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                電子換向為交流和直流風扇應用╲提供ζ更佳的節能效果

                2020年05月21日 10:44 ? 次閱讀

                將傳統的冷卻和通風風扇升←級為電子換向等效產品,不僅可以提高︼效率,而且可以使運行更安靜,更可靠。

                計算機系統、工業自動化到@ 住宅和商業建築,全世界各種能耗中有很大一部分是用於為風扇供電以進行冷卻和通風。將常規的直流或交流供電電機更換成電子換向ξ 電機,它們也可變得更安靜、更可靠,從而可提高效率↑並節省大量的電能。

                無刷直流風扇

                無刷直流 (BLDC) 電機已在許多使用低壓直流卐風扇的領域中取代了傳統的有刷電機,例♀如冷卻電子部件。它們更高的效率帶來了諸多優勢,其中包括提高∩了電器能效等級,並且可延長電池供電的設◆備運行時間。另外,沒有碳刷則消除了常見的缺點,例如磨損和電弧。此外,由於動力線圈位於轉子外部,可通過傳◇導進行冷卻,從而使電機能夠保持密封性,以防止灰∞塵或其他汙染物進入內部。可使用電壓控制(例如常見的1-10V信號)或者︻使用由微控制器或電機驅動電路生成的PWM信號,來調節風扇的轉¤速。

                使用1-10V模擬控制,可通過探讨熱敏電阻電路輕松地隨著溫度的升高或降低,而▓增加或降低風扇的轉速。圖1顯示了負溫度系數(NTC)的☆熱敏電阻,如何確保所施加的電壓隨著,熱敏電阻的卐電阻隨溫度的升高╳,而線性增加,從而提高風扇速度以增加〇冷卻能力。

                電子換向為交流和直流風扇應用〓提供更佳的節能效果

                圖1. 使用NTC熱敏電阻進行溫度相關的電壓控制。

                或者,可√將固定頻率的脈沖寬度調制(PWM)方波,應用於風扇轉速控制的導線(圖2)。風扇轉速和,導通時間與PWM周期之比,成正比。

                電Ψ 子換向為交流和直流風扇應用提供更佳的節能效果

                圖2. 電子換向風扇的簡單※PWM控制。來源: Delta fans (https://www.delta-fan.com/Support/ApplicationNotes.htm)

                電子換向風扇助推交流應用

                作為傳統交流風扇的替代品,集成了交流/直流轉換和▃電動馬達驅動電路的電子換向風扇,是一項相對較新的選擇。采用最新的電子技術和葉輪空氣動力學特性,Sunon的EBM-Papst和CF4113系列的K3G、R3G、ACI44和S3G系列的電子換向風扇▅可實現高達90%的效率,而最好的50Hz交流風扇效率只有70-80%。除了幫助降低公用事業成本並進一步遵守生態設計法規(例如適用於額定功率從⊙125W到500kW的所有應用的歐盟ERP法規)外,能耗的大幅▲度降低還降低了自發熱,從而有助於提高設備的可靠性。另一個優卐點是,根據EBM-Papst發布的信息,在可比的々空氣性能下,電子換向風扇的噪聲通常約為交流風扇的一半,並且在某些工作場所可降低至6dB的低噪音,從而為工作人員或居住∞場所創造了更舒適的環境。

                通過集成電源轉換和㊣ 電機控制電子設備(使設備直接一阵欢呼連接到交流電源),電子換向風↙扇簡化了設計並節省了空間。選擇電子換向風扇的工程師們,可以設定數據表的效率將代表整個系統的效率。而無需考慮傳統交流風扇哦必須附帶的外部電源ζ 和控制電子設備的額外影響。通常還內置了基本保護功能、幹擾★抑制功能、軟啟動電路和通信端口。但電子換向風扇的尺寸可與類似∑的№交流風扇相似♀或相同。此種物理兼容性可以輕松替換現▓有設備設計△中的交流風扇,因此升級到電子換向技術可以快速直接「地進行。

                傳統的交流風扇,以相對於交流電源頻率固定的轉子Ψ速度運行。如果需要變速,則需要使用三端雙向開關以斬波輸入的交流波形(圖3)或使用○變頻驅動器(圖4)進行相位控制。

