Электроснабжение водяных скважин частотные преобразователи. Подключение частотного преобразователя к насосу. Что собой представляют частотные преобразователи

Использование частотных преобразователей для управления насосами является в настоящее время необходимостью, а не роскошью. Благодаря частотному регулированию имеется возможность снизить потребление электроэнергии в моменты сниженного водопотребления, а также избавить от избыточного давления в сети, что, зачастую, является причиной аварий. Благодаря использованию частотных преобразователей появилась возможность поддержать постоянное давление воды у потребителя.

Каким же образом происходит преобразование частоты применительно к насосам?

Возьмем насос, который работает от двухполюсного двигателя со скоростью вращения вала 2800 оборотов в минуту, при этом на выходе насоса мы получаем номинальный напор и производительность. Теперь, при помощи частотного преобразователя , мы понизим частоту, что повлечет за собой понижение скорости вращения двигателя, а значит, изменится производительность насоса. При помощи датчика, информация о давлении в системе поступит в блок преобразователя частоты, и следовательно, на основании данных от датчика, изменится частота, подаваемая на электродвигатель.

Какие преобразователи частоты можно применять на насосные агрегаты?

Существуют различные производители, предлагающие специализированные частотные преобразователи для насосов , среди которых Vacon 100 Flow (новинка от финского производителя Vacon), INNOVERT VENT (Китай), и другие модели. Они отличаются компактностью, имеют удобный интерфейс и могут исполняться в различных степенях защиты (IP 21, IP 54, IP65). Самая высокая степень защиты- это IP 65, которая является влаго- и пылезащищенной, но при этом имеет более высокую цену.
Диапазон мощностей, в которых представлены преобразователи частоты, довольно широк: от 0,18 до 315 кВт и более, при питании 220 и 380В от сети 50-60Гц.

Применение частотных преобразователей для скважинных насосов

Для того, чтобы подобрать частотный преобразователь для скважинного насоса, необходимо учитывать глубину скважины. К примеру, при артезианской скважине более 100 м глубиной, необходимо использовать дроссели, которые позволяют увеличить износоустойчивость изоляции кабеля и уменьшить другие нежелательные эффекты.

Насосов необходимы для регулировки мощности двигателей. В результате давление в системе поддерживается на должном уровне. Качественные преобразователи способны экономить большое количество электроэнергии. И это следует учитывать. При этом насосы могут использоваться самые разнообразные. Наиболее распространенными считаются системы для подачи воды в дом. Также преобразователи необходимы для циркуляционных насосов. Дополнительно они могут устанавливаться в фонтанах и аквариумах.

Особенности преобразователей

Отличительной чертой всех преобразователей для насосов является их простота. При этом они не нуждаются в каком-либо обслуживании и работают абсолютно автоматически. Дополнительно есть возможность контролировать их через персональный компьютер. Также можно устанавливать индивидуальные графики работы устройства. При этом коэффициент полезного действия у них составляет около 90 %. Еще следует знать, что для насосов с преобразователями не нужен расширительный бак. Таким образом, давление всегда поддерживается на оптимальном уровне.

Какие характеристики есть у преобразователей?

Важными характеристиками преобразователей считается входное напряжение, а также мощность. Дополнительно производителем всегда указывается тип управления. На сегодняшний день различают скалярное и векторное регулирование устройства. Параметр номинального тока зависит от мощности модели. Еще можно выделить показатель выходной частоты. Обычно он указывается в диапазоне от 0.1 до 600 Гц. Перегрузочная способность же вычисляется в процентах. Степень защиты корпуса преобразователя обозначается специальной маркировкой. Рабочая температура устройства производителем также в обязательном порядке указывается. Помимо прочего, следует выделить параметр времени разгона, а также торможения.

Отзывы о преобразователях "Данфосс 2800"

Частотный преобразователь Danfoss довольно прост в обслуживании, а также эксплуатации. При этом допускается плотная установка оборудования. Во многом это связано с надежной системой охлаждения. Для контроля уровня давления в устройстве предусмотрены специальные датчики. Отдельно стоит упомянуть о качественном ПИД-регуляторе. Входное составляет 220 В, а мощность равняется 0.2 кВт.

Выходная частота колеблется в районе от 0.1 до 600 Гц. Управление частотным преобразователем осуществляется векторным способом. Полное время разгона занимает в среднем 30 сек. Степень защиты корпуса - класса "ИП20". Габариты у данного агрегат следующие: высота - 174 мм, ширина - 73 мм, а глубина - 135 мм. Стоит частотный преобразователь Danfoss 2800 примерно 11 тыс. руб.

