Подсказки для самостоятельного изготовления теплового насоса

вероятно у вас как раз обрезанный частотник-софтстартер

 

Несогласен. Все зависит в чьих руках находиться тиристор . Можно управлять углом, но в последнее время в моду вошло ШИМ, причем где надо и где не надо.

Давайте рассмотрим, мы же не лампочкой накаливания управляем и не ТЭНом где управление углом фазы позволяет плавно менять мощность на активной нагрузке. У нас нагрузка реактивная, а у нее понятия фазовый угол да еще при 3х фазах сильно меняется.

Возьмем пример фазового управления - мы каждый период грубо говоря определяем какую часть полупериода пропустить в двигатель а какую не пропустить. Для ТЭН пойдет для двигателя - это на мой взгляд ужас. Прибавьте к этому еще и раздельное управление по фазам и т. д.

Теперь как же организовать регулировку не имея инверторных ШИМ и т. п. регуляторов? Есть так называемые твердотельные 3х фазные реле - те же тиристоры только в одном блоке и с общим входом управления. Включаем реле (к примеру) на 1 сек затем отключаем на 1/10 секунды и так периодически. Что получим? В некотором смысле мы получим уменьшение мощности на электродвигателе примерно на 10%. Если включим на 0.5 сек а отключим на 0.1 сек то потеряем около 17% (0,5/(0,1+0,5) мощности, и т. д. т. е мы управляем не фазой, а средним временем включения. Такое регулирование вызовет увеличение скольжения электродвигателя, что может негативно сказываться на электродвигателе если глубина регулировки будет слишком велика.

Это на мой взгляд сомнительно. Мощность двигателя P=M*w. Если мы уменьшаем w-частоту вращения то для сохранения мощности надо увеличивать M-момент вращения. w-зависит от частоты, а M-от частоты и напряжения M ~ w/U (в номинальном режиме). Уменьшая w у нас падает и M и для ее компенсации надо увеличивать U, но U увеличивать опасно (и выше сети не поднимешь) вместе с ним растет ток который увеличивает нагрев и соответственно приведет к выходу из строя электродвигателя. Регуляторы до определенного предела стараются сохранить M, а не P. В советские времена если память не изменяет знали только тиристоры, потому ими и управляли если в край надо было.

Постоянные двигатели тиристорами (незапираемыми) не управляются, особенность тиристоров в том что будучи открытым он остается в открытом состоянии до смены направления токи или падения его ниже порогового значения.
Амплитуда напряжения для асинхронного двигателя влияет на М-вращающий момент, тот в свою очередь при постоянной нагрузке приведет к уменьшению частоты вращения ротора, что в принципе и требуется.

 

Именно об этом я и говорил Но заметьте, Вы сами сказали:- "При постоянной нагрузке" Она в работающем двигателе ассинхронного типа на холодильную машину постоянна?
В каких то пределах, конечно регулировка возможна. Но результат регулировки будет сохраняться только до тех пор, пока силы трения, внешней нагрузки, и возможностей двигателя, будут в равновесии, которое с течением времени, даже короткого, очень сомнительна. Уж не говоря, о широких пределах регулировок, как скажем убавить обороты до 10 об/мин. Это вообще невероятно уменьшением амплитуды напряжения.

Что то я не смог найти в своих постах утверждение, что я предлагал использовать именно тиристоры, тем более незапираемые

Это практически импульсная модуляция, по конечному результату схожа с амплитудной. Изменяется среднее значение тока в единицу времени.


Дальше включаются в работу силы трения, нагрузка в данный момент и т. д.

Вы сами ответили на свой вопрос

 

Широко регулировать компрессор опасно при потере оборотов он может потерять способность к смазке. Я не вижу никакого смысла вращать двигатель 10 об/мин. Максимум на что я рассчитывал это регулировка на 20%. от номинальной скорости. Дальше проще отключить и не мучить электродвигатель. Изменение нагрузки на асинхронном двигателе незначительно сказывается на величине скольжения, в принципе оно нам и не мешает. Если растет разность давлений и увеличивается нагрузка, то скорость вращения понижается что приводит к понижению разности давлений, т. е. двигатель найдет равновесную точку. Нам же не космический аппарат стыковать плюс минус оборотов из-за разности давлений думаю сильно на всей системе не скажется.

Думаю что любой способ в разумных пределах регулировки производительности компрессора (через электродвигатель) можно применить. В основном я с Вами согласен.

