電子換向為交流和直流風扇應用提供更佳的節能效果
發布時間：2020-05-26 責任編輯：lina
【導讀】從計算機 係統、工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)到(dao)住(zhu)宅(zhai)和(he)商(shang)業(ye)建(jian)築(zhu)，全(quan)世(shi)界(jie)各(ge)種(zhong)能(neng)耗(hao)中(zhong)有(you)很(hen)大(da)一(yi)部(bu)分(fen)是(shi)用(yong)於(yu)為(wei)風(feng)扇(shan)供(gong)電(dian)以(yi)進(jin)行(xing)冷(leng)卻(que)和(he)通(tong)風(feng)。將(jiang)常(chang)規(gui)的(de)直(zhi)流(liu)或(huo)交(jiao)流(liu)供(gong)電(dian)電(dian)機(ji)更(geng)換(huan)成(cheng)電(dian)子(zi)換(huan)向(xiang)電(dian)機(ji)，它(ta)們(men)也(ye)可(ke)變(bian)得(de)更(geng)安(an)靜(jing)、更可靠，從而可提高效率並節省大量的電能。
將傳統的冷卻和通風風扇升級為電子換向等效產品，不僅可以提高效率，而且可以使運行更安靜，更可靠。
從計算機 係統、工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)到(dao)住(zhu)宅(zhai)和(he)商(shang)業(ye)建(jian)築(zhu)，全(quan)世(shi)界(jie)各(ge)種(zhong)能(neng)耗(hao)中(zhong)有(you)很(hen)大(da)一(yi)部(bu)分(fen)是(shi)用(yong)於(yu)為(wei)風(feng)扇(shan)供(gong)電(dian)以(yi)進(jin)行(xing)冷(leng)卻(que)和(he)通(tong)風(feng)。將(jiang)常(chang)規(gui)的(de)直(zhi)流(liu)或(huo)交(jiao)流(liu)供(gong)電(dian)電(dian)機(ji)更(geng)換(huan)成(cheng)電(dian)子(zi)換(huan)向(xiang)電(dian)機(ji)，它(ta)們(men)也(ye)可(ke)變(bian)得(de)更(geng)安(an)靜(jing)、更可靠，從而可提高效率並節省大量的電能。
無刷直流風扇
無刷直流 （BLDC ） dianjiyizaixuduoshiyongdiyazhiliufengshandelingyuzhongqudailechuantongdeyoushuadianji，lirulengquedianzibujian。tamengenggaodexiaolvdailailezhuduoyoushi，qizhongbaokuotigaoledianqinengxiaodengji，bingqiekeyanchangdianchi 供電的設備運行時間。另外，沒有碳刷則消除了常見的缺點，例如機械 磨損和電弧。此外，由於動力線圈位於轉子外部，可通過傳導進行冷卻，從而使電機能夠保持密封性，以防止灰塵或其他汙染 物進入內部。可使用電壓控製（例如常見的1-10V信號）或者使用由微控製器或電機驅動電路 生成的PWM信號，來調節風扇的轉速。
使用1-10V模擬控製，可通過熱敏電阻 電路輕鬆地隨著溫度的升高或降低，而增加或降低風扇的轉速。圖1顯示了負溫度係數（NTC）的熱敏電阻，如何確保所施加的電壓隨著，熱敏電阻的電阻隨溫度的升高，而線性增加，從而提高風扇速度以增加冷卻能力。
圖1. 使用NTC熱敏電阻進行溫度相關的電壓控製。
或者，可將固定頻率的脈衝寬度調製（PWM）方波，應用於風扇轉速控製的導線（圖2）。風扇轉速和，導通時間與PWM周期之比，成正比。
圖2. 電子換向風扇的簡單PWM控製。來源：Delta fans
電子換向風扇助推交流應用
作為傳統交流風扇的替代品，集成了交流/直流轉換和電動馬達 驅動電路的電子換向風扇，是一項相對較新的選擇。采用最新的電子技術和葉輪空氣動力學特性，Sunon的EBM-Papst和CF4113係列的K3G、R3G、ACI44和S3G係列的電子換向風扇可實現高達90％的效率，而最好的50Hz交流風扇效率隻有70-80％。除了幫助降低公用事業成本並進一步遵守生態設計法規（例如適用於額定功率從125W到500kW的所有應用的歐盟ERP法規）外，能耗的大幅度降低還降低了自發熱，從而有助於提高設備的可靠性。另一個優點是，根據EBM-Papst發布的信息，在可比的空氣性能下，電子換向風扇的噪聲通常約為交流風扇的一半，並且在某些工作場所可降低至6dB的低噪音，從而為工作人員或居住場所創造了更舒適的環境。
