Каталог

Выбор преобразователя частоты для применения с насосом

Использование преобразователя частоты для управления электродвигателем насоса — одно из самых частых решений, позволяющих получить заметную экономию электроэнергии и продлить срок службы как самого электродвигателя, так и насоса.

Общие принципы выбора преобразователя частоты для двигателя изложены в статье "Помощь при выбора преобразователя частоты".

Использование преобразователя частоты для управления электродвигателем насоса может иметь свои особенности, которые можно выделить, рассмотрев выбор преобразователя частоты на примере конкретного применения.

1. Определение параметров двигателя.

Для корректного выбора преобразователя частоты для насоса необходимо выяснить мощность, номинальный ток и напряжение электродвигателя насоса. Наиболее точно эти параметры можно узнать из паспорта или шильдика (таблички) двигателя.

Шильдик выглядит следующим образом:

Табличка (шильдик) электродвигателя

Из шильдика следует, что двигатель трехфазный, его номинальное напряжение 380 В,  его номинальный ток (Iн) 22,9 А и мощность 11 кВт.

Иногда определить параметры электродвигателя невозможно по причине повреждения или отсутствия шильдика. Теоретически, используя справочники, можно определить недостающие параметры, зная тип электродвигателя, его типоразмер и высоту вала. Но на практике отсутствие или повреждение шильдика часто свидетельствует о длительной эксплуатации электродвигателя и старении изоляции его обмоток. При последующей работе такого электродвигателя с преобразователем частоты, усталость изоляции обмоток может привести к быстрому выходу электродвигателя из строя. Поэтому многие производители преобразователей частоты рекомендуют применять преобразователи частоты только с новыми электродвигателями. Год и месяц выпуска также указывается на шильдике электродвигателя.

2. Определение максимального тока преобразователя частоты

Каждая рабочая машина или механизм имеет свои значения перегрузки и пускового момента. Так, например, для обеспечения работы центробежного насоса коэффициент запаса по пусковому моменту (Kз) равен 1,1. Это означает, что преобразователь частоты должен иметь возможность выдавать ток на 10% выше номинального тока электродвигателя. Для погружного насоса этот коэффициент Kз будет равен 1,5.

Расчет максимального тока (Im) для преобразователя частоты на примере центробежного насоса будет следующим:

Im=Kз*Iн=1,1*22,9=25,19 А.

Таким образом, преобразователь частоты должен обеспечивать максимальный ток не ниже 25,19 А.

В параметрах преобразователя частоты указывается номинальный ток (In) и значение перегрузочной способности, которая указывается в процентах от номинального тока. Например, для преобразователя частоты серии Vacon 100 FLOW значение перегрузочной способности равно 110%.

При выборе преобразователя частоты должны соблюдаться следующие правила:

а) Номинальный ток преобразователя частоты (In) должен быть не ниже номинального тока двигателя () насоса:

Iн ≤ In

б) Максимальный ток преобразователя частоты (Imp) должен быть не ниже расчетного максимального тока:

Im ≤ Imp

Максимальный ток преобразователя частоты (Imp) можно рассчитать по следующей формуле:

Imp = (In / Kp)*100%.

3. Требования электромагнитной совместимости (ЭМС).

Преобразователь частоты является источником электромагнитных помех, которые могут негативно сказываться на работе электроустановок и электронных приборов. Для снижения негативного воздействия помех в преобразователе частоты могут устанавливаться входные фильтры ЭМС.

Существует классификация фильтров ЭМС, которая зависит от того, насколько хорошо фильтр сглаживает электромагнитные помехи. Например, для жилых помещений рекомендуется использовать фильтры A1 (категория размещения С2), а для промышленных предприятий - А2 (категория размещения С3). Фильтры более высокого класса, например А1, действуют эффективнее и могут также использоваться в помещениях категории С3, но при этом общая стоимость преобразователя частоты возрастет.

Для нашего примера будем считать, что насос расположен в промышленном помещении категории С3, потому необходим преобразователь частоты с фильтром ЭМС А2 или лучше.

4. Определение длины моторного кабеля.

Моторным кабелем называется кабель, которым соединяется преобразователь частоты и электродвигатель. Как правило, для центробежного насоса длина моторного кабеля составляет не более 10 метров, поскольку преобразователь частоты располагается в непосредственной близости от электродвигателя. Но для погружных насосов длина моторного кабеля может быть 60 и более метров, поскольку насос расположен глубоко в скважине. Большинство производителей преобразователей частоты ограничивают длину моторного кабеля расстоянием 30-50 метров. Для увеличения длины моторного кабеля может потребоваться дополнительная установка дорогостоящих dU/dt фильтров или синус-фильтров.

При большой длине моторного кабеля можно использовать некоторые серии преобразователей частоты Danfoss или Vacon. Так, например, преобразователи частоты серии Vacon 100 FLOW могут эксплуатироваться с моторным кабелем длиной до 200 метров без применения специальных фильтров.

Для нашего примера будем считать, что расстояние от преобразователя частоты до насоса не более 10 метров.

5. Определение режима торможения электродвигателя.

Как и большинство насосов, центробежные насосы останавливают выбегом, поэтому наличие тормозного прерывателя с возможностью подключения дополнительного тормозного сопротивления не нужно.

При выборе преобразователя частоты для нашего примера выберем преобразователь частоты без тормозного прерывателя. Это позволит снизить общую стоимость преобразователя частоты, поскольку тормозной прерыватель в нашем случае не нужен.

6. Степень защиты и окружающая среда.

