Ämne: Frekvensomriktare på gammal IVT pump?

[robbansson]

har en fundering, hur reagerar kompressorn om man kopplar på en Frekvensomriktare? tanken är mest för att få mjukstart, antar att det är en kolv kompressor? får kolla detta.. pumpen är en IVT 2000 från början av -90 talet tror jag.
funkar utmärkt som den gör, men tycker det är kul att testa lite, alltid lär man sig nåt! har redan bytt ut den gamla trasiga styren (landis&gyr?) mot en plc, så nu har man full koll på pumpen, har en omriktare liggande så det kliar lite i fingrarna... 

kan det va skadligt för kompressorn? vad händer om man kör lägre än 50hz? högre? nån som vet??

[Carl N]

Som mjukstart kommer det säkert funka.

[Trubbnos]

Mm varför ska du mjukstarta,? Eller ska du köra den som " inverter"?

[robbansson]

tja..  om man nu ändå sätter dit den så kan man ju alltid testa lite
frågan är hur reagerar kompressorn?

[Trubbnos]

Kompressorn är som en vanlig elmotor, borde gå bra att varvtalsstyra...

[ace]

om du vill köra den översynkront får du troligen problem med lindningstemperaturer...ett par hz fungerar, men inte mer.
undersynkront är det flödeshastigheterna som kan bli problemet....för låg hastighet i sugen så går det oljetorrt efter ett tag 

[xxargs]

Intressant problem.

Kör man under nätsynk längre tid så får man varva upp kompressorn då och då föra att slurpa tillbaka oljan. Dock kan man ställa sig frågan hur det arbetar vid sin min-temperatur på evaporatorn då köldmedieflödet på gassidan är betydligt lägre än vid varmare temperaturer - räcker det i den situationen så bör man kunna varva ned kompressorn en del när det är varmare och mer gasflöde i rören - dock att varva upp kompressor då och då tror jag inte är någon dum ide ändå.

Övervarvning är svårare att analysera och övervarvning vill man helst ha när det är kallt ute då man öka sugkapasiteten och därmed värmekapaciteten vid starkare kyla då värmemängden är mycket hårt kopplat till hur många kg köldmediegas per timme man pumpar.

Är pumpen avsedd också för 60 Hz typ en internationell riktad pump så är det nog inga jätteproblem att köra i 60 Hz och kanske få runt 20% mer värmekapacitet i starkare kyla. Men det finns också saker att kalkylera med - i kyla så komprimeras köldmediet hårdare och därmed varmare hetgas ut och i sin tur värmer motorn mera om det är rotarykompressor, medans i en kolvkompressor så kyler den kalla insugande gasen motorn och oljan först innan den komprimeras och motorn går svalare trots att hetgastempen i slutända är samma i båda fallen om övriga förluster är likartade

Högre frekvenser ger mer skinneeffekter på motorns kopparlindning och ger högre resistans och därmed mer förluster, magnetmaterialet har också högre ommagnetiseringsförluster och går varmare vid högre frekvens  och det här är i stort sett en ökad statisk värmebelastning med högre frekvens då både motorström och ommagnetiseringsförluster inte påverkas speciellt mycket av lastgrad.

(typisk elmotor brukar värmebildningen i lindingarna vara ca dubbelt större vid märklast i jämförelse med  tomgångskörning (strömmen ökat med roten ur två  vid cos(fi)=0.7 som är en vanlig märklastpunkt och därmed dubbel värmebildning i lindningen, i jämförelse med tomgång och cos(fi)=~0.95) och magnetförlusterna ökar bra till en liten del - främst rotorn som slirar lite mer magnetiskt vid belastning - det är därför en elmotor på sin märkeffekt inte är mer än kanske 20 grader varmare  än en elmotor på tomgång)

Om man vill varva högre till typ 75 Hz så kanske mekaniska saker bestämmer som tex. rörliga statorvingen på rotaryn verkligen hänger med de ovala rotorns rörelse och inte släpper ytan och det börja slå och klappra samt läcka gas - här blir det att lyssna noga när man leker med varvtalet. En kolvkompressor har troligen större tålighet mot högre varv rent mekaniskt sett, men förmodligen inte rörledningsareor i dess ventiler och till/frånlopp för att fullt ut kunna tillgodogöra sig av det.

