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:
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.
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).
Преимущества:
- Энергоэффективный двигатель
- 100% регулирование скорости
- Встроенный регулятор скорости
- Встроенная защита двигателя
- Поставляется с монтажным кронштейном
Конструкция: Корпус изготовлен из оцинкованной листовой стали. Для увеличения герметичности корпуса его части завальцованы. Корпус имеет минимальную длину фланцев 25 мм для правильного крепления к воздуховодам. На корпусе закреплен монтажный кронштейн для быстрого и удобного монтажа на стену или потолок.
Регулирование скорости : Вентилятор поставляется с подключенным потенциометром 0-10В. Потенциометр имеет заводскую установку на уровне 6-10В, которая может быть изменена по необходимости.
| Модель | Напряжение (В) | Мощн. (Вт) | Вес (кг) | |
| K 160 EC Circular duct fan | 230 | 79.4 | 544 | 3.3 |
| K 200 EC Circular duct fan | 230 | 78.6 | 774 | 3.3 |
| K 250 EC Circular duct fan | 230 | 120 | 1033 | 3.9 |
| K 315 L EC Circular duct fan | 230 | 340 | 1732 | 7.2 |
| K 315 M EC Circular duct fan | 230 | 166 | 1415 | 6 |
KVO EC
| Модель | Напряжение (В) | Мощн. (Вт) | Макс. расход воздуха (м 3 /ч) | Вес (кг) |
| KVO 100 EC Circular duct fan | 230 | 60.4 | 312 | 5.6 |
| KVO 125 EC Circular duct fan | 230 | 111 | 472 | 5.6 |
| KVO 160 EC Circular duct fan | 230 | 116 | 547 | 6 |
| KVO 200 EC Circular duct fan | 230 | 123 | 868 | 10.3 |
| KVO 250 EC Circular duct fan | 230 | 312 | 1501 | 20.4 |
| KVO 315 EC Circular duct fan | 230 | 331 | 1901 | 25.6 |
KVKE EC
Преимущества:
- Энергоэффективный EC двигатель
- 100% регулирование скорости
- Низкий уровень шума
- Встроенная защита двигателя
EC-технология - это интеллектуальная технология, использующая интегральную электронную систему управления, позволяющую убедиться что двигатель всегда работает с оптимальной нагрузкой. В сравнении с AC двигателями, эффективность использования энергии в EC-двигателях гораздо выше.
Конструкция: KVKЕ EC - центробежный вентилятор одностороннего всасывания в шумоизолированном корпусе. Корпус KVKE EC изготовлен из оцинкованной листовой стали с 50 мм слоем термической и акустической изоляции из минеральной ваты. Внутренние поверхности защищены перфорированной оцинкованной стальной пластиной.
Регулирование скорости: Вентилятор поставляется с подключенным потенциометром 0-10В, что позволяет легко найти нужную рабочую точку. Потенциометр имеет заводскую установку на уровне 6-10В, которая может быть изменена по необходимости.
| Модель | Напряжение (В) | Мощн. (Вт) | Макс. расход воздуха (м 3 /ч) | Вес (кг) |
| KVKE 125 EC Circular duct fan | 230 | 68.7 | 384 | 13.7 |
| KVKE 160 EC Circular duct fan | 230 | 67.8 | 544 | 17 |
| KVKE 200 EC Circular duct fan | 230 | 156 | 864 | 18.8 |
| KVKE 250 EC Circular duct fan | 230 | 265 | 1156 | 28.1 |
| KVKE 315 EC Circular duct fan | 230 | 308 | 1771 | 38.8 |
Энергоэффективность оборудования во многом зависит от энергоэффективности использованных в нем компонентов и технических решений. В последнее время стало популярным применение в компрессорах, насосах и вентиляторах двигателей с переменной скоростью вращения.
