Zajímavé aplikace měničů frekvence v HVAC systémech

Ing. Naděžda Pavelková, ABB

Zajímavé aplikace měničů frekvence v HVAC systémech © ABB Group April 4, 2011 | Slide 1

Nabídka ABB s.r.o. Divize a portfolio produktů a služeb Transformátory, zařízení pro rozvodny VN a VVN, Výrobky pro vypínače, rozváděče, svodiče přepětí, rozváděče VN, energetiku přístrojové transformátory proudu a napětí VN, senzory Systémy pro energetiku

Rozvodny, FACTS, HVDC, HVDC Light, elektrárny & automatizace sítí, rozváděče ochran a řídicích systémů pro rozvodny VVN a VN, kabelové systémy VVN

Pohony, motory, frekvenční měniče, výkonová elektronika, Automatizace opravy elektromotorů, roboty, kompletní robotizovaná řešení, výroby a poradenství a servis, výroba standardizovaných svařovacích pohony buněk, oprava použitých průmyslových robotů Výrobky nízkého napětí

Přístroje a rozváděče nízkého napětí, domovní elektroinstalační materiál, vypínače a odpojovače, inteligentní systémy elektroinstalace

Řídicí systémy a komplexní dodávky automatizačních řešení, Procesní analytika a instrumentace, inženýring a servis pohonů, automatizace Operační centrum Česká republika © ABB Group April 4, 2011 | Slide 2

Automatizace výroby a pohony – DM AP-D

© ABB Group April 4, 2011 | Slide 3

Ambasador pro úspory elektrické energie

Školení


Frekvenční měniče - princip Uline

Rectifier L1 Supply L2 L3

UDC

Uout

DC link + L

Inverter Motor V1

C

V3

Ud -

V4

V6

Monitoring Control


V5

Control Electronics control, monitoring and communication

V2

U1 V1 W1

M3~

Spouštění AC motorů Starting Current



DOL



Y/D



Softstartér



Frekvenční měnič

Proud

Star/Delta D.O.L

Softstart

FM otáčky


Spouštění AC motorů – frekvenční měniče T Moment

FM

D.O.L

Softstart

n

Star/Delta

1600

1600

1400

1400

1200

1200 Torque [Nm]

Torque [Nm]

Otáčky

1000 800 600

1000 800 600

400

400

200

200

0

0 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0

200

400

Speed [rpm]

800

1000

1200

1400

1600

1800

Speed [rpm ]

max load

cont loadability

max loadability

max load

cont loadability

max loadability

cont load

max load neg

max loadability neg

cont load

max load neg

max loadability neg

FM – kvadratic. zátěž. moment

What is your actual cst? © ABB Group April 4, 2011 | Slide 7

600

FM – konstantní zátěž. moment

2000

Příklad: regulace pohonů čerpadel






škrcení

on/off regulace



bypassing (obtok)



regulace otáček měniči frekvence

Úspory - porovnání pro čerpadla (škrcení x měnič)


Regulace škrcením x měničem frekvence

Zdroj: Energy efficient motor driven systems, 2004, by European Copper Institute


ABB výpočetní programy Snadné použití 

FanSave 



PumpSave 



Porovnání pohonů s vyšší a nižší účinností

Energy Saving Tool 


Úspory a návratnosti investic pro čerpadla

Efficiency Tool 



Úspory a návratnosti investic pro ventilátory

Porovnání motorů s vyšší a nižší účinností

Pump Save


HVAC v budovách HVAC = Heating Ventilation and Air Conditioning

Vytápění, ventilace a klimatizace


Směrnice 2002/91/EC • certifikace energetické účinnosti budov • vydaná 16.12. 2002 • platná od 4.1.2006 (přechodné období do 2009)


Spotřeba energie Příklad: Spotřeba energie v komerčních objektech

Kancelářská zařízení 7%

Světlo 26%

Ventilace 7% Vytápění 21%

Ostatní aplikace 7% Chlazení 13% Zařízení mimo budovu 19% © ABB Group April 4, 2011 | Slide 15

HVAC systémy řízené měniči frekvence

Tok vzduchu Tok chladiva Tok vody Tep. výměník


1

Vent odváděného vzd.

2

Vent. přiváděného vzd.

