Как работи трансформаторен регулатор на скоростта на вентилатора
Трансформаторните контролери регулират скоростта на вентилаторите с променливо-токови двигатели (АС motors) на стъпки, като намаляват напрежението на двигателя. Този стъпаловиден контрол на скоростта се осъществява от електрическия трансформатор, който те използват, откъдето идва и името „контролер на трансформатора“. Трансформаторните регулатори на скоростта на вентилатора са рентабилни и са се доказали като много надеждни и здрави. Могат да се използват и в ситуации, когато захранването е нестабилно. Трансформаторните регулатори на скоростта обикновено се използват за регулиране на скоростта на вентилатора. Повечето клиенти са готови да приемат недостатъка на малко по-ниската енергийна ефективност, тъй като предимството на удобството за потребителя е по-важно за тях. Трансформаторният регулатор на скоростта е един от най-простите методи за управление на скоростта на електрически двигател. Както свързването, така и пускането в експлоатация са особено лесни.
Тиха работа на двигателя
Тези видове регулатори на скоростта на вентилатора са лесни за инсталиране. Те не изискват конфигурация и могат да се използват веднага след свързване. Благодарение на трансформаторната технология, те генерират напрежение на двигателя с перфектна синусоидална форма, което води до изключително тиха работа на двигателя и удължен експлоатационен живот. По-подробна информация за трансформаторната технология е предоставена по-долу. Перфектно синусоидалното напрежение на двигателя е основното предимство в сравнение с електронните TRIAC контролери. Контролерът на TRIAC отрязва части от синусоидалното напрежение, докато регулаторът на скоростта на трансформатора поддържа синусоидалната форма, но го намалява.
Бръмчене на електрическия трансформатор
В трансформатора променливият ток създава постоянно променящо се магнитно поле, което кара желязното ядро да вибрира с висока честота, което ние възприемаме като бръмчащ шум. Тези магнитни полета могат да причинят малки движения в самия трансформатор. Разхлабени бобини, ламинации (листове) в сърцевината или дори корпусът на трансформатора могат леко да вибрират, причинявайки бръмчащ звук. Важно е да се отбележи, че известно бръмчене е нормално за трансформаторите. Въпреки това необичайно силното бръмчене може да означава проблем, като разхлабени части, претоварване или неизправни компоненти. Трансформаторите Sentera получават специално импрегнирано покритие, което намалява електрическия шум от трансформаторите. Поради този бръмчащ шум препоръчваме винаги да инсталирате регулатора на скоростта на вентилатора на трансформатора в техническо помещение, където този шум е смущаващ.
Регулиране на скоростта на вентилатора чрез намаляване на напрежението на двигателя Електрически трансформатор 
Трансформаторните регулатори на скоростта на вентилатора регулират скоростта на вентилатора чрез намаляване на напрежението на двигателя на стъпки. TRIAC или електронните регулатори на скоростта на вентилатора също регулират скоростта на двигателя чрез намаляване на напрежението на двигателя. Разликата е, че трансформаторните регулатори на скоростта правят това на стъпки, докато TRIAC контролерите правят това непрекъснато. И двата типа регулатори на скоростта са подходящи само за двигатели с управление на напрежението. Това са електродвигатели, при които скоростта може да се контролира чрез понижаване на захранващото напрежение, докато честотата остава постоянна. Както TRIAC, така и трансформаторните регулатори на скоростта на вентилатора могат да се използват в приложения, където въртящият момент намалява със скоростта, като например контрол на скоростта на вентилатора. Контролът на скоростта на вентилатори с променливо-токови двигатели е едно от най-честите приложения на трансформаторните регулатори на скоростта. Както бе споменато по-горе, най-големите предимства на трансформаторния регулатор на скоростта на вентилатора са неговата проста работа и рентабилност. Не е необходима конфигурация; след като всичко е свързано, вентилаторът може да се управлява веднага. Конструкцията, монтажът и пускането в експлоатация на трансформаторен регулатор на скоростта на вентилатора е много по-прост от тези на по-сложни регулатори на скорост като честотни инвертори, което също води до по-ниски разходи.
