แอร์คูลเลอร์สองตัวออกจากโรงงานเดียวกันโดยมีเบลดแบบเดียวกัน ตัวเครื่องแบบเดียวกัน และระดับการไหลของอากาศเท่ากัน อันหนึ่งดึง 42 W; อีกอันดึงพลังงาน 34 W บนกระดาษ ความแตกต่างคือมอเตอร์ แต่ในทางปฏิบัติคือมอเตอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของไดรฟ์ และจุดที่แน่นอนบนเส้นโค้งที่เครื่องยึดมอเตอร์ขณะทำงาน
ข้อสรุปแรก: ประสิทธิภาพของก มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน ตัดสินใจโดยสามสิ่งที่คุณสามารถสร้างและตรวจสอบได้จริง ได้แก่ งบประมาณการสูญเสียภายในมอเตอร์ งบประมาณการสูญเสียในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนมอเตอร์ และจุดปฏิบัติการที่แอปพลิเคชันบังคับให้ทำงาน จุดสูงสุดของแผ่นข้อมูลคือจุดหนึ่งบนเส้นโค้ง สิ่งที่ลูกค้าจ่ายมานานกว่าสิบปีคือค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักสำหรับรอบการทำงานจริง อุณหภูมิแวดล้อม และความต้านทานการไหลของอากาศ
จัดตำแหน่งทั้งสามให้สอดคล้องกันและโดยทั่วไปมอเตอร์ BLDC ขนาดเล็กจะตัดกำลังไฟฟ้าเข้าประมาณหนึ่งในสี่ถึงหนึ่งในสามเมื่อเทียบกับมอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียวหรือขั้วสีเทาพื้นฐานที่มีขนาดเฟรมใกล้เคียงกันในการใช้งานพัดลม เข้าใจผิด - ปรับขนาดมอเตอร์ให้ใหญ่ขึ้น ไม่ต้องสนใจไดรเวอร์ ปล่อยให้มันทำงานที่โหลด 15% - และมอเตอร์ "ประสิทธิภาพสูง" จะทำงานเงียบๆ เหมือนมอเตอร์ทั่วไป
ประสิทธิภาพเป็นเพียงเส้นโค้ง ไม่ใช่ตัวเลข
ประสิทธิภาพถูกยกมาเป็นตัวเลขเดียวเพราะตัวเลขเดี่ยวๆ เปรียบเทียบได้ง่าย ในเครื่องใช้ไฟฟ้าจะมีพฤติกรรมเหมือนเส้นโค้งที่มีส่วนบนที่กว้างแต่มีขอบเขตจำกัด ในมอเตอร์ไร้แปรงถ่านขนาดเล็กที่ใช้ในเครื่องทำความเย็นด้วยลม พัดลมระบายความร้อน และตู้ดูดควัน ประสิทธิภาพสูงสุดมักจะอยู่ที่แถบ 80-90% เมื่อมีการวัดกำลังของเพลาพร้อมกับตัวขับของมอเตอร์ด้วย มอเตอร์ตัวเดียวกันที่ดันไปที่ 15-20% ของแรงบิดพิกัดมักจะลดลงในช่วง 50-60% เนื่องจากการสูญเสียเหล็ก การไขลาน และการสูญเสียสวิตช์จะไม่หดตัวเมื่อโหลดลดลง มอเตอร์ขั้วสีเทาที่มีขนาดใกล้เคียงกันมักจะเสนอราคาไว้ที่ไหนสักแห่งระหว่าง 20% ถึง 40% ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการเปลี่ยนจึงคุ้มค่าที่จะทำเลย
โดยปกติโค้งด้านบนของโค้งจะอยู่ที่ครึ่งบนของช่วงความเร็ว โดยอยู่ที่ประมาณ 60-85% ของแรงบิดปกติ และในช่วงกลางของช่วงความเร็วจะยังคงราบเรียบกว่าที่ผู้ซื้อส่วนใหญ่คาดหวัง ความเรียบนั้นเป็นส่วนที่มีประโยชน์: มอเตอร์ที่มีขนาดพอเหมาะกับจุดใช้งานจริง ไม่ใช่สำหรับการสตาร์ทในกรณีที่เลวร้ายที่สุด โดยจะใช้เวลาส่วนใหญ่ของชีวิตใกล้กับด้านบนแทนที่จะอยู่บนทางลาด
