СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ВЕНТИЛЯТОРА Российский патент 2016 года по МПК H02P1/04 H02P1/30 H02P27/06 F04D27/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электропривода, и может быть использовано для управления электродвигателем вентилятора, имеющего большой момент инерции.

Известны способы управления асинхронным электродвигателем вентилятора, согласно которым осуществляют плавный пуск и регулирование скорости (производительности) вентилятора (Ананьев В.Α., Балуев Л.Н., Гальперин А.Д. и др. «Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика», 3-е изд. М: ЕВРОКЛИМАТ, 2001). К недостатку этих аналогов следует отнести не рациональное потребление электроэнергии.

Известен также способ управления электродвигателем вентилятора (Патент 2275557 РФ, F24F 7/06, F24F 11/00. Опубликовано 27.04.2006, бюл. №12), который взят за прототип. Он предусматривает плавный частотный пуск вентилятора с регулированием скорости (производительности) в зависимости от требуемой степени очистки воздуха от вредных веществ, чем достигается снижение затрат на электроэнергию. Однако и в этом способе ни в полной мере используются имеющиеся у вентилятора энергосберегающие ресурсы.

Задачей изобретения является повышение энергетической эффективности вентилятора.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в снижения потребления электроэнергии за счет использования энергии инерционных масс вентилятора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что производительность вентилятора регулируют по среднему значению скорости электродвигателя между заданными максимальной и минимальной скоростями, для чего при достижении электродвигателем заданной максимальной скорости с него посредством преобразователя частоты снимают питающее напряжение, и он на свободном выбеге продолжает вращаться по инерции до заданной минимальной скорости, при этом пропорционально снижению скорости производят изменение сигнала управления частотой для уменьшение частоты выходного напряжения преобразователя до соответствующего заданного минимального значения и, в соответствии с вентиляторной механической характеристикой, производят изменение сигнала управления напряжением для уменьшение действующего значения выходного напряжения преобразователя частоты, а затем посредством преобразователя частоты вновь подают питающее напряжение на электродвигатель и разгоняют его от заданной минимальной до заданной максимальной скорости.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми к нему чертежами, где на фиг. 1 приведена тахограмма двигателя (фиг. 1а) и диаграмма интервалов работы двигателя на свободном выбеге и от преобразователя частоты (фиг. 1б), а на фиг. 2 функциональная схема устройства для реализации способа. На схеме (фиг. 2) сеть 1 через преобразователь частоты 2 подключена к асинхронному двигателю вентилятора 3.

Все известные и вновь введенные операции способа управления электродвигателем вентилятора, их последовательность и взаимосвязь выполняются преобразователем частоты.

Способ включает следующие операции.

Плавный пуск электродвигателя, задание максимальной и минимальной скоростей, регулирование задания на максимальную скорость и задания на минимальную скорость, регулирование производительности вентилятора по среднему значению скорости электродвигателя между заданными максимальной и минимальной скоростями, разгон электродвигателя от минимальной до максимальной скорости, подача напряжения питания на электродвигатель, снятие напряжения питания с электродвигателя.

Последовательность и взаимосвязь операций способа приведены в описании принципа действия и формуле на предлагаемое изобретение.

Устройство (фиг. 2) работает следующим образом.

Из напряжения сети 1 преобразователь частоты 2 формирует регулируемое по частоте и действующему значению напряжение, которое подается на статор асинхронного двигателя вентилятора 3.

Способ (фиг. 1) работает следующим образом.

На временном интервале t₀ происходит плавный пуск электродвигателя с увеличением частоты до заданного максимального значения частоты напряжения (f_{зад.макс}). При этом скорость (n) электродвигателя 3 (см. фиг. 1а) также достигает заданного максимального значения скорости вращения (n_{зад.макс}). На интервале t₁ происходит стабилизация скорости вращения электродвигателя. На интервале t₂ преобразователь частоты снимает напряжение питания с электродвигателя, и он продолжает вращаться на свободном выбеге по инерции. При этом скорость вращения вентилятора снижается до заданного минимального значения скорости вращения (n_{зад.мин}). На участке t₃ преобразователь частоты вновь подает напряжение питания на электродвигатель с заданной минимальной частотой (f_{зад.мин}) и он разгоняется до заданной максимальной скорости вращения (n_{зад.макс}), исключая возможность перехода электродвигателя в генераторный режим торможения. На участке t₄ происходит стабилизация скорости вращения. Далее процессы на участках t₂, t₃ и t₄ повторяются, образуя периодическую последовательность изменения частоты действующего значения напряжения подаваемого преобразователем частоты на электродвигатель. Изменением скорости вращения электродвигателя от заданной максимальной до заданной минимальной достигается поддержание требуемой средней скорости вращения электродвигателя вентилятора. Параметры периодической последовательности, а именно: форма, длительность фронта, длительность среза, частота повторения, скважность и пауза между импульсами выбирается в зависимости от величины момента инерции вентилятора. Заданное минимальное и заданное максимальное значения частоты напряжения задается в зависимости от требуемого значения средней скорости вращения электродвигателя вентилятора.

Наиболее целесообразной областью применения предлагаемого способа управления электродвигателем вентилятора являются системы вентиляции метрополитенов, а также вентиляционные установки для горнорудной промышленности, имеющие большой момент инерции вентилятора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электродвигателем вентилятора, имеющего большой момент инерции. Технический результат заключается в уменьшении потребления электроэнергии из сети за счет использования энергии инерционных масс вентилятора. В способе управления электродвигателем вентилятора производительность вентилятора регулируют по среднему значению скорости электродвигателя между минимальными и максимальными скоростями. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ управления электродвигателем вентилятора, заключающийся в плавном пуске электродвигателя вентилятора при помощи преобразователя частоты до заданной скорости и регулировании его производительности, отличающийся тем, что производительность вентилятора регулируют по среднему значению скорости электродвигателя между заданными максимальной и минимальной скоростями, для чего при достижении электродвигателем заданной максимальной скорости с него посредством преобразователя частоты снимают питающее напряжение, и он, вращаясь по инерции, замедляется до заданной минимальной скорости, при этом пропорционально снижению скорости производят изменение сигнала управления частотой для уменьшения частоты выходного напряжения преобразователя до соответствующего заданного минимального значения и, в соответствии с вентиляторной механической характеристикой, производят изменение сигнала управления напряжением для уменьшение действующего значения выходного напряжения преобразователя частоты, а затем посредством преобразователя частоты вновь подают питающее напряжение на электродвигатель и разгоняют его от заданной минимальной до заданной максимальной скорости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение среднего значения скорости электродвигателя производят изменением задания на минимальное значение скорости.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение среднего значения скорости электродвигателя производят изменением задания как на минимальное, так и на максимальное значение скорости.