Трансформаторът намалява захранващото напрежение, наречено първично напрежение. Намаленото напрежение, което може да се използва за захранване на двигателя, се нарича вторично напрежение. Вторичното напрежение се намалява според съотношението на броя на първичните намотки спрямо броя на вторичните намотки. Например, ако първичната намотка е два пъти по-голяма от вторичната намотка, вторичното напрежение ще бъде половината от първичното напрежение. Принципната диаграма вдясно показва електрически трансформатор само с едно вторично напрежение. Трансформаторите, използвани в регулаторите на скоростта, предлагат пет различни вторични напрежения. Скоростта на двигателя се намалява чрез свързване на двигателя към един от тези кранове за напрежение (вторични напрежения). Това може да стане чрез завъртане на копче, чрез аналогов входен сигнал или чрез команда, изпратена чрез Modbus RTU комуникация. Повечето регулатори на скоростта на вентилатора на трансформатора Sentera позволяват избор на пет различни скорости на двигателя. Някои модели позволяват допълнително намаляване на най-ниската скорост чрез вътрешно свързване на кабела с най-ниска скорост към кран с още по-ниско напрежение на трансформатора. Това обаче не е разрешено за всички типове двигатели. Ако стартовото напрежение е твърде ниско, двигателят може да не успее да стартира, което може да блокира двигателя с риск от изгаряне.
Максималният ток, който трансформаторът може да достави, се определя от дебелината на медните проводници в намотката на трансформаторната бобина. Максималният ток на двигателя определя вида на трансформатора, който трябва да бъде избран. За двигател с по-големи токове трябва да се избере трансформатор с по-дебел диаметър на проводника. Максималният ток на трансформаторите Sentera е ясно показан на уебсайта. Максималният капацитет на тока означава: консумацията на ток на двигателя (изразена в ампери), когато двигателят работи на пълна скорост. По-високият стартов ток, който се появява за кратко по време на стартиране на двигателя, не трябва да се взема предвид. Трансформаторите Sentera имат постоянна дебелина на проводника по цялата намотка, което гарантира по-добро качество на трансформатора. Много конкуренти предлагат по-евтини трансформатори с променлива дебелина на проводника в намотката на бобината. В резултат на протичането на електрически ток медните проводници ще се нагреят. По-тънките проводници ще се нагреят по-бързо, защото имат по-голямо електрическо съпротивление. Когато нагряването стане твърде силно, изолацията на медните проводници ще се стопи, причинявайки късо съединение и трайна повреда. Когато това се случи, трансформаторът трябва да се смени. Твърде високи температури на околната среда, често рестартиране на двигателя или метод на монтаж с недостатъчни възможности за охлаждане също могат да причинят тази повреда.
Автотрансформатори
Трансформаторните регулатори на скоростта на вентилатора Sentera са оборудвани с един или повече автотрансформатори. Автотрансформаторът използва една намотка (бобина), която служи както за първична, така и за вторична намотка. Различни кранове на напрежение се използват за постигане на различни изходни напрежения. За разлика от автотрансформатора, изолационният трансформатор има две отделни намотки, първична и вторична, осигуряващи електрическа изолация между входа и изхода.
Една намотка означава, че няма галванично разделяне на първичната намотка от вторичната. Бобините са свързани директно, което води до не само електромагнитна, но и електрическа свързаност. Тези качества допринасят значително за по-висока ефективност, тъй като само част от мощността се преобразува.
Работата на трансформатора се основава на два основни принципа:
Променливият във времето електрически ток в първичната намотка създава променливо във времето електромагнитно поле.
Електромагнитното поле създава променлив електрически ток чрез електромагнитна индукция.
