مقایسه موتورهای روتور خارجی AC و EC در فن‌ های صنعتی ebm-papst

مقایسه موتورهای روتور خارجی AC و EC در فن‌ های صنعتی ebm-papst

• تفاوت بین الکتروموتور روتور خارجی و داخلی
• برخی از مزایای موتور روتور خارجی به صورت خلاصه عباتند از:
• سطوح بازدهی الکتروموتورهای EC و AC بدون درایو فرکانس متغیر
• موتور الکتریکی EC چیست؟
• موتور الکتریکی AC
• انواع موتورهای AC شرکت ebm-papst در سه دسته زیر قرار می گیرند:
• کنترل سرعت انواع فن AC و EC شرکت ebm-papst

انواع الکتروموتور مورد استفاده در مدل های مختلف فن صنعتی ebm، چه انواع AC و چه انواع EC، از نوع الکتروموتور با روتور خارجی هستند. در این مدل از الکتروموتور، روتور در اطراف استاتور قرار گرفته و به صورت آزادانه قابلیت گردش دارد. در این مطلب انواع موتور و سیستم های کنترلی (تنظیم سرعت) استفاده شده در محصولات شرکت ebm شرح داده می شوند.

تفاوت بین الکتروموتور روتور خارجی و داخلی

در بررسی تفاوت بین الکتروموتورهای روتور داخلی و خارجی، می ‌توان گفت که این دو نوع موتور با وجود شباهت ‌های پایه‌ ای در عملکرد، تفاوت‌ های اساسی در ساختار و کاربرد دارند. به طور کلی، هر الکتروموتور از دو بخش اصلی یعنی استاتور و روتور تشکیل شده است. استاتور همیشه ثابت است و حرکت نمی ‌کند، در حالی که روتور که درون یا اطراف استاتور قرار گرفته، به وسیله میدان الکترومغناطیسی به چرخش در می‌آید. در الکتروموتورهای روتور داخلی، روتور در داخل استاتور حرکت می ‌کند و میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم‌ پیچ‌ های استاتور، باعث این حرکت می شود. به دلیل قطر کمتر روتور، این نوع موتورها توانایی تولید توان بالاتر را دارند و به علت گشتاور لختی کمتر، می‌توانند تغییرات سرعت و جهت را در زمان کوتاهی اعمال کنند. این ویژگی ‌ها موجب می‌شود که موتورهای روتور داخلی در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق سرعت و تغییر جهت سریع دارند، مانند ابزارهای الکتریکی و پمپ‌ ها، بسیار کارآمد باشند. همچنین، این موتورها به دلیل وزن کمتر روتور، برای صنایع مختلفی که به پاسخ سریع نیاز دارند، مناسب تر هستند. از سوی دیگر، در الکتروموتورهای روتور خارجی، روتور به صورت یک حلقه در اطراف استاتور قرار گرفته و به جای روتور مرکزی، این حلقه یا کاور به گردش درمی‌آید. در این حالت، تعامل سطح بیشتری بین روتور و استاتور صورت می‌ گیرد که منجر به افزایش بازدهی موتور می‌شود. این نوع موتورها به دلیل طراحی خاصشان در سیستم‌ های تهویه مطبوع و فن ‌های صنعتی کاربرد گسترده ‌ای دارند، زیرا فضای کمتری اشغال می ‌کنند و می‌ توانند مستقیماً به پروانه فن متصل شوند. این اتصال مستقیم همچنین باعث بهبود عملکرد بالانس فن و کاهش فشار روی یاتاقان‌ ها می‌ شود که به افزایش طول عمر مفید موتور کمک می‌ کند. در موتورهای روتور خارجی، به دلیل قرار گرفتن مستقیم موتور و پروانه در مسیر جریان هوا، دمای اجزا کاهش می‌ یابد و در نتیجه عمر موتور افزایش پیدا می‌ کند. این ویژگی به خصوص در محیط‌ هایی که نیاز به عملکرد طولانی مدت و مستمر وجود دارد، حائز اهمیت است. موتورهای روتور خارجی مجهز به تکنولوژی GreenTech EC شرکت ebm-papst نیز به دلیل بازدهی بالا و نویز کم، در کاربردهای صنعتی و تهویه مطبوع بسیار مناسب هستند. این موتورها از روش‌های کنترل پیشرفته مانند مدولاسیون پهنای پالس (PWM) برای تنظیم دقیق سرعت بهره می‌ برند و می‌ توانند در مصرف انرژی صرفه‌ جویی قابل توجهی داشته باشند. در نهایت، تفاوت بین موتورهای روتور داخلی و خارجی به نیازهای خاص هر کاربرد بستگی دارد. موتورهای روتور داخلی با گشتاور کمتر و کنترل بهتر در سرعت‌ های بالا مناسب برای کاربردهای دقیق‌ تر هستند، در حالی که موتورهای روتور خارجی به دلیل بازدهی بالا، طول عمر بیشتر و امکان نصب مستقیم پره‌ های فن، در سیستم‌ های تهویه مطبوع صنعتی ترجیح داده می ‌شوند. طراحی متفاوت این موتورها بر روی نحوه عملکرد، بازدهی و نیاز به تعمیر و نگهداری آن ‌ها تأثیر مستقیم دارد. بنابراین، انتخاب بین این دو نوع موتور باید با توجه به نیازهای کاربردی و شرایط محیطی انجام شود.