                電子換向為交流和直流風扇應用提供更佳的節能效果

                圖3. 相位控制會截斷交流波㊣ 形,以改變提供給電機的功率。(一般圖形,來源: https://www.orientalmotor.com/images/ac-motors/torque-motor-voltage-control.jpg

                更高效率,更低噪音

                采用相位控︼制,隨著電機速度的降低,則電能效率會顯著地降低,但電子換向風扇則在很寬的負︽載範圍內以接近最高效率的轉速連續運行。另一種選擇是逆變器驅ζ 動,這增加了系統的成本,並且還帶來了額外↓的電能損耗。而且,可能需要額外的保護以防止有害〖的軸電壓和相〓關的雜散電流,這些雜散電流會導致軸承腐蝕並產生早期的故障。

                電子換向為交流和直流風扇應用提供更佳的節能效果

                圖4. 用於交流電機變頻控∩制的變頻驅動器。來源: http://www.aircareautomaon.com/data/arcle1.pdf

                利用其內置的電子控制器,電子換向風扇允許使用簡單的模擬或PWM波形以與直流風扇相同的方式控制風扇的轉速。電機速度與電源頻率無關,並且不受交流電源電◇壓波動的影響。電子速度控制為產品開發人員提供了前所未有∞的靈活性,可以在應◢用領域級上最大程度地節省電能,確保安靜運行並創建諸如遠程控想是这么想制和監視之類的額外增值功能。

                EBM-Papst聲稱,在空調冷凝器中,與傳統的相控交流電機在標稱速度下相比,電子換向風扇◣能耗降低了10%以上,而在其他工作點上則降低了50%。

                例如,在空調或機械通▓風應用領域中,可能需要系統隨著氣流的變化在管道中保持恒定的壓力。相反,在過濾系☆統中,隨著工↑作壓力在過濾器服務間隔之間的變化,可能要求風扇保持恒定的氣流。如果風扇速度恒定,則使用阻◆尼系統來調節氣流,這有效地浪費了一部分提供給風扇的電能。通過響應壓力傳感器數據改變電子換向風扇的轉速,可以在任何給定時間內調整氣流和壓力以滿足確切的要求,從而保持一致的性能並使能耗與系統需求相匹配,從而最大限度地提高效率並降低使用成本。

                除了※避免電能浪費之外,降低風扇轉速還可以減少來自電機和空氣運動的噪∞聲。

                以恒定的電機速度改變氣流的另一種方法是開關多電機陣列。冷凝器可能有四個以恒定速度運行的交流風扇。關閉兩個風扇可將氣流減少50%,同時還降▅低50%的能耗。噪音降低約3dB。相比,當速度降低▓到50%氣流時,可比的四個電子換向風扇陣列消耗的電能不到最高能耗的三∏分之一,而噪音降低了15dB。

                結論

                最大限度地提高冷卻和通風系統中使用的風扇的效卐率,可顯著降低整體的能耗。有效利用設備外殼內部的空間和降低可聽見噪聲,是采用改進冷卻風扇技術可獲得另外兩大潛在優※勢。電子換向(EC)風扇可以實現這些目標,並在外形不超過可比的常規①交流電機的外形下,結合了交流和直流電機∑ 的優點。

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                滑環電刷作用及工作原理

                什△麽是無刷直流電機(BLDC)以及它的應用

                無刷直流電機(BLDC)克服了ㄨ有刷直流電機的先天性缺陷,以電子換向器取代了機械換向器,所以無刷直流電....
                發表於 2019-06-06 13:34? 13647次閱讀
                什麽是無刷』直流電機(BLDC)以及它的應用

                解析什→麽是無刷直流電機(BLDC)

                無刷直流電機(BLDC)克服了有刷直流電機的先天性缺陷,以電子換向器取代了機械換向器,所以無刷直流電....
                發表於 2019-05-28 14:23? 3527次閱讀
                解析什麽是無刷直流電機(BLDC)

                Power Integrations推出各︻種高效...

                BridgeSwitch器件的半橋驅動器集成方式可以非常靈⌒ 活地適用於單相或多相電機驅動應用,並且兼容....
                發表於 2019-04-16 14:55? 2026次閱讀
                Power Integrations推出各種高效...

