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以目标速度运行的电动换向电机优化风扇设计

通过丽莎EITEL.|2016年9月28日

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andy-holden-novatorque

Andrew T. Holden,P.E.

在某些情况下,新电机可以让工程师使用右电机来提高直接驱动风扇的效率。在这里,我们详细介绍了在2200到3200转之间运行的风扇是如何工作的。

由Andrew T. Holden,P.E.|销售主管 •Novatorque

一些电机设置-作为NovaTorque Premium Plus+ EC电机,我们在这篇文章中使用的例子-为通常由交流感应电机运行的风扇系统提供高效率以相对于NEMA优质产品的适度溢价购买。

事实上,如果工程师正在研究一种通常使用超大的3600转/分钟电机和VFD来满足转速低于3600转/分钟的风扇的应用程序,这种适度的价格溢价甚至是微不足道的。

同样,如果工程师正在设计一种系统,以取代通常超速1800转的感应电机,那么当系统进一步进入恒马力范围时,NovaTorque和ACIM产品之间的效率差异就会增加。

注:本文中提供的所有数据都是基于NEMA高级感应电机与NovaTorque EC电机的测力计测试。当这篇文章讨论特定的速度和必和必拓,潜在的前提是,设计可以得到更好的效率,在这个操作区域持有-甚至为其他速度和马力的选择。

01 - novatorque - 2400 rpm -马达直接驱动,粉丝

有许多直接驱动风扇应用,风扇速度在1,800和3,600转/分钟之间。这是一个具有挑战性的范围,用于挑选电机。选项是以1,800转/分的电机开头,并将其更快地运行到其恒定的马力范围内,直至目标速度......

或者使用3600转/分的电机,在恒转矩范围内低速运行至目标速度。

如果设计从1800转/分的交流感应电机开始,并在1800转/分以上的恒马力范围内运行,那么当控制将速度从1800转/分提高到2700转/分时,效率就会下降。

然后,当设计超过2,700转/分钟,除了降低效率,它也可能表现出降低的电机能力。更具体地说,ACIM的扭矩能力下降的速度可能比速度增加的速度更快,从而导致在这个范围内的马力下降。这种功率下降可能要求感应电机的功率过大,以满足风扇额定值。

设计也可以接近这种“无风扇的土地”使用3600转的电机。但取决于风扇和速度,设计可能需要一个超大的3600转的感应电机(让它满足目标bhp额定值在较低的速度比其铭牌速度)。如果需要,通常需要更大和更昂贵的VFD。此外,在变矩应用中,感应电机的效率随着转速的降低而降低。

采用这种方法,工程师将为感应电机和VFD组合付出成本代价,同时也会降低效率。

如今,还有第三个选择。这是使用电子换向电机(ECM) 2400 rpm的基础速度。EC电机不依赖于感应电机约定的决定电机基础速度的极数。事实上,永磁电机的一个伟大的特点是他们的平转矩曲线-高于和低于基本速度。

下面我们在这2,200至3,200转/克粉丝速度区域内回顾了三个典型的例子。

第一个例子:空气处理装置上的静压风扇的轮子在2200转/分钟时的最佳操作点是13 bhp。

02 - novatorque - 13 - hp - 2200 rpm -比较-直接驱动球迷- 01

注意从图表,感应电机的效率开始略有下降,因为它超过1,900转/分钟。即使EC电机的运行速度低于其基本速度,其在整个运行范围内的效率也远远高于ACIM。如果您继续降低速度,ACIM的效率将以比EC电机更快的速度下降。

03-Novatorque-Alliance-Fan-Array-C-Direct-Drive风扇

第二个例子:空气处理装置上的静压风扇的轮子在2,700转/分时的最佳工作点为15 bhp。

这个等级允许所有三种方法的比较…超速1800转的ACIM;超速2400rpm EC电机;超大尺寸和降低转速3600 rpm的ACIM。

04 - novatorque 15 - hp - 2700 rpm -比较-直接驱动球迷- 01

请注意,EC电机超过15 HP(1,800 rpm)风扇电机和20-HP 3,600 RPM Acim Fan电机的效率。

两种ACIM在最大工作点的效率相同,但1800转的ACIM将效率从2700转降低到1900转。

在这一点上,它开始再次减少。20hp 3600rpm的ACIM风扇电机在转速范围的上半部分略低于15hp 1800 rpm的ACIM风扇电机,在转速范围的下半部分超过15hp ACIM风扇电机的效率。

这种选择在近似15-HP Acim的效率需要更大的电机和VFD。如果工程团队在ACIMS之间选择,他们必须仔细评估风扇的操作范围以使最佳选择。ECM在整个速度范围内超过了两种ACIM选择的效率。

05-novatorque-alliance-fan-array-a-direct-drive-fans

第三个例子:空气处理器上的全体风扇的车轮在3,200 rpm的最佳操作点为15个BHP。

06 - novatorque 15 - hp - 3200 rpm -比较-直接驱动的粉丝

这个速度是测试EC电机的最大超速速度,更接近3600 rpm的ACIM的速度,减少了达到风扇运行点所需的速度减少。

再次,从电子表格和Novatorque ECPM电机超过ACIM电机效率的曲线的通知......

并提供了那种水平的输出,而没有过大的ACIM或VFD。

07-novatorque-alliance-fan-array-b-direct-drive-fans

关于作者:Andrew T. Holden

Andrew T. Holden, P.E.是NovaTorque, Inc.的销售主管,这是一家总部位于加州的公司,生产铁氧体永磁电机。Andy是佐治亚理工学院的工业工程师,拥有佐治亚州立大学的工商管理硕士学位,作为制造商代表在暖通空调行业工作了近10年。目前,他主要为工程师、建筑师、业主、oem、承包商、代表和终端用户代表NovaTorque的电机。

除了在暖通空调行业工作,他还在发电行业担任了5年多的顾问和负责国际事务的商业经理。


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标记:NOVATORQUE

关于作者

丽莎EITEL.

Lisa Eitel自2001年以来一直在电影行业工作。她的研究领域包括电机、驱动、运动控制、动力传输、线性运动、传感和反馈技术。她拥有机械工程学士学位,是Tau Beta Pi工程荣誉协会的入选者;女工程师协会成员;也是FIRST机器人七叶树地区赛的评委。除了她的motioncontroltips.com的贡献,她还领导了设计世界的季度运动问题的生产。

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