ЕС-технология ebmpapst

ЕС-технология
Описание и принцип
ЕС-технология ebmpapst
Синхронные и асинхронные двигатели
Асинхронный двигатель - это двигатель переменного тока, частота
вращения ротора которого не равна (меньше) частоте вращения
магнитного поля, создаваемого током обмотки статора. Относительная
разность частот вращения магнитного поля и ротора называется
скольжением.
У синхронного двигателя вращения ротора и магнитного поля статора равны.
Принципиальное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в
исполнении ротора.
В отличие от асинхронного двигателя, у которого КПД обычно не превышает 0,8…0,85, у
синхронного двигателя можно добиться большего значения.
ЕС-технология ebmpapst
Рабочая Точка
характеристика двигателя
Крутящий момент, Т
Кривая нагрузки (сопротивления) характеристика вентилятора в установке квадратичная функция сопротивления воздуха.
Электродвигатель создает крутящий момент,
который прямо пропорционален этой кривой
сопротивления.
Рабочая точка - это пересечение кривой
характеристики двигателя и кривой нагрузки.
кривая нагрузки
nsync
nDP
ЕС-технология ebmpapst
Возможности регулирования скорости в АС-двигателе
p
статор
Конструкция двигателя
Конструкция статора:
напр., схема подключения Дахлангера
например, отдельная обмотка
f
контроль частоты
s
скольжение
Преобразователь частоты Увеличение скольжения с помощью
снижения напряжения
T ~ U²
ЕС-технология ebmpapst
Понятие ЕС-двигатель
Что означает ЕС-двигатель?
.. Это бесколлекторный (безщеточный)
синхронный мотор постоянного тока с
магнитными сегментами в роторе с
интегрированной электроникой
коммутации. …
…который мы сокращенно называем:
E LECTRONICALLY
COMMUTATED- Motor
или
EC-Мотор
ЕС-технология ebmpapst
Основной принцип EC-двигателей - резюме
– Магнитное поле создается встроенными в ротор
постоянными магнитами. На основе этого нет
тепловых потерь в роторе, которые присутствуют
в короткозамкнутом роторе асинхронных
двигателей.
– Изменение направления тока в обмотке статора
(управление вектором магнитного поля)
осуществляется встроенной электроникой
коммутирования (на основе сигнала датчика Холла
электроника (контроллер) в каждый момент
времени вычисляет и подает на обмотку статора ту
полярность тока, которая необходима чтобы
обеспечить непрерывное вращение ротора), тем
самым отсутствуют щетки, которые требуют
регулярной замены
– EC-двигатели возможно подключать к постоянному
напряжению согласно параметрам или через
встроенный коммутационный модуль
непосредственно к сети переменного тока (230В,
400В 50/60Гц)
ЕС-технология ebmpapst
Устройство энергосберегающего ЕС-двигателя
Ротор
Постоянный
магнит
Статор
Датчики Холла
Подшипники
Обмотка статора
Клеммная
колодка
Коммутирующая
электроника
ЕС-технология ebmpapst
Сравнение КПД двигателей
90
ЕС-двигатели
80
3-х фазные двигатели без
электронной коммутации
70
1-фазные двигатели без
электронной коммутации
КПД [%]
60
50
40
двигатели с
расщепленным полюсом
30
20
10
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Полезная мощность на выходе [Ватт]
450
500
ЕС-технология ebmpapst
Потери мощности в вентиляторе при преобразовании разных
видов энергии
Потери в работающем АС-вентиляторе:
1.
Гистерезисные потери (потери на
перемагничивание) в статоре
2.
Потери за счет воздушного зазора между
статором и ротором (ослабление магнитного
поля).
3.
Гистерезисные потери (потери на
перемагничивание) в роторе
4.
Трение в системе подшипников
5.
Трение между лопастями и прокачиваемым
воздухом
3
5
2
4
1
ЕС-технология ebmpapst
Сравнение – потери в AC и EC Вентиляторах
Причины более высокой эффективности EC-вентиляторов:
Потери в крыльчатке
+ потери при
скольжении
P1AC
электрические /
механические
потери в двигателе:
P1EC
ЕС-технология ebmpapst
Преимущества электронно-коммутируемого вентилятора
EC – это просто

