Основными задачами двадцать первого века являются уменьшение уровня энергопотребления и экологическая безопасность. Начиная с 2005 года на регулярных встречах лидеров «большой восьмерки» эти вопросы выделились на уровень ключевых глобальных. Для исследования возможностей экономии в энергетике продукции европейскими странами в том же году были утверждены EcoDesign директивы. Исходя из этих директив, энергопотребление европейскими странами должно сократиться на 34 тераватт-час в год.
Вентиляторы и кондиционеры входят в лидирующую группу оборудования по потреблению электроэнергии в Европе. Величина электропотребления в Европе на данный момент составляет 400 тераватт-час в год, а до 2020 года она может достичь 650 тераватт-час в год. В прошедшем 2010 году Европарламент принял жесткие меры по обязательному сокращению потребления электроэнергии вентиляторами. Соответственно, все европейские производители вентиляционной техники при создании своей продукции вынуждены учитывать новые нормы энергоэффективности.
ЕС-двигатели являются одним из самых перспективных направлений в области производства вентиляторов. Уже в настоящее время ЕС- двигатели нашли широкое применение в холодильной, вентиляционной технике, кондиционерах, тепловых насосах. По предварительным расчетамдальнейшее применение ЕС-технологий в этих отраслях позволит сократить потребление электроэнергии в Европе более чем на 30%.

ЕС-двигатели , или электронно-коммутируемые двигатели с постоянными магнитами, - это бесщеточные двигатели постоянного тока с внешним ротором, имеющие встроенную функцию управления и с возможностью непосредственного подключения к сети переменного тока. В отличии от традиционных двигателей, с трансформаторной или электронной регулировкой частоты оборотов, в ЕС-двигателях оптимальная и эффективная работа на любых оборотах обеспечивается электронной (бесконтактной) коммутацией.
Встроенный ЕС-контроллер позволяет управлять вентилятором с учетом сигналов внешних устройств (датчиков температурыдавления, влажности, таймера и т д.) дистанционно, посредством системы диспетчеризации.
Кроме существенной экономии энергии, ЕС-вентиляторы, вследствии малого нагрева, не нуждаются в дополнительном охлаждении, а затраты на их сервисное обслуживание минимальные.
Наличие полного автоматического контроля работызащиты от перегрева, перекоса фаз, блокировки ротора и тому подобное значительно удлиняет срок эксплуатации ЕС-техники по сравнению с традиционной.
За счет того, что ЕС-вентиляторы имеют конструкцию, при которой двигатель находится внутри рабочего колеса, возможность его механических повреждений сведена к минимуму. Кроме этого, такая конструкция вентилятора позволяет достигнуть превосходной балансировки системы, максимально компактного размера, минимального уровня шума.
Отсуствие клиноременной передачи, шкивов, механизмов натяжения и других элементов традиционных вентиляторов сводит к минимуму и эксплуатационные затраты.
Всё вышеуказанное и максимальная возможность плавной и точной регулировки в зависимости от внешних условий без какого-либо дополнительного оборудования, минимизирует общую стоимость системы.
ЕС-двигатели более надежны в работе при колебаниях сети. В отличие от обычных асинхронных двигателей, которые при небольшом превышении напряжения начинают перегреваться, ЕС-двигатели стабильно работают при напряжениях до 480В, а при понижении напряжения до определенного уровня двигатель выдает аварийный сигнал и плавно останавливается.
Несмотря на то, что ЕС-вентиляторы имеют достаточно высокую на сегодняшний день стоимость, срок окупаемости их небольшой.

Отличительной особенностью нового цифрового формата технологии хранения овощей и фруктов Тургор АМ от традиционных зарубежных технологий является применение высоконапорных радиальных центробежных вентиляторов с ЕC-моторами (электронно-коммутируемых) .

Специалисты компании Тургор АМ , руководствуясь многолетним опытом хранения, считают, что именно ЕС-вентиляторы от немецкого концерна ebm-papst на основе "зеленых" технологий GreenTech являются лучшим решением по обеспечению технологии хранения овощей и фруктов в соответствии с последними научными исследованиями в области специфики агротехнологий, энергосбережения и экологии.

Данные вентиляторы уже на протяжении многих лет отлично справляются с жесткими условиями эксплуатации , которые наблюдаются в сельскохозяйственной сфере: влажность, вибрации, пыль, грязь, перепады температур и др. Двигатель имеет пылевлагонепроницаемое исполнение и оснащен износостойкими подшипниками.

У ЕС-двигателей КПД более 90% при любой частоте вращения. Увеличенный КПД означает не только лучшее использование первичной энергии, но и то, что при работе в окружающую среду будет выделяться меньше тепла.

По сравнению со стандартными вентиляторами с асинхронными двигателями ЕС-вентиляторы потребляют на 50% меньше электроэнергии .

