Mi az EC motor?
Az elektronikusan kommutált (EC) motorokat váltóáramú (AC) teljesítményre tervezték, de valójában jobban hasonlítanak az egyenáramú (DC) motorokhoz. Ezek alapvetően állandó mágneses kefe nélküli egyenáramú motorok, integrált fedélzeti elektronikával.
A hozzáadott elektronika lehetővé teszi az EC motorok számára, hogy egyesítsék az AC és DC motorok legjobb tulajdonságait, majd javítsák azokat. Ezért az EC motorok a maguk osztályába tartoznak.
Ennek a technológiának a felhasználásával az EC ventilátorok rendkívül hatékonyak, és alacsonyabb működési költségek és hosszabb élettartam révén megtérülnek. Néhány olyan működési előnyt is kínálnak, amelyeket gyakran figyelmen kívül hagynak.
Motor tervezés
belső forgórész és külső rotor
Az elektromos motorok sokféle formában és méretben kaphatók, a hagyományos stílus a belső forgórész konfiguráció. A belső forgórészes motor állórésze (álló része) a motorházhoz van rögzítve. A forgórész (forgó rész) az állórész belsejében található, és a nyomatékot a kimenő tengelyen keresztül továbbítja. A ventilátor járókereke általában egy forgó tengelyre van rögzítve.
A külső forgórészes motorok alapvetően ellenkező irányúak, a forgórész az állórészen kívül forog. Ez szükségtelenné teszi a kimenő tengelyt, és nagymértékben csökkenti a motor és a járókerék szerelvény teljes lábnyomát. A ventilátor járókerék közvetlenül a külső forgórészre rögzíthető, hatékonyan motoros járókereket alkotva.
AC vs. DC vs. EC
Minden villanymotornak ugyanaz a funkciója, hogy elektromos energiát alakítson át mechanikai energiává, de ezt másképp végzi. Az alkalmazott módszer nagymértékben függ a motor tápellátásától, mivel ez befolyásolja a mágneses mező létrehozását és szabályozását. Ezért a motorokat általában AC, DC vagy EC kategóriába sorolják. A ventilátoriparban általában váltóáramú indukciós motorokat, egyenáramú kefemotorokat és EC állandó mágneses motorokat használnak.
Az AC indukciós motorok elektromos tekercselései vannak az állórészben, amelyek váltakozó áramot biztosítanak a forgó mágneses mező létrehozásához. Az állórész mágneses tere áramot indukál a vezetőképes mókusketreces forgórészben, és a két mező közötti kölcsönhatás nyomatékot generál a forgórészen.
Mivel a vezetékfrekvencia fix, a váltakozó áramú motorok fordulatszám-tartománya korlátozott, ezért úgy tervezték, hogy a teljesítménygörbe csúcshatékonysági pontján működjenek.
Ezen a tartományon túl a hatékonyság általában jelentősen csökken. A változtatható frekvenciájú meghajtók (VFD) használhatók a váltakozó áram frekvenciájának növelésére vagy csökkentésére, de ezek általában terjedelmesek és drágák. Ezért a váltakozó áramú motorok a legalkalmasabbak olyan alkalmazásokhoz, amelyek nem igényelnek változó fordulatszámot.
Az egyenáramú kefés motorok állandó mágneseket használnak az állórészben, hogy rögzített mágneses teret biztosítsanak. A forgórész elektromos tekercsei feszültséget indukálnak, és az állórész mágneses tere befolyásolja őket. A tápfeszültség megváltoztatása megkönnyítheti az egyenáramú motorok fordulatszám-szabályozását, mint az AC motorokét.
Mivel egyenárammal működnek, szénkefékre és kommutátorgyűrűkre támaszkodnak az áram irányának megváltoztatásában. Ezeknek a mechanikus alkatrészeknek a kopása nagyobb futási zajt és rövidebb élettartamot eredményez. Ezenkívül az egyenáramú tápegységek nem olyan elterjedtek, mint korábban, ezért külön AC-DC egyenirányító vásárlása többletköltséget és bonyolultságot jelent.