Единичната намотка на автотрансформатора осигурява по-компактна и лека конструкция в сравнение с конвенционалните трансформатори с двойна намотка. Този тип трансформатор се характеризира с компактни размери, висока надеждност и дълъг експлоатационен живот. Често се използва в различни индустрии и производствени процеси, както и за обикновени домакински цели, когато трябва да се регулират определени физически величини.
Как работи електрически трансформатор
В тази глава обясняваме подробно как работи електрическият трансформатор. Трансформаторът е електрическо устройство, което пренася електрическа енергия между две или повече вериги чрез електромагнитна индукция. Електромагнитната индукция създава електродвижеща сила в проводник, изложен на променящи се във времето магнитни полета. Трансформаторите се използват за увеличаване или намаляване на променливите напрежения в електрическите приложения.
Променлив ток се прилага към първичната намотка на трансформатора. Токът, протичащ през намотка, генерира магнитно поле. Тъй като токът в първичната намотка е редуващ се (променяйки постоянно посоката си), магнитното поле също продължава да променя своята сила и посока. Това "танцуващо" магнитно поле е от решаващо значение за следващата стъпка. Променящото се магнитно поле действа като невидима магистрала за електрическа енергия. Той прорязва както първичната, така и вторичната намотка. Във вторичната намотка това променящо се магнитно поле създава феномен, наречен електромагнитна индукция. Това тласка електроните във вторичната намотка да се движат, генерирайки ток. Работи по следния начин: когато магнитното поле около проводника (вторичната намотка) се промени, то тласка електроните вътре в проводника. Това побутване създава напрежение (електродвижеща сила или ЕМП), което тласка електроните да текат в определена посока, създавайки електрически ток. Посоката на тока зависи от посоката на промяната в магнитното поле, както се обяснява със закона на Ленц.
Напрежението във вторичната намотка зависи от два фактора:
Брой намотки: Броят на намотките във всяка намотка. Ако вторичната намотка има повече навивки от първичната намотка, напрежението ще бъде по-високо. Обратно, по-малкото намотки във вторичната намотка ще доведе до по-ниско напрежение.
Сила на магнитното поле: Силата на променящото се магнитно поле. По-силното магнитно поле ще предизвика по-голямо напрежение във вторичната намотка.
Трансформаторният регулатор на скоростта е здрав и лесен за използване. Недостатъкът е по-ниската енергийна ефективност в сравнение с по-сложните регулатори на скоростта. Ефективността на трансформатора е съотношението на неговата изходна мощност към входната му мощност. По-ниската енергийна ефективност на регулатора на скоростта на трансформатора се дължи на:
Загуба на хистерезис: Когато магнитното поле в сърцевината обърне посоката (което се случва постоянно в AC трансформаторите), материалът претърпява микроскопично пренареждане на вътрешната си структура. Този процес напред-назад консумира малко количество енергия, което се проявява като загуба на топлина.
Загуба на вихров ток: Променящото се магнитно поле също индуцира малки циркулиращи токове в самата желязна сърцевина. Тези вихрови токове загряват сърцевината, представлявайки друга форма на загуба на празен ход.
I²R Загуби: Това е класическият ефект на нагряване на Джаул. Токът (I), протичащ през съпротивлението (R) на медните проводници в първичната и вторичната намотки, генерира топлина. С увеличаването на тока на натоварване загубите на I²R също се увеличават пропорционално.
Sentera използва различни техники за минимизиране на тези енергийни загуби:
Висококачествени материали на сърцевината: Използването на зърнесто-ориентирана силициева стомана с ниски загуби на хистерезис е от решаващо значение. Тази стомана, наричана още електрическа стомана, е по-скъпа от другите видове стомана, но предлага по-добра пропускливост на магнитни полета, което води до по-малко загуби.