สี่สิ่งที่ควรค่าแก่การเรียกร้องจากซัพพลายเออร์ก่อนที่การสนทนาจะเปลี่ยนไปสู่เรื่องราคา:
- แผนที่ประสิทธิภาพ หรืออย่างน้อยสามจุด - โหลดต่ำ กลาง และพิกัด - แทนที่จะเป็นค่าสูงสุดเพียงค่าเดียว
- กำลังไฟฟ้าเข้าวัดที่จุดออกแบบของเครื่อง โดยใช้ใบพัดการผลิตและตัวเครื่อง ไม่ใช่บนเพลาเปล่า
- ข้อความที่ชัดเจนว่าผู้ขับขี่และผู้สูญเสียนั่งอยู่ในหรือนอกหมายเลขที่เสนอ
- Winding and magnet temperature after thermal steady state - two hours, not two minutes.
หากคำศัพท์ยังคงเป็นของเรา เกร็ดความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับมอเตอร์ เป็นสถานที่ที่เหมาะสมในการตรวจสอบคำจำกัดความก่อนที่คุณจะเปรียบเทียบราคาจากซัพพลายเออร์ต่างๆ
ค่าพีคที่วัดที่ 24 V บนเพลาเปิดที่มีตัวขับห้องปฏิบัติการนั้นไม่สามารถเทียบเคียงได้กับค่าพีคที่วัดที่ 12 V ผ่านแผงการผลิตภายในตัวเครื่องที่ปิดสนิท ซัพพลายเออร์สองรายที่ระบุว่า "มีประสิทธิภาพ 88%" อาจอธิบายถึงเครื่องจักรสองเครื่องที่แตกต่างกัน
ความสูญเสียที่แท้จริงจะไปอยู่ที่ไหน
มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีประสิทธิภาพด้วยเหตุผลเฉพาะ: การถอดแปรงออกจะลบเส้นทางที่สูญเสียสองเส้นทางในคราวเดียว หน้าสัมผัสของแปรงทำให้เกิดแรงเสียดทาน และยังสร้างแรงดันไฟฟ้าตกคงที่โดยประมาณ ซึ่งจะกลายเป็นส่วนแบ่งพลังงานอินพุตที่มากขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายลดลง สำหรับมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน 12 V ส่วนต่อประสานของแปรงเพียงอย่างเดียวสามารถใช้พลังงานอินพุตได้หลายเปอร์เซ็นต์ก่อนที่จะพิจารณาส่วนที่เหลือของเครื่อง
สิ่งที่มาแทนที่แปรงคืออินเวอร์เตอร์และไม่ฟรี สะพานสามเฟสที่มี MOSFET หกตัวจะเพิ่มการสูญเสียการนำไฟฟ้าและการสูญเสียการสลับ และไดรเวอร์ที่จับคู่ได้ไม่ดีสามารถคิดเป็น 10-20% ของการสูญเสียทั้งหมด Six-step commutation is cheap and perfectly adequate for a fixed-speed fan; การควบคุมแบบเน้นภาคสนามสามารถกู้คืนบางจุดที่มอเตอร์ใช้เวลาโหลดบางส่วน โดยเสียค่าใช้จ่ายในการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เร็วขึ้นและมีเวลาทางวิศวกรรมมากขึ้น
| กลไกการสูญเสีย | ส่วนแบ่งการสูญเสียทั้งหมดโดยทั่วไป | คันโยกการออกแบบหลัก |
|---|---|---|
| สเตเตอร์ทองแดง (ตัวต้านทาน) | 30-45% | ปัจจัยการเติมทองแดง ความหนาแน่นกระแส เส้นทางความร้อนไปยังตัวเครื่อง |
| เหล็ก (ฮิสเทรีซิสและกระแสไหลวน) | 15-25% | Lamination grade and thickness, flux density, slot geometry |