 

Весь сыр бор, завязался после фразы о применении Тиристорных регуляторов для изменения оборотов компрессора. Моя реакция была такой, потому, что сейчас на каждом углу, продаются частотные преобразователи, с огромным числом регулировок и настроек. И теперь уже по достаточно приемлемым ценам. И выдумывать велосипед ни кчему.
А маслянное голодание... Ну так рботают же инверторы? Значит просто применен такого рода компрессор, который этих режимов не боится? А вот тут и мне интересно, тут я не большой специалист. Есть какие нибудь в этом смысле ограничения? Вопрос наверное к автору темы Dekabrino. Он наверняка намного больше об этом знает С какими особенностями применяются компрессора в инверторах? В каких пределах там возможна регулировка оборотов? Какие особенности Вольт частотной характеристики при этих регулировках?

 

Вопрос - тут же ответ на него.

В современных, так называемых "инверторных" электроприводах компрессоров кондиционеров теперь чаще применяются электродвигатели постоянного тока.
Инверторами их называют по привычке.
В некотором смысле устройства конечно оправдывают свое название - переменный ток преобразуется в постоянный.
Правда это действие можно назвать более традиционным словом "выпрямление"
Только вот дальнейшего преобразования снова в переменный ток, как в частотных преобразователях для асинхронных машин, уже не требуется.
Изменение частоты вращения производится уже по принципам регулирования приводов постоянного тока, у каждого производителя есть свои маленькие "ноу-хау", чтобы девайсы от разных производителей друг к дружке не подходили (регулятор и привод во всяком случае)
Ну а система смазки компрессора само собой должна обеспечивать надежную работу во всем диапазоне регулирования оборотов.

 

В этом отношении технология digital scroll от Emerson выглядит весьма привлекательной. Правда компрессор за 17 т. р. уже не приобрести

 

Уважаемый Dekabrino! Преклоняясь перед Вашими знаниями, ВЫ МЕНЯ УБИЛИ, УНИЧТОЖИЛИ ЭТИМ ЗАЯВЛЕНИЕМ! Я не шучу и мне действительно стыдно! Что действительно двигатели постоянного тока?
Хмм... жаль, что за время деятельности с климатической техникой, мне к сожалению ни разу не пришлось разобрать компрессор от инвертора.
Откуда такая информация? Чего, чего, но я никак не ожидал такого поворота событий!
Как же так? И, что коллекторные? Надеюсь не с постоянными магнитами? Я ремонтировал платы, после удара молнии недалеко от дома где были установлены сплиты. Менял модули выпрямителя. Схемы небыло, нашел неисправность путем научного тыка. Но вообще то думал в тот момент, что там собран примитивный частотный регулятор. Эээ... честно, даже не подозревал. Просвятите подробнее пожалуйста!

С уважением

 

Частотное регулирование с инвертором подразумевает в своем составе выпрямитель тока и последующую генерацию переменного напряжения с использованием полупроводниковой силовой техники. Так вот утверждение, что это дешево весьма относительно. Генерация переменного напряжения из постоянного не простая тривиальная задача. Она связана с проблемой генерации синусоидального напряжения с учетом реактивной мощности. Можно тупо сгенерировать модифицированную синусоиду и забить на реактивную мощность. Так в дешевых инверторах и делают. Но ложка дегтя в том что модифицированная синусоида не очень нравиться электродвигателям она вызывает падение мощности и нагрев обмоток из-за несинусоидальности сигнала. Попытки коррекции с введение дополнительных емкостей дают некоторый результат но кардинально вопрос не решают. Форма напряжения все равно далека от синуса. Поэтому электродвигателю, а тем более под нагрузкой при старте нужен качественный синус, а качественный синус да еще трехфазный это всегда было дорого. Если нет возврата реактивной мощности то она вычтется из активной и тогда экономия от применения таких дешевых частотных регуляторов обернется повышением потребления мощности.

Для примера, у моей бабушки стоит бесперебойный источник энергии, по сути выпрямитель с генерацией синусоидального однофазного напряжения. Стоит такой девайс около 20 т. р за 2 кВт мощности без батареек (они то нам и не нужны). Но порядок величины стоимости определить можно. В паспорте хоть и указано что работает на реактивную нагрузку, но никто не испытывал. А вот есть ли в нем возврат реактивной мощности или она теряется вопрос открытый.

