Podstawowym elementem zapewniającym funkcjonalność pompy jest silnik elektryczny. Wcześniej dostosowanie przepływu pracy odbywało się dzięki automatyzacji, teraz zadanie to rozwiązuje przetwornica częstotliwości dla pomp.

Funkcjonalne przeznaczenie przemiennika częstotliwości w konstrukcji pompy

Falownik (przetwornica częstotliwości) znacznie lepiej reguluje pracę pompy niż przekaźnik. Działa jednocześnie jako stabilizator, automatyka i regulator przepływu pracy. Dzięki niemu zapewniona jest wysoka wydajność urządzenia:

• W razie potrzeby zmniejsza się poziom zasilania elektrycznego i prędkość obrotowa silnika, co pomaga chronić pompę przed przedwczesnym zużyciem.
• Zapobiega się tworzeniu nadciśnienia w rurach.
• Problem z przepięciami został rozwiązany, co również zdecydowanie wydłuża żywotność pompy.

Przeważnie już w trakcie montażu przepompowni jest wszczepiana. Wśród tych urządzeń znajdują się modele bardzo znanej pompy Grundfos.

Wizualnie jest to skrzynka wyposażona w elektronikę (kilka płytek, czujnik dokonujący pomiarów oraz falownik wyrównujący poziom napięcia) oraz niewielki ekran.

Droższe próbki są wyposażone w mikroprocesory. Możliwość wbudowania baterii, dodatkowych korektorów itp.

Stosowane konwertery mogą być typu jednofazowego lub trójfazowego.

Zgodnie z zasadą działania przetwornica częstotliwości jest dość prosta. Fala prąd elektryczny nakładane na płyty urządzeń. Znajdujące się tam falowniki i stabilizatory zapewniają jego wyrównanie. W tym samym czasie czujnik odczytuje dane dotyczące ciśnienia i inne istotne informacje.

Wszystkie informacje są przekierowywane do jednostki automatyki. Następnie przetwornica częstotliwości ocenia je, określając poziom mocy, którą należy przyłożyć i zgodnie z tym dostarczając ilość energii elektrycznej niezbędną do dalszej pracy.

Dzięki temu przetwornica częstotliwości może regulować płynny rozruch silników, poziom ciśnienia wody i zatrzymać pracę w krytycznej sytuacji. Lista wszystkich „obowiązków” przypisanych chastotnikowi stale się poszerza dzięki ulepszeniom wprowadzanym przez programistów.

Proces sterowania akcjami konwertera odbywa się poprzez naciśnięcie odpowiedniego przycisku, skupiając się na danych wyświetlanych na ekranie. Droższe urządzenia są w stanie rozpoznać więcej poleceń. Najwyższej jakości modele przeznaczone są do kilkudziesięciu trybów pracy ze zmianą prędkości i programu.

Koszt instalacji i zakupu konwertera jest w pełni rekompensowany w ciągu roku eksploatacji.

Lista pozytywnych funkcji przemiennika częstotliwości:

• Możliwość wyrównania napięcia wejściowego.
• Zapewnienie kontroli mocy pompy.
• Stworzenie warunków pozwalających na oszczędzanie energii elektrycznej.
• Zwiększ czas działania urządzeń pompujących.
• Zapewnienie możliwości pracy bez akumulatora hydraulicznego.
• Stabilizacja ciśnienia wewnątrzukładowego.
• Zmniejszenie poziomu hałasu pompy.

Pracuje również jako substytut automatyki.

Punkty ujemne:

• Wysoki koszt urządzenia.
• Konfiguracja i podłączenie są zazwyczaj dostępne tylko dla specjalistów.

Przetwornica częstotliwości pracuje w konstrukcji pompy w następujący sposób: przy znacznym spadku poziomu ciśnienia w zbiorniku hydraulicznym (określanym za pomocą przekaźnika) przetwornica częstotliwości otrzymuje odpowiedni sygnał i wydaje polecenie uruchomienia silnika elektrycznego. Jednocześnie wszystko odbywa się „bez gwałtownych ruchów”, moc stopniowo rośnie, zapewniając ubezpieczenie od przeciążeń hydraulicznych. Obecnie modele konwerterów zapewniają regulację czasu przyspieszania od 5 do 30 sekund.

