Ce este un motor EC?
Motoarele cu comutație electronică (EC) sunt proiectate să funcționeze cu curent alternativ (AC), dar sunt de fapt mai asemănătoare cu motoarele cu curent continuu (DC). Ele sunt în esență motoare DC fără perii cu magnet permanent, cu electronică integrată.
Electronica adăugată permite motoarelor EC să combine cele mai bune caracteristici ale motoarelor AC și DC și apoi să le îmbunătățească. Prin urmare, motoarele EC sunt într-o clasă proprie.
Prin utilizarea acestei tehnologii, ventilatoarele EC sunt extrem de eficiente și se plătesc singure prin costuri de operare mai mici și o viață mai lungă. Ele oferă, de asemenea, unele avantaje operaționale care sunt adesea trecute cu vederea.
Design motor
rotorul interior și rotorul exterior
Motoarele electrice vin în multe forme și dimensiuni, stilul tradițional fiind o configurație interioară a rotorului. Statorul (partea staționară) a unui motor cu rotor interior este fixat de carcasa motorului. Rotorul (partea rotativă) este situat în interiorul statorului și transmite cuplul prin arborele de ieșire. Un rotor de ventilator este de obicei atașat la un arbore rotativ.
Motoarele cu rotorul exterior sunt practic în direcția opusă, rotorul se rotește în afara statorului. Acest lucru elimină necesitatea unui arbore de ieșire și reduce foarte mult amprenta totală a ansamblului motor și rotor. Rotorul ventilatorului poate fi atașat direct la rotorul exterior, formând efectiv un rotor motorizat.
AC vs. DC vs. EC
Toate motoarele electrice au aceeași funcție de conversie a energiei electrice în energie mecanică, dar o fac diferit. Metoda utilizată depinde în mare măsură de puterea furnizată motorului, deoarece aceasta afectează modul în care este generat și controlat câmpul magnetic al acestuia. Prin urmare, motoarele sunt de obicei clasificate ca AC, DC sau EC. În industria ventilatoarelor, sunt utilizate în mod obișnuit motoarele cu inducție de curent alternativ, motoare cu perii de curent continuu și motoarele cu magnet permanent EC.
Motoarele de inducție cu curent alternativ au înfășurări electrice în stator care furnizează curent alternativ pentru a crea un câmp magnetic rotativ. Câmpul magnetic al statorului induce un curent în rotorul conductiv din cușcă de veveriță, iar interacțiunea dintre cele două câmpuri generează un cuplu pe rotor.
Deoarece frecvența liniei este fixă, motoarele de curent alternativ au o gamă limitată de viteze, așa că sunt proiectate să funcționeze la punctul de vârf al eficienței pe curba de performanță.
Dincolo de acest interval, eficiența tinde să scadă semnificativ. Unitățile de frecvență variabilă (VFD) pot fi utilizate pentru a crește sau a reduce frecvența alimentării cu curent alternativ, dar tind să fie voluminoase și costisitoare. Acesta este motivul pentru care motoarele de curent alternativ sunt cele mai potrivite pentru aplicații care nu necesită viteză variabilă.
Motoarele cu perii de curent continuu folosesc magneți permanenți în stator pentru a oferi un câmp magnetic fix. Înfășurările electrice din rotor induc tensiuni și sunt afectate de câmpul magnetic al statorului. Modificarea tensiunii de alimentare poate face controlul vitezei mai ușor pentru motoarele de curent continuu decât pentru motoarele de curent alternativ.
Deoarece funcționează pe curent continuu, se bazează pe perii de cărbune și inele de comutator pentru a comuta direcția curentului. Uzura acestor piese mecanice are ca rezultat un zgomot de rulare mai puternic și o durată de viață mai scurtă. De asemenea, sursele de curent continuu nu sunt la fel de obișnuite ca înainte, așa că cumpărarea unui redresor AC-la-DC separat înseamnă costuri și complexitate suplimentare.
Motoarele EC folosesc magneți permanenți și înfășurări electrice pentru a genera un câmp magnetic într-un mod similar cu un motor DC cu perii. Cu toate acestea, după cum sugerează și numele, ele sunt comutate electronic mai degrabă decât mecanic. Acest lucru este posibil numai prin integrarea electronicii de bord în carcasa motorului EC.
Electronica de bord include un redresor care convertește AC în DC. Un controler integrat direcționează apoi cantitatea corectă de curent prin fiecare înfășurare în direcția corectă la momentul potrivit. Acest lucru creează poli magnetici în stator, care interacționează cu magneții permanenți din rotor. Poziția fiecărui magnet este determinată prin utilizarea senzorilor cu efect Hall. Magneții adecvați sunt, la rândul lor, atrași de polii statorului. În același timp, înfășurările statorului rămase sunt încărcate cu polaritate inversă. Aceste forțe atractive și repulsive se combină pentru a obține rotația și pentru a genera un cuplu optim. Deoarece toate acestea se realizează electronic, este posibilă monitorizarea și controlul precis al motorului.
Avantajele motoarelor EC
eficienta energetica
Motoarele EC sunt de obicei mai eficiente de 90% în comparație cu ventilatoarele tradiționale, reducând consumul de energie al ventilatorului EC cu până la 70%.
Prin ajustarea vitezei motoarelor EC pentru a satisface cererea, potențialul de economisire a energiei continuă să crească. Mai jos sunt prezentate randamentele tipice pentru un motor cu inducție AC de 5 CP, 1800 RPM și motoarele EC echivalente.
Chiar și în comparație cu funcționarea on/off, modularea vitezei furnizată de ventilatoarele EC este mult mai eficientă. De exemplu, funcționarea unui ventilator EC 80% din timp economisește 20% energie, în timp ce rularea lui la o viteză de 80% economisește aproape 50% energie.
