Расшифровка терминологии двигателей может привести к разочарованию, особенно при сравнении работы и производительности различных типов двигателей. Например, некоторые двигатели характеризуются своей скоростью (синхронной или асинхронной), в то время как другие характеризуются методом коммутации (щеточный или бесщеточный). И еще возникает вопрос о том, работает ли двигатель от сети переменного или постоянного тока, но даже это, казалось бы, простое различие может ввести в заблуждение. Показательный пример: двигатели “постоянного тока” используют источник питания постоянного тока, но ток переключается на переменный для питания обмоток двигателя, поэтому некоторые эксперты утверждают, что технически эти двигатели следует отнести к той же категории, что и двигатели, работающие от переменного тока. И как раз в тот момент, когда вы думаете, что разобрались со всей терминологией и спецификациями, появляется еще одно название или аббревиатура, добавленная к смеси.

В мире управления движением относительно новым отличием двигателя, которое становится все более распространенным, является термин “двигатель с электронной коммутацией”, или “EC”. Итак, как этот “новый” двигатель EC вписывается в существующую иерархию?

Короткий ответ таков: электромоторы — это не новая технология. Это просто бесщеточные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (BLDC), которые отличаются способом коммутации (т.е. электронным), а не физической характеристикой отсутствия щеток. Эти двигатели, независимо от того, называются ли они “бесщеточными двигателями постоянного тока” или “с электронной коммутацией”, имеют ротор с постоянным магнитом и намотанный статор. Электроника определяет последовательность коммутации, или включение питания обмоток статора на основе положения ротора, которое чаще всего обеспечивается либо тремя датчиками Холла, либо поворотным энкодером (хотя существуют способы определения положения ротора без дополнительных устройств обратной связи).

Быстрый поиск в Google по “EC motor” или “двигатель с электронной коммутацией” показывает, что эта терминология широко используется на рынках систем кондиционирования и охлаждения, особенно для такого оборудования, как вентиляторы, воздуходувки и компрессоры, которые традиционно питаются от асинхронных двигателей переменного тока.

Напомним, что Асинхронные двигатели переменного тока работают от переменного тока, подаваемого на статор, который создает вращающееся магнитное поле. Это поле индуцирует ток и, следовательно, магнитное поле в роторе. Магнитные поля статора и ротора вращаются с разной скоростью (они же “асинхронные”) для создания крутящего момента. Несмотря на дешевизну и простоту в эксплуатации, две основные рабочие характеристики двигателей переменного тока приводят к снижению эффективности по сравнению с двигателями BLDC, также известными как EC. Во—первых, индуцирование тока в обмотках ротора увеличивает энергопотребление, а во—вторых, разница в скорости между магнитными полями, известная как “скольжение”, вызывает выделение тепла. Эта неэффективность не осталась незамеченной Министерством энергетики Соединенных Штатов.

Двигатели BLDC, или EC, обладают высокой эффективностью в диапазоне скоростей, а не высокой пиковой эффективностью на одной скорости.

Этот отчет, опубликованный в 2013 году, подробно описывает анализ энергопотребления Министерства энергетики в США. Отчет показывает, что на конечное потребление энергии в жилых и коммерческих помещениях приходится примерно 39 процентов годового потребления энергии, при этом на долю промышленного сектора приходится примерно 32 процента. (Остальные 28 процентов приходится на транспорт.)

Затем в отчете обсуждаются возможности и барьеры на пути снижения общего энергопотребления — в первую очередь за счет повышения эффективности систем и компонентов с приводом от двигателя в коммерческих и жилых помещениях. Одним из ключевых способов достижения этой цели является замена двигателей, традиционно используемых в этих областях применения, в первую очередь асинхронных двигателей переменного тока, на двигатели с более высокой эффективностью, а именно конструкции EC.

Это заявление из отчета объясняет:

Практически для всех типов оборудования как в жилом, так и в коммерческом секторах рынок переходит на технологию двигателей с постоянными магнитами для наиболее эффективных моделей в каждой категории. Двигатели с постоянными магнитами становятся все более экономичными, основываясь исключительно на простом сроке окупаемости. Они также предлагают другие неэнергетические преимущества, такие как снижение уровня шума и возможность достигать более высоких скоростей вращения.

На самом деле, самые последние законодательные инициативы, такие как Правило малой эффективности двигателя и Правило встроенного двигателя мощностью в лошадиную силу, вместе с различными правилами DOE, специфичными для климатического и холодильного оборудования (например, воздуходувок и компрессоров), а также для насосов и вентиляторов, вынудили производителей двигателей и OEM-производителей оборудования перейти от асинхронных двигателей переменного тока к электродвигателям EC во многих типах применений и оборудования.

Итак, если двигатель EC на самом деле является просто двигателем BLDC с другим названием, зачем добавлять еще один термин к и без того сложной иерархии номенклатуры двигателей? Одной из причин может быть желание избежать путаницы у тех, кто лучше всего знаком с двигателями переменного тока и может ассоциировать любой двигатель постоянного тока с конструкциями, которые доминировали на рынке двигателей постоянного тока в течение многих лет. Использование термина “с электронной коммутацией” вместо “бесщеточный двигатель постоянного тока” снижает вероятность того, что пользователи перепутают современные высокоэффективные двигатели с длительным сроком службы с щеточными конструкциями, которые страдали от низкой эффективности, частого технического обслуживания и сокращения срока службы.

Другую причину можно найти в публикации DOE, цитированной ранее. Там агентство уточняет (курсив добавлен):

В целом, ECM относятся к двигателям BLDC малой мощности, которые имеют интегрированные приводы и органы управления и обычно используются в системах ОВКВ.

Здесь агентство проводит различие между бесщеточными двигателями постоянного тока с постоянными магнитами с отдельными приводами и органами управления (BLDC motors) и двигателями со встроенными приводами и органами управления (EC motors). Однако некоторые производители и OEM-производители явно используют термины “двигатель EC” и “двигатель BLDC” взаимозаменяемо при описании бесщеточного двигателя постоянного тока с постоянными магнитами, независимо от того, интегрированы ли приводы и органы управления в двигатель или отделены от него.

Поскольку многочисленные производители двигателей EC (BLDC) поставляют их не только на рынки систем кондиционирования и охлаждения, но и на рынок систем управления движением, неудивительно, что термины “двигатель с электронной коммутацией” и “двигатель EC” проникают в лексикон управления движением. И если это поможет уменьшить путаницу между BLDC, PMSM, BLAC и множество других названий двигателей и аббревиатур там это может быть только хорошо для тех из нас, кому поручено расшифровывать жаргон, чтобы оценить и указать наилучший дизайн для нашего приложения.

Вам так же может быть интересно:

Повторитель (сплиттер) сигнала энкодера РДПУ.465645.002 предназначен для обеспечения гальванической развязки 2500 В между входным и выходными сигналами, а так же дублирования сигнала инкрементального энкодера с напряжением питания 5 В с комплиментарным выходным сигналом типа «Line Driver» A, A\, B, B и частотой до 1 МГц.