มอเตอร์ EC และการใช้งาน

มอเตอร์ EC คืออะไร?

มอเตอร์แบบสับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ (EC) ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานโดยใช้ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) แต่จริงๆ แล้วมอเตอร์เหล่านี้มีลักษณะคล้ายกับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC) มากกว่า โดยพื้นฐานแล้วเป็นมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านแม่เหล็กถาวรที่มีระบบอิเล็กทรอนิกส์ในตัว

ระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่เพิ่มเข้ามาช่วยให้มอเตอร์ EC สามารถรวมคุณลักษณะที่ดีที่สุดของมอเตอร์ AC และ DC เข้าด้วยกัน แล้วปรับปรุงให้ดีขึ้น ดังนั้นมอเตอร์ EC จึงอยู่ในระดับเดียวกัน

ด้วยการใช้เทคโนโลยีนี้ พัดลม EC จะมีประสิทธิภาพสูงและจ่ายเองด้วยต้นทุนการดำเนินงานที่ลดลงและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น พวกเขายังมีข้อได้เปรียบในการดำเนินงานที่มักถูกมองข้ามอีกด้วย

การออกแบบมอเตอร์

โรเตอร์ด้านในและโรเตอร์ด้านนอก

มอเตอร์ไฟฟ้ามีหลายรูปทรงและขนาด โดยรูปแบบดั้งเดิมจะเป็นโครงโรเตอร์ด้านใน สเตเตอร์ (ส่วนที่อยู่กับที่) ของมอเตอร์โรเตอร์ด้านในถูกยึดเข้ากับโครงมอเตอร์ โรเตอร์ (ส่วนที่หมุนได้) ตั้งอยู่ภายในสเตเตอร์และส่งแรงบิดผ่านเพลาเอาท์พุต ใบพัดพัดลมมักจะติดอยู่กับเพลาหมุน

โดยพื้นฐานแล้วมอเตอร์โรเตอร์ตัวนอกจะมีทิศทางตรงกันข้าม โดยโรเตอร์จะหมุนอยู่ด้านนอกสเตเตอร์ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้เพลาเอาท์พุต และลดพื้นที่โดยรวมของชุดมอเตอร์และใบพัดได้อย่างมาก ใบพัดพัดลมสามารถต่อเข้ากับโรเตอร์ด้านนอกได้โดยตรง ทำให้เกิดเป็นใบพัดแบบมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

AC กับ DC กับ EC

มอเตอร์ไฟฟ้าทุกตัวมีหน้าที่ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลเหมือนกัน แต่ทำต่างกัน วิธีการที่ใช้ขึ้นอยู่กับกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์เป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากส่งผลต่อวิธีการสร้างและควบคุมสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ ดังนั้นมอเตอร์จึงมักถูกจัดประเภทเป็น AC, DC หรือ EC ในอุตสาหกรรมพัดลม โดยทั่วไปจะใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับ มอเตอร์แปรงถ่านกระแสตรง และมอเตอร์แม่เหล็กถาวร EC

มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับมีขดลวดไฟฟ้าในสเตเตอร์ที่ให้กระแสสลับเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุน สนามแม่เหล็กสเตเตอร์จะเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในโรเตอร์กรงกระรอกที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และปฏิสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองสนามจะทำให้เกิดแรงบิดบนโรเตอร์

เนื่องจากความถี่ของสายได้รับการแก้ไข มอเตอร์ AC จึงมีช่วงความเร็วที่จำกัด ดังนั้นจึงได้รับการออกแบบให้ทำงานที่จุดประสิทธิภาพสูงสุดบนกราฟประสิทธิภาพ

นอกเหนือจากช่วงนี้ ประสิทธิภาพมีแนวโน้มลดลงอย่างมาก ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFD) สามารถใช้เพื่อเพิ่มหรือลดความถี่ของไฟ AC ได้ แต่มักจะมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง นี่คือสาเหตุที่มอเตอร์ AC เหมาะที่สุดสำหรับการใช้งานที่ไม่ต้องการความเร็วตัวแปร

มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านกระแสตรงใช้แม่เหล็กถาวรในสเตเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ ขดลวดไฟฟ้าในโรเตอร์จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าและได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ การเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายสามารถทำให้การควบคุมความเร็วสำหรับมอเตอร์กระแสตรงง่ายกว่ามอเตอร์กระแสสลับ

เนื่องจากพวกมันทำงานบนกระแสตรง พวกมันจึงอาศัยแปรงถ่านและวงแหวนสับเปลี่ยนเพื่อเปลี่ยนทิศทางของกระแส การสึกหรอของชิ้นส่วนกลไกเหล่านี้ส่งผลให้มีเสียงรบกวนในการทำงานดังขึ้นและมีอายุการใช้งานสั้นลง นอกจากนี้ แหล่งจ่ายไฟ DC ยังไม่แพร่หลายเหมือนเมื่อก่อน ดังนั้นการซื้อวงจรเรียงกระแส AC เป็น DC แยกต่างหากจึงเพิ่มต้นทุนและความซับซ้อน

มอเตอร์ EC ใช้แม่เหล็กถาวรและขดลวดไฟฟ้าเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กในลักษณะคล้ายกับมอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน อย่างไรก็ตาม ตามชื่อเลย พวกมันจะถูกสับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์มากกว่าสับเปลี่ยนเชิงกล สิ่งนี้เป็นไปได้โดยการรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออนบอร์ดเข้ากับตัวเครื่องของมอเตอร์ EC เท่านั้น

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออนบอร์ดมีวงจรเรียงกระแสที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง จากนั้นตัวควบคุมในตัวจะกำหนดปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ถูกต้องผ่านการพันแต่ละขดลวดในทิศทางที่ถูกต้องในเวลาที่ถูกต้อง สิ่งนี้จะสร้างขั้วแม่เหล็กในสเตเตอร์ซึ่งมีปฏิกิริยากับแม่เหล็กถาวรในโรเตอร์ ตำแหน่งของแม่เหล็กแต่ละตัวจะถูกกำหนดโดยใช้เซนเซอร์ฮอลล์เอฟเฟกต์ แม่เหล็กที่เหมาะสมจะถูกดึงดูดไปที่ขั้วของสเตเตอร์ ในเวลาเดียวกันขดลวดสเตเตอร์ที่เหลือจะถูกชาร์จด้วยขั้วย้อนกลับ แรงดึงดูดและแรงผลักเหล่านี้รวมกันเพื่อให้เกิดการหมุนและสร้างแรงบิดที่เหมาะสมที่สุด เนื่องจากทั้งหมดนี้ดำเนินการด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ จึงสามารถตรวจสอบและควบคุมมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำ

ข้อดีของมอเตอร์อีซี

ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์ EC จะมีประสิทธิภาพมากกว่า 90% เมื่อเทียบกับพัดลมแบบเดิม ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานของพัดลม EC ได้ถึง 70%

ด้วยการปรับความเร็วของมอเตอร์ EC ให้ตรงตามความต้องการ ศักยภาพในการประหยัดพลังงานยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง แสดงด้านล่างเป็นประสิทธิภาพโดยทั่วไปสำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำ AC 5 HP, 1800 RPM และมอเตอร์ EC ที่เทียบเท่า

แม้จะเปรียบเทียบกับการทำงานเปิด/ปิด การปรับความเร็วของพัดลม EC ก็มีประสิทธิภาพมากกว่ามาก ตัวอย่างเช่น การใช้พัดลม EC 80% ของเวลาช่วยประหยัดพลังงาน 20% ในขณะที่การใช้ความเร็ว 80% ช่วยประหยัดพลังงานได้เกือบ 50% 