Повышение эффективности за счет оптимизации используемых компонентов
Наряду с высокоэффективными индукционными двигателями широкое распространение в настоящее время получают двигатели с роторами на постоянных магнитах, обладающие высоким коэффициентом полезного действия. Использующие данную технологию двигатели широко известны в отрасли систем вентиляции и кондиционирования как электронно-коммутируемые двигатели (EC). Как правило, EC-двигатели используются в вентиляторах с внешним ротором.
Чтобы использовать EC-технологию в различных отраслях, компания Danfoss усовершенствовала проверенный временем алгоритм VVC+ и оптимизировала его для работы с синхронными двигателями с возбуждением от постоянных магнитов. КПД двигателей данного типа, которые часто сокращенно называют двигателями на постоянных магнитах (PM), сравним с КПД EC-двигателей. При этом конструкция PM-двигателей соответствует стандартам IEC , что позволяет легко интегрировать их как в новые, так и в существующие системы и значительно упрощает ввод двигателей в эксплуатацию.
Технология Danfoss EC+ позволяет использовать PM-двигатели, соответствующие стандартам IEC , совместно с частотными преобразователями Danfoss VLT .
Стандарты энергоэффективности
Повышение эффективности работы системы является простым способом сокращения ее энергопотребления. По этой причине Евросоюз утвердил минимальные стандарты энергоэффективности для ряда технических устройств. Так, для трехфазных индукционных двигателей введен стандарт минимальной энергетической эффективности (MEPS ) (см. табл.).
Таблица. Стандарты MEPS для электродвигателей
Однако для достижения максимальной энергоэффективности необходимо уделять внимание производительности системы в целом. К примеру, частое выполнение циклов «пуск/остановка» на двигателях класса IE2 приводит к росту энергопотребления, который сводит к нулю экономию, достигаемую в штатном режиме функционирования.
Особое внимание также необходимо уделять вентиляторам и насосам. Использование преобразователя частоты совместно с устройствами данного типа позволяет добиться более высокой эффективности. Таким образом, определяющим фактором является общая производительность системы, а не производительность отдельных компонентов. В соответствии с VDI DIN 6014 КПД системы определяется как произведение КПД ее составных частей:
КПДсистемы = КПДпреобразователя × КПДдвигателя × КПДсоединения × КПДвентилятора.
В качестве примера можно рассмотреть КПД центробежного вентилятора с внешним ротором, используемого совместно с EC-двигателем. Для достижения компактного размера системы двигатель частично находится внутри рабочего колеса вентилятора. Подобная схема снижает производительность вентилятора и эффективность системы в целом. Таким образом, высокая эффективность двигателя вовсе не гарантирует высокую эффективность всей системы (рис. 1).
Рис. 1. КПД различных систем, использующих центробежный вентилятор диаметром 450 мм. КПД двигателей определен в ходе измерений. КПД вентиляторов получен из каталогов производителей
Принцип работы EC-двигателя
В отрасли систем вентиляции и кондиционирования под EC-двигателем, как правило, понимают особый тип двигателя, обладающий компактным размером и высоким КПД. EC-двигатели работают на основе принципа электронной коммутации вместо традиционной коммутации с использованием щеток, характерной для двигателей постоянного тока. Производители EC-двигателей заменяют обмотку ротора постоянными магнитами. Магниты позволяют повысить эффективность, а электронная коммутация устраняет проблему механического износа щеток. Поскольку принцип работы EC-двигателя аналогичен принципу работы двигателя постоянного тока, такие двигатели часто называют бесколлекторными двигателями постоянного тока (BLDC ).
Двигатели данного класса обычно имеют мощность до нескольких сот ватт. В отрасли систем вентиляции и кондиционирования они чаще всего применяются в виде внешних роторных двигателей и используются в широком диапазоне мощности. Мощность некоторых устройств может достигать 6 кВт.