Модель INVT GD10: характеристики и отзывы

Многие покупатели по достоинству оценили эти частотные преобразователи для насосов за большое количество дискретных входов. Помимо прочего следует выделить наличие релейного выхода. Использоваться данный преобразователь может при температуре от -10 до +50 градусов. Производителем предусмотрен ПИД-регулятор встроенного типа.

Также многие с положительной стороны оценили многофункциональную клавиатуру. С ее помощью можно быстро получить доступ абсолютно ко всем параметрам. Входное напряжение данного устройства Номинальная мощность двигателя составляет 0.2 кВт, а частота колеблется в районе от 0 до 400 Гц. Параметр номинального тока равняется 1.6 А. Степень защиты корпуса - класса "ИП20". Перегрузочная способность данного преобразователя составляет 150 %. Обойдется эта модель покупателю в 12 тыс. руб.

Преобразователь "Веспер Е3-8100"

Частотный преобразователь "Веспер Е3-8100" способен похвастаться своими скромными размерами. Помимо прочего у него имеются специальные коммуникационные адаптеры, которые предназначены для сети. Также следует отметить удобный опциональный пульт. Он оснащен современным программным обеспечением. Печатные платы устройства для защиты покрыты лаком.

Плотная установка приборов производителем допускается. Тип управления в этом преобразователе векторный. Номинальная мощность устройства равняется 0.75 кВт, а выходное напряжение составляет 22 В. Выходная частота прибора колеблется в районе 200 Гц. Полное время разгона составляет 30 сек., а торможения - 50 сек. Степень защиты корпуса установлена класса "ИП20". Эксплуатироваться агрегат может при температуре от -10 до +50 градусов. Стоит частотный преобразователь "Веспер Е3-8100" 13 тыс. руб.

Параметры преобразователя INVT GD15

Регулирование напряжения в данном преобразователе происходит в автоматическом режиме. Всего имеется пять дискретных входов. ПИД-регулятор установлен встроенного типа. Также производителем обеспечена поддержка всех стандартных программ. Клавиатура имеется многофункциональная и обеспечивает быстрый доступ к системе. Отдельно стоит упомянуть о фильтре ЕМС, который встроен в корпус. Данный однофазный преобразователь управление имеет скалярного типа.

Входное напряжение устройства колеблется от 205 до 235 В, а мощность двигателя составляет 0.4 кВт. Выходная частота находится на отметке 300 Гц. В свою очередь, показатель номинального тока равен 2.5 А. В течении 10 сек. перегрузочная способность преобразователя составляет 180 %. Габариты эта модель имеет следующие: высота - 140 мм, ширина - 80 мм, а глубина - 134 мм. Обойдется данный прибор покупателю в 14 тыс. руб.

Отзывы о модели INVT GD20

Эти частотные преобразователи для насосов пользуются большим спросом и имеют хорошую систему защиты. Аналоговые входы и выходы производителем предусмотрены. Также следует отметить встроенный порт С485 с поддержкой многих стандартных программ. Тормозной модуль установлен встроенного типа. ЕМС-фильтр имеется класса С2. Система защиты преобразователя довольно успешно справляется с разного рода помехами.

В случае необходимости пульт в устройстве можно легко отсоединить. Габариты преобразователя довольно компактные и при этом масса его составляет только 1.5 кг. Номинальная мощность агрегата находится на уровне 0.7 кВт, а частота колеблется в районе 200 Гц. Параметр номинального тока равняется 4.2 А. Использоваться прибор может при температуре от -10 до +40 градусов. Отдельно стоит упомянуть о хорошей перегрузочной способности. Тип управления, в свою очередь, имеется скалярного типа. Стоит данный частотный преобразователь (цена рыночная) примерно 12 тыс. руб.

Мнение покупателей об устройстве "Хундаи 700Е"

От прочих устройств данный частотный преобразователь Hyundai отличается качественным ПИД-регулятором. При этом тормозной модуль установлен встроенного типа. Панель управления довольно удобная и оснащена потенциометром для контроля частоты вращения. Подходит данная модель не только для насосов, но и для вентиляторов. Помимо прочего ее часто устанавливают на различные конвейеры. Фильтр ЕМС имеется встроенного типа.

