Базовий елемент, що забезпечує функціональність насоса, – це електродвигун. Раніше регулювання робочого процесу відбувалося за рахунок автоматики, тепер це завдання вирішує частотний перетворювач для насосів.

Функціональне призначення перетворювача частот у конструкції насоса

Інвертор (частотний перетворювач) забезпечує регулювання роботи насоса набагато краще, ніж реле. Він працює в один і той же час як стабілізатор, автоматика та регулятор робочого процесу. Завдяки йому забезпечується висока ефективністьприладу:

• Знижується рівень подачі електрики, при необхідності, та частоти обертання двигуна, що сприяє запобіганню насосу від передчасного зносу.
• Запобігається утворенню в трубах надлишкового тиску.
• Вирішується проблема зі стрибками напруги, що також збільшує термін експлуатації насоса.

Переважно вже в процесі збирання насосної станції вживлюється. До таких пристроїв потрібно віднести моделі досить відомого насоса Грундфос.

Візуально він являє собою коробку оснащену електронікою (кілька плат, датчик, що здійснює виміри, та інвертор, що вирівнює рівень напруги) та малогабаритним екраном.

Більш дорогі зразки оснащені мікропроцесорами. Можуть бути вбудовані акумулятори, додаткові вирівнювачі тощо.

Перетворювачі, що використовуються, можуть бути однофазного або трифазного типу.

За принципом роботи перетворювач частоти досить простий. Хвиля електричного струму подається на плати приладу. Розташовані там інвертори та стабілізатори забезпечують його вирівнювання. Одночасно з цим датчик зчитує дані тиску та іншу значущу інформацію.

Всі відомості перенаправляються до блоку автоматики. Далі, перетворювач частоти здійснює їх оцінку, визначаючи рівень потужності, який необхідно подати, і, відповідно, подаючи необхідний для продовження роботи обсяг електроенергії.

Як результат, перетворювач частоти може відрегулювати плавність запуску електродвигунів, рівень тиску води та зупинку роботи у критичній ситуації. Перелік всіх покладених на частотник «обов'язків» постійно розширюється зважаючи на вироблені розробниками удосконалень.

Процес управління діями перетворювача здійснюється лише натисканням потрібної кнопки з орієнтуванням на дані, що відображаються на екрані. Більш дорогі пристрої здатні розпізнати більша кількістькоманд. Найкращі якісні моделірозраховані на кілька десятків робочих режимів зі зміною швидкості та програми.

Витрати на інсталяцію та купівлю перетворювача повністю компенсуються протягом одного року експлуатації

Перелік позитивних функцій перетворювача частот:

• Здатність вирівнювати вхідну напругу.
• Забезпечує регулювання потужності насоса.
• Створення умов, які дозволяють економити електроенергію.
• Збільшення тривалості експлуатації насосного обладнання.
• Надання можливості роботи без гідроакумулятора.
• Стабілізація внутрішньосистемного тиску.
• Зниження рівня шумової дії насоса.

Також він працює як заступник автоматики.

Негативні моменти:

• Висока собівартість приладу.
• Здійснення налаштування та підключення зазвичай доступне лише фахівцям.

Перетворювач частот працює в конструкції насоса наступним чином: при значному падінні рівня тиску в гідробаку (визначається за допомогою реле), частотник отримує відповідний сигнал та дає команду на запуск електромотора. При цьому все здійснюється без різких рухів, потужність наростає поступово, забезпечуючи страховку від гідравлічного перевантаження. В даний час моделі перетворювачів забезпечують регулювання часу розгону від 5 до 30 секунд.

Поки здійснюється розгін перетворювач невпинно отримує відомості про те, яким є рівень тиску в трубопроводі. Як тільки цей рівень досягає потрібного значення, розгін припиняється, робота двигуна продовжується на досягнутій частоті.

Як вибирати та встановлювати обладнання?

Стандартна комплектація насосної станції складається з:

• Занурювальний або поверхневий насос;
• Манометр;
• Шланга, оснащеного нержавіючим покриттям;
• Гідроакумулятор;
• Реле тиску води.

До додаткового обладнаннявідносять:

• Джерела безперебійного живлення;
• Датчик;
• Блоки;
• Керуючі реле і т.д.

Якщо конструкція наявного насосного обладнання не оснащена перетворювачем частот, то можна здійснити його самостійну установку. Зазвичай документація насоса документації має вказівки щодо того, з яким саме перетворювачем може взаємодіяти насос даного типу.

