Насосы, используемые в системах автономного водоснабжения и отопления, являются производительным, но при этом достаточно затратным в эксплуатационном плане оборудованием из-за высокого уровня энергопотребления. Уменьшить затраты и существенно продлить срок эксплуатации насоса можно укомплектовав его частотным преобразователем, о котором мы поговорим в данной статье.

Вы узнаете, зачем нужен и какие функции выполняет частотный преобразователь. Будет рассмотрен принцип работы таких устройство, их разновидности, технические характеристики и приведены рекомендации по выбору преобразователей для скважинных и циркуляционных насосов.

1 Зачем нужен частотный преобразователь?

Практически все современные насосы, реализующиеся в бюджетной и средней ценовой категории, спроектированы по принципу дросселирования. Электромотор таких агрегатов всегда работает на максимальной мощности, а изменение расхода/давления подачи жидкости осуществляется посредством регулировки запорной арматуры, которая меняет сечение пропускного отверстия.

Такой принцип работы имеет ряд существенных недостатков, он провоцирует появление гидравлических ударов, так как сразу же после включения насос начинает качать воду по трубам на максимальной мощности. Также проблемой является высокое энергопотребление и быстрый износ компонентов системы — как насоса, так и запорной арматуры с трубопроводом. Да и о точной настройке такой системы водоснабжения дома из скважины речи быть не может.

Вышеописанные недостатки несвойственны насосам, оснащенным частотным преобразователем. Данный элемент позволяет эффективно управлять давлением, создаваемым в трубопроводе водоснабжения либо отопления, с помощью изменения величины поступающей на мотор электроэнергии.

Как можно увидеть на схеме, насосное оборудование всегда рассчитывается по параметру предельной мощности, однако в режиме максимальной нагрузки насос работает лишь в периоды пикового потребления воды, что бывает крайне редко. Во всех остальных случаях повышенная мощность оборудования является излишней. Частотный преобразователь, как показывает статистика, позволяет экономить до 30-40% электроэнергии при работе циркуляционных и скважинных насосов.

1.1 Устройство и алгоритм работы

Частотный преобразователь для насосов водоснабжения является электротехническим прибором, который преобразует постоянное напряжение электросети в переменное по предварительно заданной амплитуде и частоте. Практически все современные преобразователи выполнены по схеме двойного изменения тока. Такая конструкция состоит из 3-ех основных частей:

• неуправляемый выпрямитель;
• импульсный инвертор;
• система управления.

Ключевым элементом конструкции является импульсный инвертор, который в свою очередь состоит из 5-8 ключей-транзисторов. К каждому из ключей подключается соответствующий элемент обмотки статора электромотора. В зарубежных преобразователях используются транзисторы класса IGBT, в российских — их отечественные аналоги.

Система управления представлена микропроцессором, который параллельно выполняет функции защиты (отключает насос при сильных колебаниях тока в электросети) и контроля. В скважинных насосах для воды управляющий элемент преобразователя подключается к реле давления, что позволяет функционировать насосной станции в полностью автоматическом режиме.

Алгоритм работы частотного преобразователя достаточно прост. Когда реле давления определяет, что уровень давления в гидробаке упал ниже допустимого минимума, передается сигнал на преобразователь и тот запускает электромотор насоса. Движок разгоняется плавно, что снижает воздействующие на систему гидравлические нагрузки. Современные преобразователи позволяют пользователю самостоятельно устанавливать время разгона электродвигателя в пределах 5-30 секунд.

В процессе разгона датчик сигнала непрерывно передает на преобразователь данные о уровне давления в трубопроводе. После того, как оно достигает требуемой величины, блок управления останавливает разгон и поддерживает заданную частоту оборотов мотора. Если подключенная к насосной станции точка водопотребления начнет расходовать больше воды, преобразователь увеличит давление подачи путем повышения производительности насоса, и наоборот.

1.2 Работа насоса в паре с частотным преобразователем (видео)

Если используемый вами насос не обладает встроенным частотным преобразователем, то приобрести и установить такой регулятор мощности можно самостоятельно. Как правило производители насосов в техническом паспорте указывают, какой конкретно преобразователь подойдет к данном модели оборудования.

