Dieser Beitrag analysiert die Unterschiede zwischen EC-Lüftern und AC-Lüftern aus der Perspektive ihrer tatsächlichen Fertigungslösungen, Funktionsprinzipien, Leistungsprüfstandsdaten der zugehörigen Motoren, tatsächlichen Luftvolumentestdaten der Lüfter, tatsächlichen Anwendungsszenarien von AC-Axiallüftern und EC-Axiallüftern sowie Branchenentwicklungstrends.
Tatsächliche Fertigungslösungen für AC-Motoren
Statorwicklung Käfigläufer Schema der Stator-Rotor-Baugruppe
Aus den tatsächlichen Bildern ist ersichtlich, dass das Quernut-Wicklungsschema des AC-Motors dazu führt, dass ein Teil des Lackdrahts über den Kern hinausragt.
Der Hauptprozess des Funktionsprinzips des AC-Motors ist wie folgt
1. Die Statorwicklung wird an einen Wechselstrom angeschlossen, und in der Wicklung wird ein rotierendes und sich änderndes Magnetfeld erzeugt.
2. Die rotierenden und sich ändernden magnetischen Flusslinien des Stators durchdringen den Käfigläufer. Nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion wird im Rotor ein rotierendes und sich änderndes induziertes Magnetfeld induziert, und das Rotormagnetfeld "folgt" den Änderungen des Statormagnetfelds.
3. Die beiden Magnetfelder interagieren miteinander, um den Rotor anzutreiben.
Der tatsächliche Fertigungsplan des EC-Motors
Statorwicklung Permanentmagnet-Rotor Diagramm der Stator- und Rotorbaugruppe
Aus den Bildern des realen Objekts ist ersichtlich, dass EC-Motoren meist konzentrierte Wicklungen verwenden, die der Einzelzahnwicklung der Spule um den Stator ähneln, und der Lackdraht eine kürzere Querdrahtdistanz aufweist. Der Lackdraht überragt die Kernenebene relativ weniger.
Funktionsprinzip des EC-Motors
Das Funktionsprinzip des EC-Motors kann in die folgenden drei Schritte vereinfacht werden:
1. Die eingehende Wechselspannung wird durch den Controller gleichgerichtet und in Gleichspannung umgewandelt, und die Gleichspannung wird dann durch Invertierung in Wechselspannung der erforderlichen Frequenz umgewandelt und dann über den mit der elektrischen Steuerplatine verbundenen Lackdrahtkopf in die Motorwicklung eingespeist. Der Controller erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, indem er die Wicklungen nacheinander schaltet.
2. Das rotierende Magnetfeld interagiert mit dem Magnetfeld des Permanentmagnet-Rotors, um den Motor anzutreiben.
3. Der Controller kann die Position des Rotormagnetfelds genau bestimmen, indem er Sensoren, Strom und Gegen-EMK sowie andere Signale überwacht, und dann die entsprechende Wicklung durchschaltet, um ein Antriebsmagnetfeld zu bilden.
Energieeinsparungsanalyse von EC-Motoren im Prinzip und in der Anwendung im Vergleich zu AC-Motoren
Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass AC-Motoren ein effektives Magnetfeld durch elektromagnetische Induktion aufbauen, sodass ein Teil der elektrischen Energie zum Aufbau des Magnetfelds verwendet wird und die Effizienz der Umwandlung in kinetische Energie verringert wird. EC-Motoren verwenden Permanentmagnete, sodass keine elektrische Energie zum Aufbau des Rotormagnetfelds benötigt wird und somit kein Energieverlust entsteht.
Zweitens gibt es Unterschiede in der Wicklung und den Magnetfeldeffekten. Beim Quernut-Wicklungsprozess von AC-Motoren überragt ein großer Teil des Lackdrahts den Kern, was Leckage und Wärme verursacht und dadurch die Effizienz der Umwandlung des Motors in kinetische Energie verringert. Die Wicklungsmethode von EC-Motoren kann diesen Verlust reduzieren.
