Kontrola prędkości wentylatora AC

Typy sterowników do wentylatorów AC

Wentylatory AC

Wentylatory tego typu są napędzane silnikiem prądu przemiennego. Silniki te wymagają napięcia zasilania AC. Większość wentylatorów AC ma silniki sterowane napięciem. Oznacza to, że prędkość wentylatora jest zmniejszana poprzez zmniejszenie napięcia silnika. Silniki sterowane napięciem mogą być sterowane przez elektroniczne regulatory prędkości wentylatorów, transformatorowe regulatory prędkości lub falowniki. Po przyłożeniu znamionowego napięcia silnika wentylator pracuje z nominalną prędkością.

W niektórych przypadkach silnik prądu przemiennego nie jest całkowicie zintegrowany z obudową wentylatora. Oznacza to, że sprawność energetyczną silnika prądu przemiennego można przetestować oddzielnie. Efektywność energetyczna silników prądu przemiennego jest określona w normie IEC 60034 30-1. Jest to zaznaczone na tabliczce znamionowej silnika. Zdefiniowano następujące klasyfikacje międzynarodowe:

  • IE1 Standardowa sprawność
  • IE2 Wysoka wydajności
  • IE3 Wydajność Premium
  • IE4 Wydajność super Premium

Prędkość wentylatora AC można kontrolować za pomocą:

Aby osiągnąć poziom sprawności IE4, większość producentów silników jest zmuszonych do stosowania magnesów trwałych w celu zminimalizowania strat energii w wirniku. To sprawia, że większość silników IE4 jest silnikami synchronicznymi AC. Mówiąc językiem ludzkim: większością silników IE4 można sterować tylko za pomocą przetwornic częstotliwości.

W wielu przypadkach żądaną prędkość wentylatora można regulować na samym urządzeniu za pomocą zintegrowanego potencjometru lub interfejsu przycisków. Inną możliwością jest zdalna regulacja prędkości wentylatora za pomocą sygnału sterującego.

Ten sygnał sterujący może być cyfrowy (Modbus RTU) lub analogowy (typowo 0-10 V). Więcej informacji na temat tych sygnałów sterujących można znaleźć na następnej stronie. Najpierw podamy więcej szczegółów na temat różnych technologii kontrolowania prędkości wentylatora AC.

Typ kontrolerów

Wysoka prędkość

Transformatorowe regulatory prędkości wentylatorów - przykładowy wykres dużej prędkości

Średnia prędkość

Transformatorowe regulatory prędkości wentylatorów - przykładowy wykres średniej prędkości

Niska prędkość

Transformatorowe regulatory prędkości wentylatorów - przykładowy wykres niskiej prędkości
Transformatorowe regulatory prędkości wentylatora

Transformatorowe regulatory prędkości wentylatora

Transformatorowe regulatory prędkości wentylatorów służą do stopniowej regulacji obrotów silników elektrycznych. Wykorzystują technologię autotransformatora, aby stopniowo zmniejszać napięcie silnika i prędkość wentylatora. Dzięki tej technologii generują napięcie silnika o idealnym kształcie sinusoidy. Skutkuje to wyjątkowo cichą pracą silnika i wydłużoną żywotnością.

Autotransformatory to transformatory elektryczne z pojedynczą cewką. Dzięki różnym odczepom napięciowym dostępne są obniżone napięcia. Specjalna impregnowana powłoka redukuje szum elektryczny z autotransformatorów. Jednak w cichym otoczeniu może być słyszalne typowe buczenie powodowane przez technologię transformatorową.

Transformatorowe regulatory prędkości wentylatora są opłacalne i okazały się bardzo niezawodne i solidne. Można je również stosować w warunkach niestabilnego zasilania.

Tego typu regulatory prędkości wentylatorów są łatwe w instalacji. Nie wymagają żadnej konfiguracji. Niektóre transformatorowe regulatory prędkości mają zintegrowany przełącznik obrotowy do ręcznej regulacji prędkości wentylatora. Inne warianty mogą być sterowane zdalnie przez Modbus RTU lub za pomocą analogowego sygnału sterującego.

Elektroniczne regulatory prędkości wentylatora

Elektroniczne lub zmienne sterowniki prędkości wentylatorów oferują bezstopniową regulację prędkości wentylatorów AC. Zazwyczaj te sterowniki są używane do optymalizacji prędkości wentylatorów AC lub pomp w zastosowaniach HVAC. Wykorzystują kontrolę kąta fazowego - technologię TRIAC - aby zmniejszyć napięcie silnika i kontrolować prędkość wentylatora. Sterowniki prędkości wentylatorów z triakiem są zwykle dostępne dla prądów silnika do 10 A. Dzięki tej technologii te regulatory prędkości wentylatorów są całkowicie ciche. Zmniejszają napięcie sieciowe, eliminując jego części. Pozostałe napięcie silnika nie będzie miało idealnego kształtu sinusoidy. Sterowanie mikroprocesorowe umożliwia optymalizację wykrywania przejścia przez zero. Oznacza to, że TRIAC można kontrolować dokładniej. Skutkuje to cichą pracą silnika.

Niemniej jednak, w zależności od typu silnika, może wystąpić dodatkowy hałas silnika przy niskiej prędkości z powodu niesinusoidalnego kształtu napięcia silnika. Zwiększenie minimalnego napięcia silnika zmniejszy poziom hałasu.

