Energiesparanalyse von EC-Ventilatoren im Vergleich zu AC-Ventilatoren
In diesem Beitrag werden die Unterschiede zwischen EC-Lüftern und AC-Lüftern aus der Perspektive ihrer tatsächlichen Fertigungslösungen, Funktionsprinzipien, Prüfstandsdaten verwandter Motoren, tatsächlicher Luftvolumentestdaten von Lüftern, tatsächlicher Anwendungsszenarien von AC-Axialventilatoren und EC-Axialventilatoren sowie Branchenentwicklungstrends analysiert.
Konkrete Fertigungslösungen für AC-Motoren
Stator-Wicklung Schema der Kurzschlussläufer-Käfigläufer-Stator-Rotor-Montage
Auf den tatsächlichen Bildern können wir sehen, dass das Kreuzschlitz-Wicklungsschema des Wechselstrommotors einen Teil des Lackdrahts über den Kern hinausragen lässt.
Der Hauptprozess des Funktionsprinzips des Wechselstrommotors ist wie folgt
1. Die Statorwicklung wird mit einem Wechselstrom verbunden, und in der Wicklung wird ein rotierendes und wechselndes Magnetfeld erzeugt.
2. Die rotierenden und wechselnden magnetischen Flusslinien des Stators verlaufen durch den Käfigläufer. Nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion wird auf dem Rotor ein rotierendes und sich veränderndes induziertes Magnetfeld induziert, und das Rotormagnetfeld "folgt" den Änderungen des Statormagnetfeldes.
3. Die beiden Magnetfelder interagieren miteinander, um den Rotor in Rotation zu versetzen.
Der tatsächliche Fertigungsplan des EC-Motors
Montageschema für Statorwicklung Permanentmagnet Rotor, Stator und Rotorbauplan
Auf den Bildern des realen Objekts ist zu erkennen, dass EC-Motoren meist zentralisierte Wicklungen verwenden, die der Einzelzahnwicklung der Spule um den Stator ähneln, und der Lackdraht einen kürzeren Querdrahtabstand hat. Der Lackdraht überragt die Kernebene relativ weniger.
Funktionsprinzip des EC-Motors
Das Funktionsprinzip des EC-Motors kann in die folgenden drei Schritte vereinfacht werden:
1. Die Eingangswechselleistung wird von der Steuerung gleichgerichtet und in Gleichstrom umgewandelt, und die Gleichleistung wird dann durch Inversion in Wechselstrom der erforderlichen Frequenz umgewandelt und dann über den mit der elektrischen Steuerplatine verbundenen Lackdrahtkopf in die Motorwicklung eingegeben. Der Regler erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, indem er die Wicklungen nacheinander schaltet.
2. Das rotierende Magnetfeld interagiert mit dem Magnetfeld des Permanentmagnetrotors, um den Motor zum Drehen anzutreiben.
3. Der Controller kann die Position des Rotormagnetfelds genau bestimmen, indem er die Sensoren, den Strom und die elektromotorische Gegenkraft sowie andere Signale überwacht und dann die entsprechende Wicklung leitet, um ein treibendes Magnetfeld zu bilden.
Energiesparanalyse von EC-Motoren im Prinzip und in der Anwendung im Vergleich zu AC-Motoren
Aus der obigen Analyse geht hervor, dass Wechselstrommotoren durch elektromagnetische Induktion ein effektives Magnetfeld erzeugen, so dass ein Teil der elektrischen Energie zum Aufbau des Magnetfelds verwendet wird und die Effizienz der Umwandlung kinetischer Energie verringert wird. EC-Motoren verwenden Permanentmagnete, so dass keine elektrische Energie benötigt wird, um das Rotormagnetfeld aufzubauen, so dass kein Energieverlust auftritt.
Zweitens gibt es Unterschiede in der Wicklung und der Magnetfeldwirkung. Beim Kreuzschlitzwickeln von Wechselstrommotoren überragt ein großer Teil des Lackdrahts den Kern, was zu Leckagen und Hitze führt, wodurch der Wirkungsgrad der Umwandlung des Motors in kinetische Energie verringert wird. Durch die Wicklungsmethode von EC-Motoren kann dieser Verlust reduziert werden.
Aufgrund des induktiven Konstruktionsprinzips von Wechselstrommotoren haben Rotor und Stator eine feste Schlupfkonstruktion. Wenn der Motor die ausgelegte Last überschreitet, weicht der tatsächliche Schlupf des Motors von dem vorgesehenen Schlupf ab, wodurch der gesamte Wirkungsgradbereich verengt wird. Das Permanentmagnetdesign und die Antriebssteuerung von EC-Motoren vermeiden diese Situation effektiv. Um diesen Defekt von AC-Motoren zu reduzieren, werden in realen Anwendungen häufig Wechselrichter eingesetzt, um die Drehzahl von AC-Motoren anzupassen. Die Regelung der variablen Frequenzdrehzahl umfasst hauptsächlich drei Prozesse: Gleichrichtung, Inversion und Steuerung. Bei diesen drei Prozessen variiert der Umwandlungswirkungsgrad je nach Betriebspunkt und liegt in etwa zwischen 85 % und 96 %. Der größte Energieverlust entfällt auf die Gleichrichtungs- und Inversionsverbindungen, die etwa 90 % des Gesamtverlusts ausmachen. Der tatsächliche Prüfwert des Reglerwirkungsgrads von EC-Motoren liegt meist über 97%. Generell können AC-Motoren mit Umrichtern den Wirkungsgrad von AC-Motoren bis zu einem gewissen Grad verbessern, aber es gibt immer noch eine gewisse Lücke zu EC.
Im Folgenden sehen Sie die Leistungskurve eines bestimmten Wechselstrommotors und eines EC-Motors des gleichen Leistungs- und Drehzahlbereichs.
Aus der Kurve können wir einen Schluss ziehen: EC-Motoren sind effizienter und haben einen größeren Wirkungsgradbereich.
Energiesparende Analyse von Testdaten von AC-Ventilatoren mit Wechselrichtern und EC-Ventilatoren:
Durch die Analyse der Daten wird deutlich, dass bei einem typischen Betriebspunkt von 100 Pa für große Axialventilatoren der statische Druckwirkungsgrad der EC-Lösung um 3,3 % höher ist als der der AC plus Inverter-Lösung.
