EC motoru nedir?
Elektronik olarak değiştirilen (EC) motorlar, alternatif akım (AC) gücüyle çalışacak şekilde tasarlanmıştır, ancak aslında doğru akım (DC) motorlara daha çok benzerler. Bunlar aslında entegre yerleşik elektroniklere sahip kalıcı mıknatıslı fırçasız DC motorlardır.
Eklenen elektronikler, EC motorlarının AC ve DC motorların en iyi özelliklerini birleştirmesine ve ardından bunları geliştirmesine olanak tanır. Bu nedenle EC motorları kendi sınıfındadır.
Bu teknolojiyi kullanan EC fanları son derece verimlidir ve daha düşük işletme maliyetleri ve daha uzun ömür sayesinde kendilerini amorti ederler. Ayrıca sıklıkla gözden kaçan bazı operasyonel avantajlar da sunarlar.
Motor Tasarımı
iç rotor ve dış rotor
Elektrik motorları birçok şekil ve boyutta mevcuttur; geleneksel tarz, iç rotor konfigürasyonudur. İç rotor motorunun statoru (sabit kısmı) motor gövdesine sabitlenmiştir. Rotor (dönen kısım) statorun içinde bulunur ve torku çıkış mili üzerinden iletir. Bir fan pervanesi genellikle dönen bir mile bağlanır.
Dış rotor motorları temelde ters yöndedir ve rotor statorun dışında döner. Bu, çıkış miline olan ihtiyacı ortadan kaldırır ve motor ile pervane grubunun toplam kapladığı alanı büyük ölçüde azaltır. Fan pervanesi doğrudan dış rotora takılarak etkili bir şekilde motorlu pervane oluşturulabilir.
AC, DC ve EC karşılaştırması
Tüm elektrik motorları, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürme işlevine sahiptir, ancak bunu farklı şekilde yaparlar. Kullanılan yöntem büyük ölçüde motora sağlanan güce bağlıdır, çünkü bu, manyetik alanın nasıl oluşturulduğunu ve kontrol edildiğini etkiler. Bu nedenle motorlar genellikle AC, DC veya EC olarak sınıflandırılır. Fan endüstrisinde AC endüksiyon motorları, DC fırça motorları ve EC sabit mıknatıslı motorlar yaygın olarak kullanılmaktadır.
AC endüksiyon motorlarının statorunda, dönen bir manyetik alan oluşturmak için alternatif akım sağlayan elektrik sargıları bulunur. Stator manyetik alanı iletken sincap kafesli rotorda bir akım indükler ve iki alan arasındaki etkileşim rotor üzerinde tork üretir.
Hat frekansı sabit olduğundan AC motorlar sınırlı bir hız aralığına sahiptir, dolayısıyla performans eğrisindeki en yüksek verimlilik noktasında çalışacak şekilde tasarlanmıştır.
Bu aralığın ötesinde verimlilik önemli ölçüde düşme eğilimindedir. Değişken frekanslı sürücüler (VFD'ler), AC gücünün frekansını artırmak veya azaltmak için kullanılabilir, ancak bunlar genellikle hantal ve pahalıdır. Bu nedenle AC motorlar değişken hız gerektirmeyen uygulamalar için en uygun olanlardır.
DC fırçalı motorlar, sabit bir manyetik alan sağlamak için statorda kalıcı mıknatıslar kullanır. Rotordaki elektrik sargıları gerilimleri indükler ve statorun manyetik alanından etkilenir. Besleme voltajının değiştirilmesi, DC motorlar için hız kontrolünü AC motorlara göre daha kolay hale getirebilir.
DC'de çalıştıkları için akımın yönünü değiştirmek için karbon fırçalara ve komütatör halkalarına güvenirler. Bu mekanik parçaların aşınması, daha yüksek çalışma gürültüsüne ve daha kısa ömür beklentisine neden olur. Ayrıca, DC güç kaynakları eskisi kadar yaygın değil, bu nedenle ayrı bir AC'den DC'ye doğrultucu satın almak, ek maliyet ve karmaşıklık anlamına geliyor.