У разі відсутності подібної інформації потрібно, спираючись на значущі параметри, підібрати перетворювач самостійно:

1. Рівень потужності.

Необхідна відповідність між потужністю електроприводу та перетворювача.

1. Значення вхідної напруги.

Вказівка ​​на те, за якої сили струму перетворювач працює. Тут необхідно враховувати, які можуть бути потенційні коливання в мережі (низький рівень напруги провокує зупинку, високий - поломку).

1. Категорія двигуна насоса.

Однофазний, двофазний чи трифазний.

1. Межі діапазону частотного керування.

Для свердловинного насоса потрібно 200 - 600 Гц (залежно від того, яка первинна потужність насоса), для циркулярного насоса - 200 - 350 Гц.

1. Відповідність числа входів/виходів управління експлуатаційним потребам.

Чим їх більше, тим більше можливостей керування робочим процесом.

1. Вибір відповідного способууправління.

У випадку зі свердловинним насосом - управління виносного типу, що дозволяє здійснювати управління безпосередньо з дому, а циркуляційний насос працює з пультом дистанційного керування.

Визначати надійність придбаних пристроїв потрібно побічно за тривалістю гарантійного терміну. Відповідно, чим він більший, тим краща якість.

Де встановлювати перетворювач для насосу?

Частотні перетворювачі, що мають гідравлічне підключення, встановлюються прямо на напірній магістралі. Без такого підключення на магістраль кріпиться лише датчик тиску води, з'єднаний з ПЧ.

Перетворити розташовується максимально близько до насоса, але тільки всередині приміщення, що опалюється. Загальна схемапідключення до живлення проста і не викликає труднощів.

Моделі перетворювачів для насосу

• Grundfos Cue

Перетворювачі, що випускаються компанією, розташованою в Данії та виробляє насоси. Як наслідок, ці частотники спроектовані у максимальній відповідності до конструкції моделей насоса від Грундфос. Прилад відповідає за тонке регулювання роботи всього механізму, виконання функцій, що охороняють і управляють. Перетворювачі системи Cue відрізняються різноманітністю високоякісних моделей (понад 15 видів в асортименті), проте вартість у них відповідна. Крім того, ціна безпосередньо залежить від того, для механізму якої потужності потрібно перетворювач частоти. Серед спектра моделей можна знайти перетворювачі і для однофазного насоса (), і трифазного (Micro Drive FC101).

• Erman E-9

Перетворювачі цієї компанії вирізняються бюджетністю. Відповідають за компенсацію крутного моменту, плавність запуску, контроль тиску і мають різними режимамикерування числом до 24-х. Відповідність за потужністю підбирається в індивідуальному порядку. Є захисний корпус, що оберігає від впливу пилу та бруду.

• Hyundai N 50

Перетворювач частот однофазного типу. Можна використовувати в побутових приладів. Рівень потужності становить 07-25 кВт. Малогабаритний, що робить його зручним для встановлення у будь-яких пристроях. Примітний тим, що забезпечує тонке налаштування завдяки кільком режимам налаштування та 16-ти дискретним швидкостям. Коштує приблизно вдвічі більше за попередню модель.

• PowerFlex 40

Моделі цієї марки відрізняються універсальністю та дуже популярні. Їх відмінна риса- якісний привід та векторне управління. Привід також гасить шуми під час роботи двигуна, автоматично підхоплює частоти обертання електричного двигуна, захищає весь механізм від перевантаження і перегріву, забезпечує плавний старт. За вартістю можна порівняти з Grundfos Cue.

Використання насоса в системах автономного водопостачання та опалення

Моделі насоса цієї категорії вважаються дуже продуктивними, але відрізняються надмірно високим рівнем енергоспоживання, що, звісно, ​​ускладнює експлуатацію. Зменшити обсяг енерговитрат, рівень тиску і продовжити термін служби дозволяють звичайно частотні перетворювачі.

Більшість сучасних насосів спроектована відповідно до принципу дроселювання. Електричні мотори цих механізмів знаходяться в режимі роботи на верхній межі межі, тобто буквально на знос. Найчастіше через відсутність плавності при включенні спостерігаються потужні гідравлічні удари, що псують конструкцію насоса. Щоб точно налаштувати такий механізм теж потрібно неабияк постаратися.