برخی از مزایای موتور روتور خارجی به صورت خلاصه عباتند از:

• طراحی یکپارچه یاتاقان ها و نصب پره های فن به صورت مستقیم که باعث می شود تا الکتروموتور فضای کمتری را اشغال کند.

• به دلیل اینکه تمامی اجزای دوار به صورت دائم به یکدیگر متصل شده اند، عمل بالانس فن به صورت دقیق تر انجام می شود و در نتیجه از فشار روی یاتاقان ها کاسته می شود.

• به دلیل قرار گرفتن موتور و پروانه در مسیر جریان هوا، عمر مفید تجهیزات افزایش پیدا می کند.

• الکتروموتورهای مجهز به تکنولوژی GreenTech EC شرکت ebm-papst از نظر بازدهی و میزان تولید نویز بسیار بهینه هستند.

سطوح بازدهی الکتروموتورهای EC و AC بدون درایو فرکانس متغیر

مقایسه الکتروموتورهای روتور خارجی مجهز به تکنولوژی EC با الکتروموتورهای AC نشان دهنده این است که الکتروموتورهای EC از نظر بازدهی برتری محسوسی نسبت به انواع الکتروموتور AC دارند. این برتری در بازدهی باعث می‌شود که تکنولوژی موتورهای EC یک انتخاب بسیار بهتر برای طراحی دستگاه‌ها و سیستم‌‌های با بهره‌‌وری انرژی بالا باشد. موتورهای EC، به لطف تکنولوژی پیشرفته خود، جایگزینی پایدارتر و کارآمدتر نسبت به موتورهای AC سنتی می‌باشند.

موتور الکتریکی EC چیست؟

موتورهای الکتریکی EC (Electronically Commutated) نوعی از موتورها هستند که از تکنولوژی الکترونیکی برای کنترل دقیق عملکرد موتور بهره می ‌برند. این موتورها به دلیل راندمان بالاتر و کنترل دقیق ‌تر در مقایسه با موتورهای سنتی AC یا DC مورد توجه قرار گرفته‌اند. در موتورهای EC، برخلاف موتورهای معمولی که برای تغییر جهت جریان از برس ‌ها و کموتاتورهای مکانیکی استفاده می ‌کنند، کموتاسیون (تعویض جریان) به صورت الکترونیکی انجام می ‌شود. این تغییر به حذف قطعات مکانیکی اضافی منجر می ‌شود و طول عمر موتور را افزایش می ‌دهد، زیرا در اثر استفاده، هیچ سایش و فرسایشی در بخش‌ های کموتاسیون ایجاد نمی ‌شود.

یکی از مزایای کلیدی موتورهای EC، توانایی آنها در کنترل سرعت و بهره‌ وری انرژی است. با استفاده از کنترل‌کننده ‌های الکترونیکی، موتورهای EC می‌توانند سرعت و گشتاور خود را با توجه به نیازهای خاص یک کاربری بهینه ‌سازی کنند. این باعث می‌ شود که این موتورها در صنایع مختلف از جمله سیستم‌ های تهویه مطبوع، فن ‌ها و پمپ‌ ها کاربرد گسترده ‌ای داشته باشند. علاوه بر این، موتورهای EC به دلیل راندمان انرژی بالا در مقایسه با موتورهای AC و DC معمولی، نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی دارند. این موتورها با استفاده از تکنولوژی اینورتر داخلی و مدارهای کنترل پیشرفته، قادر به ارائه کارکرد بهینه و کاهش تلفات انرژی هستند. با توجه به عملکرد پیشرفته، موتورهای EC نه تنها در کاربردهای صنعتی، بلکه در محصولات خانگی مانند یخچال‌ ها و سیستم‌ های گرمایش و سرمایش نیز به‌ طور گسترده استفاده می ‌شوند. توانایی این موتورها در کار با راندمان بالا و ارائه کنترل دقیق، آنها را به گزینه ‌ای ایده ‌آل برای محیط‌ های مدرن تبدیل کرده است که به بهینه ‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌ ها نیاز دارند. شکل زیر نشان دهنده گشتاور موتورهای EC در برابر موتورهای AC می باشد.

