Różne sposoby zmiany obrotów wentylatorów osiowych umożliwiają wzrost ich sprawności w technice chłodniczej. O ekonomice pracy wentylatorów decydują, oprócz sprawności silnika, także koszty inwestycyjne układów przystosowanych do zmiany obrotów. Podczas takiego rozważania nie bierze się pod uwagę sprawności własnej wentylatora. Porównuje się natomiast najczęściej stosowane systemy: sterowanie napięciowe, częstotliwościowe i elektroniczne. 

     Aby osiągnąć optymalny wynik dla danego rodzaju zastosowania, należy wstępnie wybrać odpowiednie rozwiązanie. I w tym celu konieczna jest znajomość zalet i wad każdego rozwiązania. Opisane niżej systemy regulacji obrotów zostaną porównane pod względem sprawności napędów i kosztów inwestycyjnych.
     O ekonomiczności wentylatora decydują, oprócz sprawności, przede wszystkim koszty bieżące podczas całego okresu eksploatacji i koszty inwestycyjne. W ramach takiej oceny możliwa jest obiecująca optymalizacja, zwłaszcza poprzez dopasowanie wydajności do zmiany obrotów silnika.

Systemy napędu
     W wielu wentylatorach prędkość obrotową można zredukować poprzez obniżenie napięcia za pomocą urządzenia elektronicznego lub transformatora. Podczas regulacji elektronicznej należy pamiętać, że pobudzenia elektromagnetyczne w silniku mogą prowadzić do rezonansów i związanych z nimi szumów.
     Zaletą regulacji prędkości obrotowej za pomocą przetwornika częstotliwości, oprócz optymalnego stosunku ceny do wydajności, jest zapewnienie wyjątkowo cichej pracy. Zastosowanie tej techniki jest możliwe prawie dla wszystkich silników asynchronicznych. Dostępne na rynku przetworniki częstotliwości bez wielobiegunowego filtra sinusowego mogą być stosowane jedynie w ograniczonym zakresie z powodu dużego ryzyka awarii uzwojenia. Gdy takie przetworniki zostaną zastosowane w częstotliwości taktowania powyżej 8-10 kHz, należy spodziewać się skrócenia żywotności łożysk wskutek tzw. efektu współbieżnego (common mode effect – przepływ prądu w łożyskach) lub też trzeba przewidzieć dodatkowe środki, jak np. łożyska hybrydowe.
     Dzięki zastosowaniu przetwornika częstotliwości z wbudowanym lub zewnętrznym wielobiegunowym filtrem sinusowym można w każdym wypadku dobierać silniki standardowe, spośród których mniejsze jednostki są wyposażone w skrzynki zacisków wykonane z tworzywa sztucznego. Ponadto, zwłaszcza w sytuacji, gdy jeden przetwornik obsługuje więcej wentylatorów pracujących równolegle, dzięki rezygnacji z przewodu ekranowanego przy silniku oszczędza się na kosztach. Dodatkowy koszt przetwornika często nie wpływa na ogólny wzrost kosztów całego urządzenia. (...)

Sprawności silników
     Oprócz regulacji obrotów silnika, na pobór mocy przez wentylator ma także wpływ sam sposób wykonania silnika. Niżej podane wartości doświadczalne odnoszą się do 4-biegunowego silnika prądu zmiennego, o mocy 2,2 kW, o „miękkiej” charakterystyce. Obroty można regulować zarówno poprzez częstotliwość, jak i poprzez napięcie. Osiąga się przy tym sprawności rzędu 75-77%. Dla silników o „twardej” charakterystyce regulacja obrotów jest możliwa tylko poprzez częstotliwość. Osiągane sprawności wynoszą od 80 do 82%. Silniki o wirniku miedzianym mają sprawność nawet do 87%. Permanentnie pobudzane, komutowane elektronicznie silniki mogą wykazywać sprawność rzędu 88-90%.

Pobór mocy przy różnych przepływach
     Przy określaniu ekonomiczności wentylatora miarodajny jest przede wszystkim punkt pracy i sposób regulacji obrotów . Z rys. 3 wynika, że nie ma różnicy między procentowymi, w stosunku do wielkości nominalnej, redukcjami wydajności podczas regulacji za pomocą przetwornika częstotliwości (falownika) i regulacji elektronicznej. Różnice wynikają jedynie z różnych poborów mocy przy wydajności nominalnej. Redukcja poboru mocy przy regulacji napięciowej jest znacznie mniejsza niż w innych opisanych systemach, lecz i w tym przypadku uzyskuje się jeszcze znaczne oszczędności w porównaniu z zespołami nieregulowanymi.

Chłodnictwo
● Dla skraplaczy z podłączonymi równolegle wentylatorami osiowymi wraz z silnikiem 4- lub 6-biegunowym, w środowisku niewrażliwym na hałas, często wystarczą elektronicznie sterowane regulatory obrotów.
● Dla skraplaczy z podłączonymi równolegle wentylatorami osiowymi wraz z silnikiem 8-, 10- lub 12-biegunowym należy zasadniczo stosować regulację obrotów za pomocą przetwornika częstotliwości z wielobiegunowym filtrem sinusowym. Uzyskuje się tu korzystne relacje cenowe i bardzo dobre warunki akustyczne.
● Wentylatory osiowe dla parowaczy nie mają na ogół regulowanej prędkości obrotowej, jednakże w związku ze stratami mocy, które mogą skutkować zwiększonym nakładem energetycznym, wymagają stosowania silników asynchronicznych z wirnikiem klatkowym miedzianym.
● Dla prostych, niewrażliwych na hałas zastosowań, o niedługim czasie pracy wystarczająca jest napięciowa regulacja obrotów.
● Wentylatory indywidualne, wyposażone w indywidualny regulator obrotów są w zakresie mocy do 3 kW napędzane silnikiem z wbudowanym regulatorem elektronicznym. W zależności od zastosowania mogą być wyposażone zarówno w elektroniczny regulator obrotów, jak i w silnik asynchroniczny z przetwornikiem częstotliwości. W zakresie mocy powyżej 3 kW stosuje się w zasadzie zewnętrzne regulatory obrotów. 

wydanie 12/2007 

CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:

TRADYCYJNĄ                         E-WYDANIE