บทความนี้จะวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างพัดลม EC และพัดลม AC จากมุมมองของโซลูชันการผลิตจริง หลักการทํางาน ข้อมูลไดนาโมมิเตอร์ของมอเตอร์ที่เกี่ยวข้อง ข้อมูลการทดสอบปริมาตรอากาศจริงของพัดลม สถานการณ์การใช้งานจริงของพัดลม AC axial และ EC axial พัดลม รวมถึงแนวโน้มการพัฒนาอุตสาหกรรม
โซลูชันการผลิตจริงสําหรับมอเตอร์ AC
ขดลวดสเตเตอร์ โรเตอร์กรงกระรอก แผนผังชุดสเตเตอร์-โรเตอร์
จากภาพจริง เราจะเห็นว่าระบบขดลวดแบบสล็อตขวางของมอเตอร์ AC ทําให้ลวดเคลือบอีนาเมลบางส่วนยื่นออกมานอกแกนกลาง
กระบวนการหลักของหลักการทํางานของมอเตอร์ AC มีดังนี้
1. ขดลวดสเตเตอร์เชื่อมต่อกับกระแสสลับ และเกิดสนามแม่เหล็กที่หมุนและเปลี่ยนแปลงในขดลวด
2. สายแม่เหล็กที่หมุนและเปลี่ยนแปลงของสเตเตอร์จะผ่านโรเตอร์กรงกระรอก ตามหลักการเหนี่ยวนําแม่เหล็กไฟฟ้า สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนําที่หมุนและเปลี่ยนแปลงจะถูกเหนี่ยวนําบนโรเตอร์ และสนามแม่เหล็กโรเตอร์จะ "ติดตาม" การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์
3. สนามแม่เหล็กทั้งสองมีปฏิสัมพันธ์กันเพื่อขับเคลื่อนโรเตอร์ให้หมุน
แผนการผลิตจริงของมอเตอร์ EC
แผนภาพโรเตอร์แม่เหล็กถาวรและชุดโรเตอร์สําหรับขดลวดสเตเตอร์
จากภาพของวัตถุจริงจะเห็นได้ว่ามอเตอร์ EC ส่วนใหญ่ใช้ขดลวดแบบรวมศูนย์ ซึ่งคล้ายกับขดลวดฟันเดียวรอบสเตเตอร์ และสายเคลือบอีนาเมลมีระยะห่างสายสั้นกว่า ลวดเคลือบอีนาเมลมีความยาวมากกว่าระดับแกนน้อยกว่า
หลักการทํางานของมอเตอร์ EC
หลักการทํางานของมอเตอร์ EC สามารถสรุปได้เป็นสามขั้นตอนดังนี้:
1. พลังงาน AC ขาเข้าจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงโดยตัวควบคุม จากนั้นพลังงาน DC จะถูกแปลงเป็นพลังงานกระแสสลับความถี่ที่ต้องการผ่านการกลับด้าน จากนั้นป้อนเข้าสู่ขดลวดมอเตอร์ผ่านหัวสายไฟเคลือบอีนาเมลที่เชื่อมต่อกับแผงควบคุมไฟฟ้า ตัวควบคุมสร้างสนามแม่เหล็กหมุนโดยการเชื่อมต่อขดลวดตามลําดับ
2. สนามแม่เหล็กที่หมุนจะมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของโรเตอร์แม่เหล็กถาวรเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ให้หมุน
3. ตัวควบคุมสามารถระบุตําแหน่งสนามแม่เหล็กโรเตอร์ได้อย่างแม่นยําโดยการตรวจสอบเซ็นเซอร์ กระแสไฟฟ้าและแรงไฟฟ้าย้อนกลับ และสัญญาณอื่น ๆ จากนั้นนําขดลวดที่สอดคล้องกันเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กขับเคลื่อน
การวิเคราะห์การประหยัดพลังงานของมอเตอร์ EC ในหลักการและการใช้งานเมื่อเทียบกับมอเตอร์ AC
จากการวิเคราะห์ข้างต้น จะเห็นได้ว่ามอเตอร์ AC สร้างสนามแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพผ่านการเหนี่ยวนําแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นพลังงานไฟฟ้าบางส่วนจึงถูกใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็ก และประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานจลน์ลดลง มอเตอร์ EC ใช้แม่เหล็กถาวร จึงไม่จําเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในการสร้างสนามแม่เหล็กโรเตอร์ และไม่มีการสูญเสียพลังงาน
ประการที่สอง มีความแตกต่างในผลกระทบของขดลวดและสนามแม่เหล็ก ในกระบวนการขดลวดแบบช่องขวางของมอเตอร์กระแสสลับ ส่วนใหญ่ของลวดเคลือบจะเกินแกนกลาง ซึ่งจะทําให้เกิดการรั่วไหลและความร้อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการแปลงเป็นพลังงานจลน์ของมอเตอร์ลดลง วิธีการขดลวดของมอเตอร์ EC สามารถลดการสูญเสียนี้ได้