Приводы для этой модели подходят от разных производителей, и это очень удобно. Устанавливается устройство довольно просто и в обслуживании комфортное. Для ввода в эксплуатацию можно использовать "Флешдроп". Тип управления в этой модели классифицируется как скалярный. Входное напряжение прибора колеблется от 200 до 240 В. При этом рабочая мощность однофазного двигателя составляет 0.37 кВт. Отдельно следует упомянуть о широком диапазоне выходных частот. Параметр номинального тока находится на уровне 2.4 А, а перегрузочная способность составляет 150 %. Степень защиты в преобразователе установлена класса "ИП20". Высота данного агрегата составляет 202 мм, ширина - 75 мм, а глубина - 142 мм, при массе в 1.1 кг. Стоит частотный преобразователь Hyundai 700Е в специализированном магазине 12 тыс. руб.

Характеристики преобразователя "Шнидер АТ12"

Подключение частотного преобразователя "Шнидер АТ12" к циркуляционным насосам осуществляется довольно просто. Эта модель от прочих устройств отличается компактностью и повышенной производительностью. Помимо прочего следует отметить многофункциональность прибора. Большое внимание производители дополнительно уделили системе безопасности.

Параметр перегрузочной способности оставляет 150 %. Двигатель установлен однофазный, с мощностью 0.18 кВт. При этом параметр номинального тока равен 1.4 А. Полное время разгона занимает 20 сек., а торможения - 55 сек. Показатель выходной частоты в среднем находится на отметке 250 Гц. При этом максимум он может подниматься до 400 Гц. В свою очередь, входное напряжение преобразователя составляет 220 В. Стоит эта модель в магазине 14 тыс. руб.

Модель "Ловара Н3"

Частотные преобразователи для насосов "Ловара Н3" обладают приемлемыми характеристиками, но имеют один недостаток. Связан он с образованием конденсата. Во многом это зависит от незащищенных контактов. Возможность синхронной работы в этой модели предусмотрена. Также следует отметить многофункциональность устройства. Пуск и остановку двигателя можно делать дистанционно. Прием токовых сигналов осуществляется от 4 до 20 мА.

Температура окружающей среды должна быть от 5 до 40 градусов. В зависимости от давления в системе скорость двигателя контролируется в автоматическом режиме. Показатель подводимого напряжения находится на уровне 400 В. Номинальная мощность трехфазного двигателя равняется 3 кВт. Обойдется эта модель покупателю в 15 тыс. руб.

Преобразователь FC-051

Частотный преобразователь FC-051 активно используется для насосов и систем вентиляции. Отличается эта модель качественным блоком управления. Следует отметить и хороший интерфейс устройства. Подключать данный преобразователь к персональному компьютеру можно. Блокировка механического уплотнителя происходит в автоматическом режиме.

В случае необходимости пульт можно легко отсоединять. При этом запуск устройства можно производить с любого расстояния дистанционно. При повышенном давлении моментально срабатывает защитная система и блокирует двигатель. Также она уберегает систему от различных скачков напряжения. Индикация в этой модели предусмотрена светодиодная. При этом на панели управления имеются только самые необходимые показатели. Уровень шума электродвигателя находится в пределах нормы. Во многом это было достигнуто за счет качественного вариатора, который выдает стабильную частоту на уровне 8 кГц.

Для охлаждения всего преобразователя есть мощный вентилятор. Установлен он у основания рамы и надежно закреплен. При этом устройство может эксплуатироваться продолжительное время и не перегреваться. Дополнительно следует отметить, что система слежения постоянно контролирует внешнее давление. На центробежные насосы данная модель устанавливаться может. Датчик контроля максимум выдерживает выходной сигнал до 20 мА. Стоит данный частотный преобразователь (цена рыночная) примерно 16 тыс. руб.

В системах жизнеобеспечения зданий используется множество насосов. Они выполняют самые разнообразные функции. Наиболее известный из них - циркуляционный насос для систем отопления. Помимо циркуляционных насосы в системах разного назначения используются:

насосные установки для повышения давления, необходимые для подачи воды в здание при недостаточном давлении в системе городского водоснабжения;
циркуляционный насос для систем отопления;
насосы для систем ГВС, обеспечивающие подачу горячей воды в любое время в любой кран;
насосы для отвода и дренажа сточных и грязных вод;
насосы для фонтанов и аквариумов;
насосы для противопожарного применения;
насосы для холодной воды и систем охлаждения;
насосные установки, использующие дождевую воду для туалетов, стиральных машин, уборки или полива;
скважинные насосы

Сегодня насос самый распространенный, который применяется практически повсеместно. Откройте смеситель, из него потечет вода, которую качает насос. В каждом автомобиле работает несколько насосов для масла, топлива, воды, охлаждающей жидкости. Велосипедист не отправится в путь, не накачав насосом шины. При изготовлении электронной лампы из нее, выкачивают воздух. Насосы накачивают, выкачивают, откачивают и перекачивают воздух, воду, нефть, молоко, бензин и даже цемент. От водопровода до ракеты, от вентилятора до атомной станции — таков диапазон применения насосов.