Aufgrund des Induktionsdesignprinzips von AC-Motoren haben Rotor und Stator ein festes Schlupfdesign. Wenn der Motor die Auslegungslast überschreitet, weicht der tatsächliche Schlupf des Motors vom Auslegungsschlupf ab, wodurch der gesamte Hochwirkungsgradbereich verengt wird. Das Permanentmagnetdesign und das Antriebssteuerungsdesign von EC-Motoren vermeiden diese Situation effektiv. Um diesen Nachteil von AC-Motoren zu verringern, werden in der Praxis häufig Frequenzumrichter eingesetzt, um die Drehzahl von AC-Motoren anzupassen. Die Drehzahlregelung mit variabler Frequenz umfasst hauptsächlich drei Prozesse: Gleichrichtung, Invertierung und Steuerung. In diesen drei Prozessen variiert die Umwandlungseffizienz je nach Betriebspunkt und liegt grob zwischen 85 % und 96 %. Der Hauptenergieverlust liegt in den Gleichrichtungs- und Invertierungsstufen und macht etwa 90 % des Gesamtverlusts aus. Der tatsächliche Testwert der Controller-Effizienz von EC-Motoren liegt meist über 97 %. Im Allgemeinen können AC-Motoren mit Frequenzumrichtern die Betriebseffizienz von AC-Motoren bis zu einem gewissen Grad verbessern, aber es besteht immer noch eine gewisse Lücke im Vergleich zu EC.
Im Folgenden sind die Leistungsprüfstandskurven eines bestimmten AC-Motors und eines EC-Motors mit gleicher Leistung und gleichem Drehzahlbereich dargestellt.
Aus der Kurve können wir eine Schlussfolgerung ziehen: EC-Motoren sind effizienter und haben einen breiteren Hochwirkungsgradbereich.
Energieeinsparungsanalyse von Testdaten von AC-Lüftern mit Frequenzumrichtern und EC-Lüftern:
Durch die Analyse der Daten ist ersichtlich, dass am typischen Betriebspunkt von 100 Pa für große Axiallüfter die statische Druckeffizienz der EC-Lösung um 3,3 % höher ist als die der AC-Lösung mit Frequenzumrichter.
Tatsächliche Fertigungslösungen für AC-Motoren
Statorwicklung Käfigläufer Schema der Stator-Rotor-Baugruppe
Aus den tatsächlichen Bildern ist ersichtlich, dass das Quernut-Wicklungsschema des AC-Motors dazu führt, dass ein Teil des Lackdrahts über den Kern hinausragt.
Der Hauptprozess des Funktionsprinzips des AC-Motors ist wie folgt
1. Die Statorwicklung wird an einen Wechselstrom angeschlossen, und in der Wicklung wird ein rotierendes und sich änderndes Magnetfeld erzeugt.
2. Die rotierenden und sich ändernden magnetischen Flusslinien des Stators durchdringen den Käfigläufer. Nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion wird im Rotor ein rotierendes und sich änderndes induziertes Magnetfeld induziert, und das Rotormagnetfeld "folgt" den Änderungen des Statormagnetfelds.
3. Die beiden Magnetfelder interagieren miteinander, um den Rotor anzutreiben.
Der tatsächliche Fertigungsplan des EC-Motors
Statorwicklung Permanentmagnet-Rotor Diagramm der Stator- und Rotorbaugruppe
Aus den Bildern des realen Objekts ist ersichtlich, dass EC-Motoren meist konzentrierte Wicklungen verwenden, die der Einzelzahnwicklung der Spule um den Stator ähneln, und der Lackdraht eine kürzere Querdrahtdistanz aufweist. Der Lackdraht überragt die Kernenebene relativ weniger.