เนื่องจากหลักการออกแบบเหนี่ยวนําของมอเตอร์ AC โรเตอร์และสเตเตอร์จึงมีการออกแบบแบบเลื่อนคงที่ เมื่อมอเตอร์รับภาระเกินกว่าที่ออกแบบไว้ การลื่นไถลจริงของมอเตอร์จะเบี่ยงเบนจากความลื่นที่ออกแบบไว้ ทําให้ช่วงประสิทธิภาพสูงสุดโดยรวมแคบลง การออกแบบแม่เหล็กถาวรและการควบคุมขับเคลื่อนของมอเตอร์ EC จะช่วยหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ของมอเตอร์ AC อินเวอร์เตอร์จึงมักถูกนํามาใช้ในงานจริงเพื่อปรับความเร็วของมอเตอร์ AC การควบคุมความเร็วด้วยความถี่แปรผันประกอบด้วยสามกระบวนการหลัก ได้แก่ การปรับแก้ การกลับด้าน และการควบคุม ในทั้งสามกระบวนการนี้ ประสิทธิภาพการแปลงจะแตกต่างกันไปตามจุดปฏิบัติงาน โดยประมาณอยู่ระหว่าง 85% ถึง 96% การสูญเสียพลังงานหลักอยู่ที่ลิงก์เรียงกระแสและลิงก์กลับด้าน ซึ่งคิดเป็นประมาณ 90% ของการสูญเสียทั้งหมด ค่าทดสอบจริงของประสิทธิภาพคอนโทรลเลอร์ของมอเตอร์ EC ส่วนใหญ่สูงกว่า 97% โดยทั่วไป มอเตอร์ AC ที่มีอินเวอร์เตอร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทํางานของมอเตอร์ AC ได้ในระดับหนึ่ง แต่ก็ยังมีช่องว่างเมื่อเทียบกับ EC อยู่บ้าง
ต่อไปนี้คือกราฟไดนาโมมิเตอร์ของมอเตอร์ AC บางตัวและมอเตอร์ EC ที่มีกําลังและความเร็วเท่ากัน
จากกราฟนี้ เราสามารถสรุปได้ว่า: มอเตอร์ EC มีประสิทธิภาพมากกว่าและมีช่วงประสิทธิภาพสูงที่กว้างกว่า
การวิเคราะห์การประหยัดพลังงานของข้อมูลการทดสอบพัดลม AC ที่ใช้อินเวอร์เตอร์และพัดลม EC:
จากการวิเคราะห์ข้อมูล จะเห็นได้ว่าที่จุดทํางานทั่วไปที่ 100Pa สําหรับพัดลมแบบไหลตามแกนขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพแรงดันสถิตของโซลูชัน EC สูงกว่าโซลูชัน AC plus อินเวอร์เตอร์ถึง 3.3%
โซลูชันการผลิตจริงสําหรับมอเตอร์ AC
ขดลวดสเตเตอร์ โรเตอร์กรงกระรอก แผนผังชุดสเตเตอร์-โรเตอร์
จากภาพจริง เราจะเห็นว่าระบบขดลวดแบบสล็อตขวางของมอเตอร์ AC ทําให้ลวดเคลือบอีนาเมลบางส่วนยื่นออกมานอกแกนกลาง
กระบวนการหลักของหลักการทํางานของมอเตอร์ AC มีดังนี้
1. ขดลวดสเตเตอร์เชื่อมต่อกับกระแสสลับ และเกิดสนามแม่เหล็กที่หมุนและเปลี่ยนแปลงในขดลวด
2. สายแม่เหล็กที่หมุนและเปลี่ยนแปลงของสเตเตอร์จะผ่านโรเตอร์กรงกระรอก ตามหลักการเหนี่ยวนําแม่เหล็กไฟฟ้า สนามแม่เหล็กเหนี่ยวนําที่หมุนและเปลี่ยนแปลงจะถูกเหนี่ยวนําบนโรเตอร์ และสนามแม่เหล็กโรเตอร์จะ "ติดตาม" การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์
3. สนามแม่เหล็กทั้งสองมีปฏิสัมพันธ์กันเพื่อขับเคลื่อนโรเตอร์ให้หมุน
แผนการผลิตจริงของมอเตอร์ EC
แผนภาพโรเตอร์แม่เหล็กถาวรและชุดโรเตอร์สําหรับขดลวดสเตเตอร์
จากภาพของวัตถุจริงจะเห็นได้ว่ามอเตอร์ EC ส่วนใหญ่ใช้ขดลวดแบบรวมศูนย์ ซึ่งคล้ายกับขดลวดฟันเดียวรอบสเตเตอร์ และสายเคลือบอีนาเมลมีระยะห่างสายสั้นกว่า ลวดเคลือบอีนาเมลมีความยาวมากกว่าระดับแกนน้อยกว่า
หลักการทํางานของมอเตอร์ EC
หลักการทํางานของมอเตอร์ EC สามารถสรุปได้เป็นสามขั้นตอนดังนี้:
1. พลังงาน AC ขาเข้าจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสตรงโดยตัวควบคุม จากนั้นพลังงาน DC จะถูกแปลงเป็นพลังงานกระแสสลับความถี่ที่ต้องการผ่านการกลับด้าน จากนั้นป้อนเข้าสู่ขดลวดมอเตอร์ผ่านหัวสายไฟเคลือบอีนาเมลที่เชื่อมต่อกับแผงควบคุมไฟฟ้า ตัวควบคุมสร้างสนามแม่เหล็กหมุนโดยการเชื่อมต่อขดลวดตามลําดับ