Niektóre elektroniczne regulatory prędkości wentylatora mają zintegrowany potencjometr do ręcznej regulacji prędkości wentylatora. Inne warianty mogą być sterowane zdalnie przez Modbus RTU lub za pomocą analogowego sygnału sterującego.

Elektroniczne regulatory prędkości wentylatorów w większości przypadków nie wymagają konfiguracji. Niski poziom prędkości można regulować za pomocą trymera lub przez Modbus RTU.

Wysoka prędkość

Elektroniczne regulatory prędkości wentylatorów - przykład wykresu wysokiej prędkości

Średnia prędkość

Elektroniczne regulatory prędkości wentylatorów - przykład wykresu średniej prędkości

Niska prędkość

Elektroniczne regulatory prędkości wentylatorów - przykład wykresu niskiej prędkości
Elektroniczne regulatory prędkości wentylatora

Wysoka prędkość

Przemienniki częstotliwości - przykład wykresu dużych prędkości

Średnia prędkość

Przemienniki częstotliwości - przykład wykresu średniej prędkości

Niska prędkość

Przemienniki częstotliwości - przykład wykresu niskiej prędkości
Przemienniki częstotliwości (falowniki)

Przemienniki częstotliwości (falowniki)

Przemienniki częstotliwości lub napędy o zmiennej prędkości zapewniają bezstopniową regulację prędkości wentylatorów AC. Podobnie jak elektroniczne regulatory prędkości wentylatorów… Jaka jest różnica? Przetwornica częstotliwości wykorzystuje modulację szerokości impulsu - technologię IGBT - do regulacji napięcia i częstotliwości silnika. Zapewnia to prawie idealne sinusoidalne napięcie silnika i wyjątkowo ciche sterowanie silnikiem w każdych okolicznościach. W zależności od ustawień, przemiennik częstotliwości może również pracować bardzo cicho.

Ze względu na wysoką częstotliwość przełączania tranzystorów IGBT, wymagane są specjalne filtry w celu zmniejszenia zanieczyszczenia EMC w sieci energetycznej. Ten dodatkowy sprzęt kosztuje. Precyzyjne sterowanie silnikiem oznacza również: bardziej skomplikowane w konfiguracji. Wniosek jest taki, że przetwornice częstotliwości są droższe niż elektroniczne regulatory prędkości wentylatorów, są bardziej skomplikowane w konfiguracji i bardziej krytyczne w instalacji, ale oferują bardzo precyzyjne sterowanie silnikiem. Tego typu regulatory prędkości są bardzo energooszczędne i mogą kontrolować wysokie prądy silnika.

Żądaną prędkość silnika można regulować za pomocą zintegrowanych elementów sterujących (potencjometr lub przyciski). Oprócz tego możliwa jest również zdalna regulacja prędkości silnika poprzez Modbus RTU lub analogowy sygnał sterujący.

Ochrona termiczna wentylatorów AC

Silnik prądu przemiennego to solidne urządzenie o wydłużonej żywotności. Jednak eksploatacja silnika prądu przemiennego przez dłuższy czas przy niskiej prędkości nie jest pozbawiona ryzyka. Przy niskiej prędkości silnik chłodzi się mniej. Może to spowodować przegrzanie uzwojeń silnika. Przegrzanie silnika może spowodować degradację izolacji uzwojeń silnika. Może to spowodować wycieki elektryczne, zwarcia, a ostatecznie uszkodzenie silnika. Aby zapobiec awarii silnika, ważne jest, aby nie dopuścić do przegrzania silnika.

W tym celu wiele silników prądu przemiennego wyposażonych jest w styki termiczne - często nazywane stykami TK. Te styki termiczne mierzą temperaturę w uzwojeniach silnika. W przypadku przegrzania silnika styki TK są rozwarte. Niektóre regulatory prędkości wentylatorów zapewniają dodatkową ochronę przed przegrzaniem dzięki funkcji monitorowania TK. Ta funkcja wyłącza silnik w przypadku przegrzania, aby zapobiec uszkodzeniu silnika. W tym samym czasie wyjście alarmowe zostanie włączone, aby wskazać problem z silnikiem. W przypadku, gdy silnik nie jest wyposażony w styki TK, nie zapomnij o zmostkowaniu zacisków TK regulatora prędkości wentylatora lub o dezaktywacji funkcji monitorowania TK.

Ochrona termiczna wentylatorów AC

Jak bezpiecznie obsługiwać silnik?

Rozłączniki

Rozłączniki

W przypadku konserwacji lub konieczności wymiany silnika, ważne jest, aby upewnić się, że zasilanie silnika jest - i pozostaje - wyłączone podczas interwencji. Najlepszą gwarancją jest zainstalowanie rozłącznika z blokowaną kłódką pozycją OFF. Przełączniki te można zablokować w pozycji WYŁ. Za pomocą kłódki, aby zagwarantować bezpieczeństwo konserwatorowi. Zwykle rozłączniki izolacyjne są instalowane w pobliżu silnika lub przy wejściu do pomieszczenia lub strefy.

Wyłączniki silnikowe

Wyłączniki silnikowe są wyłącznikami niskiego napięcia z funkcją termicznego przekaźnika przeciążeniowego. Chronią obwody odgałęzione silnika przed przeciążeniem, utratą fazy i zwarciem. Zwykle wyłączniki silnikowe są instalowane w szafie elektrycznej lub w jej pobliżu.

Wyłączniki silnikowe