Det man kan spela med (men inte självklart) är att en 50 Hz-kompressor och en 60Hz-kompressor är likartad  i designen när det gäller lindning etc. och därmed kanske temperaturerna hanteras rimligt även om en 50Hz varvas till 60 Hz. Det man kan spela i sammanhanget när man vill varva upp när det är tex. kallt är att mekaniska belastningen minskar med kallare temperatur och tunnare gas vilket gör att den inmatade effekten in i kompressorn är mindre när det är riktig kallt i jämförelse med en 7-graders C körning - dock blir dom heta 'hotspots' som redan finns i kompressorn varmare och frågan är hur mycket det höjs i praktiken när man varvar upp.

---

Jaha - hur skall man nu kolla det här då - att ha koll på hetgasens temperatur liksom insugen dito, (helst också tryck på hög och lågtrycksidan som då skvallrar om evaporator och kondenseringstemperaturerna, men, men, det brukar vara bökigt att få till för dom flesta) och inmatad effekt är självklar - kan man se fasen eller cos(fi) (ev. PF)  alternativt mellan VA och Watt (och räkna fram cos(fi)) mellan ström och spänning på sin elmätare (eller att man ser det på sin växelomriktare) så kommer det hjälpa en hel del då fasläget skvallrar om lastgrad momentmässigt på motoraxeln om inte kompressorn är kompenserad med motorkonding under _drift_ (man kanske temporärt får ta bort den kondingen i mätövningen). 
     
När det gäller lindningstemperatur så är egentligen den enda vägen att man stoppa kompressorn efter att den gått sig varm i stabil drift, snabbt, rycker ur pluggen och  kopplar in en likspänningskälla med noga hållen spänning och mäta strömmen (gärna inställd med spänningen så att den är på samma nivå som motorströmmen under drift för att minimera avkylningen i den korta avbrottet) och den vägen räkna ut resistansen - koppar rör sig ganska mycket resistansmässigt med värmen och därför kan man använda denna som mätsensor av lindningen själv.

givetvis måste man rigga startapparater mm. så att dessa inte går in under mätningen.
 
---

Det här skulle vara en intressant liten helgövning att mäta och räkna på ;-)

[PerJ]

Hej

Skulle tro att det största problemet med att köra väsentligt över 50 Hz kommer att vara att lindningstemepraturen drar iväg eftersom strömmen ökar kraftigt om man kör en 50 Hz 400 V motor över nominellt varvtal, eftersom spänningen till motorn inte ökar över 50 Hz. En frekvensomformare lämnar normalt inte en högre sekundärspänning än primärspänningen, dvs max spänning till motorn är 400 V vid 50 Hz. En motor som körs 50 Hz har normalt spänningen 400 V och samma motor för 60 Hz har normalt 440 V . Håller man sig till märkströmmen bör det fungera, sen beror belastningen på motorn vilket varvtal som blir max vid varje driftfall.

Det största problemet med att sänka varvtalet är troligen smörjtekniska då oljefilmens bärkraft i lager sjunker med hastigheten. Jag skulle nog inte gå under 30 Hz för att vara på någotsånär säker sida. Tror inte oljecirkulation blir något problem i en gamal IVT värmepump.