Благодаря встроенным постоянным магнитам двигатели с возбуждением от постоянных магнитов не требуют для возбуждения отдельной обмотки. Однако для работы им необходим электронный контроллер, который генерирует вращающееся поле. Подключение напрямую к линии электропитания, как правило, невозможно или приводит к снижению КПД. Для управления двигателем контроллер (преобразователь частоты) должен уметь определять текущее состояние ротора в любой момент времени. Для этой цели используются два различных метода, один из которых использует обратную связь со стороны датчика для определения текущей позиции ротора, а другой ее не использует.
Отличительной особенностью двигателя с возбуждением от постоянных магнитов является характер обратной электродвижущей силы (ЭДС). В режиме генератора двигатель вырабатывает напряжение, которое называется обратной ЭДС. Для оптимального управления двигателем контроллер должен обеспечивать максимальное соответствие формы сигнала входного напряжения форме сигнала обратной ЭДС. Производители бесколлекторных двигателей постоянного тока используют для этой цели коммутацию по прямоугольному импульсу (рис. 3).
PM-двигатели в качестве альтернативы EC-двигателям
Каждый тип двигателя на постоянных магнитах обладает своими преимуществами и недостатками. PM-двигатели с синусоидальной коммутацией проще в структурном плане, но им требуется более сложная схема управления. В случае EC-двигателей ситуация диаметрально противоположная: создание прямоугольного сигнала обратной ЭДС является более сложной задачей, но структура схемы управления значительно упрощается. Однако для технологии электронной коммутации характерна более высокая неравномерность крутящего момента по причине использования коммутации по прямоугольному импульсу. Двигатели данного типа также используют в 1,22 раза более высокое напряжение в сравнении с PM-двигателями по причине использования двух фаз вместо трех.
Использование в двигателе постоянных магнитов (рис. 4) практически полностью устраняет потери на роторе, что приводит к повышению эффективности.
Преимущества EC-двигателей с точки зрения эффективности в сравнении с традиционными однофазными индукционными двигателями с расщепленными полюсами оказываются наиболее значительными в диапазоне мощности нескольких сот ватт. Трехфазные индукционные двигатели, как правило, обладают мощностью свыше 750 Вт. Преимущество в эффективности со стороны EC-двигателей уменьшается по мере роста номинальной мощности оборудования. Системы на основе EC-двигателей и PM-двигателей (электроника плюс двигатель) при схожих конфигурациях (источник питания, электромагнитный фильтр и т. д.) обладают сопоставимыми КПД.
В настоящее время широко распространены трехфазные индукционные двигатели со стандартными установочными размерами и размерами рамы, определенными в стандартах IEC EN 50487 или IEC 72. Однако многие PM-двигатели используют другие стандарты. В качестве типичного примера можно рассмотреть сервоприводы. Обладающие компактным размером и длинным ротором сервоприводы оптимизированы для приложений с высокой динамикой.
В настоящее время доступны PM-двигатели со стандартными размерами рамы, соответствующими IEC , что позволяет использовать в существующих системах высокоэффективные двигатели с возбуждением от постоянных магнитов. Это позволяет заменить старые трехфазные индукционные двигатели (TPIM ) более эффективными PM-двигателями.
Существуют два типа PM-двигателей, соответствующих стандартам IEC:
Вариант 1. Двигатели типа PM/EC и TPIM имеют одинаковый размер рамы.
Пример. Двигатель типа TPIM мощностью 3 кВт может быть заменен двигателем типа EC/PM аналогичного размера.
Вариант 2. Двигатель типа PM/EC с оптимизированным размером рамы и двигатель типа TPIM обладают одинаковой номинальной мощностью. В связи с тем что PM-двигатели обычно имеют более компактный размер при сравнимом уровне мощности, размер рамы оказывается меньше, чем для двигателя типа TPIM .
Пример. Двигатель типа TPIM мощностью 3 кВт может быть заменен двигателем типа EC/PM с размером рамы, соответствующим двигателю типа TPIM мощностью 1,5 кВт.
