HVAC uygulamalarında AC motorları ve EC motorları ayırt ederiz. Peki aradaki fark nedir? Artıları ve eksileri neler? Bu makale, AC fanlar ve EC fanların ana çalışma prensiplerine genel bir bakış sunmaktadır. Bu yazıda AC motorlar ile EC motorlar arasındaki farkları anlaşılır bir şekilde açıklıyoruz.
AC fan’mı? EC fan’mı? - Fark nedir?
Günlük hayatımızda etrafımız elektrik motorları ile çevrilidir. Bazen nerede olduklari bellidir, bazen onların farkına dahi varmadan kullanırız. Farklı versiyonlarda bulunurlar. HVAC uygulamalarında AC motorları ve EC motorları ayırt ederiz. Peki aradaki fark nedir? Artıları ve eksileri neler? Bu makale, AC fanlar ve EC fanların ana çalışma prensiplerine genel bir bakış sunmaktadır.
Bu yazıda AC motorlar ile EC motorlar arasındaki farkları anlaşılır bir şekilde açıklıyoruz. Bir AC motoru kontrol etme seçenekleri ve bahsedilen teknolojilerin avantaj ve dezavantajları kısaca tartışılmaktadır.
Manyetizma - tüm elektrik motorlarının temel prensibi
Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir makinedir. Elektrik enerjisi esas olarak motor tarafından dönme hareketine dönüştürülür. Elektrik enerjisi veya gücü kW olarak ifade edilirken, dönme hareketi rpm olarak ifade edilir. Böylece elektrik gücü [kW] motor tarafından dönme hareketine [rpm] dönüştürülür. Bununla birlikte, elektrik enerjisinin bir kısmı ısı üretimi, mekanik sürtünme ve motordaki diğer kayıplar nedeniyle kaybolur. Bir elektrik motorunun verimliliği, emilen enerjinin hangi kısmının motor şaftında mevcut olduğunu size söyler. Verimlilik genellikle isim plakasında % olarak ifade edilen η sembolü ile gösterilir. η =% 85, emilen elektrik enerjisinin% 25'inin kaybolduğu anlamına gelir.Motorun verimliliği ne kadar yüksek olursa, kayıplar o kadar küçük olur ve daha fazla enerji torka dönüştürülür.
Dönme hareketinin gerçekleştirildiği kuvvete tork denir ve Nm cinsinden ifade edilir.
Bir elektrik motoru, manyetik kuvvetlerin dinamik bir etkileşimi olarak işlev görür. Bir elektrik akımı uygulandığında, dönen bir bileşen üzerinde bulunan mıknatıslarla etkileşime giren bir manyetik alan oluşturur. Bu etkileşim, elektrik enerjisinin mekanik harekete dönüşümünü örnekleyerek dönme hareketini indükler. Motor, elektrik ve manyetizma arasındaki düzenlenmiş sinerjinin, HVAC endüstrisi de dahil olmak üzere tüm endüstrilerde geniş bir uygulama yelpazesinin temelini oluşturan kontrollü ve amaçlı dönme hareketini kolaylaştırdığı sofistike bir mekanizma görevi görür.
Bir motor bir stator ve bir rotordan oluşur. Stator, motorun statik kısmıdır – motoru hava kanalına veya tesisata monte etmek için kullanılan sabit kısım. Rotor, motor milinin monte edildiği dönen parçadır. Bir fanda, fan kanatları bu motor şaftına (rotor üzerine) monte edilir. Rotor genellikle silindirik bir şekle sahiptir. Statorda elektromanyetizma yoluyla bir manyetik alan üretilir. Elektrik akımı statordaki motor sargısından akar ve bir manyetik alan oluşturur. Alternatif voltajla ilgili olduğundan ve birkaç sargı kullanıldığından, bu manyetik alan rotorun etrafında döner. Rotor bu dönen manyetik alanı takip eder. Bunu birbirini çeken mıknatıslarla kıyaslayabilirsiniz.