EC motorları, fırçalı DC motora benzer şekilde manyetik alan oluşturmak için kalıcı mıknatıslar ve elektrik sargıları kullanır. Ancak adından da anlaşılacağı gibi mekanik olarak değiştirilmek yerine elektronik olarak değiştiriliyorlar. Bu yalnızca yerleşik elektroniklerin EC motorunun mahfazasına entegre edilmesiyle mümkündür.
Yerleşik elektronikler, AC'yi DC'ye dönüştüren bir doğrultucu içerir. Entegre bir kontrolör daha sonra her bir sarımdan doğru miktarda akımı doğru zamanda doğru yöne yönlendirir. Bu, statorda, rotordaki kalıcı mıknatıslarla etkileşime giren manyetik kutuplar oluşturur. Her mıknatısın konumu Hall etkisi sensörleri kullanılarak belirlenir. Uygun mıknatıslar statorun kutuplarına çekilir. Aynı zamanda kalan stator sargıları ters polarite ile yüklenir. Bu çekici ve itici kuvvetler birleşerek dönüş sağlar ve optimum tork üretir. Bunların hepsi elektronik olarak yapıldığından, hassas motor izleme ve kontrolü mümkündür.
EC motorların avantajları
enerji verimliliği
EC motorları geleneksel fanlara kıyasla genellikle %90'ın üzerinde verimlidir ve EC fan enerji tüketimini %70'e kadar azaltır.
EC motorlarının hızının talebi karşılayacak şekilde ayarlanmasıyla enerji tasarrufu potansiyeli artmaya devam ediyor. Aşağıda 5 HP, 1800 RPM AC endüksiyon motoru ve eşdeğer EC motorları için tipik verimlilikler gösterilmektedir.
Açma/kapama işlemiyle karşılaştırıldığında bile EC fanlarının sağladığı hız modülasyonu çok daha verimlidir. Örneğin, bir EC fanını %80 oranında çalıştırmak %20 enerji tasarrufu sağlarken %80 hızda çalıştırmak neredeyse %50 enerji tasarrufu sağlar.
Bu yalnızca geniş bir hız aralığında çok yüksek verimlilik sunan EC teknolojisiyle mümkündür. Yüksek verimliliğin en belirgin faydası enerji tüketiminin azalmasıdır. Enerji fiyatları yükselirken bu dikkate alınması gereken önemli bir faktördür. Önemini özetlemek için aşağıda %50 hızda enerji tasarrufu örneği verilmiştir. Bu örnekte ortalama maliyetin 0,115 USD/kWh, değişken frekanslı sürücünün (VFD) verimliliğinin %86 olduğu ve motorun sürekli çalıştığı varsayılmaktadır.
Yıllık tasarruflar göz ardı edilebilir gibi görünse de, bunun tek bir fan değişimi için olduğunu ve teller veya kayışlar gibi diğer kayıpları hesaba katmadığını unutmamak önemlidir. Daha düşük işletme maliyetlerine ek olarak, dikkate alınması gereken bir diğer faktör olası hizmet indirimleridir. Yüksek verimlilik aynı zamanda aşağıdaki şekilde de gösterildiği gibi bir dizi ikincil ve üçüncül faydayı da beraberinde getirir.
Yüksek verimliliğin faydalarından biri çevreye olan enerji kaybının azaltılmasıdır. Bu kayıplar genellikle ısı ve ses şeklinde olur. EC motorlar daha az ısı ürettiği için sargıları ve yatakları daha az strese maruz kalır ve motorun ömrü uzar. Daha düşük çalışma sıcaklığı, soğutma uygulamalarında kullanıldığında daha yüksek sistem verimliliğine de katkıda bulunur. Aynı zamanda daha sessiz çalışma, yolcu konforunu da artırır.
Kontrolü Kolay
EC motorlarının yüksek verimliliği esas olarak entegre elektroniklerden kaynaklanmaktadır. Verimlilik, motor fonksiyonunun sürekli olarak izlenmesi ve kontrol girişlerinin otomatik olarak ayarlanması yoluyla tüm çalışma hızı aralığı boyunca korunur. EC motorları tipik olarak %85 verimliliği korurken tam hızı %20'ye düşürme kapasitesine sahiptir.
