In Anlagen eingesetzte Pumpen autonome Wasserversorgung und Heizung, sind produktiv, aber gleichzeitig recht kostenaufwendig in Bezug auf die Betriebsmittel durch hohes Level Energieverbrauch. Sie können die Kosten senken und die Lebensdauer der Pumpe erheblich verlängern, indem Sie sie mit einem Frequenzumrichter ausstatten, über den wir in diesem Artikel sprechen.

Sie erfahren, warum Sie ihn brauchen und welche Funktionen der Frequenzumrichter erfüllt. Das Funktionsprinzip solcher Geräte, ihre Varianten, technische Eigenschaften und Empfehlungen für die Auswahl von Aufnehmern für Bohrloch- und Umwälzpumpen.

1 Warum brauchen Sie einen Frequenzumrichter?

Fast alle modernen Pumpen im Budget und Medium verkauft Preiskategorie, sind nach dem Drosselprinzip ausgelegt. Der Elektromotor solcher Aggregate arbeitet immer mit maximaler Leistung, und die Änderung des Durchflusses / des Drucks der Flüssigkeitszufuhr erfolgt durch Einstellen Absperrventile, was den Querschnitt des Durchgangslochs verändert.

Dieses Funktionsprinzip hat eine Reihe von erhebliche Nachteile, es provoziert das Auftreten von Wasserschlägen, da die Pumpe unmittelbar nach dem Einschalten beginnt, Wasser mit maximaler Leistung durch die Rohre zu pumpen. Ein weiteres Problem ist der hohe Energieverbrauch und der schnelle Verschleiß der Systemkomponenten – sowohl der Pumpe als auch der Ventile mit der Rohrleitung. Und von einer Feinabstimmung eines solchen Wasserversorgungssystems zu Hause aus einem Brunnen kann keine Rede sein.

Die oben genannten Nachteile sind nicht typisch für Pumpen, die mit einem Frequenzumrichter ausgestattet sind. Mit diesem Element können Sie den in der Wasserversorgung oder Heizungsleitung erzeugten Druck effektiv steuern, indem Sie die dem Motor zugeführte Strommenge ändern.

Wie Sie im Diagramm sehen können, Pumpenausrüstung wird immer nach dem Parameter der maximalen Leistung berechnet, bei maximaler Last arbeitet die Pumpe jedoch nur in Zeiten mit Spitzenwasserverbrauch, was äußerst selten ist. In allen anderen Fällen erhöhte Leistung Ausrüstung ist überflüssig. Ein Frequenzumrichter, wie die Statistik zeigt, spart es beim Betrieb von Umwälz- und Bohrlochpumpen bis zu 30-40% Strom.

1.1 Design und Arbeitsalgorithmus

Frequenzumrichter für Wasserversorgungspumpen ist ein elektrisches Gerät, das umwandelt konstanter Druck Stromnetz mit einer vorgegebenen Amplitude und Frequenz zu alternieren. Fast alle modernen Wandler werden nach dem Schema der doppelten Stromänderung hergestellt. Dieses Design besteht aus 3 Hauptteilen:

• ungesteuerter Gleichrichter;
• Pulswechselrichter;
• Steuersystem.

Zentrales Gestaltungselement ist ein Pulswechselrichter, der wiederum aus 5-8 Transistorschaltern besteht. Mit jedem der Schlüssel ist ein entsprechendes Element der Statorwicklung des Elektromotors verbunden. In ausländischen Konvertern werden Transistoren der IGBT-Klasse verwendet, auf Russisch - ihre inländischen Gegenstücke.

Das Steuerungssystem wird durch einen Mikroprozessor dargestellt, der parallel die Funktionen des Schutzes (schaltet die Pumpe bei starken Stromschwankungen im Netz aus) und der Steuerung ausführt. Bei Bohrlochpumpen für Wasser ist das Steuerelement des Messumformers mit einem Druckschalter verbunden, der einen vollautomatischen Betrieb der Pumpstation ermöglicht.

Der Betriebsalgorithmus des Frequenzumrichters ist recht einfach. Erkennt der Druckschalter, dass das Druckniveau im Hydrauliktank unter das zulässige Minimum gesunken ist, wird ein Signal an den Umrichter übermittelt und dieser startet den Pumpen-Elektromotor. Der Motor beschleunigt sanft, wodurch die auf das System wirkenden hydraulischen Belastungen reduziert werden. Moderne Umrichter ermöglichen es dem Benutzer, die Beschleunigungszeit des Elektromotors innerhalb von 5-30 Sekunden selbstständig einzustellen.