Но сам по себе насос работать не может. Для приведения его в действие нужен электродвигатель и устройство регулирования давления или разрежения для вакуумных насосов. Самым известным и распространенным способом регулирования в насосной системе является регулирование заслонкой, когда двигатель работает на полных оборотах, а регулирование давления в системе осуществляется с помощью запорной арматуры (задвижек, вентилей, отводов, шаровых кранов и т.д.). Если проводить параллели с управлением автомобилем, то регулирование заслонкой выглядит примерно так: водитель, нажав до упора педаль газа, регулирует скорость движения автомобиля педалью тормоза.

Более рационально и эффективно управлять насосами позволяют частотные преобразователи , с помощью которых на двигатель подается необходимое количество энергии для создания и поддержания необходимого уровня давления/разрежения в системе, например в трубопроводе. При этом достигается до 50% экономии потребления энергии, а если учесть, что в течение срока службы двигатель расходует электроэнергии на сумму, намного превосходящую его стоимость, то это показатель оказывается чрезвычайно актуальным. К примеру, в течение года работы по 8 часов в день двигатель мощностью 11 кВт израсходует электроэнергии на сумму около 85 тыс. руб. Частотный преобразователь при таких параметрах работы окупится в течение года, и в дальнейшем будет приносить предприятию прибыль.

Рассмотрим описанные выше методы регулирования давления в насосной системе более подробно.

На верхнем рисунке продемонстрирована типовая схема вычисления необходимой мощности насоса. Мощность насоса для конкретной системы всегда рассчитывается по уровню максимально потребления, то есть с определённым запасом. Синей линией показана кривая насоса — подающая часть системы водоснабжения, которая отражает зависимость давления нагнетания от величины расхода жидкости (протока). Красная линия – это кривая системы — потребляющая часть водоснабжения, так же отображающая взаимозависимость расхода и давления жидкости, но в зеркальном отображении. Пересечение этих кривых является точкой оптимума, когда насос обеспечивает необходимый проток и требуемый уровень давления.

Но фактически в таком режиме система работает крайне редко, лишь в моменты пикового потребления. В остальное время расчётная мощность насоса оказывается чрезмерной, и тогда в системах без регулирования или с применением заслонки происходит следующее: при снижении расхода насос создаёт избыточное давление, на создание которого расходуется дополнительная энергия. На рисунке ниже это наглядно показано.

Применение частотных преобразователей , за счёт снижения оборотов двигателя и как следствие подаваемой мощности позволяет изменить «кривую насоса» адаптировав её под «кривую системы»

Преимущества от работы системы водоснабжения с преобразователем частоты
Высокий КПД 90%
Малые затраты на электроэнергию,
постоянное давление в системе,
не нужна автоматика,
не нужно ее обслуживание,
не нужен расширительный бак,
не нужно его обслуживание,
не нужны краны, муфты и тройники для диагностики и слива расширительного бака и автоматики,
внедрение в любую систему МОДБАС, ИЗЕРНЕТ, ПРОФИВАС и т. д.
управление давлением, включением, по таймеру, ночной дневной режимы от любой панели, компьютера, данные всегда на экране перед глазами.
Контроль тока, напряжения, неисправностей, обрывов, замыканий двигателя насоса.

Управление насосами систем водоснабжения

Как известно, расход воды на хозяйственные и бытовые нужды очень сильно колеблется в течение суток, во время выходных и праздников. Множество людей принимают душ, стирают, моют посуду одновременно в определённые часы суток и почти не пользуются водой в другое время, например, ночью. Это создает условия для возникновения таких проблем, как плохой напор воды в утренние и вечерние часы, значительные суточные колебания давления в системе водоснабжения и, как следствие, ускоренный износ труб и запорной арматуры.

