EC-Motorok a légszállításban
Kovács Zoltán villamosmérnök
Budapest, 2008.04.01
Bevezetés • Az üzemeltetési költségek csökkentése. • A működtetés szabályozhatóságának biztosítása. • Elvárás: – Összhangban van a fenntartható fejlődést biztosítani szándékozó 2002/91 EK Európai Parlament direktívájával, a környezetterhelés csökkentésének igényével.
Tartalom •
AC és EC motorok működése
•
Az EC-Technológia előnyei
•
Termékpaletta
•
Folyamatos fejlesztések
•
Alkalmazások
•
Jövőbeli kilátások
Az AC és EC motorok működése Külső forgórészes AC motorok felépítése Rövidrezárt külső forgórész
Csapágyazás
Szigetelt, térben eltolt állórész tekercselés
Az AC és EC motorok működése EC motorok felépítése
Külső forgórész Állandó mágnesek
Állórész tekercselés
EC- Elektronika
Az AC és EC motorok működése Forgó mozgás kialakulása az EC motoroknál
Állandó mágneses forgórész
Állórész tekercselés
Az AC és EC motorok összehasonlítása Fordulatszám nyomaték görbék AC motorok
EC motorok
Az AC és EC motorok összehasonlítása Rövidre zárt forgórészű AC motorok indítási módszerei Csillag – delta indítás
Lágyindítóval
Frekvenciaváltóval
Az AC és EC motorok összehasonlítása EC motorok indítása
Az AC és EC motorok összehasonlítása Fordulatszám változtatási lehetőségek AC motorok esetében
Az AC és EC motorok összehasonlítása AC hajtás frekvenciaváltóval
EC motoros hajtás
• a maximális fordulatszámot a motor kialakítása határozza meg (függ a hálózati frekvenciától) • nmax<3000 min-1
• a maximális fordulatszámot a motor kialakítása (nincsenek kefék) és az EC elektronika (vezérlő) határozza meg • nmax=5500 min-1
Terhelés szabályozás • Változó térfogatáramú rendszernél (VRV), a b. ábra szerint a kevesebb térfogatáram mellett a rendszer nagyobb és nagyobb nyomásviszonyok mellett fog üzemelni. • Viszont a kevesebb térfogatáram ellenére nem lineárisan kevesebb teljesítmény felvételt jelent, az ismert összefüggés alapján. V& ⋅ ∆ p
P=
∆p
∆p
n1
n2 n3 M1
∆ p1 ∆ p2 ∆ p3
M2
M1
∆ p1
M2
η
M3
∆ p3 ∆ p2
M3
.
.
.
V3 V 2 V 1
.
V
.
.
.
.
V3
V2
V1
V
A hajtásszabályozások veszteségforrásai AC motor
P1: felvett teljesítmény Pm: mechanikai teljesítmény
EC motor
A hajtásszabályozások veszteségei 70 60
Veszteségek [%]
50 40 30 20 10 0 Osztott pólusú motor
1 fázisú motor segédfázissal
3 fázisú motor
EC-motor
Az EC és AC motor összehasonlítása Az alábbi az EC és AC motorral meghajtott ventilátorok jelleggörbéit látjuk. Az ábráról leolvasható, hogy az EC motorral hajtott ventilátor nagyobb teljesítményre képes.
Az EC és AC motor hatásfokának összehasonlítása
Költségek összehasonlítása Az üzemeltetési költségmegtakarítás éves szinten EC motor alkalmazásával: – Teljesítményigény csökkenés: 0,75 KW – Üzemeltetési idő (11h/nap - 5nap/hét - 50hét): 2750 h – Villamos energiaköltség: 35 Ft/KWh – Üzemeltetési költségmegtakarítás éves szinten: 72 187 Ft
Üzemeltetési költség összehasonlításán felüli műszaki többletszolgáltatás: (nmax=5500 min-1)
EC technika előnyei • • • • • • • •
Magas hatásfok Kismértékű melegedés Tömör felépítés A hálózati frekvenciától független Fokozatmentes fordulatszám szabályozhatóság Szinkron fordulatszám felett (>3000 min-1) lehetséges Alacsony zajszint Kiegészítő funkciók – beépített PID szabályozó, – igény szerinti programozás – pl. nyomásszabályozás
• Karbantartásmentes • Magas élettartam Az EC-motor egyesíti az aszinkronmotorok megbízhatóságát és az egyenáramú motorok hatásfokát
Alkalmazási lehetőségek Főbb alkalmazási területek: • • • • • •
Nyomásszabályozásos alkalmazás Légminőség szabályozás Master-Slave alkalmazás BUS rendszerű szabályozás Tetőventilátorok Légkezelőgépek
Minden új, sikeres termék elterjedése exponenciális görbe mentén terjed. A kezdeti sikerek további nagyobb teljesítményű motorok fejlesztését inspirálják
EC hajtáspaletta EC hajtás
Szeparált
Integrált
Szeparált 230V EC hajtás EKS 4 Főbb ismertetőjegyei: •Fordulatszám szabályozás •Nyomásszabályozás •Busz üzemmód •Hall szenzoros EC-motorokhoz
Motortípusok: Tápfeszültség: Hálózati frekvencia: Max. teljesítmény: Védettség: Hőmérs. tartomány:
GD80-42-4 1~230V 50/60 Hz 500W IP30 -20 °C - +40 °C
Be- / kimenetek: •Alapjel (0-10V DC) •Hibajelző relé (100V, 10mA) •+10V kimenet (alapjel állító potinak) •24V kimenet (pl.: nyomástávadónak) •RS 485 csatlakozási felület
Szeparált 230V EC hajtás EKS 4 - Alkalmazások
Szabadonfutó ventilátor légkezelő gépekben
Tetőventilátornyomásra szabályozva
GKH_250 -től GKH_400 -ig
DV310-4 G DV355-4 G DV400-4 G
0-10V Nyomástávadó
Szeparált 230V EC hajtás EKS 4 Tetőventilátorral 8/1.