| ระบบอิเล็กทรอนิกส์ขับเคลื่อน (การนำและการสวิตชิ่ง) | 10-20% | ความต้านทานต่อ MOSFET, ความถี่สวิตชิ่ง, รูปแบบการมอดูเลต |
| ตลับลูกปืน ขดลวด และแรงต้านของโรเตอร์ | 5-15% | ประเภทแบริ่งและพรีโหลด การจัดตำแหน่งเพลา ความสมดุลของใบพัด |
| การสูญเสียที่หลงทางและฮาร์มอนิก | 3-10% | การรวมกันของเสาสล็อต การเอียง ความคลาดเคลื่อนในการผลิต |
รายละเอียดสองประการมีความสำคัญมากกว่าที่แผ่นข้อมูลจำเพาะส่วนใหญ่แนะนำ เกรดการเคลือบเป็นเกรดแรก: การเปลี่ยนไปใช้เหล็กกล้าที่มีความต้านทานสูงและบางลงจะช่วยลดการสูญเสียธาตุเหล็กที่เกิดจากกระแสหมุนวน ซึ่งเป็นส่วนที่ควบคุมได้ง่ายที่สุด การรวมขั้วของช่องและการเอียงเป็นประการที่สอง โดยทำให้เกิดการสูญเสียที่หลงทางและฮาร์โมนิค และที่สำคัญไม่แพ้กันคือเสียงที่เครื่องส่งเมื่อตั้งค่าความเร็วที่เงียบที่สุด
มอเตอร์ที่มีการวัดสูงกว่าแปดจุดบนม้านั่งอาจสูญเสียความได้เปรียบนั้นทันทีที่ทำการยึดเข้ากับตัวเครื่องด้วยใบพัดที่แตกต่างกันและท่อที่ยาวกว่า
How Load and Temperature Move the Operating Point
โหลดของพัดลมและโบลเวอร์เป็นไปตามกฎโดยประมาณสองข้อ: แรงบิดจะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว และกำลังของเพลาขึ้นอยู่กับลูกบาศก์ การลดความเร็วลงครึ่งหนึ่งจะลดการไหลของอากาศลงประมาณครึ่งหนึ่ง และลดกำลังของเพลาลงเหลือประมาณหนึ่งในแปด นั่นเป็นข้อโต้แย้งที่ชัดเจนที่สุดสำหรับความเร็วที่แปรผันในเครื่องดูดควันและเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศ เนื่องจากพลังงานส่วนใหญ่ถูกใช้ไปที่ด้านบนของช่วงความเร็ว ในขณะที่เวลาการทำงานส่วนใหญ่จะใช้เวลาต่ำกว่านั้นมาก
สิ่งที่ตรงกันข้ามก็เป็นจริงเช่นกัน ในเครื่องใช้ไฟฟ้า ประสิทธิภาพไม่ใช่สมบัติของมอเตอร์เพียงอย่างเดียว เป็นคุณสมบัติของมอเตอร์บวกกับเส้นทางอากาศ ตัวกรองที่อุดตัน ท่อหักงอ หรือตะแกรงที่มีขนาดเล็กลงเล็กน้อยจะเพิ่มแรงดันสถิต เพิ่มแรงบิดที่ใบพัดต้องการที่ความเร็วเท่ากัน และเลื่อนมอเตอร์ไปทางด้านขวาของเส้นโค้ง มอเตอร์ที่มีจุดสูงสุดขนาดใหญ่ยังคงสามารถอายุการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ 60% เนื่องจากเส้นทางอากาศไม่ตรงกับมอเตอร์
อุณหภูมิก็เปลี่ยนตัวเลขเช่นกัน ความต้านทานของขดลวดทองแดงเพิ่มขึ้นประมาณ 0.39% ต่อองศาเซลเซียส ดังนั้นขดลวดที่ให้ความร้อนตั้งแต่ 25 ถึง 90 องศาจะเพิ่มประมาณหนึ่งในสี่ของการสูญเสียความต้านทานที่กระแสเดียวกัน แม่เหล็กถาวรจะสูญเสียฟลักซ์ในขณะที่ NdFeB เผาผนึกอุ่นขึ้นประมาณ 0.11-0.12% ต่อองศาเซลเซียส ดังนั้นแรงบิดที่ใช้ได้ที่อุณหภูมิ 100 องศาจึงต่ำกว่าแรงบิดแค็ตตาล็อกที่วัดได้ที่อุณหภูมิห้องอย่างวัดได้ การเลือกเกรดแม่เหล็กที่หนักกว่าหรือเส้นทางระบายความร้อนที่ดีกว่าไปยังตัวเครื่องถือเป็นการตัดสินใจเรื่องต้นทุน ไม่ใช่การตัดสินใจทางเทคนิค