1. Мощность — преобразователь напряжения всегда подбирается исходя из мощности электропривода, к которому он подключается.
2. Входное напряжения — указывает на силу тока, при которой преобразователь остается работоспособным. Тут необходимо выбирать с оглядкой на колебания, которые могут быть в вашей электросети (пониженное напряжение приводит к остановке прибора, при повышенном он может попросту выйти из строя). Также учитывайте тип двигателя насоса — трех, двух или однофазный.
3. Диапазон частот регулировки — для скважинных насосов оптимальным будет диапазон 200-600 Гц (зависит от изначальной мощности насоса), для циркуляционных 200-350 Гц.
4. Количество ходов и выходов управления — чем их больше, тем больше команд и, как следствие, режимов работы преобразователя в сможете настроить. Автоматика позволяет задать скорость оборотов при пуске, несколько режимов максимальных оборотов, темпы разгона и т.д.
5. Способ управления — для скважинной насосной станции удобнее всего будет выносное управление, которое можно расположить внутри дома, тогда как для циркуляционных насосов отлично подойдет преобразователь с пультом ДУ.

Если вы отсеяли все представленные на рынке приборы и столкнулись с тем, что подходящего по характеристикам оборудования попросту нет, необходимо сузить критерии выбора до ключевого фактора — потребляемого двигателем тока, по которому подбирается номинальная мощность преобразователя.

Также выбирая блок управления частотой, особенно от отечественных либо китайских производителей, учитывайте срок гарантийного обслуживания. По его продолжительности можно косвенно судить о надежности техники.

Пару слов о производителях. Ведущей компанией в данной сфере является фирма Grundfoss (Дания), которая поставляет на рынок свыше 15 различных моделей преобразователей. Так, для насосов с трехфазным электродвигателем подойдут модель Micro Drive FC101, для однофазных (работающих от стандартной электросети 220В) — FC51.

Более доступным в ценовом плане является оборудование компании Rockwell Automation (Германия). Фирма предлагаем линейку преобразователей PowerFlex 4 и 40 для маломощных циркуляционных насосов и серию PowerFlex 400 для скважинных насосных станций (от одного преобразователя могут работать сразу 3 параллельно подключенных насоса.

Учитывайте, что цена хорошего преобразователя подчас может доходить до стоимости насоса, поэтому подключение и настройка такого прибора должна выполняться исключительно специалистами.

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.

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:

1. Не нужен большой гидроаккумулятор. Это экономия пространства и денежных средств.
2. 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.
3. Экономия электроэнергии. Это также очень важно. Преобразователь частоты стоит не дешево, но экономия от его использования окупается через два года.
4. 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 статье расскажем о том, как организовать автоматическое водоснабжение с помощью преобразователя частоты . Рассмотрим выбор преобразователя, составление системы автоматики, дополнительные возможности по контролю, управлению и защите асинхронного двигателя насоса.

Добиться эффективного водоснабжения и при этом обеспечить максимальную защиту двигателя насоса можно только с применением специализированной преобразовательной техники, выполненной на базе автономного инвертора напряжения. Данное решение позволяет организовать автоматизацию бесперебойной подачи воды, используемой как для собственных нужд, так и промышленных потребностей.

В независимости от того для каких целей используется насос (скважинный, перекачной, самовсасывающий и т. д.), практически все использующиеся в них двигатели можно разделить на два типа — однофазные и трехфазные асинхронные двигатели. Именно в зависимости от использованного в насосе приводного двигателя производится выбор требующегося преобразователя.

Что представляет из себя преобразователь

Это электрический блок, который преобразует электроэнергию сети в соответствии с поступающим заданием и выдающий на двигатель регулируемое напряжение в пределах от 0 до 220 В или от 0 до 380 В с частотой от 0 до 120 и более Гц. Внутри преобразователя находится:

1. Неуправляемый или полууправляемый мост Ларионова, обеспечивающий выпрямление сетевого напряжение, построенный на полупроводниковой базе из диодов или тиристоров.
2. Конденсаторное звено, сглаживающее полученное напряжение.
3. Ключ для сброса рекупирируемого при торможении напряжения.
4. Автономный инвертор напряжения на базе IGBT ключей, обеспечивающий получение переменного напряжения заданной величины и частоты.
5. Микропроцессорная система управления, отвечающая за выполнение всех операций в преобразователе и защиту двигателя.