1/1.
…8/8.
…1/8.
• Buszrendszerben akár 64 EC-vezérlő köthető össze 1 PC-re • Lakótelepek lépcsőházainak és mellékhelyiségeinek gazdaságos elszívására, ennek felügyeletére kiválóan alkalmas
Számítógép RS485-csatlakozással
• A szükséges elszívott légmennyiség folyamatos biztosítása, felügyeleti funkciók
Szeparált 400V EC hajtás
Főbb ismertetőjegyei: •Fordulatszám szabályozás •Nyomásszabályozás Motortípusok:
GD108-50-12 GD150-50-12 GD150-75-12 Tápfeszültség: 3~400V Hálózati frekvencia: 50/60 Hz Max. teljesítmény: 3,5kW Védettség: IP20 Hőmérs. tartomány: -10 °C - +40 °C
Be- / kimenetek: •Alapjel (0-10V DC) •Hibajelző relé (100V, 10mA) •+10V kimenet (alapjel állító poti) •24V kimenet (pl.: nyomástávadónak)
Szeparált 400V T03 – T06 Alkalmazások
Szabadonfutó ventilátorok EC-motorral: GKH_280 GKH_315 GKH_355 GKH_400 GKH_450 GKH_500 GKH_560
T03 – T06 Alkalmazás Rosenberg kompakt légkezelő gépben EC motorok
Rotációs EC vezérlők hővisszanyerő
Szabályozás AirTronic-100 / 200 DDC-vel
Integrált EC Integrált EC Főbb ismertetőjegyei: •Fordulatszám szabályozás •Nyomásszabályozás •Busz üzemmód •Zajmentes szinusz kommutáció Motortípusok:
GD150-55-12 GD150-85-12 Tápfeszültség: 3~400-480V Hálózati frekvencia: 50/60 Hz Max. teljesítmény: 3500W Védettség: IP54 Hőmérs. tartomány: -20 °C - +40 °C
Be- / kimenetek: •Alapjel (0-10V DC) •Hibajelző relé (100V, 10mA) •10V kimenet (alapjel állító poti) •24V kimenet (pl.: nyomástávadónak) •RS 485 csatlakozási felület •Fordulatszám kimenet (Master/Slave)
Integrált EC • Nem szükséges külön kábelezés a vezérlő és a motor között • A betáplálás és a jelvezetékek közvet-lenül csatlakoztathatók egyszerű beszerelés • Kompakt kivitel • Légtechnikai és konstruktív szempontból optimális egység
Integrált EC –elektromos csatlakozások
(0 … 10V, PWM)
∆p PE
L1
L2
L3
10 kΩ
+ 0 … 10V
A-RS485
A-RS485
B-RS485
A-RS485
GND
A-OUT
B-IN / (ENABLE)
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
+24V
8
+24V
7
A-IN2
6
GND
5
+10V
4
A-IN1 (0 … 10V, PWM)
3
GND
2
NO
X1: 1
COM
GKH_ with integrated electronics
NC
GKH_ mit integrierter Leistungselektronik
Integrált vezérlésű EC motor • Az „IP” védettség azonos a motoréval pl. IP54!. • A teljesítményelektronika fejlődése, az alkatrészek költségcsökkenése, a gyártástechnológia tökéletesítése során a hátrányok teljes egészében megszűntek. • • • • • •
Elektronika háza Kábelbevezetők Motorkábel Sorkapocs Mikrokontroller Szűrő
Az Integrált EC motorok alkalmazása Alkalmazási példák Nyomásszabályozás
Master / Slave
Busz rendszeres alkalmazás
Jövőbeli kilátások • Az integrált EC típuspaletta kibővítése: – GD108-50-12 (1~230V, 1700W)
– GD80-42-4 (1~230V, 500W)
• EC-motorok álló tengellyel: – GS80, GS108, GS150
Kompakt légkezelőgépek • A kompakt gépek bevezetését, elterjedését a piac követelte meg. EC-motorok
Rotációs hővisszanyerő
EC-vezérlők
Szabályozás: Rosenberg AirTronic 100/200 DDC-vel
Összegzés
• A Rosenberg GmbH fejlesztőmérnökei az energiatakarékosság, a környezeti terhelés csökkentés kihívásaira kifejlesztett ECmotoros hajtásszabályozással előremutató lehetőséget kínálnak a lég-és klímatechnika területén.
Köszönöm a figyelmüket !