Az EC motorok állandó mágneseket és elektromos tekercseket használnak mágneses mező létrehozására, hasonlóan a szálcsiszolt egyenáramú motorokhoz. Azonban, ahogy a neve is sugallja, inkább elektronikusan, mint mechanikusan kommutáltak. Ez csak úgy lehetséges, ha a fedélzeti elektronikát beépítik az EC motor házába.
A fedélzeti elektronika tartalmaz egy egyenirányítót, amely a váltakozó áramot egyenárammá alakítja. Ezután egy integrált vezérlő a megfelelő mennyiségű áramot irányítja át minden tekercsen a megfelelő irányba a megfelelő időben. Ez mágneses pólusokat hoz létre az állórészben, amelyek kölcsönhatásba lépnek a forgórészben lévő állandó mágnesekkel. Az egyes mágnesek helyzetét Hall-effektus érzékelők határozzák meg. A megfelelő mágneseket viszont az állórész pólusai vonzzák. Ugyanakkor a fennmaradó állórész tekercseket fordított polaritással töltik fel. Ezek a vonzó és taszító erők együtt forognak, és optimális nyomatékot generálnak. Mivel mindez elektronikusan történik, a motor pontos felügyelete és vezérlése lehetséges.
Az EC motorok előnyei
energiahatékonyság
Az EC motorok jellemzően több mint 90%-os hatásfokúak a hagyományos ventilátorokhoz képest, ami akár 70%-kal csökkenti az EC ventilátorok energiafogyasztását.
Az EC-motorok fordulatszámának a kereslethez igazításával az energiamegtakarítás lehetősége tovább nő. Az alábbiakban egy 5 LE-s, 1800 ford./perc váltóáramú indukciós motor és az azzal egyenértékű EC motorok jellemző hatásfoka látható.
Az EC ventilátorok által biztosított fordulatszám-szabályozás még a be/ki üzemmódhoz képest is sokkal hatékonyabb. Például egy EC ventilátor az esetek 80%-ában 20%-os, míg 80%-os fordulatszámon csaknem 50%-os energiát takarít meg.
Ez csak az EC technológiával lehetséges, amely nagyon nagy hatékonyságot kínál széles fordulatszám-tartományban. A nagy hatékonyság legnyilvánvalóbb előnye a csökkentett energiafogyasztás. Az energiaárak emelkedésével ez kulcsfontosságú tényező, amelyet figyelembe kell venni. A fontosságának áttekintése érdekében az alábbiakban egy példát mutatunk be az 50%-os sebességű energiamegtakarításra. Ez a példa 0,115 USD/kWh átlagos költséget, 86%-os változtatható frekvenciájú hajtást (VFD) és a motor folyamatos működését feltételezi.
Bár az éves megtakarítás elhanyagolhatónak tűnik, fontos megjegyezni, hogy ez egyetlen ventilátorcserére vonatkozik, és nem veszi figyelembe az egyéb veszteségeket, például a vezetékeket vagy a szíjakat. Az alacsonyabb működési költségek mellett egy másik szempont, amelyet figyelembe kell venni, az esetleges közüzemi árengedmények. A magas hatásfok egy sor másodlagos és harmadlagos előnnyel is jár, amint az az alábbi ábrán látható.
A nagy hatásfok egyik előnye a környezetbe jutó energiaveszteség csökkenése. Ezek a veszteségek általában hő és hang formájában jelentkeznek. Mivel az EC motorok kevesebb hőt termelnek, a tekercseik és csapágyaik kisebb igénybevételnek vannak kitéve, meghosszabbítva a motor élettartamát. Az alacsonyabb üzemi hőmérséklet hozzájárul a rendszer nagyobb hatékonyságához is, ha hűtési alkalmazásokban használják. A halkabb működés ugyanakkor javítja az utasok kényelmét.
Könnyen irányítható
Az EC motorok nagy hatásfoka elsősorban az integrált elektronikának köszönhető. A hatékonyságot a teljes üzemi fordulatszám-tartományban fenntartják a motor működésének folyamatos figyelésével és a vezérlőbemenetek automatikus beállításával. Az EC motorok jellemzően a teljes fordulatszám 20%-ára képesek lecsökkenteni, miközben továbbra is megtartják a 85%-os hatásfokot.