Технология EC+
Технология Danfoss EC+ появилась в ответ на требования клиентов. Она позволяет использовать PM-двигатели совместно с частотными преобразователями Danfoss. Клиенты имеют возможность выбрать двигатель любого производителя. Таким образом, они получают все преимущества технологии EC по сравнительно низкой цене, не теряя при этом возможности оптимизации всей системы по мере необходимости.
Сочетание наиболее эффективных отдельных компонентов в рамках одной системы также предоставляет целый ряд преимуществ. За счет использования стандартных компонентов клиенты оказываются независимыми от поставщиков и имеют свободный доступ к запасным частям. Не требуется выполнять подгонку установочных соединений при замене двигателя. Ввод двигателя в эксплуатацию аналогичен вводу в эксплуатацию стандартного трехфазного индукционного двигателя.
Преимущества технологии EC+
стандартного трехфазного
индукционного двигателя
(снизу) и оптимизированного
PM-двигателя (сверху)
К преимуществам технологии EC+ можно отнести следующие факторы:
- Возможность выбора используемого типа двигателя (двигатель на постоянных магнитах или асинхронный двигатель).
- Схема управления двигателем остается неизменной.
- Независимость от производителя в выборе компонентов двигателя.
- Высокая эффективность системы достигается благодаря использованию высокопроизводительных компонентов.
- Возможность модернизации существующих систем.
- Широкий диапазон значений номинальной мощности двигателей.
- Заметно сниженные массогабаритные показатели оборудования (рис. 5).
Помимо перечисленных выше преимуществ следует также отметить еще одну особенность технологии EC+. Дело в том, что обычные электронно-коммутируемые вентиляторы не могут обеспечить производительность выше номинальной, так как имеют ограничение по частоте вращения. В то же время вентиляторы, построенные по архитектуре ЕС+, могут быть разогнаны до скорости вращения рабочего колеса выше номинальной. На практике это означает возможность увеличения расхода воздуха выше номинального.
Кроме того, работа двигателей ЕС+ может контролироваться по сетевым протоколам BACnet, ModBus и другим.
Технология EC+ с точки зрения конечных пользователей
Отдельно следует сказать о взгляде на технологию EC+ с точки зрения конечных пользователей (как правило, это специалисты по проектированию, монтажу и эксплуатации систем вентиляции):
Знакомая технология. Многие специалисты уже давно используют стандартные двигатели серии Danfoss VLT HVAC Drive. Конфигурация PM-двигателей является практически идентичной. Пользователю достаточно ввести новые параметры двигателя в систему управления зданием. Принцип контроля работы двигателя остается при этом неизменным. Таким образом, управление двигателями различного типа в рамках одной системы не составляет труда. Также существует возможность замены стандартного индукционного двигателя на PM-двигатель.
Независимость от производителя. Пользователи обладают гибкостью в настройке систем благодаря возможности выбора стандартных компонентов различных производителей. Оптимальная производительность систем. Единственным способом достижения оптимальной производительности является использование наиболее эффективных компонентов. Пользователи, желающие добиться максимальной экономии электроэнергии, должны не только использовать эффективные компоненты, но также иметь в своем распоряжении эффективную систему, построенную на базе этих компонентов.
Низкая стоимость технического обслуживания. Недостатком интегрированных систем часто является невозможность замены отдельных компонентов. Изношенные детали (например, подшипники) далеко не всегда можно заменить, не меняя сам двигатель, что может приводить к серьезным затратам. Принцип работы технологии EC+ предполагает использование стандартных компонентов, которые пользователь может менять независимо друг от друга. Это позволяет свести к минимуму расходы на обслуживание системы.
Таким образом, технология EC+ видится весьма перспективной в свете современных тенденций энергосбережения и повышения степени контролируемости и управляемости различных элементов инженерных подсистем здания. Свою роль должна сыграть и универсальность технологии - возможность ее применения на ранее установленном оборудовании.
Юрий Хомутский, технический редактор журнала «МИР КЛИМАТА»
В статье использованы материалы из технической документации компании Danfoss.
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