Kontrola prędkości wentylatora AC

Co to jest silnik prądu przemiennego?

AC fans are fans in an AC motor. AC motors usually have a squirrel-cage rotor with brushes, as opposed to an EC motor. Electric alternating current running through the stator windings generates a rotating magnetic field. This magnetic field induces currents in the rotor windings (Faraday’s law of induction).

Wentylatory AC to wentylatory z silmikami prądu przemiennego. Silniki prądu przemiennego mają zwykle wirnik klatkowy ze szczotkami, w przeciwieństwie do silnika EC. Elektryczny prąd przemienny przepływający przez uzwojenia stojana generuje wirujące pole magnetyczne. To pole magnetyczne indukuje prądy w uzwojeniach wirnika (prawo indukcji Faradaya). Silniki prądu przemiennego są dominującym silnikiem w zastosowaniach przemysłowych i w branży HVAC. Ze względu na szeroką gamę napędów o zmiennej prędkości i coraz bardziej inteligentne rozwiązania sterowania, możliwe zastosowania wydają się nieograniczone. Silniki prądu przemiennego są niezwykle niezawodne i bardzo wytrzymałe. Nie wymagają prawie żadnej konserwacji, a jeśli się zepsują, są łatwe do naprawy. Silniki prądu przemiennego są standardem branżowym i dlatego są powszechnie dostępne w bardzo szerokim zakresie mocy. Ze względu na ich długą historię istnieje wiele rodzajów silników prądu przemiennego:

• Silniki indukcyjne lub asynchroniczne
• Silniki sterowane napięciem
• Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi (PMSM)

Silniki indukcyjne to silniki asynchroniczne z wirnikiem klatkowym. Elektryczny prąd przemienny przepływający przez uzwojenia stojana generuje wirujące pole magnetyczne. To pole magnetyczne indukuje prądy w uzwojeniach wirnika (prawo indukcji Faradaya). Indukowane prądy generują pole magnetyczne wirnika. Pole wirnika magnetycznego pozostaje w tyle za polem magnetycznego stojana. Nazywa się to poślizgiem silnika. Wirnik nie jest zsynchronizowany z wirującym polem magnetycznym. Im większe obciążenie, tym większy poślizg i wyższy moment obrotowy silnika. Z tego powodu silniki te nazywane są silnikami asynchronicznymi lub silnikami indukcyjnymi. Silniki indukcyjne są standardem w większości zastosowań przemysłowych. W branży HVAC silniki indukcyjne są zwykle stosowane w większych instalacjach.

• IE1 Standardowa sprawność
• IE2 Wysoka wydajności
• IE3 Wydajność Premium
• IE4 - Super Premium Efficiency (PMSM)
• IE5 - Ultra-premium Efficiency (PMSM)

Główną różnicą między tymi wariantami jest zużycie energii. W wielu przypadkach stosuje się więcej miedzi w celu zminimalizowania strat, w niektórych silnikach IE3 kompletny wirnik jest wykonany z miedzi. Zwiększa to cenę zakupu silnika.

Silniki sterowane napięciem to silniki asynchroniczne, których prędkość można kontrolować poprzez zmniejszenie napięcia. Po przyłożeniu napięcia nominalnego silnik pracuje z dużą prędkością. Gdy napięcie silnika zostanie zmniejszone, silnik odpowiednio zwolni.

Gdy napięcie silnika spada, zmniejsza się również maksymalny moment obrotowy silnika. Tak długo, jak silnik pozostaje wystarczająco mocny, aby napędzać obciążenie, prędkość silnika można kontrolować poprzez zmniejszenie napięcia. Należy pamiętać, że nie wszystkie silniki są sterowane napięciem. Powszechnie stosowanymi typami silników sterowanych napięciem są jednofazowe stałe silniki z podzielonymi kondensatorami lub jednofazowe silniki z zacienionym biegunem.

Silniki sterowane napięciem są często silnikami jednofazowymi.

To, czy kontrola napięcia jest możliwa, zależy również od obciążenia związanego z silnikiem. Jeśli to obciążenie jest wentylatorem, jest bardziej prawdopodobne, że silnik może być sterowany napięciem. Wentylator ma kwadratową krzywą momentu obrotowego. Oznacza to, że zależność między prędkością silnika a momentem obrotowym silnika nie jest liniowa. Na przykład, jeżeli prędkość wentylatora zostanie zmniejszona o 10 %, moment obrotowy wymagany do utrzymania tej prędkości będzie o 20 do 30 % niższy niż moment obrotowy wymagany do utrzymania wysokiej prędkości. Dlatego wiele wentylatorów z silnikiem prądu przemiennego ma regulację napięcia. W przypadku stałego momentu obrotowego nie zawsze jest to możliwe.

Główną zaletą silników sterowanych napięciem jest ich prostota. Są łatwe do kontrolowania i łatwe do podłączenia. Ponadto są bardzo solidne i niezawodne. Jeśli się zepsują, są łatwe do naprawy.

Następujące techniki mogą być stosowane do regulacji prędkości silników prądu przemiennego sterowanych napięciem:

• 5-stopniowe regulatory prędkości – technologia autotransformatora
• Elektroniczne regulatoryprędkości - technologia kąta fazowego oparta na triaku
• Przemiennik częstotliwości – technologia modulacji szerokości impulsu (PWM) oparta na IGBT

Silniki elektryczne: 4-biegunowy, 50 Hz

Moc wyjściowa [kW]

Sprawność [%]

Jeśli potrzebne są bardzo wysokie poziomy energii, producenci stosują wirniki z magnesami trwałymi, jak w większości silników IE4 i IE5. Silniki z wirnikami z magnesami trwałymi muszą być sterowane przez przetwornicę częstotliwości. Silniki z magnesami trwałymi mają własne, stałe pole magnetyczne.