موتور الکتریکی AC

موتورهای الکتریکی AC (Alternating Current) از رایج ‌ترین نوع موتورها هستند که با استفاده از جریان متناوب کار می‌ کنند. این موتورها برای تامین حرکت چرخشی از اختلاف فاز میان ولتاژهای ورودی بهره می ‌برند. در صنعت، موتورهای AC به دلیل ساختار ساده و کارکرد مطمئن، بسیار پرکاربرد هستند. در موتورهای AC، یک میدان مغناطیسی دوار در استاتور ایجاد می ‌شود که با چرخش روتور، توان مکانیکی تولید می‌ کند. موتورهای AC به دو دسته اصلی تقسیم می ‌شوند: موتورهای سنکرون و موتورهای القایی. در موتورهای القایی، روتور به دلیل اختلاف سرعت چرخش میدان مغناطیسی استاتور و روتور به حرکت در می‌آید، به همین دلیل این موتورها ناهمگام (asynchronous) نامیده می ‌شوند. در مقابل، در موتورهای سنکرون، سرعت روتور با سرعت میدان مغناطیسی استاتور همگام است. موتورهای AC در صنایع مختلفی مانند سیستم ‌های تهویه مطبوع، پمپ ‌ها و فن‌ ها به کار می‌ روند و به دلیل هزینه کمتر و راندمان مناسب، همچنان یکی از گزینه ‌های اصلی برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و خانگی محسوب می‌شوند. با پیشرفت تکنولوژی، موتورهای AC اکنون به‌ وسیله اینورترها و درایوهای فرکانس متغیر (VFD) کنترل می ‌شوند که به آن ها اجازه می ‌دهد سرعت و گشتاور را بسته به نیاز بهینه ‌سازی کنند. این ویژگی ‌ها، موتور های AC را به گزینه ‌ای مقرون ‌به ‌صرفه و موثر برای کاربردهایی تبدیل کرده است که به دقت کنترل سرعت و بازدهی انرژی نیاز دارند. در نتیجه، موتورهای AC همچنان یکی از ابزارهای کلیدی در صنایع مدرن هستند و با قابلیت ‌های کنترل پیشرفته و طول عمر بالا، نقش اساسی در بهره‌ وری انرژی و کاهش هزینه ‌های عملیاتی ایفا می‌ کنند. نمودار زیر نشان دهنده مقایسه میزان گشتاور تولیدی موتورهای تکفاز، سه فاز و قطب سایه دار (shaded-pole) می باشد. در موتورهای AC مورد استفاده شرکت ebm-papst، مقدار ماکزیمم جریان شروع به کار چهار برابر جریان نامی می باشد.

انواع موتورهای AC شرکت ebm-papst در سه دسته زیر قرار می گیرند:

• موتور قطب سایه

هر قطب موتور به صورت الکترومغناطیسی به وسیله یک سیم پیچ به دو قطب اصلی و فرعی تقسیم می شود تا گشتاور شروع به کار را تولید کند. موتورهای قطب سایه دار شرکت ebm در مدل های 2 قطب و 4 قطب متقارن و در طراحی های روتور خارجی و روتور داخلی در دسترس هستند.

• موتور تک فاز با خازن

درموتورهای تک فاز، دو سیم‌ پیچ (سیم‌ پیچ اصلی و سیم‌ پیچ کمکی) با استفاده از یک خازن که به صورت سری به سیم‌ پیچ کمکی متصل شده است، میدان الکترومغناطیسی دوار را تولید می‌کنند.

• موتور سه فاز

سه فاز موتور با اختلاف ۱۲۰ درجه الکتریکی، هنگامی که به یک منبع تغذیه سه ‌فاز متصل می‌ شوند، یک میدان چرخشی دایره‌ ای تولید می ‌کنند. این میدان از تفاوت زمانی بین هر فاز ناشی می ‌شود که ولتاژ را به ترتیب و با اختلاف فاز به استاتور القا می ‌کند و باعث می ‌شود میدان مغناطیسی به طور پیوسته بچرخد، که در نهایت به حرکت روتور منجر می ‌شود. موتور سه فاز AC شرکت ebm-papst بازدهی بین 40 تا 80 درصد (با توجه به سایز) دارد. نمودار زیر نشان دهنده میزان گشتاور موتور AC سه فاز شرکت ebm در حالت های اتصال مختلف می باشد.

