Análisis de ahorro de energía de los ventiladores EC en comparación con los ventiladores de CA
Esta publicación analizará las diferencias entre los ventiladores EC y los ventiladores de CA desde la perspectiva de sus soluciones de fabricación reales, principios operativos, datos de dinamómetro de motores relacionados, datos de prueba de volumen de aire real de ventiladores, escenarios de aplicación reales de ventiladores axiales de CA y ventiladores axiales EC, y tendencias de desarrollo de la industria.
Soluciones de fabricación actuales para motores de CA
Bobinado del estator Rotor de jaula de ardillaEsquema de ensamblaje estator-rotor
A partir de las imágenes reales, podemos ver que el esquema de bobinado de ranura cruzada del motor de CA hace que parte del cable esmaltado sobresalga más allá del núcleo.
El proceso principal del principio de funcionamiento del motor de CA es el siguiente
1. El devanado del estator está conectado a una corriente alterna y se genera un campo magnético giratorio y cambiante en el devanado.
2. Las líneas de flujo magnético giratorias y cambiantes del estator pasan a través del rotor de la jaula de ardilla. De acuerdo con el principio de inducción electromagnética, se inducirá un campo magnético inducido giratorio y cambiante en el rotor, y el campo magnético del rotor "sigue" los cambios en el campo magnético del estator.
3. Los dos campos magnéticos interactúan entre sí para impulsar el rotor a girar.
El plan de fabricación real del motor EC
Diagrama de ensamblaje de rotor y estator de imán permanente de devanado del estator
A partir de las imágenes del objeto real, se puede ver que los motores EC utilizan principalmente devanados centralizados, que son similares al devanado de un solo diente de la bobina alrededor del estator, y el cable esmaltado tiene una distancia de alambre cruzado más corta. El alambre esmaltado excede relativamente menos el plano central.
Principio de funcionamiento del motor EC
El principio de funcionamiento del motor EC se puede simplificar en los siguientes tres pasos:
1. El controlador rectifica y convierte la alimentación de CA de entrada en energía de CC, y la alimentación de CC se convierte en alimentación de CA de la frecuencia requerida a través de la inversión, y luego se ingresa al devanado del motor a través del cabezal de alambre esmaltado conectado a la placa de control eléctrico. El controlador genera un campo magnético giratorio conectando los devanados en secuencia.
2. El campo magnético giratorio interactúa con el campo magnético del rotor de imanes permanentes para impulsar el motor a girar.
3. El controlador puede determinar con precisión la posición del campo magnético del rotor mediante el monitoreo de los sensores, la corriente y la fuerza electromotriz trasera y otras señales, y luego realizar el devanado correspondiente para formar un campo magnético impulsor.
Análisis de ahorro de energía de los motores EC en principio y aplicación en comparación con los motores de CA
A partir del análisis anterior, se puede ver que los motores de CA establecen un campo magnético efectivo a través de la inducción electromagnética, por lo que parte de la energía eléctrica se utiliza para establecer el campo magnético y se reduce la eficiencia de conversión de energía cinética. Los motores EC utilizan imanes permanentes, por lo que no hay necesidad de energía eléctrica para establecer el campo magnético del rotor, por lo que no hay pérdida de energía.
En segundo lugar, existen diferencias en los efectos del devanado y del campo magnético. En el proceso de bobinado de ranura cruzada de los motores de CA, una gran parte del cable esmaltado excederá el núcleo, lo que provocará fugas y calor, lo que reducirá la eficiencia de la conversión del motor en energía cinética. El método de bobinado de los motores EC puede reducir esta pérdida.
Debido al principio de diseño de inducción de los motores de CA, el rotor y el estator tienen un diseño de deslizamiento fijo. Cuando el motor excede la carga diseñada, el deslizamiento real del motor se desviará del deslizamiento diseñado, reduciendo así el rango general de alta eficiencia. El diseño de imanes permanentes y el diseño de control de accionamiento de los motores EC evitarán eficazmente esta situación. Para reducir este defecto de los motores de CA, los inversores se utilizan a menudo en aplicaciones reales para ajustar la velocidad de los motores de CA. La regulación de velocidad de frecuencia variable incluye principalmente tres procesos: rectificación, inversión y control. En estos tres procesos, la eficiencia de conversión varía según el punto de operación, oscilando aproximadamente entre el 85% y el 96%. La principal pérdida de energía se encuentra en los enlaces de rectificación e inversión, que representan alrededor del 90% de la pérdida total. El valor de prueba real de la eficiencia del controlador de los motores EC es en su mayoría superior al 97%. En general, los motores de CA con inversores pueden mejorar la eficiencia operativa de los motores de CA hasta cierto punto, pero todavía hay cierta brecha en comparación con la CE.
La siguiente es la curva del dinamómetro de un determinado motor de CA y un motor EC del mismo rango de potencia y velocidad.
De la curva, podemos sacar una conclusión: los motores EC son más eficientes y tienen un rango más amplio de alta eficiencia.
Análisis de ahorro de energía de los datos de prueba de ventiladores de CA con inversores y ventiladores EC:
A través del análisis de los datos, se puede ver que en el punto de funcionamiento típico de 100Pa para ventiladores de flujo axial grandes, la eficiencia de presión estática de la solución EC es un 3,3% mayor que la de la solución AC más inversor.
