Τι είναι ο κινητήρας EC;
Οι ηλεκτρονικά μεταβαλλόμενοι κινητήρες (EC) έχουν σχεδιαστεί για να τρέχουν σε εναλλασσόμενη ισχύ (AC) ισχύος, αλλά είναι στην πραγματικότητα πιο παρόμοιες με τους κινητήρες άμεσης ρεύματος (DC). Είναι ουσιαστικά μόνιμοι μαγνήτες χωρίς ψήκτρες DC με ενσωματωμένο ενσωματωμένο ηλεκτρονικό σύστημα.
Τα πρόσθετα ηλεκτρονικά επιτρέπουν στους κινητήρες EC να συνδυάζουν τα καλύτερα χαρακτηριστικά των κινητήρων AC και DC και στη συνέχεια να τα βελτιώσουν. Ως εκ τούτου, οι κινητήρες EC βρίσκονται σε μια δική τους τάξη.
Χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνολογία, οι οπαδοί της ΕΚ είναι εξαιρετικά αποτελεσματικοί και πληρώνουν για τον εαυτό τους μέσω χαμηλότερου λειτουργικού κόστους και μεγαλύτερης διάρκειας ζωής. Προσφέρουν επίσης ορισμένα επιχειρησιακά πλεονεκτήματα που συχνά παραβλέπονται.
Σχεδιασμός κινητήρα
Εσωτερικός ρότορας και εξωτερικός ρότορας
Οι ηλεκτρικοί κινητήρες έρχονται σε πολλά σχήματα και μεγέθη, με το παραδοσιακό στυλ να είναι μια εσωτερική διαμόρφωση του ρότορα. Ο στάτορας (σταθερό τμήμα) ενός εσωτερικού κινητήρα του ρότορα είναι στερεωμένη στο περίβλημα του κινητήρα. Ο ρότορας (περιστρεφόμενο τμήμα) βρίσκεται μέσα στον στάτορα και μεταδίδει ροπή μέσω του άξονα εξόδου. Μια πτερωτή ανεμιστήρα συνδέεται συνήθως σε έναν περιστρεφόμενο άξονα.
Οι εξωτερικοί κινητήρες του ρότορα είναι βασικά η αντίθετη κατεύθυνση, με τον ρότορα να περιστρέφεται έξω από τον στάτορα. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη για έναν άξονα εξόδου και μειώνει σημαντικά το συνολικό αποτύπωμα της συναρμολόγησης του κινητήρα και του πτερυγίου. Ο πτερωτής ανεμιστήρα μπορεί να συνδεθεί απευθείας στον εξωτερικό ρότορα, σχηματίζοντας αποτελεσματικά μια μηχανοκίνητη πτερωτή.
AC εναντίον DC εναντίον EC
Όλοι οι ηλεκτρικοί κινητήρες έχουν την ίδια λειτουργία μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια, αλλά το κάνουν διαφορετικά. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τροφοδοσία που παρέχεται στον κινητήρα, καθώς αυτό επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο παράγεται και ελέγχεται το μαγνητικό πεδίο του. Ως εκ τούτου, οι κινητήρες συνήθως ταξινομούνται ως AC, DC ή EC. Στη βιομηχανία των ανεμιστήρων, οι κινητήρες επαγωγής AC, οι κινητήρες DC Brush και οι κινητήρες μόνιμων μαγνητών EC χρησιμοποιούνται συνήθως.
Οι κινητήρες επαγωγής AC έχουν ηλεκτρικές περιελίξεις στον στάτορα που παρέχουν εναλλασσόμενο ρεύμα για να δημιουργήσουν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο του στάτορα προκαλεί ένα ρεύμα στον αγώγιμο ρότορα σκίουρου και η αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο πεδίων δημιουργεί ροπή στον ρότορα.
Δεδομένου ότι η συχνότητα της γραμμής είναι σταθερή, οι κινητήρες AC έχουν περιορισμένο εύρος ταχύτητας, έτσι ώστε να έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν στο σημείο αιχμής από την καμπύλη απόδοσης.