AC motorlar - Asenkron ve senkron motor
AC motorlar endüstriyel uygulamalar için standarttır. Bu tip motor, özellikle daha büyük kapasitelerde HVAC sektöründe de düzenli olarak kullanılmaktadır. AC motorlar çok güvenilir, sağlam ve bakımı kolaydır. Senkron ve asenkron AC motorları birbirinden ayırıyoruz. Yukarıda belirtildiği gibi, statorda dönen bir manyetik alan oluşturulur. Senkron motor, kalıcı mıknatıslardan oluşan bir rotora sahiptir. Manyetik karşıtlar birbirini çeker. Bu nedenle rotorun mıknatısları, yükten bağımsız olarak dönen stator alanını tam olarak (eşzamanlı olarak) takip edecektir.
Asenkron motorun çalışma prensibini basit bir şekilde açıklamak biraz daha zordur. Asenkron motorun sabit mıknatıslı bir rotoru yoktur; manyetik alanı indüksiyonla oluşturulur. Bunu mümkün kılmak için rotor elektrik iletkenlerinden oluşur. Bu iletken çubuklar genellikle alüminyum veya bakırdan yapılır. Silindirik rotora monte edilirler ve her iki ucunda kısa devre halkaları ile bağlanırlar. Bütünün kafes benzeri bir şekli vardır - bu nedenle sincap kafesi rotoru adı. İndüksiyon prensibi (Faraday yasası) nedeniyle elektrik akımı bu iletkenlerden akar. Bu nedenle asenkron motora asenkron motor da denir. Bu rotor akımı, stator alanıyla etkileşime girerek motorun dönmesine neden olan bir manyetik alan oluşturur.
Senkron bir motorun aksine, asenkron bir motor her zaman stator manyetik alanından daha yavaş dönecektir. Bu farka kayma denir. Bu farktan dolayı, asenkron motorun rotorunda bir ters akım indüklenir. Yük ne kadar büyük olursa, fark o kadar büyük olur (kayma). Rotor, indüklenen rotor akımının büyüklüğü ve motor torku motor şaftı üzerindeki yükü dengeleyene kadar hızlanır. Senkron hızda indüklenmiş rotor akımı (tork yok) olmadığından, bir endüksiyon motoru her zaman senkron hızdan daha yavaş çalışır.
AC motorlar için hız kontrolörleri
Senkron motorlar genellikle asenkron motorlardan daha az enerji tüketir, ancak sadece bir frekans dönüştürücü ile birlikte kullanılabilir. Asenkron motorlar, bir hız kontrol cihazı tarafından kontrol edilip edilmeme opsiyonu sunar. Hız kontrolörleri, başlatma sırasında mekanik şoku azaltmaya yardımcı olur. Hız kontrol cihazları sayesinde birçok uygulama daha rahat ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Hız kontrol cihazlarının hava akışını optimize ettiği ve iyi iç mekan hava kalitesini enerji tasarrufu ile birleştirdiği talep bazlı havalandırmayı düşünün.
HVAC uygulamalarında asenkron motorlu fanlar bir frekans dönüştürücü veya bir fan hız kontrol cihazı ile kontrol edilebilir. Her ikisinin de artıları ve eksileri bulunur. Bir frekans kontrol cihazı en doğru kontrolü sunar ve enerji tasarrufludur. Bir fan hız kontrol cihazı daha ucuzdur ve kurulumu ve kullanımı çok daha kolaydır.
Bir frekans dönüştürücü, darbe genişlik modülasyonu yoluyla hem motor voltajını hem de motor akımının frekansını optimize edecektir. Bu IGBT'ler gerektirir. Yalıtımlı Kapı Bipolar Transistörleri, yüksek güçlü elektrik akımlarını çok yüksek frekanslarda değiştirebilen yüksek performanslı elektronik bileşenlerdir. Bu teknoloji optimum motor kontrolü sağlar, ancak ucuz değildir. Fanları kontrol etmek için genellikle bir V / f veya skaler frekans kontrolörü seçilir. Skaler bir frekans dönüştürücü, tüm hız aralığında V / f oranını sabit tutar (sabit tork). Bunlar, sürücünün ihtiyaç duyduğu az miktarda motor verisi göz önüne alındığında en basit frekans dönüştürücülerdir. Motoru kontrol etmek için sadece sınırlı bir konfigürasyon gereklidir. V / f, birden fazla motorun tek bir frekans dönüştürücü tarafından kontrol edilmesini sağlayan tek kontrol yöntemidir. Bu tür uygulamalarda, tüm motorlar aynı anda başlar ve durur ve aynı hız referansını takip eder.