Типичная структура трехфазного преобразователя частоты, выполненного на базе автономного инвертора напряжения

Критерии выбора преобразователя

Первое, что нужно учитывать — это соответствие преобразователя типу питающей сети (220 В или 380 В). Второе — соответствие мощности преобразователя мощности двигателя, при этом желательно иметь небольшой запас по номинальной мощности у приобретаемого преобразователя (в среднем на 20-50%), что позволит гарантировать работу при необходимости частого включения-выключения системы, а также в различных нештатных ситуациях.

Для удобства наладки преобразователь должен иметь экран управления. Большинство современных преобразователей уже в базовой комплектации имеют встроенные блоки обработки дискретных и аналоговых сигналов, что в дальнейшем позволит построить на его базе систему малой автоматизации, если их нет — нужно их заказать.

Один из возможных вариантов конструктивного исполнения клемм, использующихся для подключения дискретных и аналоговых сигналов к преобразователю

Основное, что должен обеспечивать насос — это поддержание в системе заданной величины давления при постоянно изменяющемся расходе подаваемой воды. При этом незначительное снижение скорости вращения нагнетающей части насоса, выполненное преобразователем, поскольку насос работает с «вентиляторным» типом нагрузки, приводит к более весомому снижению необходимого вращающего электромагнитного момента и как следствие — уменьшению затрат на электроэнергию.

Дополнительное обоудование для организации автоматической подачи воды

1. Аналоговый датчик давления.
2. Кнопки запуска-остановки системы.
3. Датчик температуры воды (для глубинных насосов).
4. Входные быстродействующие предохранители.
5. Выходной контактор.
6. Входной и выходной дроссель (на малых мощностях можно не устанавливать).

Кнопки «Пуск» и «Стоп» подключаются к дискретным входам преобразователя и в процессе наладки программно приобретают необходимые свойства. Аналоговый датчик давления подключается к соответствующему аналоговому входу на панели преобразователя и параметрируется для задания скорости вращения двигателя насоса.

Как работает автоматика

После нажатия кнопки «Пуск» преобразователь автоматически включает выходной контактор и в соответствии с показаниями датчика давления запускает двигатель насоса. После чего плавно доводит его скорость до необходимой для поддержания заданного давления.

В случае детектирования преобразователем аварийной ситуации или при нажатии кнопки «Стоп», преобразователь с требующейся в зависимости от ситуации интенсивностью снижает скорость вращения двигателя до минимума и отключает контактор.

Датчик температуры воды для скважинных насосов необходим для косвенного контроля температуры насоса, поскольку использование преобразователя снижает величину протока воды и, как следствие, ухудшает охлаждение. Данным контролем можно пренебречь, если температура воды гарантированно не повышается выше 15-16 градусов Цельсия.

При наличии в двигателе встроенного датчика температуры его стоит подключить к соответствующему входу на преобразователе, это гарантирует 100% защиту двигателя от перегрева в процессе работы.

Что нужно знать при сборке схемы и наладке преобразователя

Необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией на насос и преобразователь. При настройке системы в преобразователь нужно будет записать информацию по номинальной скорости двигателя, его мощности, номинальному току, напряжению и частоте питающей сети, оптимальному времени разгона и торможения, допустимой перегрузке двигателя при запуске и во время работы.

Потребуется задать функции аналоговых и дискретных входов и выхода для управления контактором. После этого выбрать закон управления, в данной системе — U/F или векторное управление. После чего потребуется включить автоматическую парамитризацию, в ходе которой преобразователь сам определит сопротивление обмоток двигателя, рассчитает все необходимые для создания его математической модели параметры.

Все необходимые настройки в современные цифровые преобразователи можно внести с помощью панели управления с жидкокристаллическим индикатором. Ряд моделей преобразователей поставляются со специальным программным обеспечением, установив которое на персональный компьютер, можно через USB или COM порт связаться с системой управления.

Панель управления преобразователем

Важно правильно подключить все составляющие системы автоматики и двигатель. В большинстве преобразователей имеется встроенный источник питания 24 В, который можно использовать при составлении схемы и создании индикации работы системы с помощью дискретных выходов и светодиодных ламп.

Плюсы использования системы преобразователь — двигатель насоса

При правильно выполненной настройке преобразователя он контролирует давление в системе водообеспечения и защищает ее от превышения заданного давления.