Πέρα από αυτό το εύρος, η αποτελεσματικότητα τείνει να μειωθεί σημαντικά. Οι μεταβλητές μονάδες συχνότητας (VFDs) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αύξηση ή τη μείωση της συχνότητας της ισχύος AC, αλλά τείνουν να είναι ογκώδεις και δαπανηρές. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι κινητήρες AC είναι κατάλληλοι για εφαρμογές που δεν απαιτούν μεταβλητή ταχύτητα.
DC βουρτσισμένοι κινητήρες χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες στον στάτορα για να παρέχουν ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο. Οι ηλεκτρικές περιελίξεις στον ρότορα επάγουν τάσεις και επηρεάζονται από το μαγνητικό πεδίο του στάτορα. Η αλλαγή της τάσης τροφοδοσίας μπορεί να κάνει τον έλεγχο ταχύτητας ευκολότερη για τους κινητήρες DC από ό, τι για τους κινητήρες AC.
Δεδομένου ότι τρέχουν σε DC, βασίζονται σε βούρτσες άνθρακα και δαχτυλίδια μεταναστών για να αλλάξουν την κατεύθυνση του ρεύματος. Η φθορά αυτών των μηχανικών εξαρτημάτων οδηγεί σε πιο δυναμικό θόρυβο και μικρότερο προσδόκιμο ζωής. Επίσης, τα τροφοδοτικά DC δεν είναι τόσο κοινά όσο ήταν, έτσι ώστε να αγοράζουν ένα ξεχωριστό ανορθωτή AC-to-DC σημαίνει πρόσθετο κόστος και πολυπλοκότητα.
Οι κινητήρες EC χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες και ηλεκτρικές περιελίξεις για να παράγουν ένα μαγνητικό πεδίο με τρόπο παρόμοιο με έναν βουρτσισμένο κινητήρα DC. Ωστόσο, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι ηλεκτρονικά εναρμονισμένα και όχι μηχανικά ανταλλαγμένα. Αυτό είναι δυνατό μόνο με την ενσωμάτωση των ηλεκτρονικών ειδών στο περίβλημα του κινητήρα EC.
Τα ηλεκτρονικά συστήματα περιλαμβάνουν έναν ανορθωτή που μετατρέπει το AC σε DC. Στη συνέχεια, ένας ολοκληρωμένος ελεγκτής κατευθύνει τη σωστή ποσότητα ρεύματος μέσω κάθε περιέλιξης προς τη σωστή κατεύθυνση κατά τη σωστή χρονική στιγμή. Αυτό δημιουργεί μαγνητικούς πόλους στον στάτορα, οι οποίοι αλληλεπιδρούν με μόνιμους μαγνήτες στον ρότορα. Η θέση κάθε μαγνήτη καθορίζεται χρησιμοποιώντας αισθητήρες Hall Effect. Οι κατάλληλοι μαγνήτες προσελκύονται με τη σειρά τους στους πόλους του στάτορα. Ταυτόχρονα, οι υπόλοιπες περιελίξεις του στάτορα χρεώνονται με αντίστροφη πολικότητα. Αυτές οι ελκυστικές και απωθητικές δυνάμεις συνδυάζονται για να επιτύχουν περιστροφή και να παράγουν βέλτιστη ροπή. Δεδομένου ότι όλα αυτά γίνονται ηλεκτρονικά, είναι δυνατή η ακριβής παρακολούθηση και έλεγχος κινητήρα.
Πλεονεκτήματα των κινητήρων EC
ενεργειακή απόδοση
Οι κινητήρες EC είναι συνήθως περισσότερο από 90% αποτελεσματικοί σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς ανεμιστήρες, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας ανεμιστήρων EC έως και 70%.
Προσαρμόζοντας την ταχύτητα των κινητήρων EC για την κάλυψη της ζήτησης, η δυνατότητα εξοικονόμησης ενέργειας συνεχίζει να αυξάνεται. Παρακάτω παρουσιάζονται τυπικές αποτελεσματικότητες για έναν κινητήρα επαγωγής AC 5 HP, 1800 rpm και ισοδύναμους κινητήρες EC.
Ακόμη και σε σύγκριση με τη λειτουργία on/off, η διαμόρφωση ταχύτητας που παρέχεται από τους ανεμιστήρες της EC είναι πολύ πιο αποτελεσματική. Για παράδειγμα, η εκτέλεση ενός ανεμιστήρα EC 80% του χρόνου εξοικονομεί 20% ενέργεια, ενώ το τρέχον με ταχύτητα 80% εξοικονομεί περίπου 50% ενέργεια.