0-10 V, PWM veya 4-20 mA sinyaller üreten sensörler çoğu EC motoruna doğrudan bağlanabilir. Bu, karmaşık değişken frekanslı sürücülere (VFD'ler) ihtiyaç duymadan hız kontrolü sağlar.
Uygulamaya bağlı olarak açık çevrim ve kapalı çevrim kontrol yöntemleri uygulanabilmektedir. EC motorlu fanlar sıcaklığı, basıncı kontrol edebilir veya ölçülecek herhangi bir parametreyi seçebilir. Sabit basınç kontrolü özellikle boru hattı uygulamaları için kullanışlıdır; sabit hava akışı kontrolü ise filtreleme uygulamaları için idealdir. Alternatif olarak, değişken hız kontrolünün manuel bir formunu sağlamak için bir potansiyometre bağlanabilir.
Çok yönlülük
Geleneksel AC endüksiyon motorlarının maksimum hızı, senkron hız adı verilen standart bir değerle sınırlıdır. Bu, elektromanyetik kutupların sayısına ve güç kaynağının frekansına dayalı teorik bir hızdır.
Öte yandan EC motorları nominal hızı aşma kapasitesine sahiptir. Bu, aşağıda gösterildiği gibi EC motorlu fanların daha küçük fan paketlerinde daha yüksek kapasitelere ulaşmasını sağlar. EC fanlarının genişletilmiş çalışma aralığı, belirli bir uygulamanın performansını eşleştirmeyi kolaylaştırır. Bir EC motorunun yüksek kapasitesi ile kısmi yüklerde verimliliği koruma yeteneği bir araya geldiğinde, bir EC fanının birçok tür ve boyuttaki geleneksel fanların yerini almasına olanak tanır.
EC Motorun İklimlendirme İçin Uygulanması
Herkesin izlenimine göre klimalar her zaman çok fazla elektriğe ihtiyaç duyar, bunun nedeni klima motorunun çalışması için çok fazla elektriğe ihtiyaç duymasıdır. Bu nedenle uzun süredir klimaların yükseltme yönü klima motorlarının araştırılmasında yatmaktadır. 'EC motoru', klima motorlarının ürün yapısını geliştirmek için önemli bir yön haline geldi. Yalnızca klimalar için EC motorlarımız değil, aynı zamanda hava soğutucular için EC motorlarımız, dıştan rotorlu fanlar için EC motorlarımız da mevcuttur.
Bir EC motorun ana tahrik yapısı bir sürücü ve bir motordan oluşur; fırçasız DC motorlarımız genel olarak 50W-4000W güce ve 220V/380V gerilime sahiptir.
Fırçasız motorların uygulamalardaki avantajları:
1. Daha geniş bir düz hız aralığı elde edilebilir. Fırçasız DC motorların kontrolü daha kolaydır ve daha geniş bir hız aralığına sahiptir. Soğutma sisteminin soğutma kapasitesi çıkışını serbestçe ayarlayabilen gerçek bir kademesiz hız düzenleme sistemidir.
2. Hız düzenleme sürecinde motor devresindeki yükün niteliği değişmez, daha az harmonik üretilir, elektrik şebekesi üzerinde daha az etki olur ve daha fazla enerji tasarrufu sağlanır.
3. Çalışma sırasında sıcaklık artışı nispeten düşüktür; bu, AC asenkron motor frekans kontrolünden yaklaşık %20 daha düşüktür.
4. Hız kontrol sistemi yüksek güvenilirliğe ve iyi dinamik performansa sahiptir. EC motoru yüksek güvenilirliğe sahiptir ve ayarlama işlemi sırasında yükün devre performansını değiştirmez, böylece sistemi daha kararlı hale getirir.
Fırçasız motorların özelliklerinden enerji tasarrufu, gürültü azaltma, hassas sıcaklık düzenlemesi ve kademesiz hız düzenlemesinin soğutma sistemleri için önemli performans iyileştirmeleri olduğu görülebilir.
