Какво е EC двигател?
Електронно комутирани (EC) двигатели са проектирани да работят с променлив ток (AC), но всъщност са по-сходни с двигателите с постоянен ток (DC). По същество те са безчеткови постояннотокови двигатели с постоянен магнит с интегрирана бордова електроника.
Добавената електроника позволява на EC двигателите да комбинират най-добрите характеристики на AC и DC двигатели и след това да ги подобряват. Следователно EC двигателите са в собствен клас.
Използвайки тази технология, EC вентилаторите са високоефективни и се изплащат чрез по-ниски оперативни разходи и по-дълъг живот. Те също така предлагат някои оперативни предимства, които често се пренебрегват.
Дизайн на двигателя
вътрешен ротор и външен ротор
Електрическите двигатели се предлагат в много форми и размери, като традиционният стил е конфигурация с вътрешен ротор. Статорът (неподвижна част) на двигател с вътрешен ротор е фиксиран към корпуса на двигателя. Роторът (въртящата се част) е разположен вътре в статора и предава въртящ момент през изходящия вал. Работното колело на вентилатора обикновено е прикрепено към въртящ се вал.
Двигателите с външен ротор са основно в обратна посока, като роторът се върти извън статора. Това елиминира необходимостта от изходен вал и значително намалява цялостния отпечатък на двигателя и работното колело. Работното колело на вентилатора може да бъде прикрепено директно към външния ротор, като ефективно образува моторизирано работно колело.
AC срещу DC срещу EC
Всички електрически двигатели имат една и съща функция за преобразуване на електрическа енергия в механична енергия, но го правят по различен начин. Използваният метод зависи до голяма степен от мощността, подадена към двигателя, тъй като това влияе върху начина, по който се генерира и контролира неговото магнитно поле. Следователно двигателите обикновено се класифицират като AC, DC или EC. Във вентилаторната индустрия често се използват AC индукционни двигатели, DC двигатели с четки и EC двигатели с постоянен магнит.
AC индукционните двигатели имат електрически намотки в статора, които осигуряват променлив ток за създаване на въртящо се магнитно поле. Магнитното поле на статора индуцира ток в проводимия ротор с катерица и взаимодействието между двете полета генерира въртящ момент върху ротора.
Тъй като честотата на мрежата е фиксирана, променливотоковите двигатели имат ограничен диапазон на скоростта, така че те са проектирани да работят в точката на пикова ефективност на кривата на производителността.
Извън този диапазон ефективността има тенденция да спада значително. Задвижванията с променлива честота (VFD) могат да се използват за увеличаване или намаляване на честотата на променливотоковото захранване, но обикновено са обемисти и скъпи. Ето защо AC двигателите са най-подходящи за приложения, които не изискват променлива скорост.
Двигателите с четка за постоянен ток използват постоянни магнити в статора, за да осигурят фиксирано магнитно поле. Електрическите намотки в ротора индуцират напрежение и се влияят от магнитното поле на статора. Промяната на захранващото напрежение може да направи управлението на скоростта по-лесно за двигатели с постоянен ток, отколкото за двигатели с променлив ток.
Тъй като те работят с постоянен ток, те разчитат на въглеродни четки и комутационни пръстени за превключване на посоката на тока. Износването на тези механични части води до по-силен шум при работа и по-кратък живот. Освен това захранващите устройства с постоянен ток не са толкова често срещани, колкото бяха преди, така че закупуването на отделен токоизправител AC-to-DC означава допълнителни разходи и сложност.
EC двигателите използват постоянни магнити и електрически намотки, за да генерират магнитно поле по начин, подобен на четка DC двигател. Въпреки това, както подсказва името, те са електронно комутирани, а не механично комутирани. Това е възможно само чрез интегриране на бордовата електроника в корпуса на EC мотора.
Бордовата електроника включва токоизправител, който преобразува AC в DC. След това интегриран контролер насочва правилното количество ток през всяка намотка в правилната посока в точното време. Това създава магнитни полюси в статора, които взаимодействат с постоянните магнити в ротора. Позицията на всеки магнит се определя с помощта на сензори с ефект на Хол. Подходящите магнити на свой ред се привличат към полюсите на статора. В същото време останалите намотки на статора се зареждат с обратна полярност. Тези привличащи и отблъскващи сили се комбинират, за да постигнат въртене и да генерират оптимален въртящ момент. Тъй като всичко това се извършва по електронен път, е възможно прецизно наблюдение и управление на двигателя.
Предимства на EC двигателите
енергийна ефективност
EC двигателите обикновено са с повече от 90% ефективност в сравнение с традиционните вентилатори, намалявайки консумацията на енергия на EC вентилаторите с до 70%.
Чрез регулиране на скоростта на EC двигателите, за да отговори на търсенето, потенциалът за спестяване на енергия продължава да расте. По-долу са показани типични КПД за 5 HP, 1800 RPM AC индукционен двигател и еквивалентни EC двигатели.
Дори в сравнение с работата вкл./изкл., модулацията на скоростта, осигурена от EC вентилаторите, е много по-ефективна. Например, пускането на EC вентилатор през 80% от времето спестява 20% енергия, докато пускането му на 80% скорост спестява близо 50% енергия.