Переход на постоянный ток оправдан, частотное регулирование стоит сопоставимо со стоимостью компрессора. Если перейти на постоянный ток, то один узел самый дорогой (генерация трехфазного качественного синуса) отпадает. У двигателей постоянного тока есть и преимущества кроме недостатков им легче управлять (токи управления более низкие), а также он может обеспечить больший момент вращения при запуске с нагрузкой. Он может быть тихоходным, а электродвигатель с замкнутым ротором этого не любит. Проблема щеточного узла в "век нанотехнологий" вполне решаемая вещь. Я не знаю как делают производители, но я бы попытался его утопить в масляном картере, если конечно масло ток не проводит .

 

Начнем с того, что могут встречаться различные варианты, в зависимости от способа реализации задачи, все они между собой чаще несовместимы, так как кроме асинхронных или синхронных двигателей, с управлением скажем по U/f (увеличение частоты с пропорциональным увеличением напряжения) теперь встречаются и другие электродвигатели.

В предыдущем посте я слишком упростил ответ и мое высказывание:

можно понять не совсем правильно.
Хотел сказать, что дальнейшее обратное преобразование в "чистую" синусоиду не требуется.
Давайте попробуем более развернуто,
чтобы определить направление, в котором нужно дальше искать инфу самостоятельно.

Масло ток не проводит, тем не менее обычные коллекторные двигатели постоянного тока в современных инверторных кондиционерах не применяются. Во всяком случае в качестве привода компрессора.
Хотя особых сложностей я не вижу, кроме ресурса некоторых узлов и невозможности простой их замены в герметичных реализациях мотор-компрессора.
Например коллекторные электродвигатели применяются в автомобильных бензонасосах, даже в погружных, устанавливаемых непосредственно в топливный бак. Довольно забавно наблюдать за реакцией людей, когда они видят как искрит такой разобранный бензонасос, работающий на воздухе, вне бака их автомобиля.
В некоторых кондиционерах бесступенчатая регулировка частоты вращения производится и в приводах вентиляторов. Там наверно можно использовать простые движки.
Но насчет применения коллекторных движков ничего не скажу, в современной технике имеют большое значение и помехи, создаваемые устройством.
В приводах компрессоров "инверторов" сейчас в большинстве случаев используются бесщеточные бесколлекторные электродвигатели постоянного тока (обозначение DC на шильдике или BLDC или PMSM).

Роторы у них бывают разных типов, на ниодимовых постоянных магнитах в том числе.
Но и с двигателем постоянного тока их объединяет немногое, скорее они похожи на синхронные двигатели переменного тока.
Можно сказать обозначение PMSM происходит от "постоянные магниты - синхронная машина"
Управление вращением реализовано с помощью переключения обмоток статора в зависимости от координат ротора. Поэтому их называют ещё двигателями постоянного тока с векторным управлением или "вентильными" в иностранной литературе.

Вот от этого и пытаются отойти в BLDC (PMSM) двигателях.

Как такового "чистого" переменного синусоидального напряжения для питания обмоток двигателя уже не требуется, но это не значит, что управляющий контроллер довольно простой.
Дешевле получаются именно выходные силовые каскады, так как может использоваться привычная ШИМ и простые вентили, тиристоры в том числе, зато усложняется управление этими выходными ключами и требуется обратная связь с элдвигателем для определения положения ротора. Датчики Холла, связь через обратную ЭДС и т. п.
Поэтому заглянув во внутрь такого контроллера и посмотрев на выходные ключи можно решить, что он устроен проще частотного преобразователя. Внешний вид микросхем микроконтроллера ничего о внутренней сложности микросхем не скажет.
Можно такую "векторную систему управления" электродвигателя сравнить с микроконтроллерным управлением ДВС. Ротор электромотора (коленвал ДВС) разгоняется импульсами обмоток статора (подачей топлива в форсунки цилиндров и моментом зажигания) синхронизированными с угловым положением ротора (датчиком положения коленвала). В памяти микроконтроллера дополнительно зашита таблица корректирующих поправок в зависимости от частоты вращения, нагрузки на валу и т. п. (корректировка опережения зажигания, длительности впрыска в ДВС).
Со снижением цен на управляющую электронику (RISC микроконтроллеры и т. п), импульсные устройства и вентили (типа включ-выключ), в то же время стоимость линейных полупроводниковых силовых элементов остается достаточно высокой. Поэтому цены на преобразователи частоты с чистой синусоидой на выходе снижаются значительно медленнее падения цен на импульсные устройства.
Я не являюсь спецом по электроприводам и микроконтроллерам, поэтому описал только общую картину в своем видении (ИМХО), более подробно каждый может ознакомиться самостоятельно в соответствующей литературе.
Что двигает производителей в том или ином направлении каждый тоже может додумать сам.

