Moduły do monitorowania i sterowania pracą silników

Sterowanie, czyli regulacja prędkości, może odbywać się m.in. na podstawie mierzonej temperatury, wartości podanego napięcia lub prądu (analogowo), rezystancji, sygnałów z różnych przetworników oraz cyfrowo przez szynę I²C . Może również aktywować się alarm na podstawie temperatury lub nieprawidłowej pracy silnika.

Poszczególne linie produktów podzielone są w zależności od typu sterowanego silnika (AC - prąd przemienny, DC - prąd stały) i przeznaczenia. Dla silników DC to:

• SmartFan DC dla 2-przewodowych lub 3-przewodowych wentylatorów/silników,
• SmartFan DC z wbudowaną obsługą alarmu dla 3-przewodowych wentylatorów/silników,
• SmartFan PWM z wbudowaną obsługą alarmu dla 4-przewodowych wentylatorów/silników, Natomaist dla AC:
• SmartFan AC dla wentylatorów/silników w trzech wariantach technologii sterowania: TRIAC, VFD i ECM

Fot. 1. Sterownik SmartFan DC Aurora

Napięcie zasilania sterowników na napięcie stale mieści się w zakresie od 10 do 75 V, a w przypadku niektórych wersji możliwe jest nawet zasilanie z dwóch różnych źródeł w celu podwyższenia niezawodności. Wszystkie modele (poza najprostszym Wisp II 12/24 V) mogą zasilać silniki o napięciu znamionowym 12, 24 lub 48 V.

Poszczególne serie sterowników mogą sterować silnikami 2, 3 lub 4-przewodowymi. Jest to istotne kryterium określające możliwości danego zestawu sterownik-silnik/wentylator. Najprostsze dwuprzewodowe sterują silnikiem na podstawie temperatury lub napięcia/prądu sterującego bez informacji o statusie samego silnika. To jest możliwe dopiero w przypadku 3- i 4-przewodowych urządzeń, które przez dodatkowy przewód dostarczają informacji zwrotnej do sterownika czy w danej chwili silnik działa prawidłowo.

Część sterowników ma wbudowaną możliwość obsługi trzeciej linii i generowania alarmu (Vortex, Fusion-4/9, Multi-SR), a w przypadku niektórych (Omni SD, Multi SD, Aurora) jest to opcja poprzez rozszerzenie modułem TachScan. Alarm generowany jest na podstawie sygnałów z czujnika Halla zintegrowanego z silnikiem. W zależności od sterownika i ustawień może to być święcąca dioda LED (wizualny), sygnał akustyczny bądź zmiana stanu logicznego (wyjścia).

Czteroprzewodowe silniki DC to urządzenia bardziej autonomiczne. Oprócz informacji o stanie samego silnika mają dodatkowy przewód sterujący, który może sterować urządzeniem: regulować obroty w szerszym zakresie niż pozostałe, włączać i wyłączać silnik. Układ wykonawczy regulacji napięcia silnika jest zintegrowany, co upraszcza konstrukcje urządzeń sterujących. Dla tych silników jest dedykowana seria SmartFan PWM Cirrus.

Sterowniki silników na napięcie przemienne skierowane są raczej do zastosowań przemysłowych. Zakres ich prądów roboczych to od 2,5 do 18 A, napięć od 22 do 300 V. Możliwe sposoby kontroli są bardzo szerokie, w zależności od modelu mogą to być:

• napięcie lub prąd,
• rezystancja/temperatura (termistor),
• różnego rodzaju przetworniki, czasami zintegrowane (Nimbus - czujnik ciśnienia), np. wilgotności, przepływu powietrza, itp.,
• protokół Modbus (Stratus II),
• przełączniki D IP (np. ustalenie progów prędkości).

