Анализ энергосбережения вентиляторов EC по сравнению с вентиляторами переменного тока
В этом посте будут проанализированы различия между вентиляторами EC и вентиляторами AC с точки зрения их реальных производственных решений, принципов работы, данных динамометра сопутствующих двигателей, фактических данных по объёму воздуха, реальных сценариев применения осевых вентиляторов переменного тока и EC осевых вентиляторов, а также тенденций развития отрасли.
Реальные производственные решения для двигателей переменного тока
Обмотка статора Ротор «Клетка-белка»Схема сборки статора-ротора
По самим фотографиям видно, что схема обмотки переменного тока с поперечным прорезом заставляет часть эмалированного провода выступать за пределы сердечника.
Основной процесс работы двигателя переменного тока выглядит следующим образом
1. Обмотка статора подключена к переменному току, и в обмотке создаётся вращающееся и изменяющееся магнитное поле.
2. Вращающиеся и меняющиеся линии магнитного потока статора проходят через ротор клетки белки. Согласно принципу электромагнитной индукции, на роторе будет индуцировано вращающееся и изменяющееся индуцированное магнитное поле, и магнитное поле ротора «следует» за изменениями магнитного поля статора.
3. Два магнитных поля взаимодействуют друг с другом, чтобы вращать ротор.
Фактический план производства двигателя EC
Схема обмотки статора с постоянным магнитом, статор и сборка ротора
По фотографиям реального объекта видно, что EC-двигатели в основном используют централизованные обмотки, аналогичные однозубьей намотке катушки вокруг статора, а эмалированный провод имеет меньшее расстояние между перекрестными проводами. Эмалированная проволока относительно меньше выходит за пределы сердечной плоскости.
Принцип работы EC-двигателя
Принцип работы EC-двигателя можно упростить до следующих трёх этапов:
1. Входное переменное питание исправляется и преобразуется в постоянное токовое питание контроллером, после чего постоянное питание преобразуется в переменное напряжение нужной частоты через инверсию, а затем вход в обмотку мотора через эмалированную головку, подключённую к электрической плате управления. Контроллер создаёт вращающееся магнитное поле, соединяя обмотки последовательно.
2. Вращающееся магнитное поле взаимодействует с магнитным полем ротора постоянного магнита, приводя двигатель в вращение.
3. Контроллер может точно определить положение магнитного поля ротора, отслеживая датчики, ток и обратное электродвижущее усилие, а также другие сигналы, а затем проводить соответствующую обмотку для формирования движущего магнитного поля.
Энергосберегающий анализ EC-двигателей в принципе и применении по сравнению с AC
Из приведённого выше анализа видно, что переменные двигатели создают эффективное магнитное поле за счёт электромагнитной индукции, поэтому часть электрической энергии используется для создания магнитного поля, а эффективность преобразования кинетической энергии снижается. Электродвигатели EC используют постоянные магниты, поэтому для создания магнитного поля ротора нет необходимости в электрической энергии, поэтому потери энергии не возникают.
Во-вторых, существуют различия в эффектах обмотки и магнитного поля. В процессе обмотки с поперечными слотами в двигателях переменного тока большая часть эмалированного провода выходит за пределы сердечника, что приводит к утечке и нагреву, тем самым снижая эффективность превращения двигателя в кинетическую энергию. Метод обмотки в EC-двигателях может уменьшить эти потери.
Из-за принципа индукционного проектирования переменного тока, ротор и статор имеют конструкцию с фиксированным скольжением. Когда двигатель превышает запланированную нагрузку, фактическое скольжение мотора отклоняется от проектируемого скольжения, что сужает общий диапазон высокой эффективности. Конструкция с постоянными магнитами и управление приводом у EC-двигателей эффективно избежат этой ситуации. Для уменьшения этого дефекта переменных двигателей инверторы часто используются в реальных приложениях для регулировки скорости переменных двигателей. Регулирование скорости с переменной частотой в основном включает три процесса: ректификацию, инверсию и управление. В этих трёх процессах эффективность преобразования варьируется в зависимости от точки работы, примерно от 85% до 96%. Основные потери энергии приходятся на ректификационные и инверсионные линии, что составляет около 90% общих потерь. Фактическое тестовое значение эффективности контроллера электродвигателей EC в основном превышает 97%. В целом, двигатели переменного тока с инверторами могут в определённой степени повысить эффективность работы двигателей переменного тока, но всё равно существует некоторый зазор по сравнению с EC.
Ниже приведена кривая динамометра определённого переменного тока и EC-двигателя с одинаковой мощностью и скоростью.
Исходя из этой кривой, можно сделать вывод: EC-двигатели более эффективны и обладают более широким диапазоном высокой эффективности.
Энергосберегающий анализ тестовых данных вентиляторов переменного тока с инверторами и EC-вентиляторами:
Анализируя данные, можно увидеть, что при типичной рабочей точке 100 Па для крупных осевых вентиляторов эффективность статического давления EC-раствора на 3,3% выше, чем у раствора AC плюс инвертор.