                無刷直流電機中小型控制致動系統的設計

                增加的復雜性來自許多來源。首先,雖然傳統的有刷直流電機只№需要一個H橋,但BLDC需要三對獨立的MOS....
                發表於 2019-04-15 08:27? 2170次閱讀
                無刷直流電機中小型控制致動系統的設計

                無刷直流電機驅動的樂趣〖在於算法

                無刷√直流電機驅動的樂趣在於算法。您可以實現有傳感器或無傳感器監控、梯形或正弦控制、磁場定向控制(FO....
                發表於 2019-04-11 10:18? 3938次閱讀
                無刷直流電機驅動的樂趣在於算法

                無刷電機是什麽◎意思

                無刷電機一盤指◆的是無刷直流電機由電動機,它主體和驅動器組成,是一種典型的機電一體『化產品。 由於無刷直....
                發表於 2019-04-10 13:50? 12018次閱讀
                無刷電機是什麽意思

                東芝研發一想到这里出采用無刷直流電機的變頻驅動方〗案

                此參考設計使用東芝電機驅動專用單片機TMPM375FSDMG和智能功率模塊(IPD)TPD4123A....
                發表於 2019-04-05 17:18? 2842次閱讀
                東芝研發出采用無刷直流電機的變頻驅動方案

                爆滿!近1000人參會,2019年無刷直流電機控...

                2019年3月28日,由<電子發燒友>主辦的<2019年無刷直流電機控制技術研討會>在深圳科興¤科學園成功舉辦,會議全程現場人氣爆滿。
                發表於 2019-03-28 18:50? 8283次觀看
                爆滿!近1000人參會,2019年無刷直流電機控...

                什麽是BLDC直流無刷電機?怎麽學好BLDC直流...

                一、何謂電機? 供給電力(電壓、電流)後,能夠進行機械般的運動的就是電機。電機有各式各樣的種類,而B....
                發表於 2019-03-21 15:09? 5102次閱讀
                什麽是BLDC直流無刷電機?怎麽學好BLDC直流...

                無卐刷直流電機與永磁同步電動機的工作原理

                BLDC:即無刷■直流電機(Brushless Direct Current)與PMSM:永磁同步電動....
                發表於 2019-03-14 15:52? 14171次閱讀
                無刷直流電機與永磁同步△電動機的工作原理

                全新系列々閉環智能BLDC電機

                TRINAMIC 運動控制公司∮宣布推出他們的第一代智能BLDC電機系列,其額定速度為4000rpm,....
                發表於 2019-02-13 12:59? 3586次閱讀
                全新系列閉環智能BLDC電機

                Allegro致力技術創新發布全新無刷直流(BL...

                Allegro功率器件業務部副總裁Vijay Mangtani解釋說:“QuietMotion系列所....
                發表於 2019-02-11 08:58? 932次閱讀
                Allegro致力技術創新發布全新無刷直流(BL...

                采用8位單片機的正♀弦波驅動實現電機變頻控制系統設...

                無刷直流電▂機一般采用方波驅動,采用霍爾傳感器采樣轉子位置,以ㄨ此為基準信號控制繞組強制換相。這種方案控....
                發表於 2018-12-31 11:09? 1798次閱讀
                采用8位單片機的正弦波驅動實現電機變頻控制系統設...

                采用DSP實現控制PI算法實現無刷属下直流電機的數字...

                所謂飛輪儲能(Flywheel Energy Storage , FES)技術,就是利用高速旋轉的飛....
                發表於 2018-12-31 08:18? 2716次閱讀
                采用DSP實現控制PI算法實現無刷直流電機的數字...

                電機驅動電路的行業趨勢及提高電機◥設計能效的解決方...

                隨著節能成為◥全球範圍關註的焦點,電機設計的能效也成為▼一個引人關註的問題。由々於各國政府相繼出臺各種法規....
                發表於 2018-12-27 08:21? 2729次閱讀
                電機驅動電路的行業趨勢及提高電機設計能效的解決方♂...

