Vergleich und Gegenüberstellung von PSC-, ECM 2.3- und X13-HVACR-Motoren

Dieser Artikel soll den Betrieb von X13-ECM-Motoren verdeutlichen und erklären, die derzeit in einigen HVACR-Geräten verwendet werden. Im Allgemeinen werden in Luftbewegungsgeräten drei Motortypen verwendet.

PSC-Motoren nutzen das rotierende Magnetfeld, das durch die angelegte Wechselspannung und den entsprechenden Wechselstrom erzeugt wird, um den Rotor zu drehen. Das Magnetfeld rotiert mit 3.600 U/min (60 Zyklen pro Sekunde). Die Rotorgeschwindigkeit wird durch die Anzahl der Pole bzw. Wicklungen im Motorfeld bestimmt.

Rotorgeschwindigkeit = 3.600 / Anzahl der Pole x 2

Diese Gleichung definiert die angelegte Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds, auch bekannt als „Synchrongeschwindigkeit“. Aufgrund mechanischer Verluste und der auf den Rotor ausgeübten Last ist es unmöglich, dass sich der Rotor so schnell dreht wie das Magnetfeld, sodass die Betriebsgeschwindigkeit des Motors etwas niedriger als die Synchrongeschwindigkeit ist. Beispielsweise beträgt die Synchrondrehzahl eines 6-poligen Motors 1.200 U/min, während die tatsächliche Rotordrehzahl 1.075 betragen kann. Dieser Unterschied wird als „Schlupf“ bezeichnet. Ein Gebläse, das mehr als die Nennluftmenge (mehr Last) bewegt, führt dazu, dass sich der Rotor etwas langsamer als die Nenndrehzahl von 1.075 U/min dreht. Das Blockieren der Luftzufuhr zum Gebläse (Erhöhung des statischen Drucks) führt zu einer geringeren Belastung des Gebläses. Eine verringerte Belastung des Rotors ermöglicht es dem Rotor, mit dem rotierenden Magnetfeld Schritt zu halten, was zu einer höheren Geschwindigkeit (weniger Schlupf) führt. Daher variiert die Drehzahl des PSC-Motors geringfügig in Abhängigkeit von der Last. Die daraus resultierende Drehzahländerung des Rotors muss in dieser Diskussion nicht berücksichtigt werden. Tatsächlich werden PSC-Motoren allgemein als Motoren mit konstanter Drehzahl bezeichnet, da die Drehzahl hauptsächlich durch die Anzahl der Pole in den Wicklungen bestimmt wird.

Zusammenfassung der PSC-Motoren: Hierbei handelt es sich um Motoren mit konstanter Drehzahl, die wie folgt auf Änderungen des statischen Drucks reagieren.

Niedriger statischer Druck bedeutet mehr Luftstrom. Mehr statischer Druck bedeutet weniger Luftstrom. Da der Motor nicht auf Änderungen des statischen Drucks reagieren kann, führt ein zu hoher statischer Druck zu einem so drastischen Verlust des Luftstroms, dass mit Problemen zu rechnen ist. Sehen Sie sich die PSC-Motorkurve (Abbildung 1) an, die die großen Schwankungen des Luftstroms zeigt, die im Zusammenhang mit Änderungen des statischen Drucks auftreten.

Abbildung 1, zum Vergrößern anklicken.

PSC-MOTORKURVE: Eine PSC-Motorkurve, die die großen Schwankungen des Luftstroms zeigt, die im Zusammenhang mit Änderungen des statischen Drucks auftreten. (Mit freundlicher Genehmigung von cfm Distributors

Der Motor mit variabler Drehzahl ECM 2.3 wird auch als Motor mit konstantem Luftstrom bezeichnet. Es handelt sich um einen 3-Phasen-Gleichstrommotor (DC), der mit spezifischen Informationen über das Lüftungsgerät (Ofen oder Lüftungsgerät) programmiert wird, in dem er betrieben wird. Es berücksichtigt Drehmoment, Rotorgeschwindigkeit und Leistung, um zu bestimmen, wie viel Luft bewegt wird, und ist in der Lage, Schlupf auszugleichen. Das rotierende Magnetfeld wird elektronisch kommutiert und kann je nach Bedarf erhöht oder verringert werden, um den korrekten Luftstrom aufrechtzuerhalten, und zwar über einen weiten Bereich statischer Drücke. Wenn der statische Druck zunimmt, nimmt der Luftstrom ab. Diese Reduzierung des Luftstroms führt zu weniger Arbeit.

Da der Motor nach einer bestimmten Arbeitsmenge (Luftstrom) sucht, erhöht er seine Drehzahl, bis die richtige Arbeitsmenge verrichtet wird. Dieser Vorgang hat zu dem Begriff „variable Geschwindigkeit“ geführt, da der Motor seine Geschwindigkeit je nach Bedarf variiert, um die erwartete Arbeitsmenge (Luftstrom) aufrechtzuerhalten, für die er programmiert ist.

