¿Qué es un motor EC?
Los motores conmutados electrónicamente (EC) están diseñados para funcionar con potencia de corriente alterna (CA), pero en realidad son más similares a los motores de corriente continua (DC). Son motores de CC sin escobillas de imán esencialmente permanentes con electrónica integrada a bordo.
La electrónica adicional permite a los motores EC combinar las mejores características de los motores de CA y DC y luego mejorarlos. Por lo tanto, los motores de la CE están en una clase propia.
Al utilizar esta tecnología, los fanáticos de la CE son altamente eficientes y se pagan a sí mismos a través de costos operativos más bajos y una vida más larga. También ofrecen algunas ventajas operativas que a menudo se pasan por alto.
Diseño de motores
rotor interno y rotor exterior
Los motores eléctricos vienen en muchas formas y tamaños, y el estilo tradicional es una configuración del rotor interno. El estator (parte estacionaria) de un motor del rotor interno se fija en la carcasa del motor. El rotor (parte giratoria) se encuentra dentro del estator y transmite torque a través del eje de salida. Un impulsor de ventilador generalmente se une a un eje giratorio.
Los motores del rotor exterior son básicamente la dirección opuesta, con el rotor girando fuera del estator. Esto elimina la necesidad de un eje de salida y reduce en gran medida la huella general del conjunto del motor y del impulsor. El impulsor del ventilador se puede unir directamente al rotor exterior, formando efectivamente un impulsor motorizado.
AC vs. DC vs. CE
Todos los motores eléctricos tienen la misma función de convertir la energía eléctrica en energía mecánica, pero lo hagan de manera diferente. El método utilizado depende en gran medida de la alimentación suministrada al motor, ya que esto afecta cómo se genera y controla su campo magnético. Por lo tanto, los motores generalmente se clasifican como AC, DC o EC. En la industria de los fanáticos, los motores de inducción de CA, los motores de cepillo de CC y los motores de imán permanentes de la CE se usan comúnmente.
Los motores de inducción de CA tienen devanados eléctricos en el estator que proporcionan corriente alterna para crear un campo magnético giratorio. El campo magnético del estator induce una corriente en el rotor conductivo de la jaula ardilla, y la interacción entre los dos campos genera torque en el rotor.
Dado que la frecuencia de línea es fija, los motores de CA tienen un rango de velocidad limitado, por lo que están diseñados para operar en el punto máximo de eficiencia en la curva de rendimiento.
Más allá de este rango, la eficiencia tiende a disminuir significativamente. Los unidades de frecuencia variable (VFD) se pueden usar para aumentar o disminuir la frecuencia de la potencia de CA, pero tienden a ser voluminosos y caros. Esta es la razón por la cual los motores de CA son los más adecuados para aplicaciones que no requieren velocidad variable.
Los motores cepillados de CC usan imanes permanentes en el estator para proporcionar un campo magnético fijo. Los devanados eléctricos en el rotor inducen voltajes y se ven afectados por el campo magnético del estator. Cambiar el voltaje de suministro puede facilitar el control de velocidad para los motores de CC que para los motores de CA.
Como se ejecutan en DC, dependen de cepillos de carbono y anillos de conmutadores para cambiar la dirección de la corriente. El desgaste de estas piezas mecánicas da como resultado un ruido de carrera más fuerte y una esperanza de vida más corta. Además, los suministros de CC no son tan comunes como solían ser, por lo que comprar un rectificador de CA a CA separado significa costo y complejidad adicionales.
Los motores de la CE usan imanes permanentes y devanados eléctricos para generar un campo magnético de una manera similar a un motor de CC cepillado. Sin embargo, como su nombre indica, están conmutados electrónicamente en lugar de conmutados mecánicamente. Esto solo es posible integrando la electrónica a bordo en la carcasa del motor EC.
La electrónica a bordo incluye un rectificador que convierte el CA a DC. Un controlador integrado luego dirige la cantidad correcta de corriente a través de cada devanado en la dirección correcta en el momento correcto. Esto crea postes magnéticos en el estator, que interactúan con imanes permanentes en el rotor. La posición de cada imán se determina mediante el uso de sensores de efecto Hall. Los imanes adecuados a su vez se atraen a los postes del estator. Al mismo tiempo, los devanados del estator restantes se cargan con polaridad inversa. Estas fuerzas atractivas y repulsivas se combinan para lograr la rotación y generar un par óptimo. Dado que todo esto se realiza electrónicamente, es posible el control y el control del motor preciso.
Ventajas de los motores EC
eficiencia energética
Los motores de la CE suelen ser más del 90% eficientes en comparación con los ventiladores tradicionales, lo que reduce el consumo de energía del ventilador de la CE hasta en un 70%.
Al ajustar la velocidad de los motores de la CE para satisfacer la demanda, el potencial de ahorro de energía continúa creciendo. A continuación se muestran eficiencias típicas para un motor de inducción de CA de 5 hp, 1800 rpm y motores EC equivalentes.
Incluso en comparación con la operación de encendido/apagado, la modulación de velocidad proporcionada por los ventiladores de la CE es mucho más eficiente. Por ejemplo, ejecutar un ventilador EC el 80% del tiempo ahorra un 20% de energía, mientras que la ejecuta a 80% de velocidad ahorra casi el 50% de energía.