К счастью, сегодня стабилизация давления не является такой уж сложной задачей. Сегодня уже более актуален вопрос повышения общей эффективности управления системами водоснабжения, то есть достижение максимальных результатов при минимальном энергопотреблении и незначительных капиталовложениях в модернизацию оборудования. Использование преобразователей частоты на насосных станциях позволяет блестяще справиться с этой задачей. Статистика показывает, что преобразователь частоты способен снизить потребление энергии на насосных станциях от 30 до 50%, а срок их окупаемости составляет от одного до полутора лет.

На рисунке слева показан запуск двигателя насоса с помощью контактора.

На рисунке справа показан запуск насоса с преобразователем частоты.

Такая экономия достигается за счет того, что частотный преобразователь способен изменять частоту вращения электродвигателя плавно в широком диапазоне. Фактически, это обозначает, что электродвигатель насоса всегда будет потреблять ровно столько энергии, сколько необходимо для поддержания стабильного давления вне зависимости от текущего потребления системы водоснабжения в данный конкретный момент. Плавные пуск, останов и изменение частоты вращения двигателя позволяет также избежать гидравлических ударов в трубопроводах, сокращая потери воды и увеличивая срок безаварийной эксплуатации насоса, трубопровода, запорно-регулирующей арматуры и измерительных приборов.

На видео показан принцип работы частотного преобразователя в насосной станции

Выбор частотного преобразователя для насосов

Компания Контроль Системс предлагает частотные преобразователи для решения самых разнообразных задач управления насосами:

управление одиночными маломощными насосами,
каскадное управление группой насосов с заменой,

Мы работаем со многими производителями частотных преобразователей КЕБ, ОМРОН, ДЕЛЬТА, ВЕСПЕР, ОПТИМЭЛЕКТРО и поможем Вам подобрать частотный преобразователь, как для однофазного двигателя так и для трехфазного.

Автоматизация водонапорного оборудования увеличивает бесперебойность, надежность снабжения водой, снижает затраты производства, расходы эксплуатации, величину объема резервуаров регулирования водоснабжения.

Для автоматической подачи воды кроме общего оборудования, такого как пускатели, реле, используется специальная аппаратура: контрольные реле уровня, заливки, датчики, поплавковые реле и другие.

Автоматизация водоснабжения

Работа насосов автоматизируется путем управления электронасосами погружного типа по уровню наполнения, давлению.

На рисунке изображена схема автоматизации – помпы 1, электрических соединений. Автоматизация проводится путем монтажа реле уровня. Работа ключа управления состоит из авто- и ручного режимов.

На этом рисунке видна схема автоуправления насосом по водяному уровню, находящемуся в баке водонапора. Она выполнена элементами релейного вида. Выключатель SA1 задает режим автоматизации. При включении в состояние «А» и включении автомата QF поступает напряжение. При положении воды менее отметки датчика, клеммы по схеме разомкнуты. На реле КV1 ток не поступает, контакты пускателя включены. Пускатель подключает двигатель насоса, отключается лампа сигнала НL1 и светится лампа НL2. Помпа подает воду.

Когда вода наполняется и закрывает промежуток срабатывания датчика, то цепь SL2 замыкается. Реле КV1 не подключается, последовательные контакты разомкнуты. При достижении воды до верха, цепь замыкается, а реле КV1 подключается. При этом реле, расцепив контакты обмотки пускателя, выключает контактор, замкнув контакты, остается на питании по цепи датчика. Электромотор помпы отключается, гаснет лампа сигнала НL2 и начинает светиться лампа НL1. Двигатель запустится снова, когда уровень понизится до размыкания цепи, отключится реле КV1.

Насос подключится при любом режиме, если датчик контроля уровня замкнулся. Главной отрицательной стороной такого управления стало то, что зимой электроды датчиков замерзают, насос не отключается, вода в баке переливается, разрушается башня из-за образования льда на воде.

Если управлять по давлению, то манометр устанавливают на трубе напора насосной станции. Это делает легким техосмотр датчиков, не допускает их замерзание.

Если вода отсутствует, то манометр замкнут, а концевой выключатель верхнего предела разъединен. Реле срабатывает, клеммы замыкаются, пускатель включается и запускает насос, который качает воду. Поднимается давление до тех пор, пока не замкнется манометр, который настроен до отметки верхнего уровня.

При расходе воды давление уменьшается, размыкает контакты, насос не включается, на реле нет напряжения. Насос включится, когда уровень уменьшится до критического. Цепи управления запитаны от пониженного напряжения 12 вольт от трансформатора. Это снижает опасность поражения током при обслуживании схемы.