Широкий диапазон номинального напряжения: 1~200..277 В или
3~380..480 В 50/60 Гц

Высокий КПД (КПД мотора свыше 90%), экономия электроэнергии
обеспечивает снижение эксплуатационных расходов по
сравнению с АС-вентиляторами минимум на 30%.

Встроенный фильтр по ЕМС, защита от пропадания фазы и
заниженного напряжения в сети

Встроенная защита от перегрева мотора и электроники, а также
защита при блокировке ротора

Низкий уровень шума в режиме малых оборотов

Компактное исполнение

Большой срок службы из-за отсутствия деталей подвергающихся
быстрому износу (более 40000 часов, т.е. 4,5 года непрерывной
работы), не требует сервисного обслуживания

Минимальные потери энергии и минимальный самонагрев

Возможность управления без дополнительного оборудования

Быстрое и простое подключение.
ЕС-технология ebmpapst
Сравнение EC- и AC-вентиляторов с возможностью регулирования
Шумовые характеристики регулируемых АС/ЕС
вентиляторов
Потребляемая мощность регулируемых АС/ЕС
вентиляторов
При использовании регулировки
частоты вращения АС-вентиляторов
возникают повышенные монтажные
расходы, а также затраты на
дополнительное оборудование.
Такая регулировка, как правило,
сопряжена с повышенным уровнем
шума и повышенной потребляемой
мощностью
ЕС-технология ebmpapst
Зависимости для характеристик вентиляторов при регулировании
ЕС-технология ebmpapst
Снижение шума и экономия электроэнергии при применении ЕС-вентиляторов
ЕС-технология ebmpapst
Кроме прямой экономии электроэнергии существуют косвенные
возможности для снижения затрат:
Пусковой ток у АС-вентиляторов в 5-7 раз превышает максимальный рабочий ток.
А у ЕС-вентиляторов пусковой ток отсутствует, так как электроника вентилятора "дозирует"
его таким образом, что он плавно нарастает до своего максимума (номинального значения).
Таким образом, можно существенно сэкономить на электропроводке и пусковом
оборудовании, которые для АС-вентиляторов должны быть рассчитаны, исходя из уровня
пускового тока.
На рисунке показан график потребления тока ЕС-вентилятором.
ЕС-технология ebmpapst
Электронно-коммутируемые вентиляторы ebmpapst
ЕС-мотор
Осевые вентиляторы
диаметр рабочих колес от 200 мм до 1250 мм.
Центробежные вентиляторы
диаметр рабочих колес от 85 мм до 710 мм.
ЕС-технология ebmpapst
Простое и универсальное подключение электроннокоммутируемого вентилятора
motor filter
• Разъем-RS485 ebm BUS
• Линейный вход для регулировки 0-10V / 420mA
• Питание для внешнего потенциометра-10V,
Питание для внешнего сенсора, датчика-20V.
• Мастер-выход
Питание 3 фазы380-480V, 50/60Hz, Заземление
Выход сигнала
ошибки
ЕС-технология ebmpapst
Принцип PID-регулятора
PID-пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор)
Это устройство в цепи обратной связи, используемое в системах автоматического
управления для поддержания заданного значения измеряемого параметра.
ПИД-регулятор измеряет отклонение стабилизируемой величины от заданного значения и
выдаёт управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых
пропорционально этому отклонению, второе пропорционально интегралу отклонения и
третье пропорционально производной отклонения.
Если какие-то из составляющих не используются, то регулятор называют
пропорционально-интегральным, пропорционально-дифференциальным,
пропорциональным и т. п.
Схема, иллюстрирующая принцип работы ПИД-регулятора