İki hava soğutucu aynı fabrikadan aynı kanatla, aynı muhafazayla ve aynı hava akış oranıyla çıkar. Biri 42 W çekiyor; diğeri 34 W çekiyor. Kağıt üzerinde fark motordur, ancak pratikte fark motor, tahrik elektroniği ve cihazın çalışırken motoru tuttuğu eğri üzerindeki tam noktadır.
İlk olarak sonuç: bir verimliliğin fırçasız DC motor aslında tasarlayıp kontrol edebileceğiniz üç şeye göre belirlenir: motorun içindeki kayıp bütçesi, onu değiştiren elektronikteki kayıp bütçesi ve uygulamanın onu çalışmaya zorladığı çalışma noktası. Veri sayfası zirvesi, bir eğri üzerindeki bir noktadır. Bir müşterinin on yıl boyunca ödediği tutar, gerçek görev döngüleri, ortam sıcaklıkları ve hava akışı direncinin ağırlıklı ortalamasıdır.
Bu üçünü hizalayın ve küçük bir BLDC motor, bir fan uygulamasında benzer çerçeve boyutuna sahip gölge kutuplu veya temel tek fazlı endüksiyon motoruna kıyasla giriş gücünü genellikle dörtte bir ila üçte bir oranında kesecektir. Onları yanlış anlayın; motoru büyük boyutlandırın, sürücüyü görmezden gelin, %15 yükte çalışmasına izin verin - ve "yüksek verimli" bir motor sessizce sıradan bir motor gibi davranır.
Verimlilik Bir Sayı Değil, Bir Eğridir
Verimlilik tek bir rakamla belirtilir çünkü tek rakamların karşılaştırılması kolaydır. Bir cihazda geniş fakat sonlu bir tepeye sahip bir eğri gibi davranır. Hava soğutucularda, soğutma fanlarında ve davlumbazlarda kullanılan küçük fırçasız motorlarda, şaft gücü motorun kendi sürücüsü dahil edilerek ölçüldüğünde en yüksek verimlilik genellikle %80-90 bandına düşer. Nominal torkun %15-20'sine itilen aynı motor genellikle %50-60 aralığına düşer, çünkü demir kaybı, rüzgar ve anahtarlama kaybı yük azaldığında azalmaz. Benzer büyüklükteki bir gölge kutuplu motor genellikle %20 ile %40 arasında fiyatlandırılır, bu yüzden takas yapmaya değer.
Eğrinin tepesi genellikle hız aralığının üst yarısında, nominal torkun kabaca %60-85'inde bulunur ve aralığın ortasında çoğu alıcının beklediğinden daha düz kalır. Bu düzlük işin yararlı kısmıdır: En kötü durumdaki bir başlangıç için değil, gerçek görev noktası için boyutlandırılmış bir motor, ömrünün çoğunu eğim yerine tepeye yakın bir yerde geçirir.
Konuşma fiyata geçmeden önce bir tedarikçiden dört şey talep etmeye değer:
- Bir verimlilik haritası veya tek bir zirve rakamı yerine en az üç nokta (düşük, orta ve nominal yük).
- Giriş gücü, çıplak şaft üzerinde değil, üretim pervanesi ve mahfazası ile cihazın tasarım noktasında ölçülmüştür.
- Sürücünün ve kayıplarının belirtilen sayının içinde mi yoksa dışında mı olduğuna dair net bir ifade.
- Termal kararlı durumdan sonra sargı ve mıknatıs sıcaklığı - iki dakika değil, iki saat.
Eğer terminoloji hala oturmuyorsa, bizim motorlar hakkında temel bilgi noktaları farklı tedarikçilerden gelen teklifleri karşılaştırmadan önce tanımları kontrol etmek için makul bir yerdir.
Laboratuvar sürücüsüyle açık bir şaft üzerinde 24 V'ta ölçülen bir tepe değeri, kapalı bir mahfazanın içindeki bir üretim kartı aracılığıyla 12 V'ta ölçülen bir tepe değeriyle karşılaştırılamaz. "%88 verimli" ifadesini kullanan iki tedarikçi, iki farklı makineyi tanımlıyor olabilir.
Kayıplar Aslında Nereye Gidiyor?
Fırçasız motorlar belirli bir nedenden dolayı verimlilik açısından avantajlıdır: fırçaların çıkarılması aynı anda iki kayıp yolunu ortadan kaldırır. Fırça teması sürtünme yaratır ve aynı zamanda kabaca sabit bir voltaj düşüşü yaratır; bu, besleme voltajı ne kadar düşük olursa giriş gücünün daha büyük bir payı haline gelir. 12 V'luk bir fırçalı motorda, makinenin geri kalanı dikkate alınmadan önce fırça arayüzü tek başına giriş gücünün yüzde birkaçını tüketebilir.
