Принцип действия и преимущества электронно-коммутируемых вентиляторов Ebmpapst

1. Принцип действия и преимущества электронно-коммутируемых вентиляторов ebmpapst.

2. EC-мотор с интегрированной электроникой

Электронно-коммутируемые двигатели.
EC-мотор с интегрированной электроникой
Что означает ЕС-мотор?
Это безщеточный двигатель постоянного тока с
магнитными сегментами в роторе и с
интегрированной электроникой коммутации …
ELECTRONICALLY
C OMMUTATED- Motor
или
сокращенно
EC-Мотор

3.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Сравнение АС и ЕС-мотора
Ассинхронный двигатель
Синхронный двигатель
ротор
постоянный
магнит
Сердечник ротора
статор
Сердечник статора
датчик Холла
Вал с подшипниками
Обмотка
Ротор
подшипник
обмотка статора
электроника коммутирования

4.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Электронная коммутация

5.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Принцип работы ЕС-мотора
Датчик Холла
L1
L2
L3
Конденсатор
промежуточного
контура
µC
Статор
Дроссель
промежуточного
контура
Входной
Фильтр
Выпрямитель
Фильтр
постоянного
напряжения
Электроника
коммутирования
N
S
S
N
Постоянный
магнит ротора

6.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Конструкция ЕС-мотора
ротор
Основной принцип EC-двигателей
датчик
Холла
• магнитное поле ротора образуется постоянными
магнитами
статор
•коммутация осуществляется с помощью
электроники и поэтому является не изнашиваемой
частью мотора
обмотка
• EC-двигатели возможно подключать к постоянному
напряжению согласно параметрам или через
встроенный коммутационный модуль
непосредственно к сети переменного тока
статора
постоянный
магнит
электроника коммутирования

7.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Подключение ЕС-мотора
KL1; PE
Питание 3 фазы-380-480V, 50/60Hz, Заземление
KL2
Выход сигнала ошибки
KL3
Разъем-RS485, ebm BUS, Modbus, мастер-выход
• Линейный вход для регулировки 0-10V / 4-20mA
• Питание для внешнего потенциометра-10V,
Питание для внешнего сенсора, датчика-20V.

8.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Использование внешних управляющих устройств
200-277В 50/60 Гц
380-480В 50/60 Гц
Датчик
температуры
0-10 В
Потенциометр
0-10 В
Аварийный сигнал
Датчик
давления
0-10В;4-20мА
Вход управления 0-10В постоянного тока /
ШИМ, шинный интерфейс RS485, ebmBUS,
реле сигнализации о неисправностях,
встроенный PID-регулятор, выход
напряжения питания для датчика, вход
управляющего напряжения от датчика 0-10В
и 4-20 мА, выход 0-10В для управления
подчиненными вентиляторами (Slave),
фильтр компенсации фактора мощности
(PCF –пассивный), плавный старт,
распознавание снижения напряжения в сети
ниже допустимого, распознавание смены
фаз, ограничение тока двигателя, защита от
перегрева блока электроники и двигателя,
защита от блокировки.

9.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Простое и универсальное подключение электроннокоммутируемого вентилятора
Сенсор давления или температуры
0-10 В или 4-20 мА
Сеть
380 - 480 В 50/60 Гц
200 - 277 В 50/60 Гц
ebmBUS
Конденсатор
переходник
(преобразователь)
RS232 RS485
PC OS WIN
ЕС-control-программа +

10.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Простое и универсальное подключение электроннокоммутируемого вентилятора

11.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Работа группы вентиляторов по схеме “Master - Slave”
Датчик давления или температуры
0-10 В или 4-20 мА
КОНДЕНСАТОР
Базовый вентилятор
(Master)
Подчинённый вентилятор
(Slave)
Сеть
380 - 480 В 50/60 Гц
200 - 277 В 50/60 Гц

12.

Группа 3
Холодильная
камера
Раздаточная
Склад
Slave-Fan
RS485
Группа 2
RS485
Группа 1
Slave-Fan
Slave-Fan
Slave-Fan
Slave-Fan
Slave-Fan
Master-Fan
Датчик
давления
Температурный
датчик
0-10 V
0-10 V
Slave-Fan
Master-Fan
RS485
Slave-Fan
Slave-Fan
0-10 V
RS485
Электронно-коммутируемые двигатели.
Master-Fan
Температурный
датчик

13.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Групповое подключение вентиляторов позволяет одновременно управлять
несколькими системами, например: холодильной и вентиляционной.

14.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Удаленный мониторинг через Модем / ISDN телефонной линией
RS232
Удаленный
клиент
Удаленный
сервер
EC-control
RS485

15. Удаленное подключение через Internet

Электронно-коммутируемые двигатели.
Удаленное подключение через Internet
Удаленный
клиент
Удаленный
сервер
EC-control
RS232
RS485
Для беспроводного программирования и
отслеживания вентиляторы ebmpapst,
оснащенные итерфейсом RS485, могут
подключаться к смартфонам/PDA через
адаптер Bluetooth от ebm-papst.