Това е възможно само с EC технология, която предлага много висока ефективност в широк диапазон от скорости. Най-очевидната полза от високата ефективност е намалената консумация на енергия. С покачването на цените на енергията това е ключов фактор, който трябва да се вземе предвид. За да се направи преглед на важността му, по-долу е даден пример за пестене на енергия при 50% скорост. Този пример предполага средна цена от $0,115/kWh, ефективност на задвижването с променлива честота (VFD) от 86% и непрекъсната работа на двигателя.
Въпреки че годишните спестявания може да изглеждат незначителни, важно е да се отбележи, че това е за смяна на един вентилатор и не взема предвид други загуби, като кабели или колани. В допълнение към по-ниските оперативни разходи, друг фактор, който трябва да имате предвид, са възможните отстъпки за комунални услуги. Високата ефективност също носи редица вторични и третични ползи, както е показано на фигурата по-долу.
Едно от предимствата на високата ефективност е намалената загуба на енергия за околната среда. Тези загуби обикновено идват под формата на топлина и звук. Тъй като EC двигателите генерират по-малко топлина, техните намотки и лагери са подложени на по-малко напрежение, което удължава живота на двигателя. По-ниската работна температура също допринася за по-висока ефективност на системата, когато се използва в охладителни приложения. В същото време по-тихата работа подобрява комфорта на пътниците.
Лесен за управление
Високата ефективност на EC двигателите се дължи главно на интегрираната електроника. Ефективността се поддържа в целия диапазон на работна скорост чрез непрекъснато наблюдение на функцията на двигателя и автоматично регулиране на контролните входове. EC двигателите обикновено могат да намалят до 20% от пълната скорост, като същевременно поддържат 85% ефективност.
Сензори, които генерират 0-10 V, PWM или 4-20 mA сигнали, могат да бъдат свързани директно към повечето EC двигатели. Това осигурява контрол на скоростта без необходимост от сложни задвижвания с променлива честота (VFD).
В зависимост от приложението могат да се прилагат методи за управление с отворен и затворен контур. Вентилаторите с EC двигатели могат да контролират температурата, налягането или да избират параметър за измерване. Постоянният контрол на налягането е особено полезен за тръбопроводни приложения, докато постоянният контрол на въздушния поток е идеален за филтриращи приложения. Като алтернатива може да се свърже потенциометър, за да се осигури ръчна форма на управление на променлива скорост.
Универсалност
Максималната скорост на конвенционалните променливотокови асинхронни двигатели е ограничена до стандартна номинална стойност, наречена синхронна скорост. Това е теоретична скорост, базирана на броя на електромагнитните полюси и честотата на захранването.
EC двигателите, от друга страна, могат да превишават номиналната скорост. Това позволява на вентилаторите с EC двигатели да постигнат по-висок капацитет в по-малки вентилаторни пакети, както е показано по-долу. Разширеният работен диапазон на EC вентилаторите улеснява адаптирането на производителността към дадено приложение. Високият капацитет на EC мотор, съчетан със способността за поддържане на ефективност при частични натоварвания, позволява на един EC вентилатор да замени конвенционалните вентилатори от много видове и размери.
Приложение на EC мотор за климатизация
Според впечатлението на всички, климатиците винаги се нуждаят от много електричество, това е така, защото двигателят на климатика се нуждае от много електричество, за да работи. Следователно, дълго време посоката на надграждане на климатиците е в изследването на двигателите на климатиците. 'EC motor' се превърна във важна посока за надграждане на продуктовата структура на климатичните двигатели. Разполагаме не само с EC двигатели за климатици, но и с EC двигатели за въздушни охладители, EC двигатели за вентилатори с външен ротор.
Основната задвижваща структура на EC мотор се състои от задвижване и двигател; нашите безчеткови DC двигатели обикновено имат мощност от 50W-4000W и напрежение 220V/380V.
Предимства на безчетковите двигатели в приложенията:
1. може да се постигне по-широк диапазон от плоски скорости. Безчетковите постояннотокови двигатели са по-лесни за управление и имат по-широк диапазон на скоростта. Това е истинска безстепенна система за регулиране на скоростта, която може свободно да регулира мощността на охлаждане на хладилната система.
2. В процеса на регулиране на скоростта естеството на натоварването във веригата на двигателя не се променя, генерират се по-малко хармоници, по-малко въздействие върху електрическата мрежа и повече спестяване на енергия.
3. По време на работа повишаването на температурата е сравнително ниско, което е с около 20% по-ниско от това при управление на честотата на AC асинхронен двигател.
4. Системата за контрол на скоростта има висока надеждност и добра динамична производителност. EC моторът има висока надеждност и не променя производителността на веригата на товара по време на процеса на настройка, което прави системата по-стабилна.
От характеристиките на безчетковите двигатели може да се види, че пестенето на енергия, намаляването на шума, прецизното регулиране на температурата и безстепенното регулиране на скоростта са важни подобрения в производителността на хладилните системи.