Преобразователь сам включает двигатель насоса и вращает его с той скоростью, при которой в соответствии с потреблением воды поддерживается требуемое давление, обычно эта скорость ниже номинальной, благодаря чему достигается экономия электроэнергии. Разгон двигателя проходит за указанное при наладке время (по так называемой рампе), данная опция позволяет не только снизить пусковой ток в системе и, как следствие, перегрузку двигателя, но и минимизировать нагрузку на механическую часть, благодаря чему продлевается срок эксплуатации насоса и снижается перерасход электроэнергии.

Только с помощью преобразователя можно эффективно использовать насосы с трехфазным асинхронным двигателем при питании от бытовой электросети 220 В.

Встроенные в преобразователь защиты постоянно контролируют потребляемый двигателем ток, его скорость вращения, температуру, что позволяет защитить от короткого замыкания, обрыва питающей фазы, заклинивания механической части, перегрузки и перегрева.

АНС с частотным преобразователем

В рубрике «Насосы» рассмотрим автоматические насосные станции с частотным преобразователем. Данные станции предназначены для подачи в системах автономного водоснабжения чистой воды, не содержащей химически агрессивных веществ, механических и длинноволокнистых включений с постоянным заданным давлением. Частотный преобразователь (инвертор) плавно изменяя частоту вращения двигателя, обеспечивает постоянное давление в системе водоснабжения независимо от расхода воды, тем самым позволяет сэкономить электроэнергию, повысит КПД и осуществить основные защитные функции (полная защита двигателя, защита насоса от работы в режиме «сухой ход»), увеличивающие ресурс работы автоматической насосной станции. Автоматическая насосная станция с частотным преобразователем состоит из центробежного насоса, приводимого в действие асинхронным двигателем, частотного преобразователя и . Управляет работой частотного преобразователя датчик давления с аналоговым выходом, 4-20 мА который монтируется на напорном патрубке насоса.

Основные характеристики и конструкция

Основные характеристики насосных станций с преобразователями частоты:

• Температура окружающей среды: от +1ºС до +40ºС;
• Максимальная относительная влажность: 50% при температуре +40ºС (без конденсата)
• Класс защиты: IP-54
• Температура перекачиваемой жидкости: от +1ºС до +40ºС;
• Вид перекачиваемой жидкости: вода, не содержащая химически агрессивных веществ и твердых взвесей;
• Номинальная мощность двигателя: до 2.2 кВт (3 HP);
• Входное напряжение преобразователя частоты:

Инвертор IMTP 2,2кВт х 1~(100-244)B /для насоса 3~(100-244)B (50-60 Гц);

Инвертор ITTP 2,2кВт х 3~(200-440)B/ для насоса 3~(200-440)B/ (50-60 Гц);

• Выходное напряжение преобразователя частоты: в зависимости от входного напряжения и характеристик двигателя;
• Частота на выходе частотного преобразователя: 0-55 Гц;
• Номинальный электрический ток на входе преобразователя: 11 А для (IMTP), 6,5 А для (ITTP);
• Номинальный электрический ток на выходе преобразователя: 10 А для (IMTP), 6,0 А для (ITTP);

Конструкция насосной станции с инвертором показана на (Рис 1). Она состоит из центробежного насоса, приводимого в действие асинхронным двигателем, частотного преобразователя, аналогового датчика давления, гидроаккумулятора (емкостью 19, 20 или 24 л. в стандартной комплектации), манометра, соединительной арматуры и электрических подключений.

1. Насос – это основной элемент автоматической насосной станции.
2. Гидроаккумулятор используется для корректной работы датчика давления и увеличения объёма запаса питьевой воды, регулирования количества включений и выключений насоса, а также служит основание для крепления насоса.
3. Частотный преобразователь (инвертор) служит для плавного пуска и остановки асинхронного двигателя, осуществляет управление приводом насоса по заданному алгоритму работы, а также обеспечивает полную защиту двигателя. Регулировка числа оборотов электрического двигателя происходит за счет изменения частоты переменного тока и величины напряжения подводимого к двигателю. Крепится инвертор непосредственно на место штатной клеммной коробки электродвигателя насоса. Охлаждение инвертора происходит за счет воздуха подаваемого вентилятором двигателя.
4. Пятерник используется для удобного и быстрого монтажа датчика давления, манометра и гибкого шланга.
5. Гибкий шланг с уголком используется для подключения насосного оборудования к гидроаккумулятору
6. Манометр используется для визуального контроля давления включения и выключения автоматической насосной станции.
7. Подсоединительные кабели используются для подключения частотного преобразователя к сетевому питанию и подключения датчика давления к инвертору.