На графике: отличие технологий АС (асинхронные двигатели) и ЕС (электронно-коммутируемые двигатели)

ЕС-технология может быть использована во всем диапазоне, закрашенном голубым цветом. Кроме того, на темно-синем поле ЕС-технология имеет явные резервы мощности, по сравнению с АС-технологией.

В области плавной регулировки показатели абсолютной и относительной экономии значительно выше. По сравнению с обычным фазовым управлением ЕС-технология в зависимости от рабочей точки потребляет в 2 раза меньше энергии.

Максимальная производительность гарантирована!

ЕС-вентиляторы имеют точную, очень деликатную и плавную регулировку частоты вращений от 0 до 100%. Благодаря этому обеспечивается единая скорость потока, несмотря на различные по характеристикам препятствия, что позволяет без дополнительного оборудования достигать эффективного воздухораспределения с равномерными скоростями в продукте и во всем объеме зоны хранения .

Благодаря конструкции двигателей с внешним ротором вентиляторы имеют очень компактные размеры . ЕС-двигатель интегрирован непосредственно в крыльчатку, благодаря чему монтажные размеры существенно уменьшаются.

Электроника и двигатель образуют единый узел, не требуется дополнительное оборудование : фильтры ЭМС, экранированные кабели или внешние автоматы защиты двигателя и др.

Затратные согласования при вводе в эксплуатацию также практически не нужны , как и меры по заземлению и экранированию. Поэтому данные вентиляторы для вентиляционных установок, например, как модуль активной вентиляции и микроклимата ПТК "Тургор АМ" , являются настоящим решением "plug-and-play" ("включай и работай"). Такое решение помогает избавиться от большого количества отдельных деталей, делает процесс монтажа удобнее и эффективнее.

Управление работой ЕС-вентиляторов производится через цифровой интерфейс . Это позволяет объединять в сеть большое количество вентиляторов , при этом позволяет очень удобно сбалансировать производительность каждого вентилятора в соответствии с определенными потребностями.

Благодаря этому обращение с техникой существенно упрощается , начиная с конфигурации при вводе в эксплуатацию и заканчивая сервисом, диагностикой неисправностей и техническим обслуживанием.

Вентиляция с ЕС-двигателями

Системы вентиляции, отопления и кондиционирования являются самыми крупными потребителями энергии в зданиях. На них приходится до 70% общего энергопотребления.

Необходимо максимально эффективно использовать имеющуюся энергию, по возможности повторно ее применять, а также использовать бесплатную возобновляемую энергию окружающей среды (грунта, воздуха, воды).

Сэкономленные деньги - это заработанные деньги, а лучшая возобновляемая энергия - это энергия, которая не расходуется зря.

Наша компания предлагает проектирование , монтаж , наладку новых систем энергосберегающей вентиляции , а также модернизацию и снижение энергопотребления существующих систем.

Одним из направлений снижения энергопотребления в системах микроклимата является применение электронно-коммутируемых (Electronically Commutated) двигателей со встроенной электроникой управления или, более кратко, EC-двигателей .

ЕС-двигатели привлекают все большой интерес потребителей, специалистов и производителей благодаря кардинальному снижению энергопотребления, увеличению производительности оборудования и срока его бесперебойной работы.

Вентиляторы c электронно-коммутируемыми EC-двигателями потребляют до 50% меньше энергии, чем обычные. Эксплуатационные расходы при их использовании уменьшаются в среднем на 30%. Во многих странах потребители и производители вентиляционного оборудования массово переходят на ЕС-вентиляторы, ведь в масштабах объекта, предприятия, а тем более - города или страны, это приводит к колоссальной экономии электроэнергии и денежных средств.

Электронно-коммутируемый ЕС-двигатель представляет собой инновационную разработку немецкой компании ebm-papst Mulfingen, уникальность которой состоит в интеграции электроники непосредственно в двигатель.

Встроенная электроника гарантирует полный контроль над расходом энергии, точную, плавную и автоматическую поддержку параметров. В обычных вентиляторах для достижения аналогичных показателей требуется дополнительное управляющее оборудование.

Безусловное преимущество ЕС-двигателя - очень высокий КПД при любой частоте вращения, достигающий более 90%, за счет того, что его ротор является внешним с постоянными магнитами и в нем отсутствуют тепловые потери, неизбежные в случае короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя.

Сравнение КПД различных типов электро двигателей

Обеспечивая высокую мощность, вентиляторы, оснащенные ЕС-двигателями, отличаются низким уровнем шума, что особенно важно при использовании в составе оборудования для общественных объектов (супермаркеты, гостиницы), а также вблизи жилых домов и бытовой сфере.

ЕС-вентиляторы характеризуется высокой производительностью и оптимальным управлением во всем диапазоне скоростей вращения. Они отличаются длительным сроком службы - до 7-8 лет непрерывной работы. При этом благодаря исключительной надежности оборудования, сервисное обслуживание сведено к минимуму.