Da es elektronisch kommutiert ist, kann es langsam starten und allmählich auf seine Betriebsgeschwindigkeit ansteigen und beim Abschalten langsam herunterfahren, was zu einem sehr leisen Betrieb beiträgt. Aufgrund seiner umfangreichen Programmierfunktionen und seiner Fähigkeit, auf mehrere Eingaben zu reagieren und basierend auf diesen Eingaben ein breites Spektrum an Luftströmen zu liefern, muss dieser Motor in Geräten verwendet werden, die große Bereiche an Luftströmen erfordern, wie z. B. modulierende Öfen. Es gibt andere einzigartige Programmierungen, die in dieser Diskussion nicht behandelt werden.

Zusammenfassung des ECM 2.3-Motors mit variabler Drehzahl und konstantem Luftstrom: Wenn der statische Druck steigt, nimmt der Luftstrom ab. Da der Motor so programmiert ist, dass er eine bestimmte Luftmenge bewegt, erhöht er seine Geschwindigkeit, um den statischen Druck zu überwinden, bis die richtige Luftmenge bewegt wird. Dies ist aufgrund der umfangreichen Programmierung des Motormoduls und seiner einzigartigen Fähigkeit möglich, tatsächlich zu bestimmen, wie viel Arbeit der Rotor verrichtet. ECM 2.3-Motoren mit variabler Geschwindigkeit sind in der Lage, kontinuierlich die richtige Luftmenge zu bewegen, indem sie ihre Geschwindigkeit unabhängig vom statischen Druck bis zu ihrer Betriebsgrenze von 0,8 Zoll ws variieren.

Darüber hinaus kann ein ECM 2.3-Motor mit variabler Drehzahl auf viele verschiedene Eingaben reagieren, um seinen Luftstrom je nach Bedarf zu variieren. Sehen Sie sich die ECM 2.3-Motorkurve in der beigefügten Grafik an, die zeigt, dass der cfm über einen weiten Bereich statischer Drücke konstant bleibt.

Der X13 ECM-Motor mit konstantem Drehmoment ist ein dreiphasiger Gleichstrom-ECM und arbeitet im Allgemeinen genauso effizient wie ein ECM 2.3-Motor mit variabler Drehzahl. Da es sich um ein ECM handelt, kann der X13 wie der ECM 2.3-Motor mit variabler Drehzahl langsam hoch- oder heruntergefahren werden. Es verfügt nicht annähernd über so viele Programmiermöglichkeiten und kann daher nicht so drastisch auf Änderungen des statischen Drucks reagieren. Es ist nur auf das Drehmoment programmiert und kann den Schlupf nicht vollständig ausgleichen. Dem Motor stehen fünf mögliche Geschwindigkeitsbefehle zur Verfügung. Diese werden zum Zeitpunkt der Herstellung voreingestellt und können bei Bedarf einfach vor Ort geändert werden. Für jede dieser fünf Geschwindigkeiten ist für jede Geschwindigkeitsauswahl ein spezifischer Drehmomentwert in den Motor einprogrammiert. Das Drehmoment wird auf der Grundlage eines durchschnittlichen erwarteten statischen Drucks von 0,5 Zoll WS programmiert. Wenn der statische Druck zunimmt, nimmt der Luftstrom ab, was zu einem geringeren Drehmoment am Rotor führt. Da es sich um ein ECM handelt, kann es die Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds erhöhen, was dazu führt, dass sich der Rotor schneller dreht. Der Motor reagiert nur auf Drehmomentänderungen und erhöht seine Drehzahl entsprechend, kann jedoch nicht auf Drehzahl oder Leistung reagieren und ist daher nicht in der Lage, den vollen Luftstrom aufrechtzuerhalten, wie dies beim ECM 2.3-Motor mit variabler Drehzahl und konstantem Luftstrom der Fall wäre.

Zusammenfassung des X13 ECM-Motors mit konstantem Drehmoment: Wenn der statische Druck steigt, nimmt der Luftstrom ab, was zu einem geringeren Drehmoment am Rotor führt. Die Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds wird erhöht, bis das programmierte Drehmoment erreicht ist.

Das X13 ECM reagiert nur auf Drehmomentänderungen; Daher kann er seine Geschwindigkeit nicht so stark variieren und den konstanten Luftstrom des ECM 2.3-Motors mit variabler Geschwindigkeit über den weiten Bereich statischer Drücke nicht aufrechterhalten. Da es auf fünf Eingänge beschränkt ist, kann das X13 ECM nicht in Luftbewegungsgeräten verwendet werden, die große Luftstrombereiche erfordern, wie z. B. modulierende Öfen. Neben geringeren Anschaffungskosten im Vergleich zum Motor mit variabler Drehzahl ECM 2.3 bietet der X13 ECM einen sehr effizienten Betrieb und funktioniert sehr gut in ein- und zweistufigen Geräten, bei denen bestimmte Betriebsgeschwindigkeiten (hoch, mittelhoch, mittel, mittelniedrig) erforderlich sind , niedrig) kann ausgewählt werden, um den erforderlichen Luftstrom zu erreichen.