Bir frekans dönüştürücünün aksine, bir fan hız kontrolörü yalnızca motor voltajını değiştirecektir. Bu tip hız kontrol cihazı yalnızca voltajla kontrol edilebilen motorlar için uygundur ve bu nedenle torkun hızla azaldığı uygulamalarda, örneğin fanları kontrol etmede kullanılabilir. Bu tip kontrolörün en büyük avantajı basit kullanım ve maliyet fiyatıdır. Yapılandırmaya gerek yoktur; her şey bağlandıktan sonra fan hemen kontrol edilebilir. Bir fan hız kontrol cihazının yapımı, değişken hızlı bir sürücüden çok daha basittir. Bu aynı zamanda maliyete de dönüşür. Fan hızı kontrolörleri için, her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları olan bir dizi farklı teknoloji kullanılabilir. En yaygın kullanılan teknolojiler şunlardır: Transformatör hız kontrol cihazı (5 kademeli kontrol cihazı) veya Elektronik fan hız kontrol cihazı (TRİYAK faz açısı kontrolü)
EC motorlar - dahili hız kontrolörlü motorlar
Fırçasız DC elektrik motorlarına Elektronik Komütasyonlu motorlar (EC motorlar) da denir. Bunlar, yerleşik bir (hız) kontrolör(ü) aracılığıyla doğru akım tarafından tahrik edilen senkron motorlardır. Bununla birlikte, EC motorları alternatif akıma (şebeke voltajı) bağlanır. Bu alternatif akım dahili olarak, entegre kontrolörün motoru kontrol ettiği doğru akıma dönüştürülür.
EC motorları genellikle bir stator etrafında dönen kalıcı mıknatıslardan yapılmış bir rotora sahiptir. Dahili regülatör, AC besleme voltajını doğru akıma (DC) dönüştüren bir doğrultucu içerir. Entegre regülatör daha sonra statordaki sargılardan doğru miktarda akımı doğru yönde, doğru zamanda gönderir. Bu, statorda rotoru kalıcı mıknatıslarla tahrik eden dönen bir manyetik alan oluşturur. Her rotor mıknatısının konumu Hall sensörleri kullanılarak belirlenir. Uygun mıknatıslar, statordaki manyetik kutuplara sırayla çekilir. Aynı zamanda, stator sargılarının geri kalanı ters polarite ile şarj edilir. Bu çekici ve itici kuvvetler, düzgün dönüş elde etmek ve optimum torku üretmek için birleşir. Bunların hepsi elektronik ortamda yapıldığı için hassas motor izleme ve kontrolü mümkündür. Bu nedenle bir EC motoru, tek bir mahfazada motor ve hız kontrol cihazının kombinasyonu olarak kabul edilebilir. EC motorları genellikle bir analog sinyal (genel olarak 0-10 Volt veya PWM) veya Modbus iletişimi yoluyla kontrol edilebilir. Bu sayede EC motorlu fanlar, analog çıkışlı veya Modbus iletişimli çoğu HVAC sensörü üzerinden kontrol edilebilir.
EC motorlar genellikle AC motorlara kıyasla daha pahalıdır, ancak bazı avantajlar sunarlar. Bunların başlıcaları şunlardır: AC motorlara kıyasla daha kompakt yapıları ve daha düşük enerji tüketimi nedeniyle yüksek tork / ağırlık oranı. Kalıcı mıknatıslar ve entegre elektronikler bu tür motorları daha pahalı hale getirir. Motor ve fan hız kontrolörü tek bir mahfazada birleştirilmiştir. EC motoru Modbus iletişimi ile doğrudan kontrol edilebiliyorsa, motor sargılarındaki sıcaklık, güç tüketimi, dönüş hızı, saat sayacı vb. Gibi tüm motor parametreleri, uzaktan okunabilir. Devreye alma daha karmaşık olabilir, ancak kurulduktan sonra bu çözüm, özellikle BMS sistemlerine veya akıllı havalandırma sistemlerine entegrasyon açısından daha fazla seçenek sunar.
