ECファンとACファンの省エネ分析
本記事では、ECファンとACファンの違いを、実際の製造ソリューション、動作原理、関連モーターのダイナモメーターデータ、ファンの実際の空気量テストデータ、AC軸流ファンおよびEC軸流ファンの実際の応用シナリオ、そして業界の発展傾向の観点から分析します。
交流モーターの実際の製造ソリューション
ステーター巻線 リスケージローターステーターローターアセンブリ回路図
実際の写真を見ると、交流モーターのクロススロット巻き線の構造により、エナメル線の一部が芯線の外側に突き出ているのがわかります。
交流モーターの動作原理の主なプロセスは以下の通りです
1. ステータ巻線は交流に接続されており、巻線内で回転し変化する磁場が発生します。
2. 固定子の回転し変化する磁束線がリスケージローターを通過します。電磁誘導の原理によれば、回転し変化する誘導磁場がローターに誘導され、ローター磁場は固定子磁場の変化に「追随」します。
3. 2つの磁場が相互作用し、ローターを回転させる。
ECモーターの実際の製造計画
ステーター巻線 永久磁石 ローターステーターおよびローター組立図
実物の写真からも分かります。ECモーターは主に中央巻線を使用しており、これはステーターのコイルの単一爪巻きに似ており、エナメル加工のワイヤーはクロスワイヤー距離が短いことがわかります。エナメル線はコア面を比較的上回る量が少ないです。
ECモーターの動作原理
ECモーターの動作原理は以下の3つのステップに簡略化できます。
1. 入力された交流電力はコントローラーによって整流され直流電力に変換され、その後、直流電力は逆転によって必要な周波数の交流電力に変換され、さらに電気制御基板に接続されたエナメル製のワイヤーヘッドを通じてモーター巻線に入力されます。コントローラは巻線を順番に接続することで回転磁場を生成します。
2. 回転磁場が永久磁石ローターの磁場と相互作用し、モーターを回転させます。
3. コントローラーはセンサー、電流および逆電動力、その他の信号を監視することでローター磁場の位置を正確に特定し、対応する巻線を導いて駆動磁場を形成します。
ECモーターの原理および応用における省エネ分析と交流モーターとの比較
上記の解析から、交流モーターは電磁誘導によって有効な磁場を形成するため、電気エネルギーの一部が磁場の形成に使われ、運動エネルギーの変換効率が低下することがわかります。ECモーターは永久磁石を使用しているため、ローター磁場を形成するための電気エネルギーは必要なく、エネルギー損失はありません。
次に、巻線効果と磁場の影響に違いがあります。交流モーターのクロススロット巻線プロセスでは、エナメル線の大部分が芯線を超えて漏れや熱が発生し、モーターの運動エネルギー変換効率が低下します。ECモーターの巻線方式はこの損失を低減できます。
交流モーターの誘導設計原理により、ローターとステーターは固定スリップ設計を採用しています。モーターが設計負荷を超えると、実際のスリップが設計スリップから逸脱し、全体の高効率範囲が狭まります。永久磁石設計とEC(電磁波)モーターの駆動制御設計は、この状況を効果的に回避します。この交流モーターの欠陥を減らすために、インバータは実際の用途で交流モーターの速度調整によく使われます。可変周波数速度調整は主に整流、反転、制御の3つのプロセスから成り立っています。これら3つのプロセスでは、変換効率は運転ポイントによって大きく異なり、おおよそ85%から96%の範囲です。主なエネルギー損失は整流リンクと反転リンクにあり、総損失の約90%を占めています。ECモーターのコントローラー効率の実際の試験値はほとんどが97%以上です。一般的に、インバータ付きの交流モーターはある程度の動作効率を向上させることができますが、ECと比べるとまだ差があります。
以下は、同じ出力と速度範囲の特定の交流モーターとECモーターのダイナモメーター曲線です。
この曲線から結論づけられます:ECモーターはより効率的で、高効率の範囲も広いです。
インバーターおよびECファンを用いたACファンのテストデータの省エネ解析:
データの解析から、大型軸流ファンの典型的な動作点100Paにおいて、ECソリューションの静圧効率はACとインバーターの組み合わせソリューションより3.3%高いことがわかります。