Ламиниране на сърцевината: Сърцевината е направена от изключително тънки метални листове (ламинирания) за намаляване на вихровите токове. Тези тънки метални пластини са идеално подравнени във фабриката на Sentera, фиксирани една към друга и след това снабдени със специално импрегнирано покритие. Този метод отнема много време, но осигурява значително повишаване на енергийната ефективност. Голям размер на проводника: Използването на по-дебели проводници в намотките намалява тяхното съпротивление и намалява загубите на I²R. Висококачествената мед с дебел диаметър има по-ниска стойност на съпротивление, което ограничава загубите при по-високи токове. Трансформаторите Sentera имат постоянна дебелина на проводника по цялата намотка, което гарантира по-добро качество на трансформатора.
Защо тази основна технология остава интересна
Трансформаторните регулатори на скоростта Sentera все още се използват широко за управление на скоростта на вентилатора. Лекотата на използване, здравата конструкция и атрактивната цена са основните им предимства. Скоростта на вентилатора може да се регулира на стъпки и дори при ниска скорост моторът остава изключително тих. Недостатъците на тази технология са по-ниската енергийна ефективност и шума, който генерира регулатора на скоростта. Трансформаторните регулатори на скоростта Sentera са проектирани да минимизират тези недостатъци, доколкото е възможно. Специално за вентилаторни приложения, които не изискват непрекъсната работа, трансформаторният регулатор на скоростта е идеалният избор. Типични приложения са абсорбатори, смукателни вентилатори и др.
Продуктова гама трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора Sentera
Sentera е един от водещите производители на контролери за скорост на вентилатора. В продължение на две десетилетия нашите трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора са стандарт в света на HVAC. Качеството и удобството за потребителя винаги са били наш основен приоритет. Поради големия успех бяха създадени много варианти. В резултат на това не винаги е лесно да се получи общ преглед на тази продуктова гама. Най-важните свойства на различните серии са обобщени накратко по-долу. Трансформаторните регулатори на скоростта на вентилатора Sentera за монофазни двигатели с максимално натоварване до (и включително) 7,5 A са с висококачествен пластмасов корпус с метални охлаждащи ребра. Този корпус е произведен във фабриката за пластмаси Sentera от устойчива на горене ABS пластмаса. Охлаждащата ребра гарантира достатъчно разсейване на топлината за контролери с такъв капацитет. Всички останали трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора имат солиден метален корпус с достатъчен капацитет за разсейване на топлината.
Трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора с вграден контрол
Първата група съдържа регулатори на скоростта на вентилатора на трансформатора с вграден контролен превключвател(и) на предния панел.
Тези регулатори на скоростта са лесни за инсталиране и работа.
Входното ниво Най-простите регулатори на скоростта на трансформатора имат въртящ се превключвател на предния панел, който позволява ръчен избор на скоростта на вентилатора. За еднофазни 230 волтови двигатели има серия STR-1, за трифазни 230 волтови двигатели има серия STR-3 и за трифазни 400 волтови двигатели има серия STR-4. Това са най-евтините и прости 5-степенни регулатори на скоростта в гамата Sentera.
Откриване на прегряване на двигателя За еднофазни и трифазни 400-волтови двигатели, базовите модели се предлагат и с допълнителна защитна функция за откриване на прегряване на двигателя. Това са съответно сериите STRS1 и STRS4. И двете серии са интересни, ако двигателят е оборудван с температурни сензори TK (термичен контакт) в намотката на двигателя. Тези температурни сензори TK могат да бъдат свързани към сериите STRS1 и STRS4. Ако температурата на двигателя надвиши критична стойност, 5-степенният регулатор на скоростта ще изключи двигателя, за да предотврати трайна повреда.
Авариен бутон за евакуация на дим За монофазни двигатели базовият модел се предлага и с допълнителен авариен бутон за извеждане на дим. При натискане на аварийния бутон вентилаторът се ускорява незабавно до максимална скорост. След нулиране на аварийния бутон регулаторът на скоростта отново ще функционира нормално. Серия SER-1 управлява монофазни двигатели.