สิ่งนี้เป็นไปได้เฉพาะกับเทคโนโลยี EC ซึ่งให้ประสิทธิภาพสูงมากในช่วงความเร็วที่หลากหลาย ประโยชน์ที่ชัดเจนที่สุดของประสิทธิภาพสูงคือการลดการใช้พลังงาน เนื่องจากราคาพลังงานสูงขึ้น นี่จึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา เพื่อให้เห็นภาพรวมของความสำคัญ โปรดดูตัวอย่างการประหยัดพลังงานที่ความเร็ว 50% ด้านล่างนี้ ตัวอย่างนี้ถือว่าต้นทุนเฉลี่ยอยู่ที่ 0.115 เหรียญสหรัฐฯ/kWh ประสิทธิภาพการทำงานของไดรฟ์ความถี่แปรผัน (VFD) ที่ 86% และการทำงานต่อเนื่องของมอเตอร์

แม้ว่าการประหยัดค่าใช้จ่ายรายปีอาจดูเล็กน้อย แต่สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่านี่เป็นการเปลี่ยนพัดลมเพียงครั้งเดียว และไม่คำนึงถึงการสูญเสียอื่นๆ เช่น สายไฟหรือสายพาน นอกเหนือจากต้นทุนการดำเนินงานที่ลดลงแล้ว ยังมีอีกปัจจัยที่ต้องพิจารณาก็คือส่วนลดค่าสาธารณูปโภคที่เป็นไปได้ ประสิทธิภาพสูงยังนำมาซึ่งคุณประโยชน์ระดับทุติยภูมิและตติยภูมิ ดังแสดงในรูปด้านล่าง

ข้อดีประการหนึ่งของประสิทธิภาพสูงคือลดการสูญเสียพลังงานสู่สิ่งแวดล้อม การสูญเสียเหล่านี้มักมาในรูปของความร้อนและเสียง เนื่องจากมอเตอร์ EC สร้างความร้อนน้อยกว่า ขดลวดและแบริ่งจึงมีความเครียดน้อยลง ช่วยยืดอายุการใช้งานของมอเตอร์ อุณหภูมิการทำงานที่ต่ำลงยังส่งผลให้ประสิทธิภาพของระบบสูงขึ้นเมื่อใช้ในงานทำความเย็น ในขณะเดียวกัน การทำงานที่เงียบยิ่งขึ้นก็ช่วยเพิ่มความสะดวกสบายให้กับผู้โดยสาร

ง่ายต่อการควบคุม

มอเตอร์ EC ประสิทธิภาพสูงมีสาเหตุหลักมาจากระบบอิเล็กทรอนิกส์ในตัว ประสิทธิภาพจะคงอยู่ตลอดช่วงความเร็วที่ใช้งานได้ทั้งหมดโดยการตรวจสอบการทำงานของมอเตอร์อย่างต่อเนื่องและปรับอินพุตควบคุมโดยอัตโนมัติ โดยทั่วไปมอเตอร์ EC จะสามารถหมุนความเร็วเต็มที่ลงได้ถึง 20% ในขณะที่ยังคงประสิทธิภาพไว้ที่ 85%

เซ็นเซอร์ที่สร้างสัญญาณ 0-10 V, PWM หรือ 4-20 mA สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับมอเตอร์ EC ส่วนใหญ่ได้ ซึ่งให้การควบคุมความเร็วโดยไม่ต้องใช้ไดรฟ์ความถี่แปรผันที่ซับซ้อน (VFD)

สามารถใช้วิธีการควบคุมแบบวงเปิดและวงปิดได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน พัดลมที่มีมอเตอร์ EC สามารถควบคุมอุณหภูมิ ความดัน หรือเลือกพารามิเตอร์ใดๆ ที่จะวัดได้ การควบคุมแรงดันคงที่มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการใช้งานกับท่อ ในขณะที่การควบคุมการไหลของอากาศคงที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในการกรอง หรือสามารถเชื่อมต่อโพเทนชิออมิเตอร์เพื่อควบคุมความเร็วตัวแปรในรูปแบบแมนนวลได้