W przypadku napięcia przemiennego sposób sterowania różni się od zastosowanych w silnikach na prąd stały. Stopień skomplikowania sterownika w tym przypadku rośnie i zalecane jest, aby wszędzie, gdzie to jest możliwe stosować silniki i zasilanie na prąd stały. Pozwala to ograniczać koszty, zmniejszać rozmiary sterowników, podnosi efektywność i bezpieczeństwo oraz zmniejsza rozmiary urządzeń. Przy wyborze sterowników AC należy zwrócić uwagę na możliwości sterowania zastosowanego silnika. Dla silników na prąd przemienny zastosowano trzy rozwiązania:

• TRIAC (sterowanie fazowe) - pozwala na uzyskanie najniższych kosztów zastosowanej pary sterownik-silnik, lepiej sprawdza się przy wyższych obrotach, główne minusy to stosunkowo wysoka minimalna prędkość obrotowa silnika oraz duża nieliniowość sterowania (obroty silnika w funkcji sygnału sterującego);
• VFD (Variable Frequency Drive, napęd z przetwornicą częstotliwości) - charakteryzuje się większą sprawnością energetyczną od TRIAC-a, daje możliwość uzyskania małych prędkości obrotowych, podstawowe problemy w tych sterownikach to wysokie koszty urządzenia oraz możliwie wyższy poziom hałasu pracy silnika;
• ECM (Electronically Commutated Motor, silnik z elektronicznie sterowanym komutatorem, bezszczotkowy) - sterowanie silników, w których zamiast szczotek zastosowano odpowiednio sterowane, nieruchome cewki, rozwiązanie to pozwala na najbardziej efektywne i precyzyjne sterowanie silnikiem, który niestety jest stosunkowo kosztowny i nie zawsze osiągalny w oczekiwanych rozmiarach.

Fot. 2. Sterownik SmartFan AC Nimbus OEM

Częste zastosowania sterowników SmartFan AC to zasilanie małych pomp, do cyrkulacji ciepłej wody w klasycznych i solarnych układach ogrzewania (Nimbus-HP, Stratus), utrzymywanie nadciśnienia w pomieszczeniach o podwyższonej czystości czy kontrola wilgotności np. na basenach, SPA przy wykorzystaniu zintegrowanych lub zewnętrznych czujników (Nimbus, Nimbus-HP).

Obszary zastosowań dla sterowników serii SmartFan DC i AC są na tyle szerokie, że wykraczają poza zakres tego krótkiego przeglądu. Poza bardziej specyficznymi zastosowaniami w sprzęcie medycznym, ogrzewaniu, kontroli wilgotności i ciśnienia w pomieszczeniach, wszystkie sterowniki DC i AC mogą być zastosowanie przy chłodzeniu urządzeń elektronicznych. Regulując prędkość wentylatorów, obniżają temperaturę pracy przy jednoczesnym ograniczonym poziomie generowanych szumów i oszczędności energii. Typowe zastosowania w tym zakresie to serwery, wszelkiego rodzaju macierze dyskowe, elektroniczne urządzenia medyczne czy wreszcie wyposażenie telekomunikacyjne.

Dla tych ostatnich przewidziano specjalnie zaprojektowane moduły Multi SD, Multi SR, Vortex i Fusion. Podstawowe cechy tej grupy urządzeń to m.in.:

• podwójne zasilanie (Multi SR, Fusion),
• tzw. miękki start i zabezpieczenia prądowe,
• sterowanie wentylatorami o napięciu znamionowym 12, 24 lub 48 V,
• regulacja prędkości na podstawie mierzonej temperatury (termistor), sygnał PWN DC lub przez szynę I²C,
• różne możliwości programowania alarmu i stanu wyjść sterujących,
• zapewnienie odpowiedniego wysterowania silnika/wentylatora nawet w przypadku spadku napięcia zasilania sterownika.

Niektóre bardziej skomplikowane sterowniki (Cirrus-2, Cirrus-ECM, Stratus II) mają możliwość programowania ich za pomocą dedykowanego, przenośnego programatora Navigator. Przez zastosowanie serii SmartFan uzyskujemy inteligentną kontrolę nad urządzeniami przy jednoczesnej wysokiej efektywności i minimalizacji zużycia silników. Nie bez znaczenia może być również w niektórych sytuacjach ograniczenie wytwarzanego hałasu przez dużą liczbę silników czy wentylatorów. Ze względu na bogate możliwości serii SmartFan zapraszamy do kontaktu z naszym doradcą w TME, który pomoże wybrać optymalne rozwiązanie.

Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.
www.tme.eu