Acest lucru este posibil numai cu tehnologia EC, care oferă o eficiență foarte ridicată într-o gamă largă de viteze. Cel mai evident beneficiu al eficienței ridicate este consumul redus de energie. Cu prețurile la energie în creștere, acesta este un factor cheie de luat în considerare. Pentru a oferi o imagine de ansamblu asupra importanței sale, mai jos este dat un exemplu de economisire a energiei la viteză de 50%. Acest exemplu presupune un cost mediu de 0,115 USD/kWh, o eficiență a variatorului de frecvență (VFD) de 86% și funcționarea continuă a motorului.
Deși economiile anuale pot părea neglijabile, este important de reținut că aceasta este pentru înlocuirea unui singur ventilator și nu ia în considerare alte pierderi, cum ar fi firele sau curelele. Pe lângă costurile de operare mai mici, un alt factor de luat în considerare este posibilele reduceri de utilitate. Eficiența ridicată aduce și o serie de beneficii secundare și terțiare, așa cum se arată în figura de mai jos.
Unul dintre beneficiile eficienței înalte este reducerea pierderilor de energie pentru mediu. Aceste pierderi vin de obicei sub formă de căldură și sunet. Deoarece motoarele EC generează mai puțină căldură, înfășurările și rulmenții lor sunt supuse unui stres mai mic, prelungind durata de viață a motorului. Temperatura de funcționare mai scăzută contribuie, de asemenea, la o eficiență mai mare a sistemului atunci când este utilizat în aplicații de răcire. În același timp, funcționarea mai silențioasă îmbunătățește confortul ocupanților.
Ușor de controlat
Eficiența ridicată a motoarelor EC se datorează în principal electronicii integrate. Eficiența este menținută în întreaga gamă de viteză operabilă prin monitorizarea continuă a funcției motorului și ajustarea automată a intrărilor de control. Motoarele EC sunt de obicei capabile să coboare la 20% din viteza maximă, păstrând totuși o eficiență de 85%.
Senzorii care generează semnale 0-10 V, PWM sau 4-20 mA pot fi conectați direct la majoritatea motoarelor EC. Acest lucru asigură controlul vitezei fără a fi nevoie de unități complexe de frecvență variabilă (VFD).
În funcție de aplicație, pot fi implementate metode de control în buclă deschisă și în buclă închisă. Ventilatoarele cu motoare EC pot controla temperatura, presiunea sau pot alege orice parametru de măsurat. Controlul constant al presiunii este util în special pentru aplicațiile de conducte, în timp ce controlul constant al fluxului de aer este ideal pentru aplicațiile de filtrare. Alternativ, un potențiometru poate fi conectat pentru a oferi o formă manuală de control al vitezei variabile.
Versatilitate
Viteza maximă a motoarelor cu inducție convenționale de curent alternativ este limitată la un rating standard numit viteză sincronă. Aceasta este o viteză teoretică bazată pe numărul de poli electromagnetici și pe frecvența sursei de alimentare.
Motoarele EC, pe de altă parte, sunt capabile să depășească viteza nominală. Acest lucru permite ventilatoarelor cu motoare EC să atingă capacități mai mari în pachete de ventilatoare mai mici, așa cum se arată mai jos. Gama extinsă de funcționare a ventilatoarelor EC facilitează potrivirea performanței unei anumite aplicații. Capacitatea mare a unui motor EC combinată cu capacitatea de a menține eficiența la sarcini parțiale permite unui ventilator EC să înlocuiască ventilatoarele convenționale de mai multe tipuri și dimensiuni.
Aplicarea motorului EC pentru aer condiționat
În impresia tuturor, aparatele de aer condiționat au întotdeauna nevoie de multă energie electrică, asta pentru că motorul aparatului de aer condiționat are nevoie de multă energie electrică pentru a funcționa. Prin urmare, pentru o lungă perioadă de timp, direcția de modernizare a aparatelor de aer condiționat se află în cercetarea motoarelor de aer condiționat. „Motorul EC” a devenit o direcție importantă pentru îmbunătățirea structurii produsului a motoarelor de aer condiționat. Nu avem doar motoare EC pentru aparatele de aer condiționat, ci și motoare EC pentru răcitoare de aer, motoare EC pentru ventilatoare cu rotor extern.
Structura principală de antrenare a unui motor EC este compusă dintr-un drive și un motor; motoarele noastre de curent continuu fără perii au în general o putere de 50W-4000W și o tensiune de 220V/380V.
Avantajele motoarelor fără perii în aplicații:
1. se poate realiza o gamă mai largă de viteze plate. Motoarele de curent continuu fără perii sunt mai ușor de controlat și au o gamă mai largă de viteze. Este un adevărat sistem de reglare a vitezei fără trepte, care poate regla liber puterea de răcire a sistemului de refrigerare.
2. În procesul de reglare a vitezei, natura sarcinii din circuitul motorului nu se schimbă, se generează mai puține armonice, un impact mai mic asupra rețelei electrice și o economie mai mare de energie.
3. În timpul funcționării, creșterea temperaturii este relativ scăzută, care este cu aproximativ 20% mai mică decât cea a controlului frecvenței motorului asincron AC.
4. Sistemul de control al vitezei are fiabilitate ridicată și performanță dinamică bună. Motorul EC are fiabilitate ridicată și nu modifică performanța circuitului sarcinii în timpul procesului de reglare, făcând sistemul mai stabil.
Din caracteristicile motoarelor fără perii, se poate observa că economisirea energiei, reducerea zgomotului, reglarea precisă a temperaturii și reglarea continuă a vitezei sunt îmbunătățiri importante ale performanței sistemelor de refrigerare.