ความเก่งกาจ

ความเร็วสูงสุดของมอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับแบบทั่วไปถูกจำกัดไว้ที่อัตรามาตรฐานที่เรียกว่าความเร็วซิงโครนัส นี่เป็นความเร็วทางทฤษฎีโดยพิจารณาจากจำนวนขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าและความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ

ในทางกลับกัน มอเตอร์ EC มีความสามารถในการเกินความเร็วพิกัดได้ ช่วยให้พัดลมที่มีมอเตอร์ EC สามารถรับความจุที่สูงขึ้นในแพ็คเกจพัดลมขนาดเล็ก ดังที่แสดงด้านล่าง ช่วงการทำงานที่ขยายของพัดลม EC ทำให้ง่ายต่อการจับคู่ประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันที่กำหนด ความจุสูงของมอเตอร์ EC รวมกับความสามารถในการรักษาประสิทธิภาพในการโหลดชิ้นส่วนทำให้พัดลม EC หนึ่งตัวสามารถทดแทนพัดลมทั่วไปหลายประเภทและขนาดได้

การใช้มอเตอร์ EC สำหรับเครื่องปรับอากาศ

ในความประทับใจของทุกคน เครื่องปรับอากาศต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมากเสมอ เนื่องจากมอเตอร์ของเครื่องปรับอากาศต้องใช้ไฟฟ้าจำนวนมากในการทำงาน ดังนั้นทิศทางการอัพเกรดเครื่องปรับอากาศมาเป็นเวลานานจึงอยู่ที่การวิจัยมอเตอร์เครื่องปรับอากาศ 'มอเตอร์ EC' ได้กลายเป็นทิศทางสำคัญในการอัพเกรดโครงสร้างผลิตภัณฑ์มอเตอร์เครื่องปรับอากาศ เราไม่เพียงแต่มีมอเตอร์ EC สำหรับเครื่องปรับอากาศเท่านั้น แต่ยังมีมอเตอร์ EC สำหรับเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศ มอเตอร์ EC สำหรับพัดลมโรเตอร์ภายนอกอีกด้วย

โครงสร้างการขับเคลื่อนหลักของมอเตอร์ EC ประกอบด้วยตัวขับเคลื่อนและมอเตอร์ มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านของเราโดยทั่วไปมีกำลัง 50W-4000W และแรงดันไฟฟ้า 220V/380V

ข้อดีของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในการใช้งาน:

1. สามารถรับความเร็วแบนได้หลากหลายขึ้น มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านควบคุมได้ง่ายกว่าและมีช่วงความเร็วที่กว้างกว่า เป็นระบบการควบคุมความเร็วแบบไม่มีขั้นตอนอย่างแท้จริง ซึ่งสามารถปรับกำลังการทำความเย็นของระบบทำความเย็นได้อย่างอิสระ

2. ในกระบวนการควบคุมความเร็ว ลักษณะของโหลดในวงจรมอเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลง สร้างฮาร์โมนิคน้อยลง ส่งผลกระทบต่อโครงข่ายไฟฟ้าน้อยลง และประหยัดพลังงานมากขึ้น

3. ในระหว่างการทำงาน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะค่อนข้างต่ำ ซึ่งต่ำกว่าการควบคุมความถี่มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส AC ประมาณ 20%

4. ระบบควบคุมความเร็วมีความน่าเชื่อถือสูงและประสิทธิภาพไดนามิกที่ดี มอเตอร์ EC มีความน่าเชื่อถือสูงและไม่เปลี่ยนประสิทธิภาพของวงจรของโหลดในระหว่างกระบวนการปรับแต่ง ทำให้ระบบมีเสถียรภาพมากขึ้น

จากคุณลักษณะของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน จะเห็นได้ว่าการประหยัดพลังงาน การลดเสียงรบกวน การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ และการควบคุมความเร็วแบบไม่มีขั้นตอน ถือเป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพที่สำคัญสำหรับระบบทำความเย็น