Бесщеточный двигатель
Высокоскоростные бесщеточные двигатели: скорость, указанная на этикетке, — это самое простое
Крутящий момент, тепловой запас и срок службы подшипников определяют, будет ли быстрый двигатель продолжать работать после 5000 часов работы.
Модель повторяется при выборе источника питания. Два двигателя вытяжки поставляются с расценками: один указан на 2400 об/мин, а другой на 1100 об/мин, и более быстрый агрегат выглядит как очевидная покупка. Затем выполняется проверка воздушного потока с подключенными крыльчаткой, жироулавливающим фильтром и сопротивлением воздуховода. При измерении в этой рабочей точке высокоскоростной двигатель стабилизируется при более низком статическом давлении, нагревается сильнее и издает вой, который покупатели замечают в выставочном зале.
Скорость в таблице данных — это отправная точка, а не результат. Высокоскоростной бесщеточный двигатель оправдывает свою цену только тогда, когда он поддерживает скорость, необходимую вашему продукту, при вашей нагрузке, температуре окружающей среды и реальном рабочем цикле, а также когда система подшипников, баланс ротора и контроллер выбраны так, чтобы выдерживать скорость, указанную на этикетке.
Скорость, которая имеет значение: три цифры вместо одной
Бесщеточный двигатель коммутируется электроникой, что означает, что ротор следует полю, создаваемому контроллером. Он не может работать быстрее, чем напряжение и ток, подаваемые приводом, и он не может поддерживать скорость без достаточного крутящего момента, чтобы преодолеть нагрузку. Вот почему одно число оборотов почти ничего не описывает.
| Рисунок из таблицы данных | Что обычно описывает | Что проверить |
|---|---|---|
| Скорость без нагрузки | Скорость при номинальном напряжении, когда к валу ничего не прикреплено. | Скорость, которую достигает рабочее колесо после добавления нагрузки на фильтр, воздуховод и жироулавливающий экран. |
| Номинальная скорость при номинальном крутящем моменте | Одна точка на кривой «скорость-момент» при номинальном напряжении. | Пересекает ли ваша линия нагрузки кривую ниже предела непрерывной температуры, а не пиковой линии. |
| Диапазон регулирования скорости | Самая низкая и самая высокая скорость, которую может обеспечить программное обеспечение привода. | Полезный диапазон понижения: самая медленная настройка, которая при этом надежно запускается и не перегревается. |
| Частота и эффективность | Основная частота и потери в одной рабочей точке. | Потери, ток и шум во всем диапазоне скоростей, включая самый медленный шаг. |
Механическая скорость также устанавливает электрическую частоту. Четырехполюсный двигатель с двумя парами полюсов, вращающийся со скоростью 6000 об/мин, создает основную частоту 200 Гц. Потери в железе, вихревые токи и потери на переключение быстро превышают это значение, поэтому контроллеру приходится переключаться значительно выше основного значения, чтобы форма сигнала тока оставалась чистой, а ротор вращался плавно.
Берегись
Самая медленная настройка часто является самой горячей. Маленькие вентиляторные двигатели охлаждаются за счет создаваемого ими воздушного потока, поэтому температура обмотки при 300 об/мин может быть выше, чем при 1200 об/мин. Проверьте повышение температуры на самой низкой заданной скорости, а не только на номинальной скорости.
Почему бесщеточные двигатели держат скорость лучше, чем коллекторные или асинхронные двигатели
Коллекторный двигатель теряет скорость по мере увеличения нагрузки, поскольку интерфейс щетка-коллектор увеличивает сопротивление и искрообразование, а щетки изнашиваются быстрее всего на высокой скорости, а это именно то, где высокоскоростное приложение требует надежности. Асинхронный двигатель с экранированным полюсом или с конденсаторным питанием скользит против синхронной скорости, и это скольжение меняется в зависимости от напряжения питания, поэтому 10-процентное падение напряжения становится падением воздушного потока, которое может услышать клиент. Бесщеточный двигатель устанавливает свою скорость в контроллере, поэтому такое же проседание проявляется в виде небольшого провала, а не остановки крыльчатки.