PerJ

[ace]

En firma i krokarna här, byggde in frekvensare i en massa värme/kylmaskiner integrerade i Nilans ventaggregat på mc donalds-restauranter.  efter ett tag så rasade kompressorerna.  När jag kom dit så är kompressorerna oljetorra. Jag förklarar att jag kan bygga en "egen" anläggning som fungerar, och fick förtroendet.   
Jag valde en "färdig" lösning med en Danfoss vtz o frekvensomformare, sen gjorde vi ett program som reglerade mellan 30-85hz styrt av behov,kondtryck,hetgastemp samt exp-ventilläge.  vi tänkte lägga till mometan  tvångsuppvarvning vid "tomgångsdrift" ,men det behövdes aldrig....trots hastigheter under 3m/s i sugen vid extrema driftfall.
Det blev tyvärr inga fler anläggningar på mc (blev tydligen för dyrt)     
maskinen sägs gå kanon fortfarande efter 5års dygnetruntdrift
Men det har blivit ett par liknande skapelser till på andra ställen i stället 

[gunnarb]

Intressant tråd. Det kanske blir litet väl komplicerat om man dessutom ska skriva om hela reglerprogrammet, men om man åtminstone genom en yttre inverter manuellt kunde  ställa in pumpeffekten efter behovet under olika årstider så vore det intressant.

En liten kommentar till xxargs: När jag läste fysik på KTH så lärde vi oss att skineffekter i kopparledningar visserligen finns vid alla frekvenser men att skindjupet vid så låga frekvenser som 50-60 Hz är minst 8 mm och det ändrar sig högst marginellt om man höjer frekvensen till tex 85 Hz. Jag antar att ledningsstjockleken i kompressormotorns lindningar är mindre än 8 mm, varför man i detta sammanhang helt kan bortse från skineffekter.
Här är några data på skineffekten:
Kopparledare:
Frekvens/skindjup: 50 Hz: 9,4mm, 5 kHz: 0,94mm, 500 kHz: 0,094 mm, 50 MHz: 0,0094 mm
För järn är skindjupet ungefär en tiondel av ovanstående, men lindningarna i kompressormotorn är ju av koppar.
Det innebär att man måste upp över 5 kHz innan skineffekten böjar bidra till ökad uppvärmning i ytskiktet.
I Hifi-kretsar brukar man hävda att skineffekten bidrar till distortion i högtalarkablarna (frekvenser över 10 kHz) och vissa hävdar att man därför ska ha guldbelagda högtalarkablar till skyhöga priser, men inte ens där tror jag att skineffekten spelar någon avgörande roll.

[xxargs]

du har rätt angående lindningen på statorn - där är resistansökningen beroende på värmen en betydligt större problem och att magnetmaterialet som med hettan närmar sig curir-punkten och ökar sin inre förlust.

Det finns ett ställe där skinneffekten är i högsta grad påtagligt och det är i kortslutningsledarna i rotorn på motorn och i vissa motorer har man T eller I-formade, smalare och grövre  kortslutningskenor över eller närmare centrum för att styra strömmarna och framförallt dess mängd under tex. en start då man vill ha lägre ledande volym i kortslutningsburen för att få ned strömmen i statorn när rotorn står still och 50 Hz magnetfält snurrar i statorn och allt större area blir aktivt ju långsammare magnetfältet snurrar runt rotorn när den varvar upp. En fullt lastad asynkronmotor så har rotorn  ungefär 1 - 1.5  Hz växlingstakt i ström sina kortslutningsskenor

och då kommer man till punkten när man kör över 50 Hz med växelriktare och inte matchar med motsvarande spänningshöjning  - magnetfältet genom rotorn blir svagare för att den högre induktansen i statorn minskar strömmen, vad händer med rotorn då - jo, den börja slira mer i magnetfältet och det börja dumpas av mer värme i rotorn för att strömmen går mer ytligt i kortslutningsledarna, temperaturen höjs, resistansen i rotorn höjs och det kan rusa och i värsta fallet med en överhettad rotormagnetkärna som tappar magnetism (curire-punkten) - induktansen sjunker rejält, rotorn stannar och ledarna i rotorn fungerar som en kortsluten trafo  och man har snart en motorbrand.

Koppar har ca 30% högre resistans vid 90 grader C gentemot rumstemperatur - det är alltså inte någon obetydligt ökning i förluster om motorn börja gå hett utanför sin spec.
       