Günlük hayatımızda etrafımız elektrik motorları ile çevrilidir. Bazen nerede olduklari bellidir, bazen onların farkına dahi varmadan kullanırız. Farklı versiyonlarda bulunurlar. HVAC uygulamalarında AC motorları ve EC motorları ayırt ederiz. Peki aradaki fark nedir? Artıları ve eksileri neler? Bu makale, AC fanlar ve EC fanların ana çalışma prensiplerine genel bir bakış sunmaktadır.
Bu yazıda AC motorlar ile EC motorlar arasındaki farkları anlaşılır bir şekilde açıklıyoruz. Bir AC motoru kontrol etme seçenekleri ve bahsedilen teknolojilerin avantaj ve dezavantajları kısaca tartışılmaktadır.
Manyetizma - tüm elektrik motorlarının temel prensibi
Elektrik motoru, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir makinedir. Elektrik enerjisi esas olarak motor tarafından dönme hareketine dönüştürülür. Elektrik enerjisi veya gücü kW olarak ifade edilirken, dönme hareketi rpm olarak ifade edilir. Böylece elektrik gücü [kW] motor tarafından dönme hareketine [rpm] dönüştürülür. Bununla birlikte, elektrik enerjisinin bir kısmı ısı üretimi, mekanik sürtünme ve motordaki diğer kayıplar nedeniyle kaybolur. Bir elektrik motorunun verimliliği, emilen enerjinin hangi kısmının motor şaftında mevcut olduğunu size söyler. Verimlilik genellikle isim plakasında % olarak ifade edilen η sembolü ile gösterilir. η =% 85, emilen elektrik enerjisinin% 25'inin kaybolduğu anlamına gelir.Motorun verimliliği ne kadar yüksek olursa, kayıplar o kadar küçük olur ve daha fazla enerji torka dönüştürülür.
Dönme hareketinin gerçekleştirildiği kuvvete tork denir ve Nm cinsinden ifade edilir.
Bir elektrik motoru, manyetik kuvvetlerin dinamik bir etkileşimi olarak işlev görür. Bir elektrik akımı uygulandığında, dönen bir bileşen üzerinde bulunan mıknatıslarla etkileşime giren bir manyetik alan oluşturur. Bu etkileşim, elektrik enerjisinin mekanik harekete dönüşümünü örnekleyerek dönme hareketini indükler. Motor, elektrik ve manyetizma arasındaki düzenlenmiş sinerjinin, HVAC endüstrisi de dahil olmak üzere tüm endüstrilerde geniş bir uygulama yelpazesinin temelini oluşturan kontrollü ve amaçlı dönme hareketini kolaylaştırdığı sofistike bir mekanizma görevi görür.
Bir motor bir stator ve bir rotordan oluşur. Stator, motorun statik kısmıdır – motoru hava kanalına veya tesisata monte etmek için kullanılan sabit kısım. Rotor, motor milinin monte edildiği dönen parçadır. Bir fanda, fan kanatları bu motor şaftına (rotor üzerine) monte edilir. Rotor genellikle silindirik bir şekle sahiptir. Statorda elektromanyetizma yoluyla bir manyetik alan üretilir. Elektrik akımı statordaki motor sargısından akar ve bir manyetik alan oluşturur. Alternatif voltajla ilgili olduğundan ve birkaç sargı kullanıldığından, bu manyetik alan rotorun etrafında döner. Rotor bu dönen manyetik alanı takip eder. Bunu birbirini çeken mıknatıslarla kıyaslayabilirsiniz.
AC motorlar - Asenkron ve senkron motor
AC motorlar endüstriyel uygulamalar için standarttır. Bu tip motor, özellikle daha büyük kapasitelerde HVAC sektöründe de düzenli olarak kullanılmaktadır. AC motorlar çok güvenilir, sağlam ve bakımı kolaydır. Senkron ve asenkron AC motorları birbirinden ayırıyoruz. Yukarıda belirtildiği gibi, statorda dönen bir manyetik alan oluşturulur. Senkron motor, kalıcı mıknatıslardan oluşan bir rotora sahiptir. Manyetik karşıtlar birbirini çeker. Bu nedenle rotorun mıknatısları, yükten bağımsız olarak dönen stator alanını tam olarak (eşzamanlı olarak) takip edecektir.