Монтаж, электрическое подключение и настройка

Перед монтажом станции необходимо правильно выбрать место установки. Рекомендуется монтировать станцию с инвертором в приямке, цокольном этаже или подвале на горизонтальной, ровной поверхности, в сухом, проветриваемом и защищенном от непогоды месте. Станция может быть подключена напрямую к водопроводной сети или производить забор воды из емкости. Необходимо убедится в том, что суммарное давление в водопроводной сети и максимальное давление создаваемое насосом не превышает значения максимального рабочего давления (номинального давления) самого насоса и гидроаккумулятора. На всасывающем и напорном трубопроводах непосредственно перед автоматической станцией необходимо установить отсечные краны и разъемные соединения, для удобства демонтажа и ремонта.

Всасывающий трубопровод:

1. должен иметь такой же условный проход, что и всасывающий патрубок насоса, или, по возможности, на один типоразмер больше.
2. должен быть как можно короче, без усечений диаметра и резких поворотов. Чем длиннее всасывающий трубопровод, тем большее сопротивление он создает, и тем с меньшей глубины насос может поднять воду на поверхность.
3. должен быть расположен так, чтобы он всегда имел наклон вверх по направлению к насосу. Не допускать образования воздушных пробок во всасывающем трубопроводе.
4. должен быть герметичным и не допускать утечек жидкости или подсоса воздуха. Все соединения необходимо тщательно проверять на герметичность.
5. должен быть всегда установлен с сеточкой, чтобы предотвратить завоздушивание насоса и трубопровода после остановки насоса. Обратный клапан с сеточкой также защищает насос и расположенные далее по системе оборудование от крупных частиц, таких как листья, ветки и насекомые.

Напорный трубопровод:

Диаметр напорного трубопровода рассчитывается исходя из количества точек водоразбора и максимально возможного потребления воды.

Электрическое подключение:

Данные автоматические насосные станции с частотным преобразователем изготавливаются и настраиваются, как правило, по индивидуальному заказу и под конкретные задачи. Полная сборка монтаж и настройка станции происходит в сервисном центре. Из электрических подключений потребителю остается только включить вилку в розетку с заземлением, если частотный преобразователь монофазный IMTP, или подвести питание 380 В четырех жильным кабелем, если частотный преобразователь трех фазный ITTP. Электрические подключения частотного преобразователя ITTP показаны на (Рис. 2) силовая часть.

Частотный преобразователь имеет входной, фильтр благодаря которому, исключается возможные наводки в сети питания. Кроме того, инвертор оснащена встроенным предохранителем от перегрузки по току, гарантирующим абсолютную защиту двигателю, имеющую номинальную мощность, не превышающую номинальную мощность частотного преобразователя.

Монофазный частотный преобразователь IMTP устанавливается на асинхронные трехфазные двигатели с напряжением ~220 В, 50/60 Гц. Обмотки такого двигателя должны бить соединены по схеме «треугольник», если двигатель рассчитан на напряжение 230В в «треугольнике» / 400В в «звезде».

Трехфазный частотный преобразователь ITTP устанавливается на асинхронный трехфазный двигатель с напряжением ~200-440 В, 50/60 Гц. Обмотки такого двигателя должны бить соединены в «звезду», если двигатель рассчитаны на напряжение 230В в «треугольнике» / 400В в «звезде».

На (Рис.3) приведены схемы подключения двигателя по схеме «треугольник» и «звезда».

Инвертор может работать с насосами мощностью до 2,2 кВт (3HP) и частотой от 50 до 60 Гц. Частотный преобразователь оснащен защитой по выходному току; между инвертором и насосом нет необходимости устанавливать дополнительные устройства защиты для того, чтобы защитить двигатель в случае аварийной ситуации.

На (рис. 4) показаны разъемы для подключения управляющих сигналов: , или , а также разъем для подключения частотных преобразователей в каскад.