Принцип работы и устройство ЕС- двигателя

Приводимый в действие с помощью электронного коммутирующего устройства (контроллера) ЕС-двигатель представляет собой синхронный электродвигатель постоянного тока с внешним ротором, который в отличие от обычного двигателя не имеет трущихся и изнашивающихся деталей, таких как коллектор и щетки.

В магнитном поле, создаваемом встроенными в ротор постоянными магнитами, осуществляется управление вектором поля путем изменения направления тока в обмотке статора. В каждый момент времени контроллер вычисляет и подает на обмотку статора полярность тока, которая необходима для того, чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора с заданной скоростью.

ЕС-двигатель имеет внешний ротор, в котором располагаются сегменты с постоянными магнитами. Управление вращением ротора осуществляется за счет контролируемой подачи электроэнергии на обмотку статора в зависимости от положения ротора, которое отслеживается при помощи датчиков Холла, а также заданных параметров регулирования, поступающих, например, от внешних датчиков соответствующего типа в виде токовых (4-20 мА) или потенциальных (0-10 В) сигналов.

EC-двигатели возможно подключать к источнику постоянного тока или через встроенный коммутационный модуль к сети переменного тока (220 В, 380 В). С использованием стандартного интерфейса RS-485 или специальной шины ebm BUS обеспечена возможность управления вентилятором либо группой вентиляторов через компьютер. Возможно также использование технологии Bluetooth. Предусмотрена выдача тревожных и аварийных сигналов, а также обеспечение мониторинга работы системы.

С помощью электронного контроллера ЕС-двигателя может быть реализовано управление вентилятором по датчику температуры, давления или другим параметрам. Электронная плата ЕС-контроллера не требует обслуживания.

Ключевые преимущества EC-двигател ей :

• Низкое энергопотребление - высокий КПД двигателя (более 90%) из-за отсутствия тепловых потерь снижает энергозатраты на 30-50% по сравнению с асинхронными двигателями. С управлением оборотами потребление энергии снижается в 4-8 раз!
• Длительный срок службы и высокая надежность работы из-за отсутствия трущихся щеток, коллектора и пусковых токов при старте вентилятора, а также благодаря встроенной защите по электропитанию (более 80 000 часов непрерывной работы).
• Минимальный уровень шума и отсутствие вибрации при любой частоте вращения (шум ниже чем у традиционных вентиляторов на 20-35 дБ(А)! Отсутствуют резонансные шумы, сопровождающие работу двигателя с внешним частотным преобразователем.
• Компактность и сниженный вес - необходимые напор и расход воздуха можно получить с помощью вентилятора меньших габаритов, за счет чего сокращаются общие размеры и вес вентиляционных установок.
• Пониженное тепловыделение - EC-двигатель практически не выделяет тепла при работе, в то время как асинхронный АС-двигатель имеет рабочую температуру до + 75°C .
• Отсутствие высоких пусковых токов благодаря плавному запуску EC-вентиляторов в то время, как пусковой ток АС-вентиляторов обычно в 5-7 раза превышает номинальный. Возрастает срок безотказной работы EC-двигателя, уменьшается сечение электрокабелей и параметры пускового оборудования.
• Плавное и точное регулирование скорости вентиляторов- изменение производительности возможно в зависимости от любого управляющего сигнала (температуры, влажности, давления, качества воздуха и т.п.).
• Встроенное управление позволяет обойтись без дополнительного внешнего контроллера, частотного преобразователя, необходимости прокладки экранированного кабеля к преобразователю. Внешние датчики напрямую подключаются к двигателю.
• Высокая эффективность достигается даже на низких оборотах в отличие от двигателей с частотными преобразователями.
• Безопасность - встроенная защитаот превышения тока, перегрева, пропадания фазы, скачков напряжения, автоматическая блокировка двигателя при аварии. Не требуется дополнительных устройств защиты. Бесперебойная работа обеспечивается в неблагоприятных условиях окружающей среды и широком диапазоне номинального напряжения: 1~200..277 В или 3~380..480 В.
• Дистанционное централизованное управление и мониторинг. EC-вентиляторами можно управлять с высокой точностью дистанционно, в том числе через Интернет и объединять их в сеть для совместной работы. Дистанционный контроль всех параметров работы вентиляторов.

EC-motors: what, where, why and what for

E. P. Vishnevskiy, Candidate of Technical Science, technical Director, United Elements Group
G. V. Malkov, Product Manager

Specialists today are becoming more oriented on purchasing of energy saving equipment. It is more expensive than traditional, but fully pays back for itself in the process of operation.EC-motors described in the article allow for energy consumption reduction while increasing the equipment performance and time-to-fail.