16.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Снижение уровня шума и потребляемой мощности на всех скоростях
Частота вращения вентилятора должна соответствовать каждому конкретному условию применения и
конкретному требованию системы в текущий момент времени.
Шумовые характеристики
Потребляемая мощность
регулируемых АС/ЕС вентиляторов
регулируемых АС/ЕС вентиляторов
В технологии переменного тока с
регулировкой частоты вращения могут
быть связаны повышенные
монтажные расходы, расходы на
дополнительное оборудование,
значительный уровень шума и
повышенная потребляемая мощность.
Например, наиболее распространенный
способ регулирования асинхронных
вентиляторов – применение
преобразователей частоты, позволяет
регулировать вентилятор в диапазоне
не более 40% от максимальной
скорости (мин. частота 35 Гц), а для ЕС
вентилятора диапазон регулирования
составляет 90%.

17.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Сравнение КПД различных типов вентиляторов
90
Электронно-коммутируемые
вентиляторы
3-х фазные вентиляторы без
электронной коммутации
80
70
1-фазные вентиляторы без
электронной коммутации
КПД [%]
60
50
40
Вентиляторы – двигатель
с расщепленными
полюсами
30
20
10
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Полезная мощность на выходе [Ватт]
450
500

18. Преимущества электронно-коммутируемого мотора

Электронно-коммутируемые двигатели.
Преимущества электронно-коммутируемого мотора
1.
Высокий КПД (93%), экономия электроэнергии обеспечивает снижение
эксплуатационных расходов в среднем на 30%.
2. Низкий уровень шума при сравнительно высокой производительности
3. Компактные размеры при сравнительно высокой производительности
4. Встроенное оборудование для обеспечения питанием датчика
давления и температуры (управляющая электроника и сетевой фильтр
встроены в мотор вентилятора)
5. Двигатель и электроника согласованы
6. Возможность плавной и точной регулировки, возможность
программирования, регулировка производительности вентилятора в
зависимости от уровня температуры, давления, степени
задымленности
7. Защита двигателя от механических воздействий и электрических
перегрузок
8. Широкий диапазон допустимых напряжений питания.
9. Быстрое и простое подключение.
10. Не требует сервисного обслуживания. Имеет длительный срок службы
(более 60 000 часов, т.е. 6,8 лет непрерывной работы)

19.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Применение ЕС-мотора.
ЕС-мотор ebmpapst
Осевые вентиляторы
диаметр рабочих колес от 200 мм до 1 250 мм и
производительность по воздуху до 60 000 м3/час.
Центробежные вентиляторы
диаметр рабочих колес от 85 мм до 900 мм
производительность по воздуху до 37 000 м3/час.

20.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Преимущества применения ЕС вентилятора в системах
вентиляции и кондиционирования
На выход
воздуховод
Снижение шумов и
увеличение к.п.д. за счет
теплообменника
(без падения давления)
разница
габаритов
воздуховод
Участок с EC вентилятором
Участок со спиральным вентилятором
переменного тока и ременным приводом, без
электронных средств контроля
воздуховод
Ограниченный поток воздуха
воздуховод

21.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Преимущества применения ЕС вентилятора в системах
вентиляции и кондиционирования
Инвертор(частотный
преобразователь)
Фильтр ЕМС
Синус-фильтр

22.

Электронно-коммутируемые двигатели.
Меньше типоразмеров - меньше логистики:Экономия еще до установки!
Если взять в расчет оптимальный к.п.д. и идеальный подбор размеров двигателя для соответствующего рабочего
диапазона, то 8 разных вентиляторов AC могут быть легко заменены на 4 варианта GreenTech EC. Как показано на
графике, 4 варианта EC охватывают всю “голубую” область, а AC без дополнительного оборудования для управления скоростью могут применяться только на “черных” кривых.
Наши вентиляторы могут использоваться
во всем мире, независимо от напряжения
и частоты.
• 3 фазы, 200–240 VAC, 50/60 Hz
• 3 фазы, 380–480 VAC, 50/60 Hz
• 1 фаза, 200–277 VAC, 50/60 Hz
• 1 фаза, 115 VAC, 50/60 Hz

23.