Преобразователь частоты может быть установлен в специальном шкафу с высокой степенью защиты от воздействий окружающей среды — влаги и пыли. В этом случае можно выбрать преобразователь частоты со степенью защиты IP21 и ниже. Преобразователь частоты в исполнении IP21 можно также установить без шкафа непосредственно на стену в сухом и чистом помещении, но при вероятности появления пыли или повышенной влажности степень защиты преобразователя частоты при установке вне шкафа должна быть не менее IP54.

Для нашего примера будем считать, что преобразователь частоты будет смонтирован без шкафа непосредственно на стене и в помещении возможно появление пыли. Исходя из этих условий, выбираем привод в исполнении IP54.

7. Выбор способа управления преобразователем частоты.

Управление преобразователем частоты может осуществляться разными способами: со встроенной панели управления преобразователя частоты, кнопками на двери шкафа или на панели управления, по сетевому протоколу (при наличии такой возможности).

Также нужно определить, что будет выступать сигналом для регулирования скорости вращения насоса: аналоговый датчик давления, дискретный датчик давления, задание скорости вращения потенциометром или по сетевому протоколу.

Предположим, что нам нужно управлять преобразователем частоты с удаленного кнопочного поста кнопками «Пуск» и «Стоп», в качестве задатчика скорости вращения используется аналоговый датчик давления в трубопроводе с токовым сигналом 4...20 мА и необходимо иметь удаленную сигнализацию аварийного режима.

Учитывая вышесказанное,необходимо чтобы у преобразователя частоты было 2 дискретных входа для пуска и останова, аналоговый вход 4...20 мА для подключения датчика давления и сигнальное реле — для передачи сигнала «Авария».

8. Выбор типа преобразователя частоты - специализированный или универсальный?

Удобство применения универсальных преобразователей частоты может проявляться в хорошем знании обслуживающим персоналом принципов настройки и эксплуатации, унификации запасных частей и применимостью на разных типах механизмов (одна серия преобразователей частоты может использоваться например и на грузоподъемном оборудовании, и на насосах). Но эта особенность зачастую определяет более сложную конструкцию и наличие множества невостребованных функций.

Наличие большого количества прикладных функций у универсального преобразователя частоты является его преимуществом, но в тоже время для конкретного применения количество функций может быть минимальным. Например, универсальный преобразователь частоты может управлять насосом и иметь ПИД-регулятор для точного поддержания давления в трубе, но не иметь функции заполнения пустой трубы (для исключения гидравлического удара) или функции каскадного регулятора для управления несколькими насосами.

Специализированный преобразователь частоты, в свою очередь, имеет очень ограниченные возможности применения (например, основными сферами применения Vacon 100 FLOW являются насосы, вентиляторы и компрессоры). Но, для «своих» применений у специализированного преобразователя частоты есть множество специальных функций. Например, для управления насосом есть функции контроля заполнения трубы, спящий режим, каскадное регулирование, пожарный режим, часы реального времени, функция попеременного управления насосами для оптимальной наработки ресурса.

Стоит отметить, что для простых применений, а насос именно такое — специализированные преобразователи частоты значительно дешевле универсальных и проще в настройке.

Возвращаясь к нашему примеру, предположим, что нам уже сейчас нужны функции заполнения трубы, спящего режима, а в дальнейшем планируется полноценный каскадный регулятор из двух насосов.

В связи с этим предпочтительнее выбор специализированного преобразователя частоты для работы с насосом и с поддержкой специализированных насосных функций.

9. Подведем итоги:

Для выбора преобразователя частоты для насоса нужна следующая информация:

- Параметры электродвигателя насоса;

- Тип насоса;

- Тип входного фильтра преобразователя частоты;

- Длина кабеля от насоса до преобразователя частоты;

- Степень защиты преобразователя частоты от воздействий окружающей среды;

- Способ управления преобразователем частоты;

- Необходимость использования специализированные функций.

Для нашего примера эти параметры будут такими:

Номинальный ток двигателя — 22,9 А;

Максимальный ток ПЧ (не ниже) — 25,19 А;

Входной фильтр — не хуже А2;

Длина моторного кабеля — 10 метров;

Тормозной прерыватель — не нужен;

Степень защиты корпуса ПЧ — IP54;

Количество дискретных входов — не менее 2;

Количество аналоговых входов 4...20 мА — 1;

Количество релейных выходов — 1;

Специальные функции: заполнение трубы, спящий режим, каскадный регулятор (в перспективе).

Исходя из этого, выбираем преобразователь частоты

VACON0100-3L-0023-5-FLOW+IP54+FL04+DPAP+DLRUVacon 100 FLOW 11 кВт, 3ф, 380В, 23 A

имеющий следующие характеристики:

Номинальный ток — 23 А;

Максимальный ток — 25,3 А;

Входной фильтр — A1;

Максимальная длина моторного кабеля — 200 метров;

Тормозной прерыватель — нет;

Степень защиты корпуса — IP54;

Количество дискретных входов — 6;

Количество аналоговых входов 4...20 мА — 2;

Количество релейных выходов — 3;

Функция заполнения трубы — есть;

Спящий режим — есть;

Каскадный регулятор — есть.

Для помощи в выборе преобразователя частоты, применяемого с насосом любого типа, можно отправить запрос в произвольной форме по адресу sales@agava-shop.ru или через форму быстрой заявки.

01.06.2017
Заказать обратный звонок



Введите символы, изображенные на картинке (*):


Запрос цены



Введите символы, изображенные на картинке (*):