Keywords: EC-motor,EC-fan, energy saving equipment

Описание:

В настоящее время специалисты все чаще ориентируются на приобретение энергосберегающего оборудования. По сравнению с традиционным оно более дорогое, но полностью окупает себя в процессе эксплуатации. ЕС-двигатели, которым посвящена данная статья, позволяют уменьшить энергопотребление, при этом увеличить производительность оборудования и срок его бесперебойной работы.

EC-двигатели: что, где, почему и зачем

Энергосбережение при применении EC-систем в различных областях

Выводы

Резюмируя все достоинства систем, приобретаемые при использовании EC-технологии, можно выделить главное: EC-вентиляторы с электронным управлением плавно реагируют на изменение требований по выходной мощности, работают в особо экономном режиме частичной нагрузки и нечувствительны к колебаниям напряжения. EC-вентиляторы обеспечивают снижение до 30 % расхода электрической энергии в сравнении с обычными трехфазными AC-вентиляторами.

Литература

1. Вишневский Е. П. Энергосбережение при проектировании систем микроклимата зданий // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2010. – № 1.
2. Вишневский Е. П., Чепурин Г. В. Новые европейские стандарты в области ОВК // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2010. – № 2.
3. ЕС-вентиляторы в тепловых насосах // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2008. – № 6.
4. ЕС-вентиляторы для овощехранилищ и грибных камер // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2010. – № 1.
5. Великолепный климат и низкие энергозатраты с ЕС-вентиляторами в циркуляторах воздуха Airius // Сантехника, Отопление, Кондиционирование (С. О.К.). – 2008. – № 2.
6. The synergy of EC motors and FCUs // Modern Building Services. 2006, August.
7. EC motors for unit coolers // Product Bulletin. 2007, October.
8. ГОСТ-Р 52539-2006. Чистота воздуха в лечебных учреждениях. Общие требования.
9. ГОСТ Р ИСО 14644-4-2002. Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды.

Приточно-вытяжные системы вентиляции и кондиционирования помещений различного назначения, требующих экономичного решения и управляемой системы вентиляции. Применение ЕС моторов в вентиляторе ВКМ позволило существенно уменьшить потребление электроэнергии (порядка 35%) и при этом обеспечить высокие аэродинамические характеристики и низкий уровень шума. Это особенно важно в случае применения вентиляторов в системах общественных объектов (банки, супермаркеты, рестораны, отели и т.д.), вблизи жилых домов, а также в бытовой сфере (например, вентиляция частных бассейнов). Благодаря ЕС моторам вентиляторы можно легко объединить в сеть и регулировать централизовано. Стальной корпус обеспечивает надежную работу при наружном монтаже. Предназначены для соединения с круглыми воздуховодами диаметром 160, 200, 250, 315 мм.

Конструкция

Корпус вентилятора изготовлен из стали с полимерным покрытием. Новые технологии изготовления конструктивных элементов обеспечивают абсолютную герметичность корпуса. Для более удобного подключения и использования вентилятор может оснащаться шнуром питания со штекером (ВКМ… ЕС Р).

Двигатель

Используются высокоэффективные электронно-коммутируемые (ЕС) моторы постоянного тока с внешним ротором, оборудованные рабочим колесом с загнутыми назад лопатками. Такие моторы являются на сегодняшний день наиболее передовым решением в области энергосбережения. ЕС моторы характеризуются высокой производительностью и оптимальным управлением во всем диапазоне скоростей вращения. Несомненным преимуществом электронно-коммутируемого двигателя является высокий КПД (достигает 90%).

Двигатели снабжены подшипниками качения для обеспечения большего срока эксплуатации (40 000 часов). Для достижения точных характеристик, безопасной работы и низкого уровня шума, при сборке, каждая турбина проходит динамическую балансировку. Класс защиты двигателя IP 44.

Регулировка скорости

Управление вентилятором осуществляется при помощи внешнего управляющего сигнала 0-10 В (регулировка производительности осуществляется в зависимости от уровня температуры, давления, задымленности и других параметров).При изменении значения управляющего фактора ЕС вентилятор изменяет скорость вращения, и подаёт ровно столько воздуха, сколько необходимо для вентиляционной системы. Максимальная скорость вращения вентилятора не зависит от частоты электрического тока в сети (возможна работа как в сети с частотой тока 50 Гц, так и 60 Гц). Вентиляторы можно объединять в единую компьютерную сеть управления. Программное обеспечение позволяет с высокой точностью управлять работой объединенных в сеть вентиляторов. На дисплей компьютера выводятся все параметры системы, и, при необходимости, можно задавать индивидуальный режим работы для каждого вентилятора в сети.

Монтаж

Допускается монтаж под любым углом относительно оси вентилятора. Присоединение к стене осуществляется при помощи крепежных кронштейнов, которые входят в комплект поставки. Подача питания на вентилятор осуществляется через наружную клеммную коробку