มอเตอร์ทุกตัวมีพื้นสูญเสียคงที่: การลากของแบริ่ง การไขลาน และการสูญเสียการสลับที่ไม่เคยหายไปที่โหลดต่ำ This is why efficiency falls toward zero as speed approaches zero, and why "efficiency at very low speed" is a misleading question. The useful question is total energy consumed across the duty cycle.
แอร์คูลเลอร์แสดงให้เห็นถึงปัญหาได้ดี มอเตอร์ทำงานเป็นเวลาหลายชั่วโมงในสภาวะที่เปลี่ยนแปลงไปตามสภาพอากาศ ดังนั้นมอเตอร์จึงต้องรักษาประสิทธิภาพที่สมเหตุสมผลในแถบความถี่กว้าง แทนที่จะอยู่ที่จุดเดียว That is the brief we design air cooler motors against.
AC หรือ BLDC: จับคู่มอเตอร์กับเครื่องใช้ไฟฟ้า
แปรงถ่านไม่ใช่ตัวเลือกที่ถูกต้องโดยอัตโนมัติ มอเตอร์ที่ทำงานด้วยคาปาซิเตอร์เฟสเดียวไม่มีระบบอิเล็กทรอนิกส์ ไม่มีการตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์ ไม่มีเฟิร์มแวร์ และมีชิ้นส่วนน้อยมาก ในเครื่องใช้ไฟฟ้าความเร็วคงที่ซึ่งมีรอบการทำงานรายวันสั้น พลังงานที่ BLDC ประหยัดได้อาจไม่สามารถชำระค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมภายในอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ได้ That calculation changes as soon as the load varies, the duty cycle gets long, or the appliance is expected to be quiet at low speed.
เมื่อทางเลือก AC ยังคงชนะ
การทำงานด้วยความเร็วคงที่ เป้าหมายด้านต้นทุนเชิงรุก การจ่ายไฟหลักที่สกปรกหรือไม่เสถียร และรอบการทำงานที่สั้น ล้วนนิยมใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียว หากเครื่องใช้ไฟฟ้าต้องการการไหลเวียนของอากาศเพียงครั้งเดียวและทำงาน 20 นาทีต่อวัน คำตอบทางวิศวกรรมที่ตรงไปตรงมามักจะเป็นเครื่องที่เรียบง่ายกว่า
เครื่องดูดควันอยู่อีกด้านหนึ่งของเส้นนั้น Suction demand rises and falls with what is on the hob, and the gap between a gentle simmer and a hot pan is a factor of several in airflow. มอเตอร์กระแสตรงพร้อมระบบควบคุมช่วยให้ฝากระโปรงติดตามโหลด แทนที่จะสลับระหว่างก๊อกสามครั้ง และนั่นคือจุดเริ่มต้นของการประหยัดพลังงานส่วนใหญ่ ไม่ใช่มาจากมอเตอร์แยกกัน We looked at the comparison in more detail in an article on how range hood DC motors improve energy efficiency compared with traditional AC motors .