Розрахунок даних для насосного обладнання завжди проводиться виходячи з граничного рівня потужності, хоча максимального навантаження механізм відчуває лише епізодично при піковому споживанні води, що трапляється нечасто. В решту часу здійснення роботи на межі можливостей абсолютно невиправдане. Саме в такі моменти частотний перетворювач для циркуляційного та свердловинного насоса скорочує енергоспоживання на 30-40%.

Крім іншого, використання частотного перетворювача в станції насоса, що забезпечує доставку води, дозволяє запобігти проблемі «сухого ходу». Вона актуальна у випадках, коли води всередині системи немає, а двигун працює далі. Через «сухий хід» може відбутися перегрів двигуна та поломка механізму в цілому. Це ще раз доводить необхідність використання перетворювача.

Однофазний частотний перетворювач для насоса в рамках побутової системи водопостачання

Ергономічність приладів є важливим показником у межах побутового обслуговування. Поліпшення даного параметра для системи водопостачання, що використовує малопотужну однофазну модель насоса, важко, оскільки для цього потрібен перетворювач із вхідним/вихідним рівнем напруги 1х220В, а знайти такий нелегко.

Зазвичай побутові насосине мають нарікань з енергоспоживання, однак це не компенсує витрат на покупку, оскільки її рідкісна експлуатація.

Проте установка перетворювача у своїй не втрачає актуальності, оскільки він допомагає підтримці постійного мережного тиску. Інакше кажучи, тут здійснюється запит на комфортну експлуатацію.

Особливо важливою є така опція при використанні гарячої води. Тобто застосування частотника позбавляє від температурних стрибків і зміни сили напору.

Однофазні перетворювачі підходять як для занурювальних, так і для поверхневих насосів.

Однофазний перетворювач частоти для домашнього користування

Перетворювачі стандартного типу зазвичай не оснащені гідравлічним підключенням. Спроба самостійного модернізації пристрою під такі потреби може бути марною, навіть якщо за справу візьметься фахівець.

Усвідомлюючи цю проблему, Виробники, що займаються випуском перетворювачів частоти, створили спеціальний однофазний частотний перетворювач для насоса, що забезпечує побутові системи водопостачання.

Одним з подібних перетворювачів є , оснащений гідравлічним підключенням і здатний до виконання всіх стандартних задач частотника.

Насоси, що використовуються в системах автономного водопостачаннята опалення є продуктивним, але при цьому досить витратним в експлуатаційному плані обладнанням через високого рівняенергоспоживання. Зменшити витрати та суттєво продовжити термін експлуатації насоса можна укомплектувавши його частотним перетворювачем, про який ми поговоримо у цій статті.

Ви дізнаєтеся, навіщо потрібний і які функції виконує частотний перетворювач. Буде розглянуто принцип роботи таких пристроїв, їх різновиди, Технічні характеристикита наведено рекомендації щодо вибору перетворювачів для свердловинних та циркуляційних насосів.

1 Навіщо потрібний частотний перетворювач?

Практично всі сучасні насоси, що реалізуються в бюджетній та середній цінової категорії, спроектовані за принципом дроселювання Електромотор таких агрегатів завжди працює на максимальній потужності, а зміна витрати/тиску подачі рідини здійснюється за допомогою регулювання запірної арматурияка змінює переріз пропускного отвору.

Такий принцип роботи має низку істотних недоліків, він провокує появу гідравлічних ударів, тому що відразу після включення насос починає качати воду по трубах на максимальній потужності. Також проблемою є високе енергоспоживання та швидке зношування компонентів системи — як насоса, так і запірної арматури з трубопроводом. Та й про точне налаштування такої системи водопостачання будинку зі свердловини не може бути мови.

Вищеописані недоліки невластиві насосам, оснащеним частотним перетворювачем. Даний елемент дозволяє ефективно керувати тиском, створюваним у трубопроводі водопостачання або опалення, за допомогою зміни величини електроенергії, що надходить на мотор.

Як можна побачити на схемі, насосне обладнання завжди розраховується за параметром граничної потужності, проте в режимі максимального навантаження насос працює лише в періоди споживання води, що буває вкрай рідко. У всіх інших випадках підвищена потужністьобладнання є зайвим. Частотний перетворювач, як показує статистика, дозволяє економити до 30-40% електроенергії при роботі циркуляційних і свердловинних насосів.