Два отделни превключвателя за 5 скорости. Серията SC2-1 предлага не един, а два превключвателя за избор на скорости на предния панел. Те управляват монофазни двигатели. Един от двата въртящи се превключвателя се активира чрез вход със сух контакт (нисък или висок). В много приложения към този вход със сух контакт се свързва външно реле за време, температурен превключвател или реле за диференциално налягане. В случая на температурния превключвател, например, вентилаторът се управлява от превключвател 1 при ниски температури и от превключвател 2 при по-високи температури. Това дава възможност за автоматично превключване между два различни режима на вентилация, в зависимост от обстоятелствата. Това е опростена версия на вентилация, базирана на нуждите.
Сериите регулатори на скоростта на кухненския аспиратор SFPR1 и SFPR4 са трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора с изход за управление на газов клапан. За откриване на въздушния поток е необходим допълнителен сензор за въздушен поток или реле за налягане. Изходът се активира едновременно с вентилатора. В случай, че въздушният поток не бъде открит в рамките на 60 секунди след стартиране на двигателя, изходът на газовия клапан се деактивира. Сериите SFPR1 и SFPR4 управляват съответно еднофазни или трифазни 400-волтови двигатели. Те се рестартират автоматично след прекъсване на захранването и имат функция за откриване на прегряване на двигателя (TK контакти на двигателя).
Дистанционно управляеми трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора 5-скоростни регулатори
При някои обстоятелства не е желателно вентилаторът да работи непрекъснато или да не работи на същата скорост непрекъснато. Затова предлагаме регулатори на скоростта на вентилатора на трансформатора, които могат да се управляват дистанционно. Има варианти, при които дистанционно може да се подава само стартов сигнал, както и варианти, при които скоростта може да се избира дистанционно.
Трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора със сухи контактни входове
Входовете със сух контакт могат да се активират чрез цифров сигнал (висок или нисък). Обикновено входовете със сух контакт се активират ръчно с помощта на превключвател. Те могат също така да се активират автоматично с помощта на таймер, реле за налягане, превключвател за температура, превключвател за влажност и др.
Сериите STRA1 и STRA4 разполагат с няколко допълнителни входа със сухи контакти за дистанционно стартиране на двигателя. Фактът, че могат да се комбинират различни условия, прави тези контролери универсално приложими. Скоростта на вентилатора трябва да се избира чрез въртящия се превключвател на предния панел. Сериите STRA1 и STRA4 управляват съответно еднофазни или трифазни 400-волтови двигатели. Те се рестартират автоматично след прекъсване на захранването и разполагат с алармен изход и детекция на прегряване на двигателя (TK контакти на двигателя).
Сериите SC2A1 и SC2A4 имат два превключвателя за избор на скорост на предния панел. Тези серии също предлагат множество допълнителни входове за сух контакт за стартиране на двигателя от разстояние и за активиране на двата превключвателя за избор на скорост. Сериите SC2A1 и SC2A4 управляват съответно еднофазни или трифазни 400-волтови двигатели. Те се рестартират автоматично след прекъсване на захранването и разполагат с алармен изход и детекция на прегряване на двигателя (TK контакти на двигателя).
Серията RTR-1 предлага пет сухи контактни входа за активиране на едно от петте налични нива на скорост. Следователно този трансформаторен регулатор на скоростта на вентилатора може да бъде напълно управляван дистанционно. Не само стартовият сигнал, но и желаната скорост на вентилатора може да се задава дистанционно. Серията RTR-1 управлява еднофазни двигатели.
Трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора с аналогов вход 0-10 V
Контролен сигнал 0-10 волта е свързан към регулатора на скоростта на вентилатора на трансформатора. Този управляващ сигнал определя кое ниво на скорост се активира (с каква скорост ще работи моторът). Контролен сигнал 0-10 волта може да се генерира ръчно чрез потенциометър. Или може да се генерира автоматично от сензор. напр. сензорът предава измереното ниво на CO2 като сигнал от 0-10 волта.
