INTEKHNIKS | Články | Frekvenční regulace ponorných (studnových) čerpadel

Je velmi důležité provést správný výběr převodníku. Na tom bude záviset účinnost a životnost frekvenčního měniče a celého elektrického pohonu jako celku. Pokud je tedy výkon měniče příliš vysoký, nebude schopen motor dostatečně ochránit. Na druhou stranu, pokud je výkon měniče nízký, nebude schopen zajistit vysoce dynamický provozní režim a může selhat v důsledku přetížení.

Správný provoz také velmi ovlivňuje životnost převodníku. Při výběru frekvenčního měniče se musíte řídit nejen výkonem připojeného motoru, ale také rozsahem provozních otáček motoru, rozsahem provozních momentů, charakterem zátěže a harmonogramem provozu. V tabulce jsou uvedeny faktory, které je třeba vzít v úvahu při výběru převodníku.

Související funkce

Rychlost a točivý moment

Třecí zátěž a zvedání zátěže.

Zatížení převodovkou a

Charakteristika rychlosti a točivého momentu

Konstantní otáčky Klesající kroutící moment Klesající otáčky

Periodicky se měnící zatížení Vysoké počáteční zatížení moment Nízký počáteční okamžik

Kontinuální režim při nom. rychlost Nepřetržitý provoz při nízké/střední rychlosti.

Maximální výkon aktuální (okamžitý)

Neustálá dovolená. aktuální (pokračovat)

Výkon nebo impedance zdroje (distribuční transformátor + vodiče).

Napěťové rázy nebo fázová nerovnováha.

Počet fází, frekvence.

Mechanické tření, ztráty vodičů

Změna pracovního cyklu

C.1 Výběr měniče na základě energie (elektrická kompatibilita s motorem jako elektrickou zátěží)

1. Při provozu jednoho měniče s jedním motorem lze měnič vybrat několika způsoby:

1.1 Jmenovitý výkon měniče [kW] musí být větší nebo roven jmenovitému výkonu motoru [kW]. Výrobci měničů navíc vždy uvádějí, že toto kritérium platí pro motory se dvěma páry pólů (2p=4 a synchronní rychlost otáčení, v tomto pořadí, rovna 1500 ot./min), pracující se zátěží s konstantním momentem (dopravník, dopravník), pro měniče s přetížitelností

150 % a – pracuje na odstředivých čerpadlech a ventilátorech, pro měniče s přetížitelností 120 %.

Poznámka. Podle ruských a mezinárodních norem pro elektromotory se uznává, že výkon v kW se vztahuje na mechanický výkon motoru na hřídeli, a nikoli na činný výkon spotřebovaný ze zdroje energie, jak je obvyklé u jiných spotřebitelů elektrické energie. !

Měnič s přetížitelností 150 % pro provoz na odstředivém čerpadle lze často zvolit o stupeň níže, než je jmenovitý výkon [kW] motoru. Mnoho výrobců standardizuje jmenovité proudy a výkony měniče při provozu se střídavým a konstantním momentem. Někteří výrobci poskytují speciální řadu pro provoz pouze s proměnným momentovým zatížením.

Pro provoz jako součást zvedacího mechanismu může být vyžadován pohon se jmenovitým výkonem o dva stupně vyšším, než je jmenovitý výkon [kW] motoru.

1.2 Jmenovitý trvalý proud měniče musí být větší (nebo roven) skutečnému trvalému proudu spotřebovávanému motorem.

Poznámka. Startovací proud motoru je limitován měničem z hlediska úrovně (120-200 % jmenovitého proudu měniče) a doby provozu (obvykle do 60 sekund), proto jsou podmínky pro rozběh motoru při přímém napájení ze sítě a při napájení ze střídače se liší. Když je jmenovité napětí přiváděno do motoru přímo (například spínačem, startérem) ze sítě, může startovací proud dosáhnout sedminásobku jmenovitého proudu motoru. Při spouštění (jde o měkký start, s plynulým nárůstem frekvence napětí napájejícího motor) motoru z měniče lze snížit rozběhový proud (na jmenovitý nebo skutečně spotřebovaný motorem v ustáleném stavu) nastavením (hlavně nastavením doby zrychlení). Pokud je nutné rychle urychlit setrvačné zatížení, může být zapotřebí měnič s vyšším jmenovitým výkonem, než je výkon motoru. Číselné ověření možnosti měniče zajistit požadovaný start motoru je uvedeno níže.

1.3 Přesnější kritéria pro výběr měniče pro různé podmínky použití pohonu:

a) chod motoru při ustálených otáčkách.

Pokud měnič pracuje s jedním motorem, požadovaný plný startovací výkon měniče (kVA)

počítá se následovně:

Ponorná (vrtová) čerpadla Jsou široce používány ve vodovodních a kanalizačních systémech městských a průmyslových budov, v systémech těžby ropy a pro domácí potřeby majitelů soukromých domů a zahrad. Tento typ čerpadel se ponořuje pod hladinu čerpané kapaliny a zajišťuje její výstup z velké hloubky.

Mezi ponornými čerpadly pro zvedání vody je nejběžnější vodou plněná konstrukce s dobrým chlazením jednotek, sestávající z odstředivého čerpadla a elektromotoru v ochranném pouzdře s pevným spojením jejich hřídelí (viz obr. 1). Čerpadla jsou zpravidla vybavena zpětnými ventily, které drží vodní sloupec v potrubí, když se čerpadlo zastaví, a usnadňují opětovné spuštění elektrické čerpací jednotky.