Для ремонта насоса при поломке служит выключатель. Он при необходимости замыкает клеммы и пускатель снова соединяется с сетью питания. В разрыв управляющей цепи установлен контакт, размыкающийся когда нет фазы, катушка КМ разъединяется и помпа выключается до окончания ремонта. Силовые цепи защищены от замыканий автоматом.

Преобразователь частоты и водоснабжение

На схеме изображен процесс автоматизации погружного насоса, с обратным клапаном, расходомером. Управление работой водоснабжения выполняется по следующему сценарию. Если насос выключен, а давление снижается до минимального значения, датчик сигнализирует на запуск насоса. Привод запускается медленным повышением частоты тока мотора. Когда обороты привода насоса достигают необходимого значения, помпа выходит на нормальный режим. Частотник программируется для создания необходимого ускорения помпы. Использование привода насосов с регулированием дает возможность создать водоснабжение с прямотоком, с автоподдержанием давления.

Управляющий блок для плавной работы двигателя, датчик давления воды, дополнительные элементы.

Функции, обеспечиваемые блоком управления и частотником:

Плавный разгон и замедление насоса.
Автоуправление.
Блокировку сухого хода.
Автоотключение насоса при отсутствии одной фазы, малом напряжении, аварийной ситуации.
Блокировка от чрезмерного напряжения на частотнике.
Сигнализация об аварии, работе насоса.
Поддержание рабочей температуры в холодное время.

Автоматизация насоса с разгоном и автоподдержкой давления

Мотор . При нажатии кнопки «пуск» реле срабатывает, подключает частотник, дает возможность плавной работы по заданной программе. В аварийном положении частотника или мотора цепь замыкается, включает реле, которое отключает выход частотника. Снова включить схему защита позволит только при устранении поломки и нажатии сброса блокировки.

Датчик давления соединен с входом частотника, создавая обратную связь в уравновешивании давления. Работа стабилизации контролируется регулятором частотника. Нужное давление устанавливается потенциометром с помощью пульта частотника. При аварии горят индикаторные лампы. Шкаф с устройством управления подогревается специальными нагревателями, которые включаются от термореле. От коротких замыканий защищает автоматический выключатель.

Автоматизация водоснабжения считается в техническом развитии важнейшим аспектом. Это нашло свою актуальность не только на крупных станциях водоснабжения. Насосы с приборами автоматики создают комфортную работу отдельных водопроводов. Для организации такого водопровода необходимо рассчитать скважинный насос, подобрать по результатам расчета преобразователь частоты.

Пример работы частотника на демонстрационном стенде

Во всем мире пользуются для управления насосами достаточно давно. К сожалению, в России такая техника пока не прижилась. Расскажем, в чем прелесть этих маленьких незамысловатых коробочек, и какой огромный плюс они дают потребителю при их использовании в системе частного водоснабжения.

Что такое частотный преобразователь? Как правило, владельцы домов и коттеджей используют в своих системах водоснабжения погружные скважинные насосы. осуществляется при помощи реле давления и гидроаккумуляторов различной емкости.

Реле давления имеет два порога: верхний и нижний. При таком устройстве системы водоснабжения в момент, когда насос включается, давление падает очень сильно и потребителю это некомфортно. Он испытывает дискомфорт, потому что давление меняется. Особенно это чувствуется при приеме душа. Владельцы коттеджей это прекрасно понимают, так как они уже сталкивались с этой проблемой. Те, кому только предстоит обустроить свою систему водоснабжения, эта информация окажет помощь в представлении ожидаемого эффекта.

Как улучшить комфорт, чтобы давление в системе было постоянным? Есть решение этой проблемы. Это применение частотного преобразователя. Многие компании осуществляют поставку частотников фирмы Italtecnica. Этот концерн выпускает частотные преобразователи с монофазными насосами серии . Эти частотные преобразователи могут управлять монофазными насосами мощностью до 1,5 киловатт.

Функциональность преобразователя

Как работают преобразователи? Они изменяют частоту в сети. Частота сети в России 50 герц. SIRIO меняет частоту с 25 до 50 герц в зависимости от потребления воды. Чем больше потребляется воды, тем быстрее крутится двигатель. Чем меньше потребление воды, тем частота тока в сети меньше и двигатель замедляется, при этом потребляя меньше энергии.