- Никаких щеток и коммутатора, поэтому нет угольной пыли внутри кухонной вытяжки или воздухоохладителя, а также нет интервала замены щеток, который необходимо объяснить в гарантийном документе.
- Более высокий КПД в рабочей точке: хорошо подобранный бесщеточный двигатель вентилятора обычно работает в диапазоне от 80 до 90 процентов, против примерно 20–35 процентов для двигателя с экранированными полюсами и от 40 до 60 процентов для асинхронного двигателя с конденсаторным питанием.
- Электронное управление скоростью, поэтому несколько ступеней скорости происходит от одного двигателя без ответвительных обмоток, шестерен или механического демпфера.
- Прогнозируемый срок службы, поскольку точки отказа перемещаются от щеточного интерфейса к подшипникам, которые можно выбирать и смазывать на протяжении предполагаемого срока службы.
Маленький бесщеточный мотор редко умирает только от скорости. Он умирает от жары, нагрузки на подшипники и баланса ротора — трех вещей, которыми сложнее управлять из-за быстрой и компактной конструкции.
Это также помогает отсортировать кандидатов по принципу работы, а не по цене. Основные категории малых электродвигателей ведут себя совсем по-другому, когда в картину вступают диапазон напряжения, рабочий цикл и частота пуска-останова.
Выбор высокоскоростного бесщеточного двигателя для реальных нагрузок
Приведенная ниже последовательность действий предотвращает большинство возвратов на местах, и ответ поставщику обходится очень мало.
- Сначала зафиксируйте рабочую точку. Запишите требуемую скорость при полной нагрузке, крутящий момент или статическое давление на этой скорости, а также приемлемый диапазон напряжения питания, включая наихудший случай минус 10 процентов.
- Преобразование скорости в электрическую частоту. Умножьте число оборотов на количество пар полюсов и разделите на 60, а затем подтвердите, что предлагаемый контроллер, частота переключения и схема датчика могут эффективно обеспечить эту основу.
- Проверьте тепловой запас, а не просто повышение температуры. Классы изоляции, такие как B при 130 градусах Цельсия или F при 155 градусах, являются пределами, а не рабочими показателями, а смазка подшипников имеет свой собственный потолок.
- Сопоставьте механический интерфейс. Диаметр вала, биение, осевой люфт, жесткость крепления и степень балансировки ротора часто определяют уровень шума и срок службы подшипника больше, чем конструкция обмотки.
- Проверьте управление и ЭМС вместе. Более высокая частота переключения улучшает качество тока, но ухудшает выбросы, а бытовая техника обычно должна соответствовать ограничениям CISPR 14-1 как законченный продукт.
Примечание
Назовите стандарты в спецификации покупки: IEC 60034-1 для номинальных характеристик и производительности, IEC 60034-30-1 классы эффективности для двигателей с питанием от сети мощностью 0,12 кВт и выше, UL 1004 для двигателей, продаваемых в Северной Америке, и IEC 60335-1 для самого устройства. Список сертификатов, таких как UL, CE, CQC, RoHS или ISO 9001, представляет собой заявление, которое должно быть сопоставлено с отчетами об испытаниях, а не заменяет вашу собственную стендовую проверку.
Когда проект переходит от асинхронного двигателя к электронному, сравнение размера корпуса, номинальной скорости и типа управления в существующей линейке двигателей постоянного тока обычно происходит быстрее, чем проектирование с пустой страницы.