สิ่งที่ต้องตรวจสอบก่อนที่คุณจะอนุมัติมอเตอร์
การตรวจสอบมีราคาถูกกว่าการทำงานซ้ำ A bench test at the design point takes half a day and answers questions a datasheet cannot.
- วัดกำลังไฟฟ้าเข้าที่แรงดันไฟฟ้าปกติของเครื่องโดยใช้ตัวขับการผลิตที่จุดหน้าที่ออกแบบ แทนที่จะเป็นจุดพิกัดของมอเตอร์
- วัดแรงบิดและความเร็วของเพลาในเวลาเดียวกัน Efficiency is torque times angular speed divided by electrical input power; estimating torque from current is only acceptable as a first pass.
- Run at least 90 minutes before recording data, so windings and magnets reach thermal steady state.
- Repeat at the low and high ends of the control range and at worst-case ambient temperature.
- Compare current draw against the approved sample, using a tolerance band you are willing to enforce; plus or minus 10% on current and 5% on speed covers normal production spread in small motors.
One hour of testing at the real duty point usually costs less than a single field-return batch. If a quoted efficiency cannot be reproduced in your own housing, it will not appear on the end user's electricity bill either.
เราสร้างสายมอเตอร์ทั้ง AC และ DC สำหรับการใช้งานเหล่านี้ - มอเตอร์ลมเย็น มอเตอร์ทำความร้อน มอเตอร์ฟูมน้ำมันที่ห่อหุ้มด้วยพลาสติก และกลุ่มผลิตภัณฑ์ DC - และเราพัฒนาตามแบบหรือตัวอย่างของลูกค้าในกรณีที่ซีรี่ส์มาตรฐานไม่พอดี
กำลังการผลิตรายวันที่สูงกว่า 80,000 หน่วยมีความสำคัญในที่นี้ในแง่ที่ต่างออกไป: ตัวอย่างที่คุณอนุมัติจะต้องสามารถทำซ้ำได้ในปริมาตร และความสม่ำเสมอในการจัดส่งมีมูลค่ามากกว่าตัวเลขสูงสุดที่ต้นแบบเท่านั้นที่สามารถเข้าถึงได้
Brushless DC motor efficiency is a system property. มอเตอร์มีส่วนช่วยในการสูญเสียหนึ่งส่วน ไดรเวอร์มีส่วนอีกส่วนหนึ่ง และใบพัด ท่อ และอุณหภูมิโดยรอบจะตัดสินว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าจะอยู่ตรงจุดใดบนเส้นโค้ง None of that can be settled by comparing peak numbers in two quotations. ลำดับงานตรงไปตรงมา: กำหนดจุดปฏิบัติงานจริง ถามถึงประสิทธิภาพ ณ จุดนั้นด้วยไดรฟ์การผลิต ทดสอบขณะอุ่นและภายในตัวเครื่องจริง และถือว่าช่องว่างระหว่างจุดสูงสุดและประสิทธิภาพการทำงานเป็นตัวเลขที่แสดงบนมิเตอร์
หากไม่มีซีรีส์มาตรฐานที่เหมาะกับจุดใช้งานนั้น ก็มักจะพัฒนามอเตอร์ให้เหมาะกับจุดนั้นได้ - ซึ่งเป็นวิธีที่มอเตอร์เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็กส่วนใหญ่ในตลาดมาถึงรูปร่างปัจจุบันตั้งแต่แรก
++86 13524608688
