Phân tích tiết kiệm năng lượng của quạt EC so với quạt AC
Bài đăng này sẽ phân tích sự khác biệt giữa quạt EC và quạt AC từ góc độ giải pháp sản xuất thực tế của chúng, nguyên lý hoạt động, dữ liệu lực kế của động cơ liên quan, dữ liệu kiểm tra lượng không khí thực tế của quạt, kịch bản ứng dụng thực tế của quạt hướng trục AC và quạt hướng trục EC và xu hướng phát triển ngành.
Giải pháp sản xuất thực tế cho động cơ AC
Cuộn dây stato Sơ đồ lắp ráp Squirrel-Cage Rotor Stator-Rotor
Từ những hình ảnh thực tế, chúng ta có thể thấy rằng sơ đồ cuộn dây khe chéo của động cơ AC làm cho một phần của dây tráng men nhô ra ngoài lõi.
Quy trình chính của nguyên lý hoạt động của động cơ AC như sau
1. Cuộn dây stato được kết nối với dòng điện xoay chiều, và từ trường quay và thay đổi được tạo ra trong cuộn dây.
2. Các đường từ thông quay và thay đổi của stato đi qua rôto lồng sóc. Theo nguyên lý cảm ứng điện từ, từ trường cảm ứng quay và thay đổi sẽ được tạo ra trên rôto, và từ trường rôto "theo sau" những thay đổi của từ trường stato.
3. Hai từ trường tương tác với nhau để điều khiển rôto quay.
Kế hoạch sản xuất thực tế của động cơ EC
Stator Winding Rotor Nam châm vĩnh cửu Stator và Sơ đồ lắp ráp Rotor
Từ hình ảnh của vật thể thực, có thể thấy động cơ EC chủ yếu sử dụng cuộn dây tập trung, tương tự như cuộn dây một răng của cuộn dây xung quanh stato, và dây tráng men có khoảng cách dây chéo ngắn hơn. Dây tráng men vượt quá mặt phẳng lõi tương đối ít hơn.
Nguyên lý hoạt động của động cơ EC
Nguyên lý hoạt động của động cơ EC có thể được đơn giản hóa thành ba bước sau:
1. Nguồn AC đầu vào được bộ điều khiển chỉnh lưu và chuyển đổi thành nguồn DC, và nguồn DC sau đó được chuyển đổi thành nguồn AC có tần số cần thiết thông qua đảo ngược, sau đó đầu vào cuộn dây động cơ thông qua đầu dây tráng men được kết nối với bảng điều khiển điện. Bộ điều khiển tạo ra từ trường quay bằng cách kết nối các cuộn dây theo trình tự.
2. Từ trường quay tương tác với từ trường của rôto nam châm vĩnh cửu để điều khiển động cơ quay.
3. Bộ điều khiển có thể xác định chính xác vị trí của từ trường rôto bằng cách theo dõi các cảm biến, lực điện động dòng điện và ngược lại và các tín hiệu khác, sau đó dẫn cuộn dây tương ứng để tạo thành từ trường dẫn động.
Phân tích tiết kiệm năng lượng của động cơ EC về nguyên tắc và ứng dụng so với động cơ AC
Từ phân tích trên, có thể thấy động cơ AC thiết lập từ trường hiệu quả thông qua cảm ứng điện từ, vì vậy một phần năng lượng điện được sử dụng để thiết lập từ trường, và hiệu quả chuyển đổi động năng bị giảm. Động cơ EC sử dụng nam châm vĩnh cửu, vì vậy không cần năng lượng điện để thiết lập từ trường rôto, do đó không bị tổn thất năng lượng.
Thứ hai, có sự khác biệt về hiệu ứng cuộn dây và từ trường. Trong quá trình cuộn dây khe chéo của động cơ AC, một phần lớn dây tráng men sẽ vượt quá lõi, gây rò rỉ và nhiệt, do đó làm giảm hiệu quả chuyển đổi của động cơ thành động năng. Phương pháp cuộn dây của động cơ EC có thể làm giảm tổn thất này.
Do nguyên lý thiết kế cảm ứng của động cơ xoay chiều, rôto và stato có thiết kế trượt cố định. Khi động cơ vượt quá tải thiết kế, độ trượt thực tế của động cơ sẽ sai lệch so với độ trượt thiết kế, do đó thu hẹp phạm vi hiệu suất cao tổng thể. Thiết kế nam châm vĩnh cửu và thiết kế điều khiển truyền động của động cơ EC sẽ tránh được tình trạng này một cách hiệu quả. Để giảm thiểu khuyết tật này của động cơ xoay chiều, biến tần thường được sử dụng trong các ứng dụng thực tế để điều chỉnh tốc độ của động cơ xoay chiều. Điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi chủ yếu bao gồm ba quá trình: chỉnh lưu, đảo ngược và điều khiển. Trong ba quy trình này, hiệu quả chuyển đổi thay đổi tùy thuộc vào điểm hoạt động, khoảng từ 85% đến 96%. Tổn thất năng lượng chính nằm ở các liên kết chỉnh lưu và đảo ngược, chiếm khoảng 90% tổng tổn thất. Giá trị thử nghiệm thực tế về hiệu suất bộ điều khiển của động cơ EC hầu hết là trên 97%. Nhìn chung, động cơ AC có biến tần có thể cải thiện hiệu suất hoạt động của động cơ AC ở một mức độ nhất định, nhưng vẫn còn một số khoảng cách so với EC.
Sau đây là đường cong lực kế của một động cơ AC nhất định và động cơ EC có cùng công suất và dải tốc độ.
Từ đường cong, chúng ta có thể rút ra kết luận: Động cơ EC hiệu quả hơn và có phạm vi hiệu suất cao rộng hơn.
Phân tích tiết kiệm năng lượng dữ liệu thử nghiệm của quạt AC với biến tần và quạt EC:
Qua phân tích dữ liệu, có thể thấy tại điểm hoạt động điển hình là 100Pa đối với quạt dòng chảy trục lớn, hiệu suất áp suất tĩnh của giải pháp EC cao hơn 3,3% so với giải pháp biến tần AC plus.