通過集成電源轉換和電機控製電子設備（使設備直接連接到交流電源），電dian子zi換huan向xiang風feng扇shan簡jian化hua了le設she計ji並bing節jie省sheng了le空kong間jian。選xuan擇ze電dian子zi換huan向xiang風feng扇shan的de工gong程cheng師shi們men，可ke以yi設she定ding數shu據ju表biao的de效xiao率lv將jiang代dai表biao整zheng個ge係xi統tong的de效xiao率lv。而er無wu需xu考kao慮lv傳chuan統tong交jiao流liu風feng扇shan必bi須xu附fu帶dai的de外wai部bu電dian源yuan和he控kong製zhi電dian子zi設she備bei的de額e外wai影ying響xiang。通tong常chang還hai內nei置zhi了le基ji本ben保bao護hu功gong能neng、幹擾抑製功能、軟ruan啟qi動dong電dian路lu和he通tong信xin端duan口kou。但dan電dian子zi換huan向xiang風feng扇shan的de尺chi寸cun可ke與yu類lei似si的de交jiao流liu風feng扇shan相xiang似si或huo相xiang同tong。此ci種zhong物wu理li兼jian容rong性xing可ke以yi輕qing鬆song替ti換huan現xian有you設she備bei設she計ji中zhong的de交jiao流liu風feng扇shan，因yin此ci升sheng級ji到dao電dian子zi換huan向xiang技ji術shu可ke以yi快kuai速su直zhi接jie地di進jin行xing。
傳統的交流風扇，以相對於交流電源頻率固定的轉子速度運行。如果需要變速，則需要使用三端雙向可控矽 開關 以斬波輸入的交流波形（圖3）或使用逆變器 變頻驅動器（圖4）進行相位控製。
圖3. 相位控製會截斷交流波形，以改變提供給電機的功率。（一般圖形 ，來源：https://www.orientalmotor.com/images/ac-motors /torque-motor-voltage-control.jpg
更高效率，更低噪音
caiyongxiangweikongzhi，suizhedianjisududejiangdi，zediannengxiaolvhuixianzhudijiangdi，dandianzihuanxiangfengshanzezaihenkuandefuzaifanweineiyijiejinzuigaoxiaolvdezhuansulianxuyunxing。lingyizhongxuanzeshinibianqiqudong，zhezengjialexitongdechengben，bingqiehaidailaileewaidediannengsunhao。erqie，kenengxuyaoewaidebaohuyifangzhiyouhaidezhoudianyahexiangguandezasandianliu ，這些雜散電流會導致軸承腐蝕並產生早期的故障。
圖4. 用於交流電機變頻控製的變頻驅動器。來源：http://www.ai rcareautomaTI on.com/data/arTI cle1.pdf
利用其內置的電子控製器，電子換向風扇允許使用簡單的模擬或PWMboxingyiyuzhiliufengshanxiangtongdefangshikongzhifengshandezhuansu。dianjisuduyudianyuanpinlvwuguan，bingqiebushoujiaoliudianyuandianyabodongdeyingxiang。dianzisudukongzhiweichanpinkaifarenyuantigongleqiansuoweiyoudelinghuoxing，keyizaiyingyonglingyujishangzuidachengdudijieshengdianneng，quebaoanjingyunxingbingchuangjianzhuruyuanchengkongzhihejianshizhileideewaizengzhigongneng。
