Cet article analysera les différences entre les ventilateurs EC et AC du point de vue de leurs solutions de fabrication réelles, des principes de fonctionnement, des données du dynamomètre des moteurs associés, des données réelles de test de volume d’air des ventilateurs, des scénarios d’application réels des ventilateurs axials AC et EC, ainsi que des tendances de développement de l’industrie.
Solutions de fabrication réelles pour moteurs à courant alternatif
Enroulement du stator Rotor Cage Écureuil Schéma de l’assemblage rotor stator-rotor
D’après les photos réelles, on peut voir que le schéma d’enroulement croisé du moteur AC fait dépasser une partie du fil émaillé au-delà du noyau.
Le principal processus du principe de fonctionnement du moteur à courant alternatif est le suivant
1. L’enroulement du stator est connecté à un courant alternatif, et un champ magnétique rotatif et variable est généré dans l’enroulement.
2. Les lignes de flux magnétique rotatives et changeantes du stator passent à travers le rotor de la cage à écureuil. Selon le principe d’induction électromagnétique, un champ magnétique induit en rotation et changement sera induit sur le rotor, et le champ magnétique du rotor « suit » les variations du champ magnétique du stator.
3. Les deux champs magnétiques interagissent pour faire tourner le rotor.
Le plan de fabrication réel du moteur EC
Schéma de rotor et d’assemblage du rotor à aimant permanent de l’enroulement du stator
D’après les photos de l’objet réel, on peut voir que les moteurs EC utilisent principalement des enroulements centralisés, similaires à l’enroulement monodent de la bobine autour du stator, et que le fil émaillé a une distance de fil transversal plus courte. Le fil émaillé dépasse relativement moins le plan du noyau.
Principe de fonctionnement du moteur EC
Le principe de fonctionnement du moteur EC peut être simplifié en trois étapes suivantes :
1. L’alimentation AC d’entrée est remise en état et convertie en courant continu par le contrôleur, puis la puissance DC est ensuite convertie en courant alternatif de la fréquence requise par inversion, puis entrée dans l’enroulement du moteur via la tête de fil émaillé reliée à la carte de contrôle électrique. Le contrôleur génère un champ magnétique rotatif en reliant les enroulements dans l’ordre.
2. Le champ magnétique en rotation interagit avec le champ magnétique du rotor à aimant permanent pour faire tourner le moteur.
3. Le contrôleur peut déterminer avec précision la position du champ magnétique du rotor en surveillant les capteurs, le courant et la force électromotrice arrière ainsi que d’autres signaux, puis conduire l’enroulement correspondant pour former un champ magnétique moteur.
Analyse de l’économie d’énergie des moteurs EC en principe et en application par rapport aux moteurs AC
D’après l’analyse ci-dessus, on peut voir que les moteurs à courant alternatif établissent un champ magnétique efficace par induction électromagnétique, de sorte qu’une partie de l’énergie électrique est utilisée pour établir le champ magnétique, et que l’efficacité de conversion de l’énergie cinétique est réduite. Les moteurs EC utilisent des aimants permanents, donc il n’y a pas besoin d’énergie électrique pour établir le champ magnétique du rotor, donc aucune perte d’énergie.
Deuxièmement, il existe des différences dans les effets d’enroulement et de champ magnétique. Dans le processus d’enroulement à fente transversale des moteurs à courant alternatif, une grande partie du fil émaillé dépasse le noyau, ce qui provoque des fuites et de la chaleur, réduisant ainsi l’efficacité de la conversion du moteur en énergie cinétique. La méthode d’enroulement des moteurs EC peut réduire cette perte.
En raison du principe de conception par induction des moteurs à courant alternatif, le rotor et le stator ont une conception à glissement fixe. Lorsque le moteur dépasse la charge prévue, le glissement réel du moteur s’écarte du glissement prévu, réduisant ainsi la plage globale de haute efficacité. La conception à aimant permanent et la conception du contrôle de l’entraînement des moteurs EC éviteront efficacement cette situation. Afin de réduire ce défaut des moteurs AC, les onduleurs sont souvent utilisés dans des applications réelles pour ajuster la vitesse des moteurs AC. La régulation de la vitesse en fréquence variable comprend principalement trois processus : la rectification, l’inversion et le contrôle. Dans ces trois processus, l’efficacité de conversion varie selon le point de fonctionnement, allant approximativement de 85 % à 96 %. La principale perte d’énergie se trouve dans les liens de rectification et d’inversion, représentant environ 90 % de la perte totale. La valeur réelle de test de l’efficacité du contrôleur des moteurs EC est généralement supérieure à 97 %. En général, les moteurs AC avec onduleurs peuvent améliorer l’efficacité de fonctionnement des moteurs AC dans une certaine mesure, mais il existe encore un certain écart par rapport à l’EC.
Voici la courbe de dynamomètre d’un certain moteur AC et d’un moteur EC de la même plage de puissance et de vitesse.
À partir de la courbe, on peut tirer une conclusion : les moteurs EC sont plus efficaces et ont une gamme plus large de rendements élevés.
Analyse d’économie d’énergie des données de test des ventilateurs AC avec onduleurs et ventilateurs EC :
Grâce à l’analyse des données, on peut constater qu’au point de fonctionnement typique de 100Pa pour les grands ventilateurs à flux axial, l’efficacité de pression statique de la solution EC est 3,3 % supérieure à celle de la solution AC plus onduleur.