کنترل سرعت انواع فن AC و EC شرکت ebm-papst

سرعت فن مورد استفاده باید مطابق با کاربری که در آن استفاده می شود، تنظیم شود. در هنگام استفاده از تکنولوژی AC، به منظور تنظیم سرعت باید کارهای بیشتری صورت بگیرد و از تجهیزات جانبی بیشتری استفاده شود که همین امر باعث افزایش نویز و مصرف انرژی می شود. از سوی دیگر، تکنولوژی EC شرکت ebm-papst انتخابی ارزان تر و مقرون به صرفه تر است. موتور EC با تجهیزات الکترنیکی یکپارچه می تواند بدون نیاز به کمک وسایل جانبی (اینورتر، VFD و…) در بازه وسیعی از سرعت ها کار کند و همچنین میزان نویز و مصرف انرژی پایینی داشته باشد. جدول زیر به صورت خلاصه نشان دهنده مقایسه بین روش های مختلف کنترل سرعت در هر دو نوع فن AC و EC شرکت ebm می باشد.

در موتورهای EC شرکت ebm-papst، سه روش برای کنترل سرعت به کار گرفته می شود:

• PWM یا مدولاسیون پهنای پالس

• اینترفیس خطی (linear interface)

• MOD-BUS با استفاده از سخت افزار RS-485سیستم‌ های الکترونیکی یکپارچه در فن EC امکان کنترل پیوسته سرعت را فراهم می‌ کنند، که با توجه به نیازهای مختلف، می ‌توان به ‌سادگی سرعت فن را تنظیم کرد. این قابلیت تنظیم دقیق سرعت نه تنها باعث بهینه ‌سازی عملکرد می ‌شود، بلکه بهره ‌وری انرژی را نیز به طور قابل توجهی افزایش می‌ دهد.

در انواع فن AC به منظور کنترل سرعت از سیستم های حلقه باز زیر استفاده می شود که هرکدام مزایا و معایب خود را دارند:

• استفاده از سری مقاومت

استفاده از مقاومت بر سر مسیر جریان ورودی به فن برای تغییر سرعت آن یک روش کم هزینه بوده و مصرف انرژی کمی دارد با اینحال سطوح انتخابی سرعت به صورت ثابت هستند و نمی توان به هر سرعتی دست پیدا کرد.

• ترانسفورمر

ترانسفورمرها با استفاده از تغییر ولتاژ باعث تغییر سرعت می شوند و در این روش نیز سطوح سرعت انتخابی ثابت هستند.

• کنترل فاز

کنترل فاز نیز یکی از روش های تغییر سرعت موتور با استفاده از تغییر ولتاژ است که دارای هزینه کمی می باشد. در این روش برخلاف دو روش قبلی، تغییرات سرعت می تواند به صورت پیوسته باشد و سرعت به مقدارهای خاصی محدود نباشد. باید توشجه داشت که در هنگام استفاده از کنترل فاز به نویز و حرارت ایجاد شده در موتور در حین کار توجه کرد.

• درایو فرکانس متغیر VFD

استفاده از VFD یکی از معمول ترین روش های تغییر سرعت در موتورهای AC تنظیم سرعت در این روش با استفاده از تغییر فرکانس میدان مغناطیسی صورت می گیرد و به همین دلیل این روش بازدهی بالایی دارد. استفاده از VFD تغییرات سرعت را به مقدارهای خاصی محدود نمی کند و در هنگام کار می توان هر سرعتی را (در محدوده کاری موتور) بدست آورد.

باید توجه داشت که به هنگام استفاده از VFD از فیلترهای سینوسی استفاده کرد تا از بروز حرارت بیش از حد جلوگیری شود.

کسب اطلاعات بیشتر

با توجه به اینکه هلدینگ تهویه توس به صورت دوره ای انواع فن صنعتی مورد نیاز در بازار ایران را بر حسب نیاز صنایع موجود می کند، جهت اطلاع از موجود بودن انواع فن صنعتی شرکت ebm و همچنین قیمت محصولات لطفا با شماره زیر (بخش مهندسی فروش) تماس برقرار نمایید:

واتساپ: 989002158949+

ایمیل:  marketing@tahviehtoos.com