Esto solo es posible con la tecnología EC, que ofrece muy alta eficiencia en una amplia gama de velocidades. El beneficio más obvio de la alta eficiencia es la reducción del consumo de energía. Con el aumento de los precios de la energía, este es un factor clave a considerar. Para dar una visión general de su importancia, a continuación se da un ejemplo de ahorro de energía a una velocidad del 50%. Este ejemplo asume un costo promedio de $ 0.115/kWh, una eficiencia de accionamiento de frecuencia variable (VFD) del 86%y la operación continua del motor.
Si bien los ahorros anuales pueden parecer insignificantes, es importante tener en cuenta que esto es para un solo reemplazo del ventilador y no tiene en cuenta otras pérdidas, como cables o cinturones. Además de los costos operativos más bajos, otro factor a considerar son los posibles reembolsos de servicios públicos. La alta eficiencia también trae una serie de beneficios secundarios y terciarios, como se muestra en la figura a continuación.
Uno de los beneficios de la alta eficiencia es la pérdida de energía reducida para el medio ambiente. Estas pérdidas generalmente vienen en forma de calor y sonido. Dado que los motores EC generan menos calor, sus devanados y rodamientos están bajo menos estrés, extendiendo la vida útil del motor. La temperatura de funcionamiento más baja también contribuye a una mayor eficiencia del sistema cuando se usa en aplicaciones de enfriamiento. Al mismo tiempo, la operación más tranquila mejora la comodidad de los ocupantes.
Fácil de controlar
La alta eficiencia de los motores EC se debe principalmente a la electrónica integrada. La eficiencia se mantiene en todo el rango de velocidad operable monitoreando continuamente la función del motor y ajustando automáticamente las entradas de control. Los motores de la CE generalmente son capaces de bajar al 20% de la velocidad completa, al tiempo que mantienen un 85% de eficiencia.
Los sensores que generan señales de 0-10 V, PWM o 4-20 MA se pueden conectar directamente a la mayoría de los motores de la CE. Esto proporciona control de velocidad sin la necesidad de unidades de frecuencia variable compleja (VFD).
Dependiendo de la aplicación, se pueden implementar métodos de control de circuito abierto y de circuito cerrado. Los ventiladores con motores EC pueden controlar la temperatura, la presión o elegir cualquier parámetro que se midiera. El control de presión constante es especialmente útil para las aplicaciones de tuberías, mientras que el control constante del flujo de aire es ideal para aplicaciones de filtración. Alternativamente, se puede conectar un potenciómetro para proporcionar una forma manual de control de velocidad variable.
Versatilidad
La velocidad máxima de los motores de inducción de CA convencionales se limita a una calificación estándar llamada velocidad sincrónica. Esta es una velocidad teórica basada en el número de polos electromagnéticos y la frecuencia de la fuente de alimentación.
Los motores de la CE, por otro lado, son capaces de exceder la velocidad nominal. Esto permite a los fanáticos con motores EC lograr mayores capacidades en paquetes de ventiladores más pequeños, como se muestra a continuación. La gama operativa extendida de ventiladores de la CE facilita el rendimiento de una aplicación determinada. La alta capacidad de un motor EC combinada con la capacidad de mantener la eficiencia en las cargas parciales permite a un ventilador EC reemplazar a los ventiladores convencionales de muchos tipos y tamaños.
Aplicación del motor EC para aire acondicionado
En la impresión de todos, los aires acondicionados siempre necesitan mucha electricidad, esto se debe a que el motor del aire acondicionado necesita mucha electricidad para funcionar. Por lo tanto, durante mucho tiempo, la dirección de actualización de los aires acondicionados radica en la investigación de los motores de aire acondicionado. 'EC Motor ' se ha convertido en una dirección importante para actualizar la estructura del producto de los motores de aire acondicionado. No solo tenemos motores EC para aires acondicionados, sino también motores de la CE para enfriadores de aire, motores de CE para ventiladores de rotor externos.
La estructura de conducción principal de un motor EC está compuesta de una transmisión y un motor; Nuestros motores de CC sin escobillas generalmente tienen una potencia de 50W-4000W y un voltaje de 220V/380V.
Ventajas de los motores sin escobillas en aplicaciones:
1. Se puede lograr una gama más amplia de velocidades planas. Los motores de CC sin escobillas son más fáciles de controlar y tienen un rango de velocidad más amplio. Es un sistema real de regulación de velocidad sin pasos, que puede ajustar libremente la salida de capacidad de enfriamiento del sistema de refrigeración.
2. En el proceso de regulación de la velocidad, la naturaleza de la carga en el circuito del motor no cambia, se generan menos armónicos, menos impacto en la red eléctrica y más ahorro de energía.
3. Durante la operación, el aumento de la temperatura es relativamente bajo, que es aproximadamente un 20% más bajo que el del control de frecuencia del motor asíncrono de CA.
4. El sistema de control de velocidad tiene una alta confiabilidad y un buen rendimiento dinámico. El motor EC tiene una alta confiabilidad y no cambia el rendimiento del circuito de la carga durante el proceso de ajuste, lo que hace que el sistema sea más estable.
A partir de las características de los motores sin escobillas, se puede ver que el ahorro de energía, la reducción de ruido, la regulación precisa de la temperatura y la regulación de la velocidad sin paso son mejoras de rendimiento importantes para los sistemas de refrigeración.