Während der Beschleunigung überträgt der Signalgeber kontinuierlich Daten über das Druckniveau in der Rohrleitung an den Messumformer. Nach Erreichen des gewünschten Wertes stoppt das Steuergerät die Beschleunigung und behält die eingestellte Motordrehzahl bei. Wenn die an die Pumpstation angeschlossene Wasserentnahmestelle beginnt, mehr Wasser zu verbrauchen, erhöht der Umrichter den Versorgungsdruck durch Erhöhung der Pumpenleistung und umgekehrt.

1.2 Pumpenbetrieb gepaart mit Frequenzumrichter (Video)

Wenn die von Ihnen verwendete Pumpe keinen eingebauten Frequenzumrichter hat, können Sie einen solchen Leistungsregler selbst kaufen und installieren. In der Regel geben Pumpenhersteller im technischen Pass an, welcher spezifische Umrichter für dieses Gerätemodell geeignet ist.

1. Leistung - Der Spannungswandler wird immer basierend auf der Leistung des Umrichters ausgewählt, an den er angeschlossen ist.
2. Eingangsspannung - gibt die Stromstärke an, bei der der Wandler betriebsbereit bleibt. Hier ist es notwendig, mit Blick auf die Schwankungen Ihres Stromnetzes zu wählen (Unterspannung führt zum Stillstand des Gerätes, bei erhöhter Spannung kann es einfach ausfallen). Berücksichtigen Sie auch die Art des Pumpenmotors - drei-, zwei- oder einphasig.
3. Einstellfrequenzbereich - für Bohrlochpumpen beträgt der optimale Bereich 200-600 Hz (je nach anfänglicher Pumpenleistung), für Umwälzpumpen 200-350 Hz.
4. Die Anzahl der Steuerhübe und Ausgänge - je mehr, desto mehr Befehle und damit die Betriebsarten des Umrichters können Sie konfigurieren. Mit der Automatisierung können Sie die Geschwindigkeit beim Start, verschiedene Modi für maximale Geschwindigkeit, Beschleunigungsraten usw. einstellen.
5. Steuerungsmethode - Für eine Bohrlochpumpstation ist eine Fernbedienung am bequemsten, die sich im Haus befinden kann, während ein Konverter mit Fernbedienung perfekt für Umwälzpumpen ist.

Wenn Sie alle Geräte auf dem Markt ausgesiebt haben und mit der Tatsache konfrontiert sind, dass es einfach keine für die Eigenschaften geeigneten Geräte gibt, müssen Sie die Auswahlkriterien auf den entscheidenden Faktor beschränken – die Stromaufnahme des Motors, nach der die Nennleistung des Umrichters gewählt wird.

Berücksichtigen Sie auch bei der Auswahl eines Frequenzsteuergeräts, insbesondere von inländischen oder chinesischen Herstellern, den Zeitraum Garantieleistungen... Anhand der Dauer kann man indirekt die Zuverlässigkeit der Ausrüstung beurteilen.

Ein paar Worte zu den Herstellern. Das führende Unternehmen in diesem Bereich ist Grundfoss (Dänemark), das den Markt mit über 15 verschiedene Modelle Konverter. Für Pumpen mit einem dreiphasigen Elektromotor ist das Modell Micro Drive FC101 geeignet, für einphasig (Betrieb mit einer Standard-220-V-Stromversorgung) - FC51.

Preislich günstiger ist das Equipment von Rockwell Automation (Deutschland). Das Unternehmen bietet eine Reihe von PowerFlex 4- und 40-Antrieben für Umwälzpumpen mit geringer Leistung und die PowerFlex 400-Serie für Untertage Pumpstationen(3 parallel geschaltete Pumpen können gleichzeitig von einem Umrichter arbeiten.

Denken Sie daran, dass der Preis eines guten Konverters manchmal die Kosten einer Pumpe erreichen kann, daher sollte der Anschluss und die Einstellung eines solchen Geräts ausschließlich von Fachleuten durchgeführt werden.

Der Einsatz von Frequenzumrichtern zur Steuerung von Pumpen ist heute eine Notwendigkeit, kein Luxus. Dank an Frequenzregelung es ist möglich, den Stromverbrauch in Momenten mit reduziertem Wasserverbrauch zu reduzieren, sowie loszuwerden Überdruck im Netz, die häufig die Ursache von Unfällen ist. Durch den Einsatz von Frequenzumrichtern wurde es möglich, einen konstanten Wasserdruck am Verbraucher aufrechtzuerhalten.

Wie funktioniert die Frequenzumwandlung bei Pumpen?

Nehmen wir eine Pumpe, die von einem zweipoligen Motor mit einer Wellendrehzahl von 2800 U/min angetrieben wird, während wir am Pumpenausgang die Nennförderhöhe und -kapazität erhalten. Jetzt werden wir mit Hilfe eines Frequenzumrichters die Frequenz senken, was zu einer Verringerung der Drehzahl des Motors führt, was bedeutet, dass sich die Pumpenleistung ändert. Mit Hilfe des Sensors werden Informationen über den Druck im System an die Frequenzumrichtereinheit gesendet und somit ändert sich basierend auf den Daten des Sensors die dem Elektromotor zugeführte Frequenz.