1.1 Пристрій та алгоритм роботи

Частотний перетворювач для насосів водопостачання є електротехнічним приладом, який перетворює постійна напругаелектромережі в змінну за попередньо заданою амплітудою та частотою. Майже всі сучасні перетворювачі виконані за схемою подвійної зміни струму. Така конструкція складається з трьох основних елементів:

• некерований випрямляч;
• імпульсний інвертор;
• система керування.

Ключовим елементом конструкції є імпульсний інвертор, який у свою чергу складається із 5-8 ключів-транзисторів. До кожного ключа підключається відповідний елемент обмотки статора електромотора. У зарубіжних перетворювачах використовуються транзистори класу IGBT, у російських їх вітчизняні аналоги.

Система управління представлена ​​мікропроцесором, який паралельно виконує функції захисту (відключає насос при сильних коливаннях струму в електромережі) та контролю. У свердловинних насосах для води керуючий елемент перетворювача підключається до реле тиску, що дозволяє функціонувати насосну станцію в повністю автоматичному режимі.

Алгоритм роботи частотного перетворювача досить простий. Коли реле тиску визначає, що рівень тиску в гідробаку впав нижче за допустимий мінімум, передається сигнал на перетворювач і той запускає електромотор насоса. Двигун розганяється плавно, що знижує гідравлічні навантаження, що впливають на систему. Сучасні перетворювачі дозволяють користувачеві самостійно встановлювати час розгону електродвигуна в межах 5-30 секунд.

У процесі розгону датчик сигналу безперервно передає на перетворювач дані про рівень тиску трубопроводу. Після того, як воно досягає необхідної величини, блок керування зупиняє розгін і підтримує задану частоту обертів двигуна. Якщо точка водоспоживання, що підключена до насосної станції, почне витрачати більше води, перетворювач збільшить тиск подачі шляхом підвищення продуктивності насоса, і навпаки.

1.2 Робота насоса в парі з частотним перетворювачем (відео)

Якщо насос, що використовується вами, не має вбудованого частотного перетворювача, то придбати і встановити такий регулятор потужності можна самостійно. Як правило, виробники насосів у технічному паспорті вказують, який саме перетворювач підійде до даної моделі обладнання.

1. Потужність - перетворювач напруги завжди підбирається, виходячи з потужності електроприводу, до якого він підключається.
2. Вхідна напруга вказує на силу струму, при якій перетворювач залишається працездатним. Тут необхідно вибирати з огляду на коливання, які можуть бути у вашій електромережі (знижена напруга призводить до зупинки приладу, при підвищеному він може просто вийти з ладу). Також враховуйте тип двигуна насоса – трьох, двох або однофазний.
3. Діапазон частот регулювання - для насосів свердловин оптимальним буде діапазон 200-600 Гц (залежить від початкової потужності насоса), для циркуляційних 200-350 Гц.
4. Кількість ходів і виходів управління - чим їх більше, тим більше команд і, як наслідок, режимів роботи перетворювача в налаштуваннях. Автоматика дозволяє встановити швидкість обертів при пуску, кілька режимів максимальних обертів, темпи розгону і т.д.
5. Спосіб управління - для свердловинної насосної станції найзручніше буде виносне управління, яке можна розташувати всередині будинку, тоді як для циркуляційних насосів відмінно підійде перетворювач з пультом дистанційного керування.

Якщо ви відсіяли всі представлені на ринку прилади і зіткнулися з тим, що відповідного за характеристиками обладнання просто немає, необхідно звузити критерії вибору до ключового фактора - струму, що споживається двигуном, за яким підбирається номінальна потужність перетворювача.

Також вибираючи блок управління частотою, особливо вітчизняних чи китайських виробників, враховуйте термін гарантійного обслуговування. За його тривалістю можна побічно судити про надійність техніки.

Кілька слів про виробників. Провідною компанією у цій сфері є фірма Grundfoss (Данія), яка постачає на ринок понад 15 різних моделейперетворювачів. Так, для насосів із трифазним електродвигуном підійдуть модель Micro Drive FC101, для однофазних (працюючих від стандартної електромережі 220В) - FC51.

Більш доступним у ціновому плані є обладнання компанії Rockwell Automation (Німеччина). Фірма пропонуємо лінійку перетворювачів PowerFlex 4 і 40 для малопотужних циркуляційних насосів і серію PowerFlex 400 для насосних свердловинних станцій (від одного перетворювача можуть працювати відразу 3 паралельно підключених насоса.

Враховуйте, що ціна хорошого перетворювача часом може сягати вартості насоса, тому підключення та налаштування такого приладу має виконуватися виключно фахівцями.