Análise de economia de energia de ventiladores EC comparados a ventiladores AC
Esta postagem irá analisar as diferenças entre ventiladores EC e AC sob a perspectiva de suas soluções reais de fabricação, princípios de operação, dados de dinamômetro de motores relacionados, dados reais de teste de volume de ar de ventiladores, cenários reais de aplicação de ventiladores axiais AC e EC, e tendências de desenvolvimento da indústria.
Soluções reais de fabricação para motores AC
Enrolamento do Estator Rotor de gaiola de esquiloEsquema da Montagem do Rotor Estator
Pelas fotos reais, podemos ver que o esquema de enrolamento cruzado do motor AC faz parte do fio esmaltado se projetar além do núcleo.
O principal processo do princípio de funcionamento do motor AC é o seguinte
1. O enrolamento do estator é conectado a uma corrente alternada, e um campo magnético rotativo e variável é gerado no enrolamento.
2. As linhas de fluxo magnético rotativas e mutáveis do estator passam pelo rotor da gaiola de esquilo. De acordo com o princípio da indução eletromagnética, um campo magnético induzido rotativo e mutável será induzido no rotor, e o campo magnético do rotor "acompanha" as mudanças no campo magnético do estator.
3. Os dois campos magnéticos interagem entre si para impulsionar o rotor a girar.
O plano real de fabricação do motor EC
Enrolamento do Estator do Rotor de Ímã Permanente e Diagrama da Montagem do Rotor
Pelas fotos do objeto real, pode-se ver que motores EC usam principalmente enrolamentos centralizados, semelhantes ao enrolamento de dente único da bobina ao redor do estator, e o fio esmaltado tem uma distância de fio cruzado menor. O fio esmaltado excede relativamente menos o plano do núcleo.
Princípio de funcionamento do motor EC
O princípio de funcionamento do motor EC pode ser simplificado nas seguintes três etapas:
1. A energia AC de entrada é retificada e convertida em energia DC pelo controlador, e a energia DC é então convertida em energia AC da frequência requerida por inversão, e então entrada para o enrolamento do motor através da cabeça de fio esmaltado conectada à placa de controle elétrica. O controlador gera um campo magnético rotativo conectando os enrolamentos em sequência.
2. O campo magnético rotativo interage com o campo magnético do rotor do ímã permanente para fazer o motor girar.
3. O controlador pode determinar com precisão a posição do campo magnético do rotor monitorando os sensores, a corrente e a força eletromotriz de retorno e outros sinais, e então conduzir o enrolamento correspondente para formar um campo magnético de condução.
Análise de economia de energia de motores EC em princípio e aplicação em comparação com motores AC
A partir da análise acima, pode-se ver que motores AC estabelecem um campo magnético efetivo por indução eletromagnética, então parte da energia elétrica é usada para estabelecer o campo magnético, e a eficiência de conversão da energia cinética é reduzida. Motores EC usam ímãs permanentes, então não há necessidade de energia elétrica para estabelecer o campo magnético do rotor, e assim não há perda de energia.
Em segundo lugar, há diferenças nos efeitos do enrolamento e do campo magnético. No processo de enrolamento cross-slot dos motores AC, grande parte do fio esmaltado excede o núcleo, o que causa vazamento e calor, reduzindo assim a eficiência da conversão do motor em energia cinética. O método de enrolamento dos motores EC pode reduzir essa perda.
Devido ao princípio de projeto por indução dos motores AC, o rotor e o estator possuem um projeto de deslizamento fixo. Quando o motor excede a carga projetada, o deslizamento real do motor se desvia do deslizamento projetado, restringindo assim a faixa geral de alta eficiência. O design de ímã permanente e o design de controle de acionamento dos motores EC evitam efetivamente essa situação. Para reduzir esse defeito dos motores AC, inversores são frequentemente usados em aplicações reais para ajustar a velocidade dos motores AC. A regulação de velocidade em frequência variável inclui principalmente três processos: retificação, inversão e controle. Nesses três processos, a eficiência de conversão varia dependendo do ponto de operação, variando aproximadamente de 85% a 96%. A principal perda de energia está nos links de retificação e inversão, representando cerca de 90% da perda total. O valor real de teste da eficiência do controlador dos motores EC é geralmente acima de 97%. Em geral, motores AC com inversores podem melhorar a eficiência operacional dos motores AC até certo ponto, mas ainda há alguma diferença em relação ao EC.
A seguir está a curva do dinamômetro de um determinado motor AC e de um motor EC com a mesma faixa de potência e velocidade.
A partir da curva, podemos tirar uma conclusão: motores EC são mais eficientes e possuem uma gama maior de alta eficiência.
Análise de economia de energia dos dados de teste de ventiladores AC com inversores e ventiladores EC:
Por meio da análise dos dados, pode-se observar que, no ponto típico de operação de 100Pa para grandes ventiladores de fluxo axial, a eficiência de pressão estática da solução EC é 3,3% maior do que a da solução AC mais inversor.