Funktionsprinzip des EC-Motors
Das Funktionsprinzip des EC-Motors kann in die folgenden drei Schritte vereinfacht werden:
1. Die eingehende Wechselspannung wird durch den Controller gleichgerichtet und in Gleichspannung umgewandelt, und die Gleichspannung wird dann durch Invertierung in Wechselspannung der erforderlichen Frequenz umgewandelt und dann über den mit der elektrischen Steuerplatine verbundenen Lackdrahtkopf in die Motorwicklung eingespeist. Der Controller erzeugt ein rotierendes Magnetfeld, indem er die Wicklungen nacheinander schaltet.
2. Das rotierende Magnetfeld interagiert mit dem Magnetfeld des Permanentmagnet-Rotors, um den Motor anzutreiben.
3. Der Controller kann die Position des Rotormagnetfelds genau bestimmen, indem er Sensoren, Strom und Gegen-EMK sowie andere Signale überwacht, und dann die entsprechende Wicklung durchschaltet, um ein Antriebsmagnetfeld zu bilden.
Energieeinsparungsanalyse von EC-Motoren im Prinzip und in der Anwendung im Vergleich zu AC-Motoren
Aus der obigen Analyse ist ersichtlich, dass AC-Motoren ein effektives Magnetfeld durch elektromagnetische Induktion aufbauen, sodass ein Teil der elektrischen Energie zum Aufbau des Magnetfelds verwendet wird und die Effizienz der Umwandlung in kinetische Energie verringert wird. EC-Motoren verwenden Permanentmagnete, sodass keine elektrische Energie zum Aufbau des Rotormagnetfelds benötigt wird und somit kein Energieverlust entsteht.
Zweitens gibt es Unterschiede in der Wicklung und den Magnetfeldeffekten. Beim Quernut-Wicklungsprozess von AC-Motoren überragt ein großer Teil des Lackdrahts den Kern, was Leckage und Wärme verursacht und dadurch die Effizienz der Umwandlung des Motors in kinetische Energie verringert. Die Wicklungsmethode von EC-Motoren kann diesen Verlust reduzieren.
Aufgrund des Induktionsdesignprinzips von AC-Motoren haben Rotor und Stator ein festes Schlupfdesign. Wenn der Motor die Auslegungslast überschreitet, weicht der tatsächliche Schlupf des Motors vom Auslegungsschlupf ab, wodurch der gesamte Hochwirkungsgradbereich verengt wird. Das Permanentmagnetdesign und das Antriebssteuerungsdesign von EC-Motoren vermeiden diese Situation effektiv. Um diesen Nachteil von AC-Motoren zu verringern, werden in der Praxis häufig Frequenzumrichter eingesetzt, um die Drehzahl von AC-Motoren anzupassen. Die Drehzahlregelung mit variabler Frequenz umfasst hauptsächlich drei Prozesse: Gleichrichtung, Invertierung und Steuerung. In diesen drei Prozessen variiert die Umwandlungseffizienz je nach Betriebspunkt und liegt grob zwischen 85 % und 96 %. Der Hauptenergieverlust liegt in den Gleichrichtungs- und Invertierungsstufen und macht etwa 90 % des Gesamtverlusts aus. Der tatsächliche Testwert der Controller-Effizienz von EC-Motoren liegt meist über 97 %. Im Allgemeinen können AC-Motoren mit Frequenzumrichtern die Betriebseffizienz von AC-Motoren bis zu einem gewissen Grad verbessern, aber es besteht immer noch eine gewisse Lücke im Vergleich zu EC.
Im Folgenden sind die Leistungsprüfstandskurven eines bestimmten AC-Motors und eines EC-Motors mit gleicher Leistung und gleichem Drehzahlbereich dargestellt.
Aus der Kurve können wir eine Schlussfolgerung ziehen: EC-Motoren sind effizienter und haben einen breiteren Hochwirkungsgradbereich.
Energieeinsparungsanalyse von Testdaten von AC-Lüftern mit Frequenzumrichtern und EC-Lüftern:
Durch die Analyse der Daten ist ersichtlich, dass am typischen Betriebspunkt von 100 Pa für große Axiallüfter die statische Druckeffizienz der EC-Lösung um 3,3 % höher ist als die der AC-Lösung mit Frequenzumrichter.