Fırçaların yerini alan şey bir invertördür ve ücretsiz değildir. Altı MOSFET'li üç fazlı bir köprü, iletim kaybına ve anahtarlama kaybına neden olur ve kötü eşleşen bir sürücü, toplam kayıpların %10-20'sinden sorumlu olabilir. Altı adımlı komütasyon ucuzdur ve sabit hızlı bir fan için tamamen yeterlidir; Saha odaklı kontrol, daha hızlı bir mikro denetleyici ve daha fazla mühendislik süresi pahasına, motorun kısmi yükte zaman harcadığı birkaç noktayı kurtarabilir.
| Kayıp mekanizması | Toplam kayıpların tipik payı | Birincil tasarım kolu |
|---|---|---|
| Stator bakırı (dirençli) | %30-45 | Bakır doldurma faktörü, akım yoğunluğu, muhafazaya giden termal yol |
| Demir (histerezis ve girdap akımı) | %15-25 | Laminasyon derecesi ve kalınlığı, akı yoğunluğu, slot geometrisi |
| Tahrik elektroniği (iletim ve anahtarlama) | %10-20 | MOSFET'in açık direnci, anahtarlama frekansı, modülasyon şeması |
| Rulmanlar, rüzgar ve rotor çekişi | %5-15 | Rulman tipi ve ön yük, şaft hizalaması, pervane dengesi |
| Kaçak ve harmonik kayıplar | %3-10 | Yuva-kutup kombinasyonu, eğriltme, üretim toleransları |
İki ayrıntı çoğu teknik özellik belgesinin önerdiğinden daha önemlidir. Laminasyon derecesi ilkidir: daha ince, daha yüksek dirençli bir çeliğe geçmek, demir kaybının etkilenmesi en kolay kısım olan girdap akımı kısmını azaltır. Yarık-kutup kombinasyonu ve eğrilme ise ikincisidir: başıboş ve harmonik kayıpları ve aynı derecede önemlisi, cihazın en düşük hız ayarında çıkardığı gürültüyü şekillendirirler.
Bir tezgah üzerinde sekiz puan daha yüksek ölçüm yapan bir motor, farklı bir pervaneye ve daha uzun bir kanala sahip bir mahfazaya cıvatalandığı anda bu avantajını kaybedebilir.
Yük ve Sıcaklık Çalışma Noktasını Nasıl Taşır?
Fan ve üfleyici yükleri iki yaklaşık kuralı takip eder: tork hızın karesiyle artar ve şaft gücü küple artar. Hızın yarıya indirilmesi hava akışını yaklaşık yarı yarıya azaltır ve şaft gücünü kabaca sekizde bir oranında azaltır. Bu, davlumbazlarda ve hava soğutucularda değişken hız için en güçlü argümandır, çünkü enerjinin çoğu hız aralığının en üstünde harcanırken, çalışma süresinin çoğu bu aralığın çok altında harcanır.
Bunun tersi de doğrudur. Bir cihazda verimlilik yalnızca motorun bir özelliği değildir; bu, motorun artı hava yolunun bir özelliğidir. Tıkalı bir filtre, bükülmüş bir kanal veya biraz küçük boyutlu bir ızgara statik basıncı yükseltir, aynı hızda pervanenin talep ettiği torku artırır ve motoru eğrisinin sağ tarafına doğru kaydırır. Cömert bir tepe noktasına sahip bir motor, hava yolu hiçbir zaman ona uygun olmadığından ömrünü yine de %60 verimle tamamlayabilir.
Sıcaklık da sayıları değiştirir. Bakır sarım direnci santigrat derece başına yaklaşık %0,39 artar, dolayısıyla 25 ila 90 dereceye kadar ısınan bir sarım aynı akımdaki direnç kaybına kabaca dörtte bir oranında katkıda bulunur. Kalıcı mıknatıslar ısındıkça akıyı kaybederler - NdFeB'yi santigrat derece başına yaklaşık %0,11-0,12 oranında sinterlerler - dolayısıyla 100 derecede mevcut tork, oda sıcaklığında ölçülen katalog torktan ölçülebilir şekilde daha düşüktür. Daha ağır bir mıknatıs sınıfının veya mahfazaya giden daha iyi bir termal yolun seçilmesi teknik bir karar değil, bir maliyet kararıdır.
Her motorun sabit bir kayıp tabanı vardır: düşük yükte asla kaybolmayan yatak direnci, rüzgar ve anahtarlama kaybı. Hız sıfıra yaklaştıkça verimliliğin de sıfıra düşmesinin nedeni budur ve "çok düşük hızlarda verimlilik" neden yanıltıcı bir sorudur. Yararlı soru, görev döngüsü boyunca tüketilen toplam enerjidir.
Hava soğutucuları sorunu iyi bir şekilde göstermektedir. Hava şartlarına göre değişen koşullarda saatlerce çalışırlar, bu nedenle motorun tek bir olumlu nokta yerine geniş bir bant boyunca makul bir verimlilik sağlaması gerekir. Hava soğutucu motorları tasarladığımız özet budur.