[robbansson]

hmm inget fel på kunskaperna i detta forum!! det är imponerande vilken outtömlig källa det finns bland "VP nördar" 
tack för utömmande svar, men en fundering kvarstår: hur påverkas effekten (ut) av en ökning till 60hz? eller en minskning till 40hz?

[xxargs]

Nu tror jag personligen det finns marginal mellan 40 och 60 Hz drift utan att det kostar allt för mycket på tänkta driftlängden, det är när man går utanför dessa som man måste vara vaksam.

Sedan måste man nog också ta hänsyn av omgivningsförhållande _när_ man vill övervarva resp låta det gå långsammare för att det inte skall bli skador

tex. så är det inte så lämpligt vid +7 grader att köra på med kompressorn i högsta fart då den redan innan går ganska tungt, medans det kan vara ganska vettigt att snurra lite fortare när det är -15 grader C utomhus då kompressorer i regel går betydligt lägre lastad momentmässigt för att insugna suggasmängden är lägre trots att kompressionsförhållandet är högre.

Man får ha koll på hetgastemperaturen och hur mycket inmatat effekt (riktiga Watt - inte VA), och kanske några temperaturpunkter till då man kanske grovt kan rimlighetsbedöma om kompressorn arbetar som tänkt eller är i någon ogynnsam driftläge.

är det 1 eller 3-faskompressor? - jag antog tidigare att det var 1-fas.

---

tänker lite på BD35F-kompressorn arbetar i kylboxen jag har.

i varmaste läget (ca 3-10 grader)
starten varva den alltid upp en kort stund - antagligen för att suga tillbaka ev olja som blivit kvar i rören och inte sugits tillbaka vid lågfartsdriften och lägre suggashastighet - där efter rampar den ned till väldigt lågt varvtal utan att kappillären tillsynes går torrare än annars.

vid noll till ungefär minus åtta grader så går kompressorn till ett mellan-fartläge medans vill man ha -18 grader C så går den med full fart - dock inte förrän temperaturen inne i boxen är sådär -8 grader eller så.

man har helt enkelt anpassat kompressorvarvtalet till ungefär hur mycket kapillären kan hantera i kondensatflöde då just denna är ganska konstant oavsett tryck eller temperatur.

på denna sätt så har man fått till en kylmaskin som fungerar hyffsat både i kylskåpsvärme och i djupfrysning, vilket är ganska svårt att täcka in med hyffsad COP med en envarvtalskompressor och en fix kapillärrörslängd.
 
   

[gunnarb]

Jag tror att så gott som alla bergvärmepumpar har trefaskompressor därför att de har en motoreffekt på över 3 kW och därmed skulle snedbelasta faserna litet för mycket om man körde på bara enfas. Visserligen går Nibes Split (luft/vatten) på enfas men då har man tvingats till krångliga metoder för att effektbegränsa vid tillsatselen.

Skull man kunna ta tre stycken enfasinvertrar från kasserade luft/luftvärmepumpar (borde finnas hur många som helst och vara gratis) och synka dem mot varandra och på det sättet få en billig trefasinverter?

[xxargs]

230V Inverterkort till en inverterkompressor är redan oftast avsedd för 3-fas motorer och ofta inte sinusdrivning utan petar ström i två spolar samtidigt med viss fördröjning med hjälp av FET-transistorer som kopplar mot minus eller plus i turordning med H-brygga och samtidigt mäter genererade spänningen på den 3 spolen i tur och ordning för att veta rotorns fasläge (dvs. hur långt rotorn har vridit sig) - kommer inte ihåg om pumprotorn måste vara av permanentmagnettyp eller om den tekniken också går att köra på asynkronmotor.

Detta gör att den här typen av motorer kan låta en del vid vissa varvtal när de varvar upp och ned  av fyrkantvåg-pulserna som motorerna matas med och 'ljuddämpningsåtgärder' av motor handlar till stor del att fila på timingen av pulserna i styrmjukvaran så att de minska akustisk i verkan.

att göra sinusformad drivning med PWM anses dyrt  och finns förmodligen bara på de dyrare VP-pumparna om det nu alls  finns som alternativ.

.