На стенде смонтирована система водоснабжения с погружным скважинным насосом, частотным преобразователем и гидроаккумулятором на 5 литров. Прелесть частотных преобразователей заключается в том, что им не требуется большой гидроаккумулятор для работы. Достаточно маленького гидроаккумулятора, даже при производительности насоса 4 м 3 в час. В данном случае гидроаккумулятор не служит как накопитель, он только гасит гидроудары. Эти гидроудары очень незначительны, потому что . В момент, когда стартует насос, он подает на него частоту всего 25 герц, поэтому насос запускается очень медленно, при этом потребляет мало энергии.

В данном случае на стенде имитирована система водоснабжения из четырех кранов. Преобразователь частоты запрограммирован таким образом, что он будет поддерживать постоянно 3 атмосферы в системе водоснабжения, независимо от того, один кран открыт или четыре. При открытии крана с водой насос начинает запускаться. Происходит это плавно, в течение нескольких секунд. Насос начинает набирать обороты, которые достаточно на низком уровне. Если мы открываем остальные краны, насос начинает увеличивать свои обороты, частота сети будет меняться в сторону увеличения для того, чтобы компенсировать потерю давления на нескольких кранах.

Потребление в этом случае будет очень комфортным. Давление не будет изменяться независимо от того, сколько кранов открыто. При закрытии кранов частота вращения на двигателе начинает падать, но давление при этом останется неизменным. В нашем случае запрограммировано давление на 3 атмосферы. Независимо сколько кранов открыто это давление будет постоянным. Закрываем все краны, и видим, что происходит отключение насоса, замедление вращения двигателя. Через несколько секунд насос выключается, набрав 3 атмосферы.

Достоинства частотных преобразователей в системе водоснабжения

Плюсов несколько:

Не нужен большой гидроаккумулятор. Это экономия пространства и денежных средств.
Частотный комфортным. Вы получаете постоянное давление в системе независимо от того, сколько кранов вы открыли. Бывает так, что на первом этаже открыли душ, на втором срабатывает стиральная машина. При этом человека обдает кипятком, либо холодной водой, так как разность горячей и холодной воды обуславливается разностью давления в 0,5 атмосферы. Это чувствительно при приеме душа. В нашем случае это не зависимо, сколько человек пользуется водой, давление в системе остается постоянным.
Экономия электроэнергии. Это также очень важно. Преобразователь частоты стоит не дешево, но экономия от его использования окупается через два года.
Преобразователь защищает насос. Если в системе закончится вода, то преобразователь отключится, тем самым предотвратит сгорание насоса. Если в насосе заклинят рабочие колеса, он также выключится. Если в системе есть утечки, он будет несколько раз перезапускаться, потом отключится, так как наличие утечек может повредить насос. В частотнике предусмотрена защита от перенапряжения. Если напряжение высокое, он просто не запустится. При очень низком напряжении преобразователь тоже не запустит насос, так как двигатель может выйти из строя. Также частотник имеет защиту по току. Часто бывает, что на вал двигателя могут намотаться посторонние предметы, или попасть песок, который будет подклинивать рабочие колеса. В этом случае ток в обмотке двигателя будет расти, но тепловая защита еще не сработает, частотник также отключит насос, чтобы можно было провести чистку насоса. Обычные средства защиты не спасают от повышенного тока, потому что тепловая защита рассчитана на максимальный ток. А когда номинальный ток повышается на 20%, это незаметно, но происходит медленное убивание мотора насоса. Повышенный ток приводит к расслоению обмоток двигателя, лака на них, постепенно обмотка сгорает. Потребитель заметит этот процесс только через 2-3 месяца.

Частотник обладает большим комфортом. Его использование в частном доме позволяет получить полноценный водопровод с постоянным давлением. Занимает малые габариты, экономит электроэнергию. Это немаловажно, так как насосы обычно имеют большую мощность, 1,5 – 2 кВт. На преобразователи дается гарантия от 1 до 2-х лет заводом производителем.

Как подобрать частотный преобразователь

Технические данные должны сочетаться с мощностью и типом мотора насоса, с которым он будет работать. Нужно учесть нужный интервал регулировки, точность настраивания и поддержки момента вращения на двигателе.

Особенность конструкции инвертора, его габариты, управление, конфигурация также оказывают влияние на выбор. Чаще в скважинах монтируют асинхронные моторы. Частотник к нему выбирается исходя из мощности, чтобы ее величина была больше, чем у двигателя.

Если в сети два насоса, то лучше выбрать частотник с векторным управлением, дающим возможность поддерживать обороты мотора при изменяющихся нагрузках, функционировать без понижения оборотов. Такие устройства точнее контролируют момент двигателя и скорость работы.