Welche Frequenzumrichter können an Pumpwerken verwendet werden?

Existiert verschiedene Hersteller Angebot spezialisiert Frequenzumrichter für Pumpen, einschließlich Vacon 100 Flow (neu ab Finnischer Hersteller Vacon), INNOVERT VENT (China) und andere Modelle. Sie sind kompakt, haben eine benutzerfreundliche Oberfläche und können in verschiedenen Schutzarten (IP 21, IP 54, IP65) ausgeführt werden. Die höchste Schutzart ist IP 65, die wasser- und staubdicht ist, aber gleichzeitig einen höheren Preis hat.
Der Leistungsbereich, in dem die Frequenzumrichter präsentiert werden, ist ziemlich breit: von 0,18 bis 315 kW und mehr, wenn sie mit 220 und 380 V aus einem 50-60-Hz-Netz betrieben werden.

Anwendung von Frequenzumrichtern für Bohrlochpumpen

Um einen Frequenzumrichter für Bohrlochpumpe, ist es notwendig, die Tiefe des Brunnens zu berücksichtigen. Wenn beispielsweise ein artesischer Brunnen mehr als 100 m tief ist, müssen Drosseln verwendet werden, die die Haltbarkeit der Kabelisolierung erhöhen und andere unerwünschte Auswirkungen reduzieren können.

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Frequenzumrichter für Pumpe 220V (für einphasige Pumpen) ist ein elektronisches Gerät, das das Ein- und Ausschalten der Elektropumpe steuert und ihren Betrieb in Abhängigkeit von den in jedem bestimmten Zeitraum herrschenden Versorgungsbedingungen anpasst. Dieses Gerät ist speziell für Haushaltssysteme wo die Wasserversorgung für relativ kurze Zeit benötigt wird und in der Regel einen ausgeprägten Verbrauchsplan hat.
Funktionen:
... Schutz vor "Trockenlauf", der bei zu geringer Wassermenge an der Absaugung auftritt.
... Automatischer Wiederanlauf nach Abschalten der Pumpe wegen Trockenlauf.
... Digitale Druckanzeige auf dem Bildschirm des Geräts.
... LEDs und Anzeige auf der Platine signalisieren die Betriebsarten des Gerätes sowie das Auftreten von Fehlern.
... Notabschaltung und Meldung von Systemfehlern.
... Digital Eingabegerät für Schwimmer oder Anschluss an externes Gerät Steuerung.
... Elektrische Anschlüsse für einfachen Kabelanschluss.

Die Pumpe beginnt mit maximaler Geschwindigkeit zu arbeiten und passt sich dann allmählich an die Arbeit an, abhängig von der im System erforderlichen Förderhöhe. Dadurch wird der Ausgangsdruck konstant gehalten, was für einen komfortableren Verbrauch sorgt.
Der Druck wird nach dem maximalen Zeitintervall (dieser Wert wird über den Parameter „Kühlmodus“ eingestellt von 5 bis 30 Minuten, je nach Pumpentyp) geregelt, in dem Wasser dem Verbraucher zugeführt wird. Nach Ablauf der eingestellten Zeit, wenn noch Wasserbedarf besteht, läuft der Pumpenmotor bei maximale Geschwindigkeit um Überhitzung durch reduzierte Belüftung zu vermeiden.

Wenn alle Verbrauchsquellen geschlossen sind, können Sie durch Abschalten der Pumpe und anschließendes Abkühlen des Motors die Regelzeit für den nächsten Pumpenzyklus (ab dem Einschalten) neu einstellen. Diesmal wird in Abhängigkeit von der Pausenzeit und der Laufzeit berechnet (eine Minute Stillstand der Pumpe entspricht einer Minute Regelung im nächsten Zyklus).

Anwendung:
... Elektronische Durchfluss- und Druckkontrollgeräte.
... Frequenzumrichter (Inverter) zur Konstantdruckregelung.
... Trockenlaufschutz.

Spezifikationen:
Netzstromversorgung: einphasig 230V ± 10% - 50 / 60Hz.
Ausgangsspannung: einphasig 230V ~.
Maximale Motorleistung: 750W - 1 PS
Maximaler Strom pro Leitung: 6A, 230W ~.
Maximal zulässiger Druck: 800 kPa (8 bar).
Maximale Flüssigkeitstemperatur: 30 ° C.
Druckverlust: 0,7 bar bei 150 l/min.
Einstellbereich Einschaltdruck: 1,5 ÷ 5 bar.
Hydraulischer Anschluss: Außen-/Innengewinde 1".
Modulationsbereich der elektrischen Spannung: 230 ÷ 170 V.
Schutzklasse: IP65.