Сравнение ЕС (ebmpapst) и АС (Россия) - вентиляторов
Вентилятор осевой EC -S3G630-AS 21-01
Вентилятор осевой- ВО 16 - 280 № 6,3

24. Сравнение ЕС (ebmpapst) и АС (Россия) - вентиляторов

ВО 16-280 №6,3 (Россия) Вентилятор
осевой
масса (кг.)
35
Диаметр (мм.)
630
Потребляемая мощность
2,2
(кВт)
Скорость (об./мин.)
1500
Производительность
14000
раб. Точка (м3/час)
Максимальная
.+40
температура окр. Среды
(град. С)
Ток (А)
5,2
Цена (руб.) Тайра
22000
Ресурс работы (часов)
3 500
Управление
нет
S3G630-AS 21-01
Вентилятор
(ebmpapst)
осевой
масса (кг.)
11,3
Кол-во
1
Обороты
1500
100%
Время
Работы
за год
мощность
час
8 736
кВт
2,2
Диаметр (мм.)
630
Потребляемая мощность
(кВт)
Скорость (об./мин.)
Производительность
раб. Точка (м3/час)
Максимальная
температура окр. Среды
(град. С)
Ток (А)
Цена (руб.)
Ресурс работы (часов)
0,99
час
Управление
.+60
1,6
29000
не менее
45 000 часов.
плавное 100%
Время Работы
Потребление
затраты на
электроэнергию
руб./месяц .
Ррб./кВтч
2,6
4 164
энергии/год
за месяц
энергии/месяц
кВтч
19 219
час
728
кВтч
1 602
Потребление
Время Работы
Потребление
энергии/год
за месяц
энергии/месяц
кВтч
час
кВтч
затраты на
электроэнергию
руб./месяц .
Ррб./кВтч
2,6
728
1 274
3 312
Габаритный размер по оси вала- 410 мм.
Время
Работы
за год
1140
14000
Потребление
Кол-во
1
Обороты
1230
100%
мощность
кВт
8736
1,75
15 288
Экономия электроэнергии - руб. / год
10 221,12
Габаритный размер по оси вала- 215 мм.

25. Сравнение ЕС (ebmpapst) и АС (Россия) - вентиляторов

Вентилятор осевой EC -S3G630-AS 21-01
200000
180000
Вентилятор осевой- ВО 16 - 280 № 6,3
Сравнительные затраты на приобретение и электроэнергию при
полной загрузке в течение 3- х лет
160000
9 месяцев - срок
сравнительной окупаемости
140000
120000
100000
Итого экономия средств
за 3 года = 23 672 руб. (ресурс ВО
подошёл к концу и нужно покупать
новый = доп. инвестиции...)
80000
60000
40000
20000
Руб.
0
месяц 1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

26.

Сравнение ЕС (ebmpapst) и АС (Россия) - вентиляторов
Вентилятор осевой EC – K3G 630-AQ 01-01
Вентилятор осевой- ВЦ 85-77 (исп.1) №6,3

27.

Сравнение ЕС (ebmpapst) и АС (Россия) - вентиляторов
Сравнение вентиляторов http://unvent.ru/catalog/goods/tech/id/2784
Тип вентилятора
ВЦ 85-77 №6,3
K3G 630-AQ 01-01
количество, шт.
Потребляемая мощность, кВт.
Производительность по воздуху, м3/час
Статическое давление, Па
Уровень шума, дБ (А)
Масса, кг.
Гобаритн. Размеры, мм.
Управление встроенное.
1
7,5
12 000
1 100
97
153
1150 х 1172 х 905
14040
10296
отсутствует
Стоимость общая (руб.)
Стоимость эл. эн. / мес. (руб.)
600000
40 508
1
5,5
12 000
1 100
85
105
760 х 813 х 670
Точное, плавное, синхронное
от 8 до 100%
64 000
Стоимость эл. энерг.
2,6
разница
720 час/ мес.
2,0 кВт/час
/* 720 час/ мес.
.=1 440 кВт/мес
.= 17 280 кВт/год
.=44 928 руб./год
.=470170 руб /3 года
Сравнительные затраты на приобретение и электроэнергию при полной загрузке в течение 3- х лет
Потенциальная
прибыль
ВЦ 85-77 №6,3 (Россия)
K3G 630-AQ 01-01 (ebmpapst)
500000
400000
300000
По истечении 7 месяцев
Затраты выравниваются
200000
100000
Итого экономия средств за 3 года 111 292 руб.
(ресурс ВЦ подошёл к концу и нужно покупать
новый = доп. инвестиции...
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

28.

