка се монтират директно на напорния тръбопровод. Без такава връзка към главната линия е прикрепен само сензор за водно налягане, свързан към инвертора.

Преобразувателят е разположен възможно най-близо до помпата, но само в отопляемото помещение. Обща схемаСвързването към захранването е просто и не създава затруднения.

Модели преобразуватели на помпи

• Grundfos Cue

Конвертори, произведени от компания, разположена в Дания, която произвежда помпи. В резултат на това тези честотни преобразуватели са проектирани в максимално съответствие с дизайна на моделите помпи от Grundfos. Устройството е отговорно за финото регулиране на работата на целия механизъм, изпълнявайки защитни и контролни функции. Преобразувателите на системата Cue се отличават с разнообразие от висококачествени модели (повече от 15 вида в гамата), но цената им е подходяща. В допълнение, цената директно зависи от мощността на механизма, който изисква честотен преобразувател. Сред гамата от модели можете да намерите преобразуватели както за еднофазна помпа (), така и за трифазна помпа (Micro Drive FC101).

• Ерман Е-9

Конверторите на тази компания са бюджетни. Те отговарят за компенсирането на въртящия момент, плавен старт, контрол на налягането и имат различни режими на управление до 24. Съвпадението на мощността се избира според индивидуално. Има защитен корпус, който предпазва от прах и мръсотия.

• Хюндай N 50

Монофазен честотен преобразувател. Може да се използва в домакински уреди. Нивото на мощност е 0,7-2,5 kW. Малък размер, което го прави удобен за инсталиране във всякакви устройства. Той се отличава с факта, че осигурява фина настройка благодарение на няколко режима на настройка и 16 отделни скорости. Струва около два пъти повече от предишния модел.

• PowerFlex 40

Моделите на тази марка са универсални и много популярни. Техен отличителна черта— висококачествено задвижване и векторно управление. Задвижването, наред с други неща, намалява шума по време на работа на двигателя и автоматично набира скорости на въртене електрически мотор, предпазва целия механизъм от претоварване и прегряване, осигурява плавен старт. Цената е сравнима с Grundfos Cue.

Използване на помпа в автономни системи за водоснабдяване и отопление

Моделите помпи в тази категория се считат за много продуктивни, но се различават прекомерно високо нивоконсумация на енергия, което, разбира се, усложнява работата. Разбира се, честотните преобразуватели могат да намалят консумацията на енергия, нивата на налягане и да удължат експлоатационния живот.

Повечето от модерни помпипроектирани на принципа на дроселиране. Електродвигателите на тези механизми са в режим на работа на горната граница на мощността, тоест буквално се износват. Често поради липса на гладкост при включване се наблюдават мощни хидравлични удари, които увреждат конструкцията на помпата. За да настроите фино такъв механизъм, вие също трябва да положите много усилия в него.

Въпреки това, изчисляването на данните за помпено оборудване винаги се прави въз основа на максималното ниво на мощност максимално натоварванемеханизмът се усеща само от време на време по време на пикова консумация на вода, което не се случва често. През останалото време работата на предела на възможностите е напълно неоправдана. Именно в такива моменти честотният преобразувател на циркулационната и сондажната помпа намалява консумацията на енергия с 30 - 40%.

Освен всичко друго, използването на честотен преобразувател в помпената станция, който осигурява доставка на вода, помага за предотвратяване на проблема „работа на сухо“. Уместно е в случаите, когато в системата няма вода и двигателят продължава да работи. Поради „суха работа“ може да възникне прегряване на двигателя и повреда на механизма като цяло. Това още веднъж доказва необходимостта от използване на конвертор.

Монофазен честотен преобразувател за помпа в битова водоснабдителна система

Ергономичността на уредите е много важен показател в контекста на потребителските услуги. Подобряването на този параметър за водоснабдителна система, използваща модел на еднофазна помпа с ниска мощност, е трудно, тъй като това изисква преобразувател с ниво на входно/изходно напрежение 1x220V и не е лесно да се намери такъв.

Обикновено домакинските помпи нямат оплаквания по отношение на консумацията на енергия, но това не компенсира разходите за покупка поради рядката им употреба.

Инсталирането на преобразувател обаче не губи своята релевантност, тъй като помага да се поддържа постоянно напрежение в мрежата. С други думи, тук се прави заявка за комфортна работа.

Тази опция е особено важна при използване топла вода. Това означава, че използването на честотен генератор елиминира температурните скокове и промените в силата на налягането.

Монофазните преобразуватели са подходящи както за потопяеми, така и за повърхностни помпи.

Монофазен честотен преобразувател за домашна употреба

Конвертори стандартен типобикновено не е оборудван с хидравлична връзка. Опитът за самостоятелно надграждане на устройството, за да отговори на такива нужди, може да се окаже безполезен, дори ако специалист се заеме с работата.

Осъзнавайки този проблем, производителите, участващи в производството на честотни преобразуватели, създадоха специален еднофазен честотен преобразувател за помпата, която захранва битовите водоснабдителни системи.

Един от тези преобразуватели е оборудван с хидравлична връзка и е способен да изпълнява всички стандартни задачи на честотен преобразувател.