Αυτό είναι δυνατό μόνο με την τεχνολογία EC, η οποία προσφέρει πολύ υψηλή απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα ταχύτητας. Το πιο προφανές όφελος της υψηλής απόδοσης είναι η μειωμένη κατανάλωση ενέργειας. Με την αύξηση των τιμών της ενέργειας, αυτός είναι ένας βασικός παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη. Για να δοθεί μια επισκόπηση της σημασίας της, ένα παράδειγμα εξοικονόμησης ενέργειας με ταχύτητα 50% δίνεται παρακάτω. Αυτό το παράδειγμα προϋποθέτει ένα μέσο κόστος $ 0.115/kWh, μια απόδοση μεταβλητής συχνότητας (VFD) 86%και συνεχής λειτουργία του κινητήρα.
Ενώ η ετήσια εξοικονόμηση μπορεί να φαίνεται αμελητέο, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτό είναι για μια μόνο αντικατάσταση ανεμιστήρων και δεν λαμβάνει υπόψη άλλες απώλειες όπως καλώδια ή ζώνες. Εκτός από το χαμηλότερο κόστος λειτουργίας, ένας άλλος παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι οι πιθανές εκπτώσεις χρησιμότητας. Η υψηλή απόδοση φέρνει επίσης μια σειρά δευτερογενών και τριτογενών παροχών, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Ένα από τα οφέλη της υψηλής απόδοσης είναι η μειωμένη απώλεια ενέργειας στο περιβάλλον. Αυτές οι απώλειες συνήθως έρχονται με τη μορφή θερμότητας και ήχου. Δεδομένου ότι οι κινητήρες της EC παράγουν λιγότερη θερμότητα, οι περιελίξεις και τα έδρανα τους βρίσκονται κάτω από λιγότερο άγχος, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του κινητήρα. Η χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας συμβάλλει επίσης στην υψηλότερη απόδοση του συστήματος όταν χρησιμοποιείται σε εφαρμογές ψύξης. Ταυτόχρονα, η πιο ήσυχη λειτουργία βελτιώνει την άνεση των επιβατών.
Εύκολο στον έλεγχο
Η υψηλή απόδοση των κινητήρων EC οφείλεται κυρίως στα ολοκληρωμένα ηλεκτρονικά. Η απόδοση διατηρείται σε ολόκληρο το λειτουργικό εύρος ταχύτητας με τη συνεχή παρακολούθηση της λειτουργίας του κινητήρα και ρυθμίζοντας αυτόματα τις εισόδους ελέγχου. Οι κινητήρες EC είναι συνήθως ικανοί να μειωθούν στο 20% της πλήρους ταχύτητας διατηρώντας παράλληλα την απόδοση 85%.
Οι αισθητήρες που παράγουν σήματα 0-10 V, PWM ή 4-20 MA μπορούν να συνδεθούν απευθείας με τους περισσότερους κινητήρες EC. Αυτό παρέχει έλεγχο ταχύτητας χωρίς την ανάγκη για πολύπλοκες μεταβλητές μονάδες συχνότητας (VFDs).
Ανάλογα με την εφαρμογή, μπορούν να εφαρμοστούν οι μέθοδοι ελέγχου ανοιχτού βρόχου και κλειστού βρόχου. Οι ανεμιστήρες με κινητήρες EC μπορούν να ελέγχουν τη θερμοκρασία, την πίεση ή να επιλέξουν οποιαδήποτε παράμετρο που πρέπει να μετρηθεί. Ο έλεγχος σταθερής πίεσης είναι ιδιαίτερα χρήσιμος για εφαρμογές αγωγών, ενώ ο σταθερός έλεγχος ροής αέρα είναι ιδανικός για εφαρμογές φιλτραρίσματος. Εναλλακτικά, ένα ποτενσιόμετρο μπορεί να συνδεθεί για να παρέχει μια χειροκίνητη μορφή ελέγχου μεταβλητής ταχύτητας.