Podczas przyspieszania konwerter stale otrzymuje informacje o poziomie ciśnienia w rurociągu. Gdy tylko ten poziom osiągnie pożądaną wartość, przyspieszenie zatrzymuje się, silnik kontynuuje pracę z osiągniętą częstotliwością.

Jak wybrać i zainstalować sprzęt?

W skład standardowego wyposażenia przepompowni wchodzą:

• Pompa zatapialna lub powierzchniowa;
• ciśnieniomierz;
• Wąż wyposażony w powłokę ze stali nierdzewnej;
• Akumulator hydrauliczny;
• Przełącznik ciśnienia wody.

Dodatkowe wyposażenie obejmuje:

• Zasilacze bezprzerwowe;
• Czujnik;
• Bloki;
• Przekaźniki sterujące itp.

Jeśli konstrukcja istniejącego sprzętu pompującego nie jest wyposażona w przetwornicę częstotliwości, możesz ją zainstalować samodzielnie. Zazwyczaj w dokumentacji dołączonej do modelu pompy znajdują się instrukcje, z jakim przetwornikiem może współpracować pompa tego typu.

W przypadku braku takich informacji konieczne jest, w oparciu o istotne parametry, samodzielne dobranie konwertera:

1. Poziom mocy.

Konieczne jest dopasowanie mocy napędu elektrycznego i przekształtnika.

1. Wartość napięcia wejściowego.

Wskazanie prądu, przy którym pracuje konwerter. Tutaj należy wziąć pod uwagę potencjalne wahania w sieci (niski poziom napięcia powoduje zatrzymanie, wysoki poziom napięcia powoduje awarię).

1. Kategoria silnika pompy.

Jednofazowe, dwufazowe lub trójfazowe.

1. Granice zakresu regulacji częstotliwości.

Dla pompy studziennej wymagane jest 200 - 600 Hz (w zależności od pierwotnej mocy pompy), dla pompy okrągłej - 200 - 350 Hz.

1. Dopasowanie liczby wejść/wyjść sterujących do potrzeb operacyjnych.

Im więcej z nich, tym więcej opcji zarządzania przepływem pracy.

1. Wybór odpowiedniej metody sterowania.

W przypadku pompy wiertniczej jest to sterowanie typu pilot, które umożliwia sterowanie bezpośrednio z domu, a pompa cyrkulacyjna doskonale współpracuje z pilotem.

Niezbędne jest określenie niezawodności zakupionych urządzeń pośrednio przez długość okresu gwarancyjnego. W związku z tym im jest większy, tym lepsza jakość.

Gdzie zainstalować konwerter pompy?

Przetwornice częstotliwości z przyłączem hydraulicznym są instalowane bezpośrednio na przewodzie ciśnieniowym. Bez takiego połączenia do linii podłączony jest tylko czujnik ciśnienia wody podłączony do falownika.

Konwerter znajduje się jak najbliżej pompy, ale tylko w ogrzewanym pomieszczeniu. Schemat ogólny podłączenie do zasilania jest proste i bezproblemowe.

Modele przetworników pomp

• Grundfos Cue

Przetwornice produkowane przez firmę z siedzibą w Danii, która produkuje pompy. W rezultacie te przetwornice częstotliwości są zaprojektowane w maksymalnej zgodności z konstrukcją modeli pomp Grundfos. Urządzenie odpowiada za precyzyjną regulację pracy całego mechanizmu, realizację funkcji ochronnych i kontrolnych. Przetworniki systemu Cue wyróżniają się różnorodnością modeli wysokiej jakości (ponad 15 typów w asortymencie), ale ich koszt jest odpowiedni. Dodatkowo cena bezpośrednio zależy od przetwornicy częstotliwości wymaganej do mechanizmu jakiej mocy. Wśród gamy modeli można znaleźć konwertery zarówno do pompy jednofazowej () jak i trójfazowej (Micro Drive FC101).

• Erman E-9

Przetwornice tej firmy są przyjazne dla budżetu. Odpowiadają za kompensację momentu obrotowego, płynny start, kontrolę ciśnienia oraz posiadają różne tryby sterowania do 24 numerów. Zgodność z mocą dobierana jest indywidualnie. Jest obudowa ochronna, która chroni przed kurzem i brudem.