Частотники разделяются на классы по напряжению: для бытовых нужд на 220 В, промышленные до 500 В, высоковольтные до 6000 В. А также устройства имеют разную степень защиты, тип управления. Крупные производители выпускают инверторные блоки насосов. В них частотники привязаны к моделям насосов, даются рекомендации по использованию. Потребителю не нужно задумываться о выборе, консультант разъяснит все особенности применения.

На видео — погружной насос.

В системах управления бытовыми электрическими насосами может использоваться автоматика разных видов — от простейших недорогих реле до сложных блоков электронного управления, превосходящих по цене простую автоматику в десятки раз. Самыми перспективными и высокотехнологичными устройствами для управления насосным оборудованием считаются приборы, изменяющие частоту питающего напряжения насосов.

Частотное преобразование по сравнению с обычной схемой подключения электрического насосного оборудования с использованием реле давления имеет следующие преимущества:

Позволяет поддерживать в системе постоянное давление вне зависимости от объема потребления воды. Автоматика отслеживает напор и изменяет скорость работы электрического насоса.
Водопроводная магистраль практически не подвержена гидроударам, в связи с чем гидроаккумулятор может быть заменен на прибор меньшего объема или вообще исключен из системы.

Частотное регулирование обеспечивает плавный пуск и остановку электрического насоса — это увеличивает срок его службы за счет исключения из рабочего режима резких скачков напряжения, наиболее часто приводящих к выходу из строя любого электрооборудования.
Скважинные насосы с частотным регулированием существенно экономят электроэнергию — они не нагнетают в систему избыточное давление при работе на полную мощность, расчет показывает, что экономия может быть до 50%.
По удобству пользования и простоте управления частотные устройства значительно превосходят системы с реле давления. Для получения необходимого давления не требуется длительная настройка системы по манометру путем вращения винтов в реле — достаточно выбрать необходимое значение на пульте управления устройства, нажав соответствующую кнопку.

Рис. 1 Внешний вид подключения блока управления с преобразователем частоты

Принцип работы частотного преобразователя

Регулирование скорости вращения вала электродвигателя путем снижения числа его оборотов за счет изменения частоты питающего напряжения, является единственным способом получения малой производительности электронасоса без снижения коэффициента полезного действия.

Способ частотного управления асинхронным двигателем был сформулирован еще в 30-х годах советским академиком Костенко, его техническая реализация произошла намного позднее после появления мощных полупроводниковых устройств — тиристоров.

Рис. 2 Функциональная схема частотного управления асинхронным трехфазным двигателем

Электронная схема управления асинхронным трехфазным двигателем, позволяющая менять его частоту вращения путем изменения частоты и амплитуды питающего напряжения, состоит из трех основных блоков:

Цепь постоянного тока. Электронными элементами цепи являются выпрямители и фильтры, преобразующие переменный ток частотой 50 Гц. напряжением 380 В. в постоянное напряжение.

Силовой импульсный инвертор. Транзисторные полупроводниковые приборы реализуют широтно-импульсную модуляцию, работая в ключевом режиме, то есть находятся в разомкнутом (выключенном состоянии) или в замкнутом (состоянии насыщения). В первом случае их сопротивление стремится к бесконечности и ток в цепи очень мал, поэтому падение напряжения на транзисторах невелико, как и рассеиваемая мощность. При подаче открывающего напряжения сопротивление p-n перехода стремится к нулю и падение напряжения на транзисторе незначительно, как и рассеиваемая на нем мощность. Переходные состояния вызывают существенное повышение выделяемой на транзисторах мощности, но длятся короткий отрезок времени, не вызывая перегрева приборов и выхода их из строя. Схемы управления с частотным (широтно — импульсным) преобразованием имеют КПД порядка 98%.

Рис. 3 Управляющие импульсы в схеме ШИМ

На выходе транзисторных ключей получают напряжение в виде импульсов одинаковой амплитуды с разной длительностью. Система управления организует работу транзисторных ключей, задавая время их открытого и закрытого состояния — соответственно изменяется ширина импульсов.

В приводах асинхронных двигателей используется трехуровневая широтно-импульсная модуляция с импульсами положительной и отрицательной полярности. На обмотку электродвигателя подается переменное импульсное напряжение прямоугольной формы (V), при этом магнитный поток в статоре (B) имеет синусоидальную форму.