Сравнение ЕС (ebmpapst) и АС (Россия) - вентиляторов
Кроме экономии электроэнергии существуют еще косвенные эффекты снижения затрат:
Пусковой ток ЕС-вентиляторов значительно (в несколько раз) ниже пусковых токов АС вентиляторов.
Пусковой ток АС вентилятора в 4-6 раз превышает максимальный рабочий ток вентилятора. В то
время, как по пусковой ток ЕС-вентиляторов практически отсутствует, т.к. электроника вентилятора
"дозирует" его таким образом, что он с 0 плавно нарастает до своего максимума (номинальное
значение). Так для нашего объекта регламентированный номинальный рабочий ток вентилятора ВЦ 476 №10 равен 6,8 А, т.е. пусковой ток будет Iпуск= Iном х 6 = 6,8 х 6=40,8 А. Зачастую же пусковой ток
таких вентиляторов достигает 80 А. Для вентилятора K3G630-AB06-03 максимальный ток не будет
превышать номинальный, т.е не более 4,3 А..
Таким образом можно существенно сэкономить на электропроводке и пусковом оборудовании, которые
для АС вентиляторов должны быть рассчитаны, чтобы выдерживать значение пускового тока.
На рисунке указан график потребления тока обмотки ЕС-вентилятора с момента запуска.

29.

Экономия электроэнергии посредством регулировки
оборотами ЕС-вентиляторов P ~ n3 ( 8 ~ 23)
Пример: Ожидаем существенной экономии:
Сравниваем два конденсатора, каждый с 4 осевыми вентиляторами Ø 800 мм.:один
конденсатор с традиционной технологией AC, другой- с инновационной GreenTech EC. Для
конфигурирования соответствующей оптимальной мощности охлаждения для различных
требований адаптируем мощность воздушного потока в соответствии с вентиляторами.
В случае конденсатора с вентиляторами AC это часто делается путем включения /
выключения отдельных вентиляторов с помощью внешних распред. устройств.
Вентиляторы, оставшиеся не выключенными, продолжают работать с полной скоростью.
Конденсатор с вентиляторами GreenTech EC - лучшее решение: он регулирует уровень
охлаждения за счет постоянного регулирования скорости. Все вентиляторы остаются в
работе, пропорционально требованиям системы плавно и синхронно изменяя скорость
вращения, за счет чего потребляется гораздо меньше энергии на входе.
-Работа в режиме вкл./выкл.: Для приспособления производительности потока воздуха к
разным требованиям охлаждения приходится каскадно включать/выключать отдельные
вентиляторы.
- Режим модуляции: Все устройства и вентиляторы остаются в работе синхронно и
одновременно. Оптимальный уровень охлаждения достигается за счет постоянного
контроля скорости всех вентиляторов.
=Прямое сравнение: При таком регулировании скорости мощность на входе существенно
снижается: иногда до 1/4 номинального выхода, иногда даже до 94 %.
Пример рассматривается ниже.

30. Экономия электроэнергии посредством регулировки оборотами ЕС-вентиляторов P ~ n3 ( 8 ~ 23)

Низкое потребление энергии:
столбиками показана потребляемая
мощность вентиляторов, которая
регулируется ступенчато (каскадно) по
мере необходимости.
(Производительность потока воздуха
снижается на 50 % при отключении двух
вентиляторов.)
Синяя парабола показывает
потребляемую мощность при
постоянном регулировании скорости ЕСвентиляторов.

31.

Экономия электроэнергии посредством регулировки
оборотами ЕС-вентиляторов P ~ n3 ( 8 ~ 23)
Потенциальная экономия в кВт*ч: Если принять профиль нагрузки, показанный слева, то потребность
в энергии существенно снижается в режиме модуляции. Ежегодное потребление энергии снижается
на 56 %! Потенциальная экономия в денежном выражении: Использование инновационной
технологии GreenTech EC всегда выгодно для владельца / эксплуатационщика.

32.

Негативное воздействие приводящее к снижению
ресурса АД при использовании ЧП.
Схематическое изображение обмотки мотора с
паразитическими емкостями
Повреждена обмотка, что вызванно «коронным
разрядом» (о чем свидетельствует изменение цвета
изолятора)
Первые витки обмотки очень
сильно подвержены
элетктрическим нагрузкам.
Следующие витки менее
затронуты, потому что емкости и
витки ведут себя как проводник
тока.
Прогрессирующий дефект,
"Горячая точка"

33. Негативное воздействие приводящее к снижению ресурса АД при использовании ЧП.

•В приводе с частотным преобразователем сумма
напряжений фаз никогда не равна нулю. Емкостные
напряжения и токи в случае плохого заземления
статора могут воздействовать на питающее
напряжение и вывести из строя оборудование.
Воздействие разряда через
подшипниковый узел двигателя
Необходимо использование заземления!
Поврежденa внутренняя
обойма подшипника
Поврежденный шарик
подшипника

34. Негативное воздействие приводящее к снижению ресурса АД при использовании ЧП.

OOO «ЭБМ-Папст Урал»
620102, г. Екатеринбург, ул. Посадская 23,
оф. 401, а/я 236.
тел./факс (343) 233-80-00, 233-79-97,
233-77-85, 233-77-88, 233-77-99.
www.ebmpapst.ur.ru
[email protected]