• Hyundai N 50

Przetwornica częstotliwości jednofazowa. Może być używany w sprzęt AGD. Poziom mocy wynosi 0,7-2,5 kW. Niewielki rozmiar, dzięki czemu można go wygodnie zainstalować w dowolnych urządzeniach. Godny uwagi jest fakt, że zapewnia precyzyjne strojenie dzięki kilku trybom strojenia i 16 dyskretnym prędkościom. Kosztuje około dwa razy więcej niż poprzedni model.

• PowerFlex 40

Modele tej marki są wszechstronne i bardzo popularne. Ich cechą wyróżniającą jest wysokiej jakości sterowanie napędem i wektorem. Napęd między innymi tłumi hałas podczas pracy silnika, automatycznie podnosi obroty silnika elektrycznego, chroni cały mechanizm przed przeciążeniem i przegrzaniem oraz zapewnia płynny rozruch. Koszt porównywalny do Grundfos Cue.

Zastosowanie pompy w autonomicznych instalacjach wodociągowych i grzewczych

Modele pomp w tej kategorii są uważane za bardzo wydajne, ale mają zbyt wysoki poziom zużycia energii, co oczywiście utrudnia obsługę. Oczywiście przetwornice częstotliwości mogą zmniejszyć zużycie energii, poziom ciśnienia i wydłużyć żywotność.

Większość nowoczesnych pomp jest zaprojektowana zgodnie z zasadą dławienia. Silniki elektryczne tych mechanizmów pracują przy górnej granicy mocy, czyli dosłownie na zużycie. Często z powodu braku płynności po włączeniu obserwuje się silne wstrząsy hydrauliczne, które psują konstrukcję pompy. Aby dostroić taki mechanizm, musisz również bardzo się postarać.

Obliczanie danych dla urządzeń pompujących jest zawsze oparte na limicie mocy, chociaż mechanizm doświadcza maksymalnego obciążenia tylko sporadycznie przy szczytowym zużyciu wody, co zdarza się rzadko. Przez resztę czasu realizacja pracy na granicy możliwości jest zupełnie nieuzasadniona. Właśnie w takich momentach przetwornica częstotliwości dla pomp obiegowych i wiertniczych zmniejsza zużycie energii o 30-40%.

Między innymi zastosowanie w pompowni przetwornicy częstotliwości zapewniającej dostarczanie wody pomaga zapobiegać problemowi „suchobiegu”. Ma to znaczenie w przypadkach, gdy w układzie nie ma wody, a silnik pracuje dalej. Z powodu „suchobiegu” silnik może się przegrzać, a cały mechanizm może się zepsuć. To po raz kolejny dowodzi konieczności zastosowania konwertera.

Przetwornica częstotliwości jednofazowa do pompy w domowej sieci wodociągowej

Ergonomia urządzeń jest bardzo istotnym wskaźnikiem w ramach usług konsumenckich. Poprawa tego parametru dla systemu zaopatrzenia w wodę przy użyciu jednofazowego modelu pompy o małej mocy jest trudna, ponieważ wymaga to konwertera o poziomie napięcia wejściowego / wyjściowego 1x220 V i nie jest łatwo go znaleźć.

Zwykle pompy domowe nie narzekamy na zużycie energii, ale nie rekompensuje to kosztów zakupu, ze względu na jej rzadkie użytkowanie.

Jednak instalacja konwertera nie traci na znaczeniu, ponieważ pomaga utrzymać stałe ciśnienie w sieci. Innymi słowy, pojawia się tutaj prośba o wygodną obsługę.

Ta opcja jest szczególnie ważna, gdy używasz gorąca woda. Oznacza to, że zastosowanie chastotnika eliminuje wahania temperatury i zmiany siły nacisku.

Przetwornice jednofazowe nadają się zarówno do pomp głębinowych, jak i powierzchniowych.

Przetwornica częstotliwości jednofazowa do użytku domowego

Konwertery typ standardowy zwykle nie wyposażone w przyłącze hydrauliczne. Próba samodzielnego unowocześnienia urządzenia do takich potrzeb może być bezużyteczna, nawet jeśli zajmie się tym specjalista.