2. สนามแม่เหล็กที่หมุนจะมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของโรเตอร์แม่เหล็กถาวรเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ให้หมุน
3. ตัวควบคุมสามารถระบุตําแหน่งสนามแม่เหล็กโรเตอร์ได้อย่างแม่นยําโดยการตรวจสอบเซ็นเซอร์ กระแสไฟฟ้าและแรงไฟฟ้าย้อนกลับ และสัญญาณอื่น ๆ จากนั้นนําขดลวดที่สอดคล้องกันเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กขับเคลื่อน
การวิเคราะห์การประหยัดพลังงานของมอเตอร์ EC ในหลักการและการใช้งานเมื่อเทียบกับมอเตอร์ AC
จากการวิเคราะห์ข้างต้น จะเห็นได้ว่ามอเตอร์ AC สร้างสนามแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพผ่านการเหนี่ยวนําแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้นพลังงานไฟฟ้าบางส่วนจึงถูกใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็ก และประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานจลน์ลดลง มอเตอร์ EC ใช้แม่เหล็กถาวร จึงไม่จําเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าในการสร้างสนามแม่เหล็กโรเตอร์ และไม่มีการสูญเสียพลังงาน
ประการที่สอง มีความแตกต่างในผลกระทบของขดลวดและสนามแม่เหล็ก ในกระบวนการขดลวดแบบช่องขวางของมอเตอร์กระแสสลับ ส่วนใหญ่ของลวดเคลือบจะเกินแกนกลาง ซึ่งจะทําให้เกิดการรั่วไหลและความร้อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการแปลงเป็นพลังงานจลน์ของมอเตอร์ลดลง วิธีการขดลวดของมอเตอร์ EC สามารถลดการสูญเสียนี้ได้
เนื่องจากหลักการออกแบบเหนี่ยวนําของมอเตอร์ AC โรเตอร์และสเตเตอร์จึงมีการออกแบบแบบเลื่อนคงที่ เมื่อมอเตอร์รับภาระเกินกว่าที่ออกแบบไว้ การลื่นไถลจริงของมอเตอร์จะเบี่ยงเบนจากความลื่นที่ออกแบบไว้ ทําให้ช่วงประสิทธิภาพสูงสุดโดยรวมแคบลง การออกแบบแม่เหล็กถาวรและการควบคุมขับเคลื่อนของมอเตอร์ EC จะช่วยหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ของมอเตอร์ AC อินเวอร์เตอร์จึงมักถูกนํามาใช้ในงานจริงเพื่อปรับความเร็วของมอเตอร์ AC การควบคุมความเร็วด้วยความถี่แปรผันประกอบด้วยสามกระบวนการหลัก ได้แก่ การปรับแก้ การกลับด้าน และการควบคุม ในทั้งสามกระบวนการนี้ ประสิทธิภาพการแปลงจะแตกต่างกันไปตามจุดปฏิบัติงาน โดยประมาณอยู่ระหว่าง 85% ถึง 96% การสูญเสียพลังงานหลักอยู่ที่ลิงก์เรียงกระแสและลิงก์กลับด้าน ซึ่งคิดเป็นประมาณ 90% ของการสูญเสียทั้งหมด ค่าทดสอบจริงของประสิทธิภาพคอนโทรลเลอร์ของมอเตอร์ EC ส่วนใหญ่สูงกว่า 97% โดยทั่วไป มอเตอร์ AC ที่มีอินเวอร์เตอร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทํางานของมอเตอร์ AC ได้ในระดับหนึ่ง แต่ก็ยังมีช่องว่างเมื่อเทียบกับ EC อยู่บ้าง
ต่อไปนี้คือกราฟไดนาโมมิเตอร์ของมอเตอร์ AC บางตัวและมอเตอร์ EC ที่มีกําลังและความเร็วเท่ากัน
จากกราฟนี้ เราสามารถสรุปได้ว่า: มอเตอร์ EC มีประสิทธิภาพมากกว่าและมีช่วงประสิทธิภาพสูงที่กว้างกว่า
การวิเคราะห์การประหยัดพลังงานของข้อมูลการทดสอบพัดลม AC ที่ใช้อินเวอร์เตอร์และพัดลม EC:
จากการวิเคราะห์ข้อมูล จะเห็นได้ว่าที่จุดทํางานทั่วไปที่ 100Pa สําหรับพัดลมแบบไหลตามแกนขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพแรงดันสถิตของโซลูชัน EC สูงกว่าโซลูชัน AC plus อินเวอร์เตอร์ถึง 3.3%