Solutions de fabrication réelles pour moteurs à courant alternatif
Enroulement du stator Rotor Cage Écureuil Schéma de l’assemblage rotor stator-rotor
D’après les photos réelles, on peut voir que le schéma d’enroulement croisé du moteur AC fait dépasser une partie du fil émaillé au-delà du noyau.
Le principal processus du principe de fonctionnement du moteur à courant alternatif est le suivant
1. L’enroulement du stator est connecté à un courant alternatif, et un champ magnétique rotatif et variable est généré dans l’enroulement.
2. Les lignes de flux magnétique rotatives et changeantes du stator passent à travers le rotor de la cage à écureuil. Selon le principe d’induction électromagnétique, un champ magnétique induit en rotation et changement sera induit sur le rotor, et le champ magnétique du rotor « suit » les variations du champ magnétique du stator.
3. Les deux champs magnétiques interagissent pour faire tourner le rotor.
Le plan de fabrication réel du moteur EC
Schéma de rotor et d’assemblage du rotor à aimant permanent de l’enroulement du stator
D’après les photos de l’objet réel, on peut voir que les moteurs EC utilisent principalement des enroulements centralisés, similaires à l’enroulement monodent de la bobine autour du stator, et que le fil émaillé a une distance de fil transversal plus courte. Le fil émaillé dépasse relativement moins le plan du noyau.
Principe de fonctionnement du moteur EC
Le principe de fonctionnement du moteur EC peut être simplifié en trois étapes suivantes :
1. L’alimentation AC d’entrée est remise en état et convertie en courant continu par le contrôleur, puis la puissance DC est ensuite convertie en courant alternatif de la fréquence requise par inversion, puis entrée dans l’enroulement du moteur via la tête de fil émaillé reliée à la carte de contrôle électrique. Le contrôleur génère un champ magnétique rotatif en reliant les enroulements dans l’ordre.
2. Le champ magnétique en rotation interagit avec le champ magnétique du rotor à aimant permanent pour faire tourner le moteur.
3. Le contrôleur peut déterminer avec précision la position du champ magnétique du rotor en surveillant les capteurs, le courant et la force électromotrice arrière ainsi que d’autres signaux, puis conduire l’enroulement correspondant pour former un champ magnétique moteur.
Analyse de l’économie d’énergie des moteurs EC en principe et en application par rapport aux moteurs AC
D’après l’analyse ci-dessus, on peut voir que les moteurs à courant alternatif établissent un champ magnétique efficace par induction électromagnétique, de sorte qu’une partie de l’énergie électrique est utilisée pour établir le champ magnétique, et que l’efficacité de conversion de l’énergie cinétique est réduite. Les moteurs EC utilisent des aimants permanents, donc il n’y a pas besoin d’énergie électrique pour établir le champ magnétique du rotor, donc aucune perte d’énergie.
Deuxièmement, il existe des différences dans les effets d’enroulement et de champ magnétique. Dans le processus d’enroulement à fente transversale des moteurs à courant alternatif, une grande partie du fil émaillé dépasse le noyau, ce qui provoque des fuites et de la chaleur, réduisant ainsi l’efficacité de la conversion du moteur en énergie cinétique. La méthode d’enroulement des moteurs EC peut réduire cette perte.
En raison du principe de conception par induction des moteurs à courant alternatif, le rotor et le stator ont une conception à glissement fixe. Lorsque le moteur dépasse la charge prévue, le glissement réel du moteur s’écarte du glissement prévu, réduisant ainsi la plage globale de haute efficacité. La conception à aimant permanent et la conception du contrôle de l’entraînement des moteurs EC éviteront efficacement cette situation. Afin de réduire ce défaut des moteurs AC, les onduleurs sont souvent utilisés dans des applications réelles pour ajuster la vitesse des moteurs AC. La régulation de la vitesse en fréquence variable comprend principalement trois processus : la rectification, l’inversion et le contrôle. Dans ces trois processus, l’efficacité de conversion varie selon le point de fonctionnement, allant approximativement de 85 % à 96 %. La principale perte d’énergie se trouve dans les liens de rectification et d’inversion, représentant environ 90 % de la perte totale. La valeur réelle de test de l’efficacité du contrôleur des moteurs EC est généralement supérieure à 97 %. En général, les moteurs AC avec onduleurs peuvent améliorer l’efficacité de fonctionnement des moteurs AC dans une certaine mesure, mais il existe encore un certain écart par rapport à l’EC.
Voici la courbe de dynamomètre d’un certain moteur AC et d’un moteur EC de la même plage de puissance et de vitesse.
À partir de la courbe, on peut tirer une conclusion : les moteurs EC sont plus efficaces et ont une gamme plus large de rendements élevés.
Analyse d’économie d’énergie des données de test des ventilateurs AC avec onduleurs et ventilateurs EC :
Grâce à l’analyse des données, on peut constater qu’au point de fonctionnement typique de 100Pa pour les grands ventilateurs à flux axial, l’efficacité de pression statique de la solution EC est 3,3 % supérieure à celle de la solution AC plus onduleur.