Rozpoznając ten problem, producenci przetwornic częstotliwości stworzyli specjalną jednofazową przetwornicę częstotliwości dla pompy zasilającej domowe systemy wodociągowe.

Jeden z tych konwerterów jest wyposażony w złącze hydrauliczne i może wykonywać wszystkie standardowe zadania chastotnik.

Pompy stosowane w autonomicznych systemach zaopatrzenia w wodę i ogrzewania są wydajne, ale jednocześnie dość kosztowne pod względem eksploatacji ze względu na wysoki poziom zużycie energii. Możesz obniżyć koszty i znacznie wydłużyć żywotność pompy, wyposażając ją w przemiennik częstotliwości, o którym będziemy rozmawiać w tym artykule.

Dowiesz się, dlaczego potrzebujesz i jakie funkcje spełnia przetwornica częstotliwości. Zasada działania takich urządzeń, ich odmiany, specyfikacje i podano zalecenia dotyczące doboru przetworników do odwiertu i pompy obiegowe.

1 Dlaczego potrzebujesz przetwornicy częstotliwości?

Prawie wszystkie nowoczesne pompy sprzedawane w kategorii budżetowej i średniej cenowej są projektowane zgodnie z zasadą dławienia. Silnik elektryczny takich jednostek zawsze pracuje z maksymalną mocą, a zmiana natężenia przepływu/ciśnienia doprowadzanego płynu odbywa się poprzez regulację zaworów odcinających, co zmienia przekrój otworu.

Ta zasada działania ma wiele istotnych wad, powoduje pojawienie się wstrząsów hydraulicznych, ponieważ natychmiast po włączeniu pompa zaczyna pompować wodę przez rury z maksymalną mocą. Kolejnym problemem jest duże zużycie energii i szybkie zużycie elementów instalacji – zarówno pompy, jak i zaworów odcinających wraz z rurociągiem. Tak, i nie można mówić o dopracowaniu takiego systemu zaopatrzenia w wodę w domu ze studni.

Powyższe wady są nietypowe dla pomp wyposażonych w przetwornicę częstotliwości. Element ten pozwala skutecznie kontrolować ciśnienie powstające w rurociągu wodociągowym lub grzewczym poprzez zmianę ilości energii elektrycznej dostarczanej do silnika.

Jak widać na schemacie, sprzęt pompujący jest zawsze obliczany według parametru limitu mocy, jednak w trybie maksymalnego obciążenia pompa pracuje tylko w okresach szczytowego zużycia wody, co jest niezwykle rzadkie. We wszystkich innych przypadkach zwiększona moc sprzętu jest zbędna. Przetwornica częstotliwości, jak pokazują statystyki, pozwala zaoszczędzić do 30-40% energii elektrycznej podczas pracy obiegu i pompy wiertnicze.

1.1 Urządzenie i algorytm działania

Przetwornica częstotliwości do pomp wodociągowych to urządzenie elektryczne, które przekształca napięcie stałe sieci na napięcie przemienne zgodnie z określoną amplitudą i częstotliwością. Prawie wszystkie nowoczesne przekształtniki są wykonane zgodnie ze schematem podwójnej zmiany prądu. Ten projekt składa się z 3 głównych części:

• niekontrolowany prostownik;
• falownik impulsowy;
• Układ sterowania.

Kluczowym elementem konstrukcyjnym jest falownik impulsowy, który z kolei składa się z 5-8 kluczy tranzystorowych. Do każdego z kluczy podłączony jest odpowiedni element uzwojenia stojana silnika elektrycznego. Zagraniczne konwertery wykorzystują tranzystory klasy IGBT, podczas gdy rosyjskie konwertery wykorzystują swoje krajowe odpowiedniki.

Układ sterowania reprezentowany jest przez mikroprocesor, który jednocześnie pełni funkcje ochronne (wyłącza pompę w przypadku silnych wahań prądu w sieci) i sterowania. W pompach głębinowych element sterujący przetwornika połączony jest z wyłącznikiem ciśnieniowym, co pozwala na pracę przepompowni w trybie w pełni automatycznym.