Станция с частотным преобразователем должна подключатся к сети электрического питания в соответствии с действующими нормам и правилами по технике безопасности. Место подключения оборудования необходимо оснастить ниже перечисленными компонентами:

• Устройством защиты оборудования (УЗО) с номинальным током утечки 30 мА
• Автоматическим выключателем с минимальным зазором между контактами 3 мм.
• Заземлением

Настройка частотного преобразователя:

После сборки автоматической насосной станции с частотным преобразователем в сервисном центре, ее устанавливают на стенд для проведения гидравлических испытаний и настроек. Необходимо заполнить всасывающий патрубок и сам насос жидкостью и удалить весь воздух. Для автоматической настройки частотного преобразователя под параметры насоса необходимо отсоединить гидроаккумулятор, а на выходном патрубке за датчиком давления установить отсечной кран. Чтобы войти в настройки «ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЯ» необходимо сначала ввести ПАРОЛЬ. Затем нужно выставить номинальный ток двигателя, который указан на фирменной табличке. При первом запуске нужно проверить правильное направление вращения двигателя, наблюдая за вращением вентилятора. Направление вращения можно изменить, изменив значение параметра: «ПАРАМЕТРЫ ДВИГАТЕЛЯ», вращение с 0 на 1. При первом запуске частотный преобразователь определяет максимальные рабочие характеристики насоса. После проведения тестирования необходимо «СОХРАНИТЬ ДАННЫЕ». Для сохранения полученных при тестировании данных нужно выбрать ДА и подтвердить, нажав Enter. Затем выставляется желаемое рабочее давление «ЗАДАННОЕ ДАВЛЕНИЕ» при помощи кнопок (+) и (-).

• Проверка останова двигателя при закрытой подаче: После того как были сохранены полученные данные при первом запуске, необходимо открыть запорный вентиль на подаче, нажать кнопку Start и подождать некоторое время необходимое для стабилизации давления, а затем медленно закрыть запорный вентиль и убедится, что двигатель остановился (через время примерно 5 – 10 секунд). При этом на дисплее появится сообщение «МИНИМАЛЬНЫЙ ПРОТОК». Это значение нужно точно отрегулировать для надежной остановки двигателя. Абсолютное значение мощности остановки двигателя отображается на дисплее.
• Проверка функционирования насоса по сухому ходу: Для проверки остановки насоса по режиму «сухой ход», необходимо закрыть вентиль на подающем трубопроводе, чтобы насос поработал по «сухому ходу». По истечению примерно одной минуты (заводская настройка времени запаздывания) насос должен остановиться, сигнализируя на дисплее “СУХОЙ ХОД”. Если по истечению этого времени насос не остановился, нужно выставить более высокое значение параметра COS FI (значение по умолчанию 0.55).

На лицевой панели частотного преобразователя находятся светодиоды, дисплей и кнопки управления, назначение и описание светодиодов показаний дисплея и кнопок управления показано на (Рис. 5) .

С частотным преобразователем в комплекте находится инструкция по применению инвертора. В данном руководстве очень подробно расписано монтаж и подключение инвертора, запуск в эксплуатацию, настройки и аварийные состояния.

Перед вводом автоматической насосной станции с частотным преобразователем в эксплуатацию необходимо проверить давление в воздушной камере гидроаккумулятора, которое должно быть ниже давления включения насоса приблизительно на 0,2-0,3 бара (атм.) Контролировать уровень давления в гидроаккумуляторе можно с помощью обычного автомобильного манометра. Если давление недостаточно, его необходимо поднять до требуемого уровня при помощи насоса или компрессора. При давлении воздуха больше, чем необходимо, стравить излишки воздуха до нормы.

Эксплуатация, обслуживание и ремонт

При правильном монтаже и соблюдении условий эксплуатации автоматические насосные станции с частотным преобразователем практически не требуют обслуживания и ремонта. Для корректной работы датчика давления примерно раз в полгода необходимо произвести обслуживание гидроаккумулятора и проверить в нем давление воздуха. Как правильно проверить давление и настроить гидроаккумулятор, можно посмотреть . Если станция не будет использоваться в течение длительного времени (например, зимой), то рекомендуется отсоединить ее от системы водоснабжения, промыть чистой водой, затем полностью слить воду и установить в сухом, отапливаемом помещении. Перед началом эксплуатации станции необходимо всасывающий трубопровод и сам насос заполнить водой. Перед запуском автоматической насосной станции с частотным преобразователем в работу после длительного простоя необходимо убедится, что вал двигателя вращается свободно (не заклинен), провернув его за крыльчатку обдува.

И в заключение можно отметить следующее, первоначальные затраты на покупку насосной станции с частотным преобразователем значительные, но они окупаются с лихвой в процессе эксплуатации, за счет экономии электрической энергии.

Спасибо за внимание.