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无尘车间中FFU的DC,AC控制
日 9:16:12
核心提示：&&& 在无尘车间所用的FFU中通常有AC ,DC两种电机控制方式,AC为交流电机，DC为直流电机，DC的性能比较好，较节能而且在无尘车间中噪音略低，控制比较智能化，但价格偏高。AC是较为原始的交流电机。 &&nbs
&&& 在所用的FFU中通常有AC ,DC两种电机控制方式,AC为交流电机，DC为直流电机，DC的性能比较好，较节能而且在无尘车间中噪音略低，控制比较智能化，但价格偏高。AC是较为原始的交流电机。 &&& 在无尘车间里控制各比例积分阀、压差旁通阀、温湿度传感器、压差开关用的控制电源通常都是AC24V。西门子的就是AC24V。&&& 这种FFU设备被在欧美韩国等地方无尘车间应用很多，是一种无尘车间内自循环系统，多数装在高效一起，特别适合手术室，但在国内还没应用；原因：1.价格高2.噪声高&&& 现在的FFU厂商质量参差不齐，采购时时候需要注意。使用时注意FFU的噪音和电源接线方式，否则很容易出问题哦，广州恒净建议购买我公司FFU,我公司提供安装以及24小时售后服务。&(净化设备相关资讯由中国净化设备交易网提供）
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→TRIAC和网络控制为交流风机驱动的洁净室FFU带来好处
&&产品说明
TRIAC和网络控制为交流风机驱动的洁净室FFU带来好处&
&&&J. Fishbein &&& 洁净室用风机过滤器（FFU）有了迅速发展。这是由于它在洁净环境控制方面的灵活性，它可对小到工作台，大到大空间洁净室进行控制。在较大的洁净室内的更高清洁度工作区，为控制和系统实施增加了复杂性。 &&& 低成本AC风机控制器的发展提高了AC风机驱动系统的性能，降低了成本。本文将确定关键的AC控制设置和折衷方案，以及采用“智能”网络方案带来的附加优点和成本的节省。 交流控制设置 &&& 在控制洁净室AC FFU风机速度时，有几种方法可选择：包括交流离线直接为电动机供电、自耦变压器控制、逆变驱动控制、“调光开关”2或3线三端双向可控硅开关（TRIAC）控制和网络式2或3线TRIAC控制。
图1该例为AC洁净室网络控制系统，带有一个成本低、可墙上安装的、可完全编程、带有访问控制器的控制台。该控制台可以是单区系统，具有10、25 、50、或125个地址单元，或者是多达4个独立区，每区125个地址（总共500个地址）的多区系统。此外还包括带有软启动的智能TRIAC控制器模块和记忆功能，可在故障时记住最后的速度设置，在网络连接断开时继续工作。该网络系统可使用115V、230V、277V电压，50或60赫兹，电流可高达20A。 &&& 最基本的控制是交流离线直接加电控制，这种控制基于电机满开（高速）或将多抽头绕组与开关组合起来，实现离散式高、低或高/中/低设置。另一种简单的方法是使用自耦变压器调节电机转速。 就更经典的电子控制而言，最常用的是逆变控制和TRIAC控制技术。逆变控制也即变频驱动（VFD），可提供真频控制方案，允许“过载”，通常包括一个网络方案，所以很复杂。三端双向可控硅开关控制是一种相位控制技术，它可通过手动调光开关实现，也可通过远距离控制模块实现。