Algorytm działania przetwornicy częstotliwości jest dość prosty. Gdy presostat stwierdzi, że poziom ciśnienia w zbiorniku hydraulicznym spadł poniżej dopuszczalnego minimum, do konwertera przekazywany jest sygnał i uruchamiany jest silnik elektryczny pompy. Silnik rozpędza się płynnie, co zmniejsza obciążenia hydrauliczne działające na układ. Nowoczesne przetwornice pozwalają użytkownikowi samodzielnie ustawić czas rozpędzania silnika elektrycznego w ciągu 5-30 sekund.

Podczas procesu rozruchu nadajnik sygnału w sposób ciągły przesyła do nadajnika poziom ciśnienia w rurociągu. Po osiągnięciu wymaganej wartości sterownik zatrzymuje przyspieszanie i utrzymuje ustawioną prędkość obrotową silnika. Jeżeli punkt wodociągowy podłączony do pompowni zacznie zużywać więcej wody, przetwornik zwiększy ciśnienie zasilania zwiększając wydajność pompy i odwrotnie.

1.2 Praca pompy w tandemie z przetwornicą częstotliwości (wideo)

Jeśli używana pompa nie ma wbudowanej przetwornicy częstotliwości, możesz samodzielnie kupić i zainstalować taki sterownik mocy. Z reguły producenci pomp w karcie danych technicznych wskazują, który konkretny konwerter jest odpowiedni dla tego modelu sprzętu.

1. Moc - konwerter napięcia dobierany jest zawsze na podstawie mocy napędu elektrycznego, do którego jest podłączony.
2. Napięcie wejściowe - wskazuje natężenie prądu, przy którym konwerter pozostaje sprawny. Tutaj należy wybierać pod kątem wahań, które mogą występować w twoim zasilaczu (niskie napięcie prowadzi do zatrzymania urządzenia, przy wyższym napięciu może po prostu zawieść). Weź również pod uwagę typ silnika pompy - trójfazowy, dwufazowy lub jednofazowy.
3. Zakres częstotliwości regulacji - dla pomp wiertniczych optymalnym zakresem będzie 200-600 Hz (w zależności od wyjściowej mocy pompy), dla pomp cyrkulacyjnych 200-350 Hz.
4. Ilość skoków i wyjść sterujących – im więcej, tym więcej poleceń, a co za tym idzie, trybów pracy konwertera możesz skonfigurować. Automatyzacja pozwala ustawić prędkość przy rozruchu, kilka trybów maksymalnej prędkości, szybkości przyspieszenia itp.
5. Sposób sterowania - w przypadku pompowni wiertniczej najwygodniej będzie użyć pilota, który może znajdować się wewnątrz domu, natomiast konwerter z pilotem doskonale sprawdza się w przypadku pomp obiegowych.

Jeśli odfiltrowałeś wszystkie urządzenia na rynku i masz do czynienia z faktem, że po prostu nie ma sprzętu odpowiedniego do jego charakterystyki, musisz zawęzić kryteria wyboru do kluczowego czynnika - prądu pobieranego przez silnik, zgodnie z przy której wybrana jest moc znamionowa konwertera.

Również przy wyborze jednostki sterującej częstotliwością, zwłaszcza od producentów krajowych lub chińskich, należy wziąć pod uwagę okres usługa gwarancyjna. Na podstawie czasu jego trwania można pośrednio ocenić wiarygodność techniki.

Kilka słów o producentach. Wiodącą firmą w tym obszarze jest firma Grundfoss (Dania), która dostarcza na rynek ponad 15 różnych modeli przetwornic. Tak więc w przypadku pomp z trójfazowym silnikiem elektrycznym odpowiedni jest model Micro Drive FC101, dla pomp jednofazowych (działających ze standardowej sieci 220 V) - FC51.

Bardziej przystępne cenowo są urządzenia firmy Rockwell Automation (Niemcy). Firma oferuje linię przetwornic PowerFlex 4 i 40 do pomp obiegowych małej mocy oraz serię PowerFlex 400 do odwiertów przepompownie(3 pompy połączone równolegle mogą pracować jednocześnie z jednego konwertera.

Należy pamiętać, że cena dobry konwerter czasami może osiągnąć koszt pompy, więc podłączenie i konfiguracja takiego urządzenia powinny być wykonywane wyłącznie przez specjalistów.