Ευστροφία
Η μέγιστη ταχύτητα των συμβατικών κινητήρων επαγωγής AC περιορίζεται σε μια τυπική βαθμολογία που ονομάζεται σύγχρονη ταχύτητα. Αυτή είναι μια θεωρητική ταχύτητα που βασίζεται στον αριθμό των ηλεκτρομαγνητικών πόλων και στη συχνότητα της τροφοδοσίας.
Οι κινητήρες EC, από την άλλη πλευρά, είναι σε θέση να υπερβούν την ονομαστική ταχύτητα. Αυτό επιτρέπει στους ανεμιστήρες με κινητήρες EC να επιτύχουν υψηλότερες ικανότητες σε μικρότερα πακέτα ανεμιστήρων, όπως φαίνεται παρακάτω. Το εκτεταμένο εύρος λειτουργίας των ανεμιστήρων της ΕΚ καθιστά εύκολο να ταιριάξει με την απόδοση μιας δεδομένης εφαρμογής. Η υψηλή χωρητικότητα ενός κινητήρα EC σε συνδυασμό με τη δυνατότητα διατήρησης της αποτελεσματικότητας σε φορτία μέρους επιτρέπει σε έναν ανεμιστήρα EC να αντικαταστήσει τους συμβατικούς οπαδούς πολλών τύπων και μεγεθών.
Εφαρμογή κινητήρα ΕΚ για κλιματισμό
Στην εντύπωση όλων, τα κλιματιστικά χρειάζονται πάντα πολλή ηλεκτρική ενέργεια, αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο κινητήρας κλιματιστικής χρειάζεται πολύ ηλεκτρικό ρεύμα για να τρέξει. Επομένως, για μεγάλο χρονικό διάστημα, η κατεύθυνση αναβάθμισης των κλιματιστικών έγκειται στην έρευνα των κινητήρων κλιματιστικών. 'EC Motor ' έχει γίνει μια σημαντική κατεύθυνση για την αναβάθμιση της δομής του προϊόντος των κινητήρων κλιματισμού. Δεν έχουμε μόνο κινητήρες EC για κλιματιστικά, αλλά και EC Motors για ψύκτες αέρα, EC Motors για εξωτερικούς ανεμιστήρες ρότορα.
Η κύρια δομή οδήγησης ενός κινητήρα EC αποτελείται από μια κίνηση και έναν κινητήρα. Οι κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες έχουν γενικά ισχύ 50W-4000W και τάση 220V/380V.
Πλεονεκτήματα των κινητήρων χωρίς ψήκτρες σε εφαρμογές:
1. Μπορεί να επιτευχθεί ευρύτερο φάσμα επίπεδων ταχύτητας. Οι κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες είναι ευκολότεροι στον έλεγχο και έχουν ευρύτερο εύρος ταχύτητας. Πρόκειται για ένα πραγματικό σύστημα ρύθμισης ταχύτητας, το οποίο μπορεί να ρυθμίσει ελεύθερα την παραγωγή χωρητικότητας ψύξης του συστήματος ψύξης.
2. Στη διαδικασία της ρύθμισης της ταχύτητας, η φύση του φορτίου στο κύκλωμα του κινητήρα δεν αλλάζει, δημιουργούνται λιγότερες αρμονικές, μικρότερη επίδραση στο ηλεκτρικό δίκτυο και περισσότερη εξοικονόμηση ενέργειας.
3. Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, η αύξηση της θερμοκρασίας είναι σχετικά χαμηλή, η οποία είναι περίπου 20% χαμηλότερη από αυτή του AC ασύγχρονου ελέγχου συχνότητας κινητήρα.
4. Το σύστημα ελέγχου ταχύτητας έχει υψηλή αξιοπιστία και καλή δυναμική απόδοση. Ο κινητήρας EC έχει υψηλή αξιοπιστία και δεν αλλάζει την απόδοση του κυκλώματος του φορτίου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ρύθμισης, καθιστώντας το σύστημα πιο σταθερό.
Από τα χαρακτηριστικά των κινητήρων χωρίς ψήκτρες, μπορεί να φανεί ότι η εξοικονόμηση ενέργειας, η μείωση του θορύβου, η ακριβής ρύθμιση της θερμοκρασίας και η ρύθμιση της ταχύτητας της βάσης είναι σημαντικές βελτιώσεις απόδοσης για τα συστήματα ψύξης.