Asenkron motorun çalışma prensibini basit bir şekilde açıklamak biraz daha zordur. Asenkron motorun sabit mıknatıslı bir rotoru yoktur; manyetik alanı indüksiyonla oluşturulur. Bunu mümkün kılmak için rotor elektrik iletkenlerinden oluşur. Bu iletken çubuklar genellikle alüminyum veya bakırdan yapılır. Silindirik rotora monte edilirler ve her iki ucunda kısa devre halkaları ile bağlanırlar. Bütünün kafes benzeri bir şekli vardır - bu nedenle sincap kafesi rotoru adı. İndüksiyon prensibi (Faraday yasası) nedeniyle elektrik akımı bu iletkenlerden akar. Bu nedenle asenkron motora asenkron motor da denir. Bu rotor akımı, stator alanıyla etkileşime girerek motorun dönmesine neden olan bir manyetik alan oluşturur.
Senkron bir motorun aksine, asenkron bir motor her zaman stator manyetik alanından daha yavaş dönecektir. Bu farka kayma denir. Bu farktan dolayı, asenkron motorun rotorunda bir ters akım indüklenir. Yük ne kadar büyük olursa, fark o kadar büyük olur (kayma). Rotor, indüklenen rotor akımının büyüklüğü ve motor torku motor şaftı üzerindeki yükü dengeleyene kadar hızlanır. Senkron hızda indüklenmiş rotor akımı (tork yok) olmadığından, bir endüksiyon motoru her zaman senkron hızdan daha yavaş çalışır.
AC motorlar için hız kontrolörleri
Senkron motorlar genellikle asenkron motorlardan daha az enerji tüketir, ancak sadece bir frekans dönüştürücü ile birlikte kullanılabilir. Asenkron motorlar, bir hız kontrol cihazı tarafından kontrol edilip edilmeme opsiyonu sunar. Hız kontrolörleri, başlatma sırasında mekanik şoku azaltmaya yardımcı olur. Hız kontrol cihazları sayesinde birçok uygulama daha rahat ve hassas bir şekilde kontrol edilebilir. Hız kontrol cihazlarının hava akışını optimize ettiği ve iyi iç mekan hava kalitesini enerji tasarrufu ile birleştirdiği talep bazlı havalandırmayı düşünün.
HVAC uygulamalarında asenkron motorlu fanlar bir frekans dönüştürücü veya bir fan hız kontrol cihazı ile kontrol edilebilir. Her ikisinin de artıları ve eksileri bulunur. Bir frekans kontrol cihazı en doğru kontrolü sunar ve enerji tasarrufludur. Bir fan hız kontrol cihazı daha ucuzdur ve kurulumu ve kullanımı çok daha kolaydır.
Bir frekans dönüştürücü, darbe genişlik modülasyonu yoluyla hem motor voltajını hem de motor akımının frekansını optimize edecektir. Bu IGBT'ler gerektirir. Yalıtımlı Kapı Bipolar Transistörleri, yüksek güçlü elektrik akımlarını çok yüksek frekanslarda değiştirebilen yüksek performanslı elektronik bileşenlerdir. Bu teknoloji optimum motor kontrolü sağlar, ancak ucuz değildir. Fanları kontrol etmek için genellikle bir V / f veya skaler frekans kontrolörü seçilir. Skaler bir frekans dönüştürücü, tüm hız aralığında V / f oranını sabit tutar (sabit tork). Bunlar, sürücünün ihtiyaç duyduğu az miktarda motor verisi göz önüne alındığında en basit frekans dönüştürücülerdir. Motoru kontrol etmek için sadece sınırlı bir konfigürasyon gereklidir. V / f, birden fazla motorun tek bir frekans dönüştürücü tarafından kontrol edilmesini sağlayan tek kontrol yöntemidir. Bu tür uygulamalarda, tüm motorlar aynı anda başlar ve durur ve aynı hız referansını takip eder.