A 0-10 V, PWM vagy 4-20 mA jeleket generáló érzékelők közvetlenül csatlakoztathatók a legtöbb EC motorhoz. Ez lehetővé teszi a fordulatszám-szabályozást anélkül, hogy bonyolult frekvenciaváltókra (VFD) lenne szükség.
Alkalmazástól függően nyílt hurkú és zárt hurkú vezérlési módszerek is megvalósíthatók. Az EC-motoros ventilátorok szabályozhatják a hőmérsékletet, a nyomást vagy kiválaszthatják a mérendő paramétereket. Az állandó nyomásszabályozás különösen csővezetékes alkalmazásoknál hasznos, míg az állandó légáramlás szabályozása ideális szűrési alkalmazásokhoz. Alternatív megoldásként egy potenciométer is csatlakoztatható a változtatható fordulatszám-szabályozás kézi formájának biztosításához.
Sokoldalúság
A hagyományos váltakozó áramú indukciós motorok maximális fordulatszáma a szinkron sebességnek nevezett szabványos névleges értékre korlátozódik. Ez egy elméleti sebesség, amely az elektromágneses pólusok számán és a tápegység frekvenciáján alapul.
Az EC motorok viszont képesek meghaladni a névleges fordulatszámot. Ez lehetővé teszi az EC-motoros ventilátorok számára, hogy nagyobb teljesítményt érjenek el kisebb ventilátorcsomagokban, amint az alább látható. Az EC ventilátorok kiterjesztett működési tartománya megkönnyíti az adott alkalmazás teljesítményének összehangolását. Az EC-motor nagy kapacitása és a részterhelések melletti hatékonyság fenntartásának képessége lehetővé teszi, hogy egyetlen EC-ventilátor helyettesítse a különféle típusú és méretű hagyományos ventilátorokat.
Az EC motor alkalmazása klímaberendezésekhez
Mindenki benyomása szerint a klímáknak mindig sok áramra van szükségük, mivel a légkondicionáló motorjának sok áramra van szüksége a működéshez. Ezért a klímaberendezések korszerűsítésének iránya sokáig a klímamotorok kutatásában rejlik. Az 'EC motor' a klímamotorok termékszerkezetének korszerűsítésének fontos irányává vált. Nemcsak EC motorjaink vannak klímaberendezésekhez, hanem EC motorjaink léghűtőkhöz, EC motorok külső rotoros ventilátorokhoz is.
Az EC-motorok fő hajtószerkezete egy hajtásból és egy motorból áll; Kefe nélküli egyenáramú motorjaink általában 50W-4000W teljesítményűek és 220V/380V feszültségűek.
A kefe nélküli motorok előnyei az alkalmazásokban:
1. a lapos fordulatszámok szélesebb tartománya érhető el. A kefe nélküli egyenáramú motorok könnyebben vezérelhetők, és szélesebb fordulatszám-tartományuk van. Ez egy igazi fokozatmentes fordulatszám-szabályozó rendszer, amely szabadon szabályozhatja a hűtőrendszer hűtési teljesítményét.
2. A fordulatszám szabályozása során a motor áramkörében a terhelés jellege nem változik, kevesebb felharmonikus keletkezik, kisebb az elektromos hálózatra gyakorolt hatás, és nagyobb az energiamegtakarítás.
3. Működés közben a hőmérséklet-emelkedés viszonylag alacsony, ami körülbelül 20%-kal alacsonyabb, mint az AC aszinkron motor frekvenciaszabályozásánál.
4. A sebességszabályozó rendszer nagy megbízhatósággal és jó dinamikus teljesítménnyel rendelkezik. Az EC motor nagy megbízhatósággal rendelkezik, és nem változtatja meg a terhelés áramköri teljesítményét a beállítási folyamat során, így a rendszer stabilabb.
A kefe nélküli motorok jellemzőiből kitűnik, hogy az energiatakarékosság, a zajcsökkentés, a precíz hőmérsékletszabályozás és a fokozatmentes fordulatszám-szabályozás fontos teljesítményjavítást jelentenek a hűtőrendszereknél.