 

Подскажите пожалуйста можно ли использовать ПЭ трубы после конденсатора, при какой температуре их можно использовать? Заранее спасибо за ответ.

 

У каждого вида материала, применяемого для изготовления труб есть свой диапазон применения.
По температурам, давлению и т. д.
Надо смотреть в спецификациях.
ПЭ разный бывает.
Недорогой ПНД (полиэтилен низкого давления) применяется в основном для холодного водоснабжения, газоснабжения и т. д. и может выдерживать довольно большие давления, химически инертен даже ко многим агрессивным веществам, но по мере нагрева его стойкость к давлению резко падает.
Некоторые виды труб из ПЭ допускается использовать в системах горячего водоснабжения,
теплых полах и т. п., но и цена их уже будет значительно выше.
Так что задавайте конкретнее вопрос.
Какие именно ПЭ трубы интересуют?
И какую температуру конденсации планируете?
Кроме этого встает остро вопрос с фитингами и соединениями.

 

Прошу прощения, пропустил пост

Между компрессором и испарителем кроме ТРВ ещё и конденсатор должен присутствовать.
Если два компрессора и два ТРВ, то конденсаторов тоже два будет?
Или все же один?
- GBS240H на 40 пластин (1,67 м. кв).
А если компрессоры работают на один конденсатор, зачем тогда после конденсатора снова разделять жидкий фреон на два потока?
Чтобы помучаться с перегревом в общем испарителе, ведь каждый ТРВ будет гнуть свою линию?

 

Остались обрезки ПЭ трубы после геотермального контура, думал применить. Нашёл в нете что максимальная температура для водопроводных труб 40 градусов. Так что вопрос снимается. Буду применять ПП трубы для отопления. Температуру теплоносителя в СО планирую до 50 градусов.

 

Очень важный нюанс забыл упомянуть про инверторные мотор-компрессоры в кондиционерах.

Как все знают частота вращения двигателя переменного тока зависит от частоты этого самого тока.
Максимальная частота вращения 3000 об/мин или 50 об/сек может быть у двигателя с одной парой полюсов при частоте питающего напряжения 50 Гц. Или 3600 об/мин или 60 об/сек при частоте 60 Гц.
В двигателях с двумя парами полюсов частота будет в два раза меньше, 1500 об/мин при 50 Гц или
1800 об/мин при 60 Гц.
И так далее, в сторону уменьшения оборотов.
Производимые промышленностью герметичные мотор-компрессоры расчитаны под промышленную частоту электропитания и запаса по мощности в них как правило не предусмотрено.
Если попытаетесь раскрутить компрессор с помощью частотного преобразователя до более высоких оборотов, с целью увеличения холодопроизводительности, то электродвигатель компрессора естественно будет потреблять большую электрическую мощность. Если он на это не расчитан, то долго не проработает. Мотор-компрессоры допускающие работу при 60 Гц забугорного напряжения можно спокойно раскручивать до этих частот, это гарантированная 20% прибавка мощности относительно наших 50 Гц в сети.
Соответственно у людей появляется такая мысль - для надежности взять компрессор помощнее и для регулировки производительности снижать обороты до необходимого уровня.
Вот тут как раз и возникает проблема с системой смазки. Система как правило примитивная, способом разбрызгивания, и допускает работу только до определенных минимальных оборотов, ниже которых могут возникнуть проблемы. Уже снижение частоты вращения на 30-40 % при некоторых условиях может вызвать трудности в смазке. А снижать производительность в 3-4 раза и обороты соответственно во столько же раз на устройстве, не расчитанном на такие режимы вообще опасно.

Чем же отличаются "инверторные" герметичные компрессоры от обычных неинверторных?
Отличаются как раз своей номинальной частотой вращения.
Порога в 3000 об/мин для них нет, так как к частоте сети они не привязаны.
Максимальная рабочая частота вращения у обычных моделей достигает 130 об/сек и выше.
Само собой при снижении производительности в 5 раз частота вращения тоже падает в пять раз, до 25 об/сек, но все равно остается достаточно высокой, 1500 об/мин, как у обычного герметичного компрессора от холодильника с двумя парами полюсов и частотой питания 50 Гц.
Мало того, что специальных мер не нужно применять к системе смазки, но еще такой компрессор на максимальных оборотах оказывается в 5 раз производительнее обычного при тех же внешних габаритах.
Что позволяет в инверторных системах иметь необходимый запас производительности, не увеличивая габаритных размеров, достаточно для этого предусмотреть запас по электрической мощности самого электродвигателя, ну и запас механической прочности устройства.