3

Čerpadlo chlad. vody

4

Chlad. kompresor

5

Čerpadlo kondenzátu

6

Vent. chlad. věže

ABB nn měniče frekvence


Power rating kW

ABB nn měniče frekvence 5600 3400 2800 2400 1900 1450 500 400 355 200 132 110 75 55 11 8 7.5 5.5 4 2.2 1.5 1.1 0.75 0.55 0.37 0.18



100 120 200 240 200 240 380 480 500 690 V 1-phase © ABB Group April 4, 2011 | Slide 21

3-phase

ABB nn AC měniče frekvence 

ABB machinery drives



ABB standard drives



ABB industrial drives



ABB DC měniče



Softwareové nástroje



Programy pro výpočet úspor



Servis



Analýzy / porady

ACS55 

0.18 - 0.37 kW (1-ph 100 to 120 V) 0.18 - 2.2 kW (1-ph 200 to 240 V)



Krytí IP20



Skalární řízení



Zabudovaný EMC filtr pro 1. prostředí



Nastavení parametrů pomocí přepínačů a PC software



Volitelné 

DriveConfig kit PC tool

0.18 to 2.2 kW

Motor [kW] 500 160 37



Potentiometr

5.5



Externí EMC filtr pro dlouhé motorové kabely

3.0



Vstupní a výstupní tlumivky

1.5



Pro strojní jednoduchá zařízení



Pro obytné prostředí vyhovuje ve standardním provedení



Jednoduchá instalace a integrace


2.2

0.75

ACS55

0.37 0.18

ACS55 100

120

200

240 380 Supply [V]

0.37 to 22 kW

ACS355 

0.37 - 2.2 kW (1-ph 200 - 240 V) 0.37 - 11 kW (3-ph 200 - 240 V) 0.37 - 22 kW (3-ph 380 - 480 V)



Krytí IP20, volitelně NEMA 1



Vektorové řízení






Volitelně 

Basic a asistenční ovládací panely



Potentiometr



Plug-in fieldbuses

22



Encoder interface

11



Externí EMC filtr pro 1. prostředí

4.0



Vstupní a výstupní tlumivky

Motor [kW] 160 37

2.2 1.5



Široká škála možnosti uplatnění



Rozšíření možností díky sekvenčnímu programování

0.55



Pomocí FlashDrop nastavení do 2 sek i bez připojení napájení

0.37



Jednoduchá instalace a integrace



Rychlá dostupnost a servis


1.1 ACS350

ACS350

0.12 200

240

380

480 500 Supply [V]

ABB general machinery drives, ACS355




Safe Torque Off SIL3/PL e standard

ABB general machinery drives, ACS355 IP 66/67




Power and voltage range 

0.37 to 4 kW, 3-phase 230 V



0.37 to 7.5 kW, 3-phase 400 V



Enclosure class IP66/67/69K NEMA 4X



NSF Certified



No external fan for cooling



Assistant control panel as standard



IP66/67 specific options 

Input switch (factory installed variant)



Cable gland kit



Pressure compensation valve to prevent water condensation within the enclosure

ACS 355 Krytí – IP66/67 

Proti prachu  IP6x test Test specification




Dust chamber



Talcum powder as dust



2kPa depression to enclosure



8h test duration



No ingress of talcum powder or dust allowed

ACS 355 Krytí – IP66/67 

voda tryskající a stříkající IPx6 test Test specification





100 l/min through 12.5mm nozzle



2.5m distance



3 minutes



No ingress of water allowd

ponoření  IPx7 test Test specification




1m submersion



30 minutes



No ingress of water allowed

ACS 310






Obsahuje funkce P&F typické pro ventilátory a čerpadla pro P&F 

PID – regulace



Řízení více čerpadel najednou



Ochranné a řídicí funkce pro čerpadla

Další užitečné funkce 

Počítání energetické účinnosti



Zabudovaný Modbus jako standard



Intuitivní uživatelské rozhraní



Jednoduchý start-up asistent



Data v katalogu pro rozsah okolních teplot až do 50°C



Optimální a kompatibilní k zabudování

ACS 310










Napětí 

3-phase, 200 to 240 V ±10%



3-phase, 380 to 480 V ±10%

Výkony 

3-ph 230V: 0.37 kW (0.5 HP) to 11 kW (15 HP)



3-ph 400V: 0.37 kW (0.5 HP) to 22 kW (30 HP)

Krytí 

IP20 (UL Open)



NEMA 1 kit as an option

EMC 

C3 (2nd prostředí) jako standard



C2 and C1 (1st prostředí) s externím filtrem

ACH550 pro HVAC 

Určen pro HVAC



Přednosti





Plný výstupní proud do motoru do 50°C



HVAC panel mluvící HVAC řečí i ČJ



HVAC-specifická aplikační makra

0.75 to 355 kW

Motor [kW] 355



Swinging choke pro redukování harmonických




160



Hodiny reálného času a časovač zabudované

110



HVAC-SW



Pomocí FlashDrop nastavení do 2 sek i bez připojení napájení

Aplikace 

Klimatizační jednotky, oběhová čerpadla, kondenzátory a chladicí věže

HVAC – ACH550

250

75

ACH550

37 18.5 11.0

ACH550

5.5 1.1 0.75 200


240

380

480 500 Supply [V]

