Существуют два способа снижения расходов: можно повысить КПД насоса или путем электронного регулирования частоты вращения оптимизировать постоянно меняющиеся потребности системы. "Циркуляционные насосы с синхронным двигателем"

Известно, что циркуляционные насосы имеют небольшое потребление электроэнергии. Тем не менее эксплуатируются они круглый год, – и «набегает» немало. Существуют два способа снижения расходов: можно повысить КПД насоса или путем электронного регулирования частоты вращения оптимизировать постоянно меняющиеся потребности системы. Оба они нашли применение: в циркуляционных насосах с электронным регулированием числа оборотов, асинхронными и синхронными двигателями, с постоянным магнитом. Преимущество насосов с электронным регулированием числа оборотов и асинхронными двигателями – в экономии электроэнергии при длительной и надежной эксплуатации по сравнению с нерегулируемыми насосами, об этом известно давно. В системе отопления они в автоматическом режиме отслеживают изменение расхода теплоносителя и нужным образом корректируют свою работу, согласовывая мощность электродвигателя с параметрами нагрузки системы. Несмотря на то, что насос со встроенной системой регулирования обойдется потребителю дороже насоса без указанной системы, за весь срок службы общие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание у регулируемого прибора окажутся ниже.

Но такие насосы обычно имеют асинхронный двигатель, недостатки которого – значительный пусковой ток и невозможность плавного изменения скорости вращения, так как скорость вращения магнитного поля зависит от частоты тока. По технологическим и ценовым критериям снижение потребляемой мощности регулируемых насосов с классическими асинхронными двигателями невозможно. Необходимость снижения затрат на электроэнергию привела к созданию насосов с синхронными двигателями.

Принципиальное отличие синхронного двигателя от асинхронного – в исполнении ротора. У синхронного двигателя - это магнит, выполненный при относительно небольших мощностях на базе постоянного магнита. Поскольку разноименные полюсы магнитов притягиваются, то вращающееся магнитное поле статора, которое можно интерпретировать как вращающийся магнит, увлекает за собой магнитный ротор, причем их скорости равны. В асинхронных машинах скорость вращения ротора несколько меньше скорости вращения поля. Это и объясняет название таких двигателей. Положительные свойства синхронных двигателей с постоянными магнитами – высокая стабильность скорости вращения в синхронном режиме, сравнительно высокие энергетические показатели, повышенная перегрузочная способность, большая удельная мощность на единицу массы, хорошая синфазность вращения. Основной недостаток – сложность пуска, при котором нужно раскрутить ротор в сторону вращения магнитного поля, создаваемого статором.

Именно поэтому подавляющее большинство синхронных двигателей запускаются как асинхронные, для чего снабжаются пусковой обмоткой. В момент пуска двигатель работает как асинхронный, а когда скорость ротора приближается к скорости вращения поля, ротор синхронизируется, и далее уже двигатель работает по этой схеме. Однако, в отличие от двигателей с электромагнитным побуждением, постоянные магниты на время пуска невозможно «отключить». Поэтому в процессе разгона магнитный поток от них индуцирует в обмотке статора ЭДС, под действием которой по обмотке через источник протекает ток. Взаимодействуя с полем постоянного магнита, он создает момент по своей природе аналогичный асинхронному моменту, развиваемому пусковой обмоткой. Этот момент – не движущий, а тормозящий. При увеличении тормозного момента, действующего на ротор, уменьшается число оборотов, приводя к увеличению ЭДС, возникающей в обмотке ротора, магнитного поля ротора, и крутящего момента при любой постоянной скорости вращения. Энергия, необходимая для приведения двигателя в действие, обеспечивается за счет магнитов, установленных в роторе, а не только за счет электропитания.

Наряду с хорошим качеством регулирования, синхронный двигатель позволяет получить более высокий КПД, как при полной, так и частичной нагрузке. Принцип нашел применение в циркуляционных насосах с мокрым ротором Grundfos, Wilo, Сalpeda. Инновационные методы, включающие в себя производство магнитов под высоким давлением, лазерную сварку и уникальный процесс намагничивания, позволили получить требуемые результаты. А применение передовой электроники, полнофункционального программного обеспечения и современных методов производства гарантируют их длительный срок службы и высокоэффективную эксплуатацию. Принцип их работы, устройство и возможности рассмотрим на насосах NC фирмы Сalpeda.

Это – технология электронной коммутации двигателя с ротором на постоянных магнитах. Двигатель не блокируется, так как: - ?рабочие характеристики синхронного двигателя позволяют увеличивать зазор между ротором и камерой-статором, что в асинхронных двигателях невозможно без снижения КПД; - ?ротор выполнен из керамики и менее подвержен образованию известняковых наростов, чем традиционный металлический; -? электроника прибора в состоянии определить возникновение затруднений во вращении двигателя: в такой ситуации электронный блок несколько раз «пробует» запустить двигатель с пиковым моментом вращения, на порядок большим, чем у традиционных двигателей; -? запатентованная «квадратная камера» исключает возможность остановки ротора. Есть у таких насосов и другие плюсы. Постоянная скорость двигателя позволяет ограничить перепады давления при изменении уровня потерь давления. Кроме того, работа насосов Сalpeda не зависит от температуры и напряжения в сети.

Традиционные насосы могут работать в данном режиме, но для этого используется очень сложная и дорогостоящая электроника. Надежная электроника обеспечивает режим работы электронасоса с двигателем по классу нергоэфективности «А», а двойная электрическая изоляция – максимальную безопасность. Низкая рабочая температура двигателя позволяет использовать материалы, обеспечивающие высокую электроизоляцию, предотвращая опасность вредной электрической дисперсии, присутствующей в традиционных насосах. Повышенный КПД снижает потребление тока и, следовательно, уменьшает расход электроэнергии. Следовательно, экономия гарантирована примерно на 49 % по сравнению с традиционными насосами.