Вытяжки: где высокоскоростные бесщеточные двигатели окупаются в первую очередь
Вытяжка на кухне — самый очевидный случай, потому что один двигатель должен тихо работать на низкой скорости для кипячения и сильно нажимать на высокой скорости для жарки. Бесщеточный двигатель вытяжки обеспечивает несколько ступеней скорости от одного устройства и сохраняет эффективность на нижнем уровне, где асинхронный двигатель с ответвлением имеет тенденцию быть наименее эффективным. Он также работает меньше и холоднее, что помогает сделать капот тоньше и снизить уровень шума, который клиенты оценивают в выставочном зале.
Ожидайте, что крыльчатка будет вращаться со скоростью примерно от 1000 до 2500 об/мин в бытовых вытяжках, а вал двигателя будет вращаться быстрее в конструкциях с прямым приводом. Запрашивайте кривую давления-объема на каждом этапе скорости, а не одно значение максимального расхода воздуха, поскольку сопротивление воздуховода определяет, что на самом деле испытывает клиент на реальной кухне.
Воздухоохладители и испарительные охладители: длительный срок службы, влажный воздух, постоянная скорость
Воздухоохладитель работает часами, часто во влажном воздухе рядом с мокрой подушкой. Щетки плохо подходят для такой среды, поскольку угольная пыль и влага плохо сочетаются, а износ щеток проявляется как медленная потеря скорости, что пользователи воспринимают как слабую машину. Бесщеточный двигатель воздушного охлаждения полностью исключает щеточный интерфейс, обеспечивает ступенчатое или бесступенчатое регулирование скорости и поддерживает постоянный поток воздуха при изменении напряжения в сети в течение дня.
Для этой работы спросите об изоляционной обработке для влажных условий, защите от брызг на корпусе двигателя и о непрерывной, а не прерывистой работе. Двигатель, рассчитанный на короткие импульсы, выглядит привлекательно по цене и разочаровывает в полевых условиях.
Что необходимо проверить, прежде чем принять объемный заказ
Риск
Никогда не принимайте максимальную скорость без максимального значения. Превышение скорости может привести к взрыву ротора и повреждению подшипника, а в конструкциях с постоянными магнитами существует риск размагничивания, как только температура магнита превысит предельную температуру, обычно около 80 градусов Цельсия для стандартных марок N и примерно до 150 градусов Цельсия для марок SH. Запросите в письменном виде результат теста на превышение скорости и класс магнита.
- Выносливость работает при наихудших условиях окружающей среды, как на самой высокой, так и на самой низкой заданной скорости, в течение периода, который соответствует гарантии на продукт.
- Циклический запуск-стоп при самом низком напряжении питания, которое когда-либо видел прибор.
- Шум измеряется в дБ(А) на расстоянии одного метра на каждой ступени скорости, а не только на максимальной.
- Температура обмотки и подшипников на самой низкой скорости, где самоохлаждение самое слабое.
- Поведение защиты: термопредохранитель, защита по сопротивлению или отключение контроллера, а также действия устройства при срабатывании защиты.
Хороший знак
Опытный поставщик отвечает на эти вопросы, предоставляя данные и примерные сроки выполнения заказа. Например, Shengzhou Miduo Electric Appliance Co., Ltd. разрабатывает двигатели по чертежам или образцам клиентов, имеет собственную испытательную лабораторию и заявляет о ежедневной производительности более 80 000 штук с самопровозглашенной сертификацией CCC/CQC и опубликованным списком сертификатов. Относитесь к этим заявлениям как к вопросам, которые необходимо проверить во время утверждения образца, а не как к выводам.
Высокоскоростные бесщеточные двигатели не являются автоматически лучшими по сравнению с альтернативами. Они работают лучше, когда скорость соответствует нагрузке, тепловой запас проверяется как при самой медленной, так и при самой быстрой настройке, а система подшипников выбирается с учетом срока службы устройства. Покупатели, которые указывают рабочую точку, требуют кривую вместо пикового значения и тестируют образцы в худших условиях окружающей среды, обычно в конечном итоге получают двигатель, который работает бесшумно, удерживает поток воздуха в течение многих лет и обходится дешевле, чем более дешевый блок, который он заменил.
++86 13524608688