&&& 采用调光开关的控制可安装在墙上，采用远距离控制的模块可安装在任何地方，但通常位于电机附近。远距离控制装置模块的调整可通过调速器（speedpot）来实现，也可以闭路方式工作。智能控制器模块也可结合进网络地址系统中。 AC控制 &&& 从交流线路直接向电机提供动力是一种成本最低的方案，可实现FFU满速操作。如果FFU带有电机抽头绕组或开关，还可预先确定低速或几种速度。然而，用FFU外壳上的控制器对FFU进行调节，常常需要穿过洁净室天花板。因此，FFU电机经常简单的设置为满速，从而增加了不必要的电能成本，也降低了过滤器寿命。 &&& 自耦变压器控制器一般放在交流断路器线上来改变FFUs组的电压。但是，虽然使用自耦变压器可消除低频谐波，但也将线路上的所有FFU调节到同一速度。也就是说，如果应用于很少的FFU，会很昂贵。 &&& 使用VFD控制器即可消除低频谐波，又可降低FFU的功耗。后边将会看到，这种方法与TRIAC控制器相比，降低了功耗，至少在低速条件下是这样。但是， 必须专门考虑射频干扰（RFI）和功率因数（PF），因为VFD控制会在这两方面产生问题。另外，逆变器驱动需要更昂贵的逆变器等级的电机，以消除电机轴承点蚀和电机绝缘击穿。到目前为止，逆变器驱动还没有在洁净室中得到广泛应用。 &&& 调光开关式2或3线TRIAC控制与灯光控制相似，可为FFU提供墙壁安装变速控制能力。3线TRIAC控制将在后面详细说明，这种控制可提高效率、降低谐波和机械噪声即蜂鸣声。
&&& 可联网的2-和3线TRIAC控制器采用软启动来限制启动时的电机电流，在采用3线时，与调光开关控制具有相同的优点。通过连接一个10kΩ的电位计并进行调节，可实现单一速度控制。或者通过利用一个基准或一个差分输入，可以以闭路方式单独操作控制器，以保持压力、温度、气流等变量恒定。这有利于在工作站，例如洁净室的层流站内保持常压。在这些地方工作时，开门会使压力降低。同样，新的发展以保持气流恒值为目的，可能会有几个主要结果，即在线电压和过滤器介质条件等变量变化时保持洁净室的一致性。[1] 网络结构 &&& 智能控制器也可联网，使用一个控制台可访问每个控制器（图1）。控制器控制FFU电机的FFU TRIAC驱动器。控制台的主要功能是通过与所有FFU控制器通信设置速度和监视性能来提供系统控制。通过控制台联网还可实现全局回置（减速）以便在不工作时进一步降低功耗。
&&& 该网络系统控制台还可用在闭路系统中，提供带有数字读数的基准输入，不需要为每个控制器建立独立的基准，还可加入其它特性，例如在火灾或毒气释放等紧急情况下进行关机或者报警。网络方案可通过可完全编程的控制器、可编程逻辑控制器（PLC）控制台或计算机来实现。 TRIAC控制的技术优点 &&& 电子控制可分为逆变器控制和TRIAC控制两类。这两种控制方案都可以纳入网络系统中，至少逆变器驱动在FFU风机速度较低的情况下具有过载能力，并且提高效率（图2）。然而，逆变器控制器成本高，还需要逆变器级电机，从而在很大程度上限制了它在AC洁净室中的应用。
&&& 使用TRIAC的控制包括墙壁安装的调光开关TRIAC控制和智能网络化模块式控制，这种控制可提供更高费效比的AC控制。当与通常在AC洁净室内使用的固定分相电容器式（PSC）电机连接时，这两种控制器还可提供2线或3线能力，2线和3线的线路连接分别见图3和图4。 &&& 实施3线连接需要将附加连接器接到电机电容器上，从而对电机的辅助绕组提供独立的驱动。对2线连接来说，主绕组和辅助绕组都由同一电源驱动。3线制与调光开关或网络化模块结合可降低功耗、谐波和噪声。图5比较了电机在2线和3线方式工作中的谐波成分。特别有意义的是3次谐波分量的减少，它是至今为止包含最高的谐波分量。 &&& 在满速的60%到90%以上有用速度范围内，3线制通过降低功耗10%-20%可减少过热现象，过热是许多PSC电机普遍的问题，（见图6）。最重要的是不要使电机在太低的速度下运行，因为在这种情况下，电机有失速危险，这时电机趋向于需要更大的电流，从而形成过热，造成电机损坏。智能控制器包含最低速度设置，可防止电机在太低的速度下运转。 网络化TRIAC控制的优点 &&& 传统上，洁净室的网络方案用于高端洁净室，使用编程的DC无刷电机驱动FFU风机。通过作为建筑管理系统一部分的计算机控制或者通过可编程单元实现联网。此外还包括界面控制板，允许用户通过向上或向下调节预编程的速度和转矩曲线，远距离控制改变风机电机转速，近年来，菜单驱动、低成本、易安装、带有显示器的独立的控制台已经添加到设备上，来调节智能DC电机。