EBM-Papst聲稱，在空調 冷凝器中，與傳統的相控交流電機在標稱速度下相比，電子換向風扇能耗降低了10％以上，而在其他工作點上則降低了50％。
例li如ru，在zai空kong調tiao或huo機ji械xie通tong風feng應ying用yong領ling域yu中zhong，可ke能neng需xu要yao係xi統tong隨sui著zhe氣qi流liu的de變bian化hua在zai管guan道dao中zhong保bao持chi恒heng定ding的de壓ya力li。相xiang反fan，在zai過guo濾lv係xi統tong中zhong，隨sui著zhe工gong作zuo壓ya力li在zai過guo濾lv器qi服fu務wu間jian隔ge之zhi間jian的de變bian化hua，可ke能neng要yao求qiu風feng扇shan保bao持chi恒heng定ding的de氣qi流liu。如ru果guo風feng扇shan速su度du恒heng定ding，則ze使shi用yong阻zu尼ni係xi統tong來lai調tiao節jie氣qi流liu，這zhe有you效xiao地di浪lang費fei了le一yi部bu分fen提ti供gong給gei風feng扇shan的de電dian能neng。通tong過guo響xiang應ying壓ya力li傳chuan感gan器qi 數(shu)據(ju)改(gai)變(bian)電(dian)子(zi)換(huan)向(xiang)風(feng)扇(shan)的(de)轉(zhuan)速(su)，可(ke)以(yi)在(zai)任(ren)何(he)給(gei)定(ding)時(shi)間(jian)內(nei)調(tiao)整(zheng)氣(qi)流(liu)和(he)壓(ya)力(li)以(yi)滿(man)足(zu)確(que)切(qie)的(de)要(yao)求(qiu)，從(cong)而(er)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi)的(de)性(xing)能(neng)並(bing)使(shi)能(neng)耗(hao)與(yu)係(xi)統(tong)需(xu)求(qiu)相(xiang)匹(pi)配(pei)，從(cong)而(er)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)並(bing)降(jiang)低(di)使(shi)用(yong)成(cheng)本(ben)。
除了避免電能浪費之外，降低風扇轉速還可以減少來自電機和空氣運動的噪聲。
以(yi)恒(heng)定(ding)的(de)電(dian)機(ji)速(su)度(du)改(gai)變(bian)氣(qi)流(liu)的(de)另(ling)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)開(kai)關(guan)多(duo)電(dian)機(ji)陣(zhen)列(lie)。冷(leng)凝(ning)器(qi)可(ke)能(neng)有(you)四(si)個(ge)以(yi)恒(heng)定(ding)速(su)度(du)運(yun)行(xing)的(de)交(jiao)流(liu)風(feng)扇(shan)。關(guan)閉(bi)兩(liang)個(ge)風(feng)扇(shan)可(ke)將(jiang)氣(qi)流(liu)減(jian)少(shao)50％，同時還降低50％的能耗。噪音降低約3dB。相比，當速度降低到50％氣流時，可比的四個電子換向風扇陣列消耗的電能不到最高能耗的三分之一，而噪音降低了15dB。
結論
最zui大da限xian度du地di提ti高gao冷leng卻que和he通tong風feng係xi統tong中zhong使shi用yong的de風feng扇shan的de效xiao率lv，可ke顯xian著zhu降jiang低di整zheng體ti的de能neng耗hao。有you效xiao利li用yong設she備bei外wai殼ke內nei部bu的de空kong間jian和he降jiang低di可ke聽ting見jian噪zao聲sheng，是shi采cai用yong改gai進jin冷leng卻que風feng扇shan技ji術shu可ke獲huo得de另ling外wai兩liang大da潛qian在zai優you勢shi。電dian子zi換huan向xiang（EC）風扇可以實現這些目標，並在外形不超過可比的常規交流電機的外形下，結合了交流和直流電機的優點。
（來源：電子發燒友）
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