AC veya BLDC: Motorun Cihazla Eşleştirilmesi
Fırçasız otomatik olarak doğru seçim değildir. Tek fazlı kapasitörle çalışan bir motorda elektronik yoktur, rotor konumu algılama yoktur, donanım yazılımı yoktur ve çok az parça vardır. Günlük görev döngüsü kısa olan sabit hızlı bir cihazda, BLDC tarafından tasarruf edilen enerji, ürünün ömrü boyunca oluşan ek maliyeti geri ödemeyebilir. Yük değiştiğinde, görev döngüsü uzadığında veya cihazın düşük hızda sessiz kalması beklendiğinde bu hesaplama değişir.
AC alternatifi hala kazandığında
Sabit hızlı çalışma, agresif maliyet hedefleri, kirli veya dengesiz şebeke beslemesi ve kısa görev döngüsü, hepsi tek fazlı asenkron motoru tercih eder. Cihaz yalnızca bir hava akışına ihtiyaç duyuyorsa ve günde yirmi dakika çalışıyorsa, dürüst mühendislik cevabı genellikle daha basit bir makinedir.
Menzil davlumbazları bu çizginin diğer tarafında bulunur. Emme talebi ocak üzerindeki malzemeye göre artar ve azalır ve hafif kaynatma ile sıcak tava arasındaki boşluk, hava akışında birçok faktöre bağlıdır. DC motor plus kontrolü, davlumbazın üç kademe arasında geçiş yapmak yerine yükü takip etmesini sağlar ve enerji tasarrufunun çoğu buradan kaynaklanır - izolasyonlu olarak motordan değil. Bir makalede karşılaştırmaya daha ayrıntılı olarak baktık. Davlumbaz DC motorları, geleneksel AC motorlara kıyasla enerji verimliliğini nasıl artırır? .
Bir Motoru Onaylamadan Önce Neleri Doğrulamanız Gerekir?
Doğrulama, yeniden işleme göre daha ucuzdur. Tasarım noktasındaki bir karşılaştırma testi yarım gün sürer ve veri sayfasının çözemediği soruları yanıtlar.
- Giriş gücünü, motorun nominal noktası yerine tasarım çalışma noktasında üretim sürücüsüyle cihazın normal besleme voltajında ölçün.
- Şaft torkunu ve hızını aynı anda ölçün. Verimlilik, tork çarpı açısal hızın elektriksel giriş gücüne bölünmesiyle elde edilir; Akımdan torkun tahmin edilmesi yalnızca ilk geçişte kabul edilebilir.
- Sargıların ve mıknatısların termal kararlı duruma ulaşması için verileri kaydetmeden önce en az 90 dakika çalıştırın.
- Kontrol aralığının alt ve üst uçlarında ve en kötü durumdaki ortam sıcaklığında tekrarlayın.
- Uygulamak istediğiniz bir tolerans aralığını kullanarak mevcut çizimi onaylanmış örnekle karşılaştırın; Akımda artı veya eksi %10 ve hızda %5, küçük motorlardaki normal üretim dağılımını kapsar.
Gerçek görev noktasında bir saatlik testin maliyeti genellikle tek bir sahadan dönüş partisinden daha az maliyetlidir. Eğer teklif edilen verimlilik kendi konutunuzda üretilemiyorsa, son kullanıcının elektrik faturasında da görünmeyecektir.
Bu uygulamalar için hem AC hem de DC motor hatları üretiyoruz (soğuk hava motorları, ısıtma motorları, plastik kapsüllü yağlı duman motorları ve DC serisi) ve standart bir serinin uymadığı durumlarda müşteri çizimlerine veya örneklerine göre geliştiriyoruz.
80.000 birimin üzerindeki günlük kapasite burada farklı bir anlamda önem taşıyor: onayladığınız numunenin hacimsel olarak tekrarlanabilir olması gerekir ve sevkiyat boyunca tutarlılık, yalnızca prototipin ulaşabileceği en yüksek rakamdan daha değerlidir.
Fırçasız DC motor verimliliği bir sistem özelliğidir. Motor bir kayıp bütçesine katkıda bulunur, sürücü de bir başka katkıda bulunur ve pervane, kanal ve ortam sıcaklığı cihazın gerçekte eğrinin neresinde olacağına karar verir. Bunların hiçbiri iki alıntıdaki en yüksek rakamları karşılaştırarak çözülemez. İş emri basittir: gerçek çalışma noktasını tanımlayın, üretim sürücüsüyle o noktada verimlilik isteyin, sıcak ve gerçek muhafazanın içinde test edin ve tepe noktası ile çalışma verimliliği arasındaki boşluğu sayaçta görünen sayı olarak değerlendirin.
Bu çalışma noktasına hiçbir standart seri uymuyorsa, motor genellikle buna göre geliştirilebilir; bu, piyasadaki çoğu küçük cihaz motorunun ilk etapta bugünkü şekline nasıl ulaştığını gösterir.
++86 13524608688
