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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 ）電(dian)機(ji)已(yi)在(zai)許(xu)多(duo)使(shi)用(yong)低(di)壓(ya)直(zhi)流(liu)風(feng)扇(shan)的(de)領(ling)域(yu)中(zhong)取(qu)代(dai)了(le)傳(chuan)統(tong)的(de)有(you)刷(shua)電(dian)機(ji)，例(li)如(ru)冷(leng)卻(que)電(dian)子(zi)部(bu)件(jian)。它(ta)們(men)更(geng)高(gao)的(de)效(xiao)率(lv)帶(dai)來(lai)了(le)諸(zhu)多(duo)優(you)勢(shi)，其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)提(ti)高(gao)了(le)電(dian)器(qi)能(neng)效(xiao)等(deng)級(ji)，並(bing)且(qie)可(ke)延(yan)長(chang)電(dian)池(chi) 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。

電子換向為交流和直流風扇應用提供更佳的節能效果

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。

電子換向為交流和直流風扇應用提供更佳的節能效果

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。

電子換向為交流和直流風扇應用提供更佳的節能效果

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

采(cai)用(yong)相(xiang)位(wei)控(kong)製(zhi)，隨(sui)著(zhe)電(dian)機(ji)速(su)度(du)的(de)降(jiang)低(di)，則(ze)電(dian)能(neng)效(xiao)率(lv)會(hui)顯(xian)著(zhu)地(di)降(jiang)低(di)，但(dan)電(dian)子(zi)換(huan)向(xiang)風(feng)扇(shan)則(ze)在(zai)很(hen)寬(kuan)的(de)負(fu)載(zai)範(fan)圍(wei)內(nei)以(yi)接(jie)近(jin)最(zui)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)轉(zhuan)速(su)連(lian)續(xu)運(yun)行(xing)。另(ling)一(yi)種(zhong)選(xuan)擇(ze)是(shi)逆(ni)變(bian)器(qi)驅(qu)動(dong)，這(zhe)增(zeng)加(jia)了(le)係(xi)統(tong)的(de)成(cheng)本(ben)，並(bing)且(qie)還(hai)帶(dai)來(lai)了(le)額(e)外(wai)的(de)電(dian)能(neng)損(sun)耗(hao)。而(er)且(qie)，可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)額(e)外(wai)的(de)保(bao)護(hu)以(yi)防(fang)止(zhi)有(you)害(hai)的(de)軸(zhou)電(dian)壓(ya)和(he)相(xiang)關(guan)的(de)雜(za)散(san)電(dian)流(liu) ，這些雜散電流會導致軸承腐蝕並產生早期的故障。

電子換向為交流和直流風扇應用提供更佳的節能效果

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PWM波(bo)形(xing)以(yi)與(yu)直(zhi)流(liu)風(feng)扇(shan)相(xiang)同(tong)的(de)方(fang)式(shi)控(kong)製(zhi)風(feng)扇(shan)的(de)轉(zhuan)速(su)。電(dian)機(ji)速(su)度(du)與(yu)電(dian)源(yuan)頻(pin)率(lv)無(wu)關(guan)，並(bing)且(qie)不(bu)受(shou)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)波(bo)動(dong)的(de)影(ying)響(xiang)。電(dian)子(zi)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)為(wei)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)前(qian)所(suo)未(wei)有(you)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)，可(ke)以(yi)在(zai)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)級(ji)上(shang)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)地(di)節(jie)省(sheng)電(dian)能(neng)，確(que)保(bao)安(an)靜(jing)運(yun)行(xing)並(bing)創(chuang)建(jian)諸(zhu)如(ru)遠(yuan)程(cheng)控(kong)製(zhi)和(he)監(jian)視(shi)之(zhi)類(lei)的(de)額(e)外(wai)增(zeng)值(zhi)功(gong)能(neng)。

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％。

liru，zaikongtiaohuojixietongfengyingyonglingyuzhong，kenengxuyaoxitongsuizheqiliudebianhuazaiguandaozhongbaochihengdingdeyali。xiangfan，zaiguolvxitongzhong，suizhegongzuoyalizaiguolvqifuwujiangezhijiandebianhua，kenengyaoqiufengshanbaochihengdingdeqiliu。ruguofengshansuduhengding，zeshiyongzunixitonglaitiaojieqiliu，zheyouxiaodilangfeileyibufentigonggeifengshandedianneng。tongguoxiangyingyalichuanganqi shujugaibiandianzihuanxiangfengshandezhuansu，keyizairenhegeidingshijianneitiaozhengqiliuheyaliyimanzuqueqiedeyaoqiu，congerbaochiyizhidexingnengbingshinenghaoyuxitongxuqiuxiangpipei，congerzuidaxianduditigaoxiaolvbingjiangdishiyongchengben。

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。

yihengdingdedianjisudugaibianqiliudelingyizhongfangfashikaiguanduodianjizhenlie。lengningqikenengyousigeyihengdingsuduyunxingdejiaoliufengshan。guanbilianggefengshankejiangqiliujianshao50％，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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