V poslední době stále častěji ponorná čerpadla se začínají používat společně s frekvenčními měniči, které zajišťují konstantní tlak kapaliny v systému bez ohledu na spotřebu úpravou otáček čerpadla. Díky frekvenční regulaci je možné se vyhnout nadměrnému tlaku v potrubí. Díky frekvenčnímu měniči jsou zajištěny plynulé spouštění a zastavování. elektrický pohon, což eliminuje výskyt vodního rázu a prodlužuje životnost potrubních sítí. Použití frekvenčního měniče umožňuje vyhnout se nadměrné spotřebě energie, protože maximální výkon motoru je obvykle vyžadován pouze 10–20 % celkové provozní doby čerpadla. Po zbytek času motor, který není vybaven frekvenčním měničem, pracuje se stejnou vysokou rychlostí otáčení hřídele a spotřebovává o 30–60 % více elektřiny, než je potřeba.

Obr. 1. Konstrukce ponorného čerpadla ECV,
vyrobeno společností JSC Livnynasos

Toto jsou hlavní výhody použití frekvenční regulace otáček ponorného čerpadla, kromě toho lze jmenovat spolehlivější ochranu elektrického pohonu, snížení úniků kapaliny v systému a téměř dvojnásobné prodloužení životnosti čerpacího zařízení. To vše naznačuje ekonomickou proveditelnost použití frekvenčních měničů a jejich rychlou návratnost investic.

Vlastnosti výběru a provozu frekvenčních měničů pro ponorná čerpadla

1. Jmenovitý proud ponorných elektromotorů je obvykle větší než proud standardních asynchronních motorů stejného výkonu, takže při výběru modelu frekvenčního měniče se řiďte především jeho jmenovitým proudem, nikoli jeho výkonem, a to s malou rezervou.

2. Pokud má měnič kmitočtu malou přetížitelnost (110–120 %), je lepší zvolit jej o jeden jmenovitý výkon vyšší, než je výkon motoru.

3. Na dlouhém kabelu motoru může dojít k velkému úbytku napětí, což následně sníží točivý moment vyvíjený motorem, proto se doporučuje použít kabel s větším průřezem.

4. Pokud je délka kabelu motoru větší než 20–50 metrů, většina výrobců frekvenčních měničů doporučuje použití motorové tlumivky s úbytkem napětí 2–4 % instalované na výstupu. konvertorJinak dojde v důsledku vysoké kapacitní složky vedení k únikům proudu, které přetíží měnič a povedou k aktivaci nadproudové ochrany.

5. Dalším negativním faktorem dlouhého kabelu je výskyt přepětí (až 1000 V) na svorkách motoru v důsledku vzniku stojaté vlny způsobené průchodem pulzního PWM signálu se strmou frontou (viz obr.). Účinným způsobem, jak snížit přepětí a tím prodloužit životnost elektromotoru, je použití motorové tlumivky nebo filtru dU/dt.

6. Tlumivka motoru navíc snižuje rychlost nárůstu nouzových zkratových proudů, čímž zajišťuje spolehlivější provoz elektronických ochranných obvodů měniče.

7. Použití síťové tlumivky instalované na vstupu konvertor, je v těchto aplikacích také velmi žádoucí, protože studny se často nacházejí v odlehlých venkovských oblastech, kde kvalita elektrické sítě nechává mnoho prostoru pro uspokojení. Síťová tlumivka je nezbytná, pokud je frekvenční měnič napájen výkonným, blízkým (až 10 m) distribučním transformátorem. V tomto případě může být měnič bez síťové tlumivky poškozen. Energetické společnosti mohou navíc ukládat pokuty za překročení přípustné úrovně harmonického zkreslení elektrické sítě při provozu frekvenčního měniče bez síťové tlumivky.

8. Při instalaci měniče v nevytápěné místnosti musí mít vhodný teplotní rozsah vhodný pro provoz v daných podmínkách prostředí.

9. Měnič kmitočtu musí mít následující minimální sadu funkčních schopností:

• Postaveno PI nebo PID regulátor pro provoz pohonu v uzavřeném okruhu udržování tlaku.
• Funkce optimalizace výkonu, která adekvátně snižuje výstupní napětí při nízkém zatížení měniče.
• Funkce automatického restartu měniče, která by v případě jakékoli nefatální poruchy měniče měla restartovat měnič bez zásahu obsluhy.
• Ochrana motoru před přetížením (zadřením hřídele) a přehřátím (I2t), ochrana měniče před zkratem, ochrana čerpadla před chodem nasucho atd.
• Funkce omezení minimální výstupní frekvence neboli „spánkový“ režim, který je nezbytný pro čerpadla s nízkým omezením otáček.
• Je vhodné mít archiv nehod, který pomůže správně diagnostikovat pohon v případě pravidelných poruch a selhání zařízení.
• Nastavitelná charakteristika V/f nebo vektorové řízení pro optimální výkon měniče.

Výkon

Správný výběr a nákup frekvenčního měniče, jakož i doplňkového vybavení k němu, je nákladově efektivní nejen díky přímým úsporám energie, ale také díky prevenci rychlého opotřebení čerpadla, prevenci nehod a prostojů zařízení a také díky zvýšení funkčnosti systému.

Proto dnes stále více výrobců nabízí kompletní dodávky čerpacích stanic vybavených frekvenčně řízeným pohonem, který zajišťuje zvýšenou životnost čerpacího zařízení a maximální efektivitu jeho provozu.

Klíčové aspekty implementace frekvenčních měničů na čerpacích stanicích vodovodů

Frekvenční regulace ponorných čerpadel

Možnosti využití analogových vstupů frekvenčního měniče Optidrive E2 v systémech automatického řízení

• LLC „Intekhniks“
• 109518, Moskva, st. 1. Grayvoronovský pr-d, 20
• tel. +7 (495) 287-45-49
• e-mail: [email protected]