ACH 550 STANDARD uvnitř

EMC Filtry

HVAC ovládací panel

IEC/EN 61000-3-12 Swinging Chokes Thermal Reliability Hodiny reál. času

HVAC Makro

Časovače

N2-FLN-BACnet-Modbus

Fieldbus (Lon&others) 3 RO

VOLITELNÉ uvnitř


IEC/EN 61000-3-12 – Co je to ? 

Prohlášení shody ČSN EN 61800-3 (EMC)

Požadavky na EMC elektrických pohonů



IEC 61000-3-12: Limity – Definuje limity harmonických síťového proudu pro zařízení od 16 A až do 75 A připojená na veřejnou rozvodnou síť nn (7,5 – 37 kW)


IEC/EN 61000-3-12 – kde platí ? Trafo

vn

Obytné zóny

Průmyslové prostředí

ACH550 a 61000-3-12

ne 61000-3-12


ACH 550 Swinging choke 

Nový princip snížení obsahu harmonických : „swinging chokes‟. 

Při částečném zatížení se reaktance DC tlumivky zvyšuje.



THD se snižuje až o 24.2% v porovnání s ACS400!!


ACH 550 Swinging choke 

Nová “Swinging” DC tlumivka 

Navržená pro snížení obsahu harmonických při plném a částečném zatížení



Výhodné zejména pro aplikace s proměnným zátěžným momentem



Ekvivalent 5% síťové tlumivky



Větší indukčnost v poměru objem/váha


IEC/EN 61000-3-12 - Limity



ACH 550 se Swinging choke

Spectrum se Swinging Choke a tradiční AC tlumivkou

80 70 60 50

Standard Limits

40 30 20 10 0 3

5

7

9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 ACH550

Limits with short circuit ratio  120 © ABB Group April 4, 2011 | Slide 43

Traditional AC Choke

IEC/EN 61000-3-12 - Limits



DC tlumivka lépe vyhoví než AC tlumivka 


AC tlumivky mají problém zejména s 5. harmonickou



ACH550 má zabudovanou Swinging choke jako standard



ACH550 má standardně zabudovaný RFI filtr pro obytné zóny

IEC/EN 61000-3-12




ACH 550 se Swinging Choke

Jednotky HVAC s ACH 550 – Janka Engineering


Jednotky HVAC s ACH 550 – ČT a nemocnice


Kingspan EnergiPanelTM – jak to funguje


1

2

3 3

4 4 4

EnergiPanel TM = izolační panel a solární kolektor v jednom  Solární ohřev vzduchu = levný obnovitelný zdroj energie  Může ušetřit až 20% nákladů na vytápení  Vyvinutý z klasického panelu Kingspan, typ FC = montuje se jako běžný izolační panel  Může být použit jako samostatný systém (hl. v jinak nevytápených prostorách) anebo jako součást HVAC systému budovy

 Nevyžaduje žádná dodatečná povolení či jiné formality  Návratnost není závislá na státní podpoře jako např. vykupních cenách ve FV = žádný vliv politiků = stabilní investice  Nizké investiční náklady, cena EP je jen o cca 40-50% vyšší než např. RW panelů  Téměř nulové náklady na provoz © ABB Group April 4, 2011 | Slide 49

Kingspan EnergiPanelTM a měniče frekvence od ABB: izolace budovy, OZE a inteligentní HVAC jako komplexní řešení


EnergiPanel


Integrováný EnergiPanel systém  EP se napojí na HVAC (heating, ventilation and air conditioning) systém objektu  HVAC systém zajišťuje stalý přítok čerstvého vzduchu. Např., 0.25 obměn/hod.  EnergiPanel slouží k předehřatí venkovního vzduchu a tím snižuje spotřebu evergie v HVAC

 EP je vhodný pro prostory jak s nízkou tak s vysokou provozní teplotou tzn. 13°C-25°C


Integrováný EnergiPanel systém


ASDA, Courtenay, Sutton Coldfield


Wal-Mart Distribution Centre, China


Plot 5020 Western Approach, Bristol


Chatterley Valley, North Staffordshire


Kingspan Production Line, Holywell


Morrisons, Illingworth



Zajímavé aplikace měničů frekvence v HVAC systémech

Recommend Documents