                集成智能之如何改善EMI性能

                BLDC電機在10-100kHz範圍內的高開關頻率條件下驅動□。在這種高頻下,高dv/dt和寄生電感的....
                發表於 2018-10-18 08:14? 2583次閱讀
                集成智能之如何改善EMI性能

                Melexis推廣鎖存器和開關產品中的集磁片(I...

                隨著無刷直流 (BLDC) 電機愈發受到鼓風機◥、冷卻風扇以及泵類產品等眾多應用的青睞,對其控制精ぷ密度....
                發表於 2018-10-12 15:04? 3700次閱讀
                Melexis推廣鎖存器和開關產品中的集磁片(I...

                分析相位捕獲過█程中的原理

                在誤差帶大於捕獲帶時采用電流閉環升速,當便是我一身医术誤差帶小於捕獲帶時,進人鎖相模式。對相位捕獲帶的分析將對誤差....
                發表於 2018-09-27 10:39? 2301次閱讀
                分析相位捕獲過程中的原理

                分析無刷直流電機的工作特征及原理

                科學技術的迅猛發展,帶來了電力半導體技術的飛》躍。開關型晶體管的研制成功,為創造新型直流電機——無刷直....
                發表於 2018-09-27 10:38? 12167次閱讀
                分析無刷直流電機的工作特征及原理

                拆分無刷直流電機結構

                電機本體的主要部件有轉子和定子。首先,它們必須滿№足電磁方面的要求,保證在工作氣隙中產生足夠的磁通,電....
                發表於 2018-09-27 10:37? 12262次閱讀
                拆分無刷直流電機結構

                對比有刷 無刷直流電機的原理

                在無刷直流電機中,借助反映主轉子位置的位置傳感器的輸出︼信號,通過電子換相線路去驅動與電樞繞組連@ 接的相....
                發表於 2018-09-27 10:35? 6140次閱讀
                對比有刷 無刷直流電機的原理

                解析電動↓勢平衡方程式並分析其運行特征

                電機是一種輸入電功率、輸出機械功率的原動機械。因此,我們最關心的是它的轉矩、轉速,以及轉矩和轉速隨輸....
                發表於 2018-09-27 09:37? 3947次閱讀
                解析電動∮勢平衡方程式並分析其運行特征

                無刷直流電機構成及工作原理詳解

                電機主要由永磁材料制造的定■子、繞有線圈繞組的轉子(電樞) 、換向器和電刷等構〗成。只要√在電刷的A和B兩....
                發表於 2018-09-06 16:28? 93440次閱讀
                無刷直流電機構成及工作原理詳解

                elmos推基於▽直流無刷電機72V三相半橋驅動器...

                2018年8月20日訊,德國elmos公司日前宣布推出一款用於直流』無刷(BLDC)電機的72V三相半....
                發表於 2018-08-20 14:06? 5820次閱讀
                elmos推基於直流無刷電機72V三相半橋驅動器...

                無刷直流電機智能控制的方法

                發表於 2018-07-27 19:13? 2780次閱讀
                無刷直流電機智能控制的方法

                集成式電機驅動器和控制器芯片◢方案

                無刷直流 (BLDC) 電機在各種各樣的應用中廣受青睞,如計算機冷卻風︻扇、磁盤驅動器、無線電動工★具、....
                發表於 2018-07-24 09:23? 7619次閱讀
                集成式電機驅動器和控制器芯片方案

                無刷直流電機的結構與特性

                近年來,伴确是如此隨著電子電力技術的發展和新型永磁材料的興起,無刷直流電機也出現在人們的視野當中,它是現代╳工....
                發表於 2018-07-17 11:12? 3678次閱讀
                無刷直流電機的結構與特性

                了解如■何使用TI的無刷直流電機的傳感器技術控』制電...

                了解如何〇使用TI最新的無刷直流電機的傳感器ξ技術,來控制你的電機! InstaSPIN- BLDC是一....
                發表於 2018-06-13 01:58? 3329次觀看
                了解如何使用TI的無刷直流電機的傳感器技術控制電...

                使用 DRV8301- HC - C2- KIT...

                電機控制變∮得容易了!使用 DRV8301- HC - C2- KIT對DRV8301集成電機預驅動速....
                發表於 2018-06-13 01:53? 2905次觀看
                使用 DRV8301- HC - C2- KIT...