更换电子换向电机的直流风扇应用设计方案有哪些（更换电子换向电机的直流风扇应用设计方案及流程）

将传统冷却和通风风扇升级为电子换向风扇不仅可以提高效率，而且可以实现更安静、更可靠的运行。

从计算机系统和工业自动化到住宅和商业建筑，世界上很大一部分能源消耗用于为冷却和通风的风扇提供动力。通过用电子换向电机替换常规直流或交流电机，它们还可以变得更安静、更可靠，从而提高效率并节省大量电能。

无刷直流风扇

在许多使用低压直流风扇的领域，例如冷却电子元件，无刷直流(BLDC) 电机已取代传统有刷电机。它们更高的效率带来了许多好处，包括提高电器的能效等级和延长电池供电设备的运行时间。此外，由于没有碳刷，因此消除了机械磨损和电弧等常见缺点。此外，由于电源线圈位于转子的外部，因此它们通过传导进行冷却，从而使电机保持密封，以防止灰尘或其他污染物进入内部。可以使用电压控制（例如常见的1-10V信号）或使用微控制器或电机驱动电路产生的PWM信号来调节风扇速度。

使用1-10V模拟控制，热敏电阻电路可以轻松地随着温度升高或降低而提高或降低风扇速度。图1 显示了负温度系数(NTC) 热敏电阻如何确保所施加的电压随着温度的升高而线性增加，从而提高风扇速度以提高冷却能力。

图1. 使用NTC 热敏电阻的温度相关电压控制。

或者，可以将固定频率脉宽调制(PWM) 方波应用于风扇速度控制线（图2）。风扇速度与开启时间与PWM 周期的比率成正比。

图2. 电子换向风扇的简单PWM 控制。来源：达美粉丝

电子换向风扇促进交流应用

作为传统交流风扇的替代品，集成了交流/直流转换和电动机驱动电路的电子换向风扇是一种相对较新的选择。采用最新的电子技术和叶轮空气动力学原理，Sunon K3G、R3G、ACI44 和S3G 系列中的EBM-Papst 和CF4113 系列电子换向风扇的效率高达90%，最佳50Hz 交流风扇效率仅为70-80%。除了帮助降低公用事业成本并进一步遵守生态设计法规（例如适用于额定功率为125W 至500kW 的所有应用的欧盟ERP 法规）之外，能耗的显着降低还减少了自热，有助于提高设备可靠性。另一个优点是，在可比较的空气性能下，电子换向风扇的噪音通常约为交流风扇的一半，并且在某些工作场所可降低至低至6dB，从而为员工或住所创造更舒适的环境。

电子换向风扇通过集成电源转换和电机控制电子设备来简化设计并节省空间，使设备能够直接连接到交流电源。选择电子换向风扇的工程师可以设置数据表效率来代表整个系统的效率。无需考虑传统交流风扇必须配备的外部电源和控制电子设备的额外影响。通常内置基本保护功能、干扰抑制功能、软启动电路和通信端口。然而，电子换向风扇的尺寸可以与类似的交流风扇相似或相同。这种物理兼容性允许轻松更换现有设备设计中的交流风扇，因此升级到电子换向技术既快速又简单。

传统的交流风扇以相对于交流电源频率的固定转子速度运行。如果需要变速，您将需要使用双向可控硅来斩波输入的交流波形（图3）或使用逆变器变频驱动器（图4）进行相位控制。

图3. 相位控制截断交流波形以改变输送到电机的功率。

效率更高、噪音更低

采用相位控制时，电效率随着电机速度的降低而显着降低，但电子换向风扇在较宽的负载范围内以接近最大效率的速度连续运行。另一种选择是逆变器驱动，这会增加系统成本并带来额外的功率损耗。此外，可能需要额外的保护来防止有害的轴电压和相关的杂散电流，这些电流可能导致轴承腐蚀并产生早期故障。

图4. 用于交流电机变频控制的变频驱动器。

利用其内置电子控制器，电子换向风扇允许使用简单的模拟或PWM 波形以与直流风扇相同的方式控制风扇的速度。电机速度与电源频率无关，并且不受交流电源电压波动的影响。电子速度控制为产品开发人员提供了前所未有的灵活性，可以在应用现场层面最大限度地节省功耗，确保安静运行并创造额外的增值功能，例如远程控制和监控。

EBM-Papst 声称，在空调冷凝器中，与传统相控交流电机相比，电子换向风扇在标称速度下可降低10% 以上的能耗，在其他工作点可降低50% 以上的能耗。

例如，在空调或机械通风应用中，系统可能需要在气流变化时保持管道中的恒定压力。相反，在过滤系统中，当过滤器维护间隔之间的工作压力发生变化时，可能需要风扇保持恒定的气流。如果风扇速度恒定，则使用阻尼系统来调节气流，这实际上浪费了提供给风扇的一部分功率。通过根据压力传感器数据改变电子换向风扇的速度，可以调整气流和压力以满足任何给定时间的确切要求，保持一致的性能并将能耗与系统需求相匹配，从而最大限度地提高效率并降低使用成本。

除了避免浪费电力之外，降低风扇速度还可以减少电机和空气流动产生的噪音。

在恒定电机速度下改变气流的另一种方法是打开和关闭多电机阵列。冷凝器可能有四个恒速运行的交流风扇。关闭两个风扇可减少50% 的气流，同时还可减少50% 的能耗。噪音降低约3dB。相比之下，当速度降低至50% 气流时，由四个电子换向风扇组成的类似阵列的能耗不到最大能耗的三分之一，同时产生的噪音减少15dB。

综上所述

最大限度地提高冷却和通风系统中使用的风扇的效率可以显着降低总体能耗。有效利用设备外壳内的空间和减少可闻噪音是使用改进的冷却风扇技术的另外两个潜在好处。电子换向(EC) 风扇实现了这些目标，并结合了交流和直流电机的优点，其外形尺寸不大于可比的传统交流电机。

编辑：hfy