Сериите STVS1 и STVS4 са трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора с аналогов вход. 5-те степени на скорост се избират чрез аналогов управляващ сигнал (0-10 волта). Например: когато аналоговият сигнал има стойност от 3 волта, ще се активира скорост 1. когато аналоговият сигнал има стойност от 5 волта, ще се активира скорост 2 и т.н. За вентилация, контролирана от нуждите, тези регулатори на скоростта могат да се комбинират с един от сензорите Sentera с изходен сигнал 0-10 волта. Сериите STVS1 и STVS4 управляват съответно еднофазни или трифазни 400 волтови двигатели. Те се рестартират автоматично след прекъсване на захранването и имат функция за откриване на прегряване на двигателя (TK контакти на двигателя).
Трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора с Modbus RTU комуникация
Modbus RTU (Remote Terminal Unit) е един от най-често използваните комуникационни протоколи в сградната и индустриалната автоматизация. Това е сериен комуникационен метод, който позволява множество устройства да бъдат свързани в една комуникационна линия, улеснявайки ефективен обмен на данни между контролери, сензори, регулатори на скоростта на вентилатора, задвижващи механизми и други устройства. Modbus RTU комуникацията е многократно по-стабилна и надеждна от класическите 0-10 волтови сигнали. RTVS8 и RTVS1 серията трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора се управляват чрез Modbus RTU комуникация. Главният Modbus на мрежата изпраща исканото ниво на скорост (1 - 5) към съответния регистър за съхранение на Modbus на подчиненото устройство RTVS8 или RTVS1. Сензорите и потенциометрите Sentera с Modbus комуникация могат да се комбинират с тези регулатори на скоростта. Те също така са съвместими с облака SenteraWeb. Това предлага дистанционен достъп, възможност за получаване на известия, използване на дневен планировчик за различни вентилационни режими и др. Серията RTVS1 изисква захранващо напрежение от 230 VAC, докато серията RTVS8 може да работи със захранващо напрежение в диапазона 115 – 230 VAC. Това ги прави по-универсално приложими. И двете серии управляват еднофазни двигатели. Те се рестартират автоматично след прекъсване на захранването и разполагат с алармен изход и детекция на прегряване на двигателя (TK контакти на двигателя).
Трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора с температурен датчик
Контролът на скоростта на вентилатора въз основа на температурата на околната среда се използва широко в селскостопанския и градинарския сектор. Продуктовите гами по-долу се продават в големи количества в тези отрасли. Те са доказали своето качество и надеждност за селскостопански и градинарски приложения.
Серията трансформаторни регулатори на скоростта на вентилатора GTH работят в зависимост от температурата на околната среда. В режим на отопление вентилаторът се включва, когато измерената температура падне под зададената температура. Когато измерената температура е по-висока от избраната, вентилаторът се деактивира. Нерегулираният изход може да управлява воден клапан за регулиране на потока гореща вода или реле за активиране на електрически нагревател. Нерегулираната мощност се активира едновременно с вентилатора. Когато вентилаторът работи, нагревателят се активира. В режим на охлаждане функционалността е обратна. Чрез джъмпер може да се избира режим на отопление или режим на охлаждане. За измерване на околната температура е необходима допълнителна температурна сонда PT500. Серията GTH може да се използва за управление на еднофазни двигатели.
Серията plug & play GTTE1 е напълно предварително окабелена. Вентилатор за захранване и изсмукване може да се включи през гнездата Schuko. Когато температурата на околната среда стане по-висока от зададената температура, скоростта на вентилатора ще се увеличи и нагревателят се деактивира. Когато температурата на околната среда падне под зададената температура, вентилаторите спират и нагревателят се активира. Серия GTTE1 управлява монофазни двигатели.