Bir frekans dönüştürücünün aksine, bir fan hız kontrolörü yalnızca motor voltajını değiştirecektir. Bu tip hız kontrol cihazı yalnızca voltajla kontrol edilebilen motorlar için uygundur ve bu nedenle torkun hızla azaldığı uygulamalarda, örneğin fanları kontrol etmede kullanılabilir. Bu tip kontrolörün en büyük avantajı basit kullanım ve maliyet fiyatıdır. Yapılandırmaya gerek yoktur; her şey bağlandıktan sonra fan hemen kontrol edilebilir. Bir fan hız kontrol cihazının yapımı, değişken hızlı bir sürücüden çok daha basittir. Bu aynı zamanda maliyete de dönüşür. Fan hızı kontrolörleri için, her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları olan bir dizi farklı teknoloji kullanılabilir. En yaygın kullanılan teknolojiler şunlardır: Transformatör hız kontrol cihazı (5 kademeli kontrol cihazı) veya Elektronik fan hız kontrol cihazı (TRİYAK faz açısı kontrolü)
EC motorlar - dahili hız kontrolörlü motorlar
Fırçasız DC elektrik motorlarına Elektronik Komütasyonlu motorlar (EC motorlar) da denir. Bunlar, yerleşik bir (hız) kontrolör(ü) aracılığıyla doğru akım tarafından tahrik edilen senkron motorlardır. Bununla birlikte, EC motorları alternatif akıma (şebeke voltajı) bağlanır. Bu alternatif akım dahili olarak, entegre kontrolörün motoru kontrol ettiği doğru akıma dönüştürülür.
EC motorları genellikle bir stator etrafında dönen kalıcı mıknatıslardan yapılmış bir rotora sahiptir. Dahili regülatör, AC besleme voltajını doğru akıma (DC) dönüştüren bir doğrultucu içerir. Entegre regülatör daha sonra statordaki sargılardan doğru miktarda akımı doğru yönde, doğru zamanda gönderir. Bu, statorda rotoru kalıcı mıknatıslarla tahrik eden dönen bir manyetik alan oluşturur. Her rotor mıknatısının konumu Hall sensörleri kullanılarak belirlenir. Uygun mıknatıslar, statordaki manyetik kutuplara sırayla çekilir. Aynı zamanda, stator sargılarının geri kalanı ters polarite ile şarj edilir. Bu çekici ve itici kuvvetler, düzgün dönüş elde etmek ve optimum torku üretmek için birleşir. Bunların hepsi elektronik ortamda yapıldığı için hassas motor izleme ve kontrolü mümkündür. Bu nedenle bir EC motoru, tek bir mahfazada motor ve hız kontrol cihazının kombinasyonu olarak kabul edilebilir. EC motorları genellikle bir analog sinyal (genel olarak 0-10 Volt veya PWM) veya Modbus iletişimi yoluyla kontrol edilebilir. Bu sayede EC motorlu fanlar, analog çıkışlı veya Modbus iletişimli çoğu HVAC sensörü üzerinden kontrol edilebilir.
EC motorlar genellikle AC motorlara kıyasla daha pahalıdır, ancak bazı avantajlar sunarlar. Bunların başlıcaları şunlardır: AC motorlara kıyasla daha kompakt yapıları ve daha düşük enerji tüketimi nedeniyle yüksek tork / ağırlık oranı. Kalıcı mıknatıslar ve entegre elektronikler bu tür motorları daha pahalı hale getirir. Motor ve fan hız kontrolörü tek bir mahfazada birleştirilmiştir. EC motoru Modbus iletişimi ile doğrudan kontrol edilebiliyorsa, motor sargılarındaki sıcaklık, güç tüketimi, dönüş hızı, saat sayacı vb. Gibi tüm motor parametreleri, uzaktan okunabilir. Devreye alma daha karmaşık olabilir, ancak kurulduktan sonra bu çözüm, özellikle BMS sistemlerine veya akıllı havalandırma sistemlerine entegrasyon açısından daha fazla seçenek sunar.