&&& 这些控制台还配有逆变器驱动器以及智能TRIAC控制器，可供成本更敏感的AC洁净室的网络方案使用。TRIAC控制风机电机速度可通过相位控制技术来实现。 &&& 相位控制技术实质上是在一个AC周期的部分时段关断电机的电压（在美国为每秒60周）。但是，如图7所示，相位角在该周期上的变化是非线性的。这意味着在调节调光开关式TRIAC控制器时，在该周期这部分上，可能有很大部分调节对FFU风机速度的有效性很低，接着是对调光开关少量的调节产生很大的速度变化。这种现象使调节FFU风机速度复杂化。&&& 图7还说明通过结合一个网络方案，使用智能控制器可方便的实现速度线性控制，提供速度的直观显示，并且调节方便。与在每个FFU上进行调节相反，它还允许从一个方便的位置上调节所有的风机。 通常在没有使用智能控制器时，FFU风机只是简单地设在最大速度上，这从能耗角度来说当然是昂贵的。满速运转还会降低FFU过滤器介质的寿命。 &&& 为了说明可以实现节约能量成本，在表1和表2中给出了两个例子。这两例子都是指有50个FFU的洁净室，以7天每天24小时满速运行的参考系统为基础，比较了一个2线和一个3线系统。
&&& 改进的实际应用。表1的系统包括TRIAC控制器，但不是用在网络方案中，因此在不工作期间没有回置（setback）方式的优点。如果这个系统采用3线制，每年能量节省将超过3,200 美元/年，是2线制节省能源的 2倍。 &&& 表2中给出的是联网的实际系统采用回置方式的3线控制法能量节省的结果。网络方案超过5,500 美元/年，比非网络化的3线法多节省约70%。这些每年的能量节省可以在洁净室的有效寿命期间长时间保持下去。 &&& 除能量成本节约之外，还可实现节省安装成本。例如，3线制在非全速时可以降低电流（图8）。降低速度后，2线制虽然升高了电流，如图6所示，但功耗确实降低了。采用降低电流的3线拓扑结构以及减少启动电流（大约到50%），结果每个断路器就可以运行更多FFU，从而减少需要的断路器的数量。每个断路器线路的安装成本大约为几百美元。因此，成本节约将取决于断路器线路可减少的数量。另外，由于每个FFU需要很多分钟（平衡），而联到一个网络系统当然会降低平衡成本。电路断路器线路安装数量的减少和平衡时间的节省是变化的。[2] 结论 &&& 尽管本文提出了网络控制器有许多优点，但它在AC洁净室更广泛的应用还存在一个大的障碍，这个障碍就是最终用户对洁净室最低初始成本的要求的短期行为（也许是眼光短浅）。 厂商经常受到最低洁净室成本的困惑，并且根据这个最低成本价来竞标项目。另外，一些大公司利用不同的人员或部门进行资产采购，例如洁净室，以及进行营运成本管理。 上述因素加上网络控制器提供商无力量化成本的节省，都阻碍了网络控制器的应用。然而，近年来，在这些信息传播的同时，一些公司甚至在进行现场改进来实现这种技术带来的好处，即使现场改进比一开始就采用网路控制器要昂贵 。 参考文献 1. Abramowitz, H.“New Closed Loop Controls For Minienvironments,”Controlled Environments, February 2006. 2. Schwartz, J., et al.“Utilizing Lower-Cost 'Smart' FFU Systems,”Controlled Environments, November 2005.
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