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簡述樓宇執行器新技術的獨特優勢

時間:2010-09-15

來源:網絡轉載

導語:樓宇執行器產品未來的發展方向將是更多功能、更人性化、更好的符合應用需求、擁有更長壽命。而為了更好的滿足使用環境及壽命的需要,提高防護等級則是產品發展的必然選擇。

      樓宇執行器主要用于中央空調中的風閥控制及水閥控制,屬于控制末端產品,也是控制軟件系統與風管系統相結合的機電一體化產品。隨著人們對室內舒適度的不斷提升,對于空調系統的控制要求也越來越高。因而對于執行器等末端產品的要求也隨之提高,更多功能及性能需求不斷的在應用中被提出。為不斷的滿足現場不同的使用需要,這也要求執行器隨之做出不斷的改進及提升,以滿足這些更高的控制要求。邁賽斯產品利用自身技術優勢,開發的系列無刷電機驅動執行器產品,達到了同類產品中國際最高水平。而這些要求在之前由于使用比較傳統的有刷電機控制而收到限制,很多功能無法得到滿足,目前國際最先進的無刷電機及其控制技術很好的解決了目前在執行器應用中遇到的應用問題。無刷直流電機應用及其廣泛,它已經在家電、汽車、航空、醫療、工業自動化設備和儀器等各種各樣的行業中使用。而其在樓宇執行器產品中的應用還是在2004年被引入,并且很快得到了實際運行的印證,說明其在該行業內應用的優勢及更大的發展空間。

      1、轉矩、轉速特性在執行器中的應用
       無刷直流電機有兩個轉矩參數需要確定:轉矩峰值(TP)和額定轉矩(Tr)。在連續運行中,負載會增加直到達到電機額定轉矩。在無刷直流電機中,轉矩在轉速達到額定值之前保持不變。電機的最大轉速可以達到150%額定轉速,但是此時轉矩將降低。對于頻繁啟東、停止和反轉的電機,所需的轉矩大于其額定轉矩。需要大轉矩的時間通常很短,尤其是在電機從靜止狀態起動以及加速時。在此期間,需要額外的轉矩來克服負載和電機本身的慣性。
      由于無刷電機所具有以上轉矩轉速特性,其在執行器產品的應用中就可以在同一臺執行器上實現對于轉矩、全行程時間的調節。并且通過更高的控制技術實現不同行程范圍內的不同力矩、速度,更好的滿足需要在全行程范圍內有不同控制參數要求的場合。并且無刷電機具有更好的啟動特性,也避免了之前產品由于啟動力矩不足需要提高產品規格的問題,真正實現全行程達到額定力矩的目的。例如在風門的控制中,開啟及關閉階段需要更大的力矩滿足驅動的需求,而中間位置需要更快的調節速度滿足室內溫度的變換,在應用中就可以將執行器在開啟及關閉階段設置為低速大力矩的運行方式,而在中間階段則設置為低力矩快速的運行方式,更完美的實現對于該風門的控制。

      2、快速的動態相應,提高控制精度
      由于其轉子上有永磁體,這樣與其他電機相比它的轉動慣量就要小點,這樣就改進了電機加速與減速的特性,縮短了工作周期。
      由于無刷電機具有更快的動態相應速度,因此可以明顯的提高產品的控制精度及相應時間。由于轉動慣量小,因此也減小了從收到停止信號到電機真正停止轉動間的時間差,借此可以明顯的提高執行器產品的控制精度及相應速度。在控制中,尤其是需要精細控制的要求下,能夠給出更優異的控制效果。通過更高精度的控制也可以大大的降低這個空調系統的能耗。
     

      3、高效率降低應用功耗
      相同機座下,無刷直流電機的輸出功率比有刷直流電機和異步電機大,其整機效率接近傳統電機的2倍。 
      更高的電機效率使執行器產品本身的能耗降低,使同樣的電源可以帶動更多的控制點,從而降低電源部分的工程成本。并且通過對控制電路的設計,可以將未動作的執行器功耗降低到1W一下,進一步的降低執行器產品能耗,而不是像傳統執行器一樣始終保證最大功耗的狀況。這一方式不但降低了能耗,而且由于電機自身發熱的降低,能夠保持低溫,保護電機及控制電路,使產品有更長的使用壽命及壽命其內穩定的產品性能。 
      

      4、壽命長,噪音低
      由于沒有有刷電機一樣的換向碳刷,因此無刷電機內部就沒有了會在運行中摩擦受損的元件,因而也就不會有因摩擦而產生的噪音。這樣的結構特性使無刷電機具有完全超越有刷電機的壽命。一般比較,優質的有刷電機極限壽命為5,000小時左右,而普通的無刷電機可以達到50,000小時的連續運行壽命。
      就此而言,無刷電機在執行器產品中的應用使其完全突破了原有的產品壽命極限,達到了更高的壽命等級,而這個產品參數正式之前困擾很多直接客戶的問題關鍵點。由于樓宇執行器的應用方式,其安裝位置一般位于屋頂、天花板內,甚至房屋頂棚位置,采用密封按照。這樣的按照方式使產品的維修及更換都是非常困難的,導致產品的維修及更換成本很高。因此如果采用具有超常壽命的執行器產品,可以大大的降低后期維護費用,解決了應用者很多的后顧之憂。
      而其超低的產品噪音使產品在應用于室內環境時給使用者更良好舒適的感受,完全感覺不到執行器的運行。 
     

      5、具有制動功能使產品可以進行自鎖
      無刷電機與傳統電機不同,其電流換向不是采用無法控制的碳刷結構,而是通過霍爾元器件對于電機旋轉狀態的采樣,經過專用控制芯片的判斷后對電機供電方向進行切換,行程閉環控制。也就是無刷電機每個轉動動作都是在控制芯片的指令下進行的,而不是有刷或其它同步電機那樣的開環控制方式。因此對于無刷電機的運行可以實現多樣的控制方式,達到不同的運行效果。 
      如上所屬,無刷電機的任何運行都是可控的,因此當控制電路不再對電機供電方向進行切換時,電機定子與轉子間就會形成異極相吸的情況,從而達到制動的目的。這個功能的實現在執行器使用中解決了傳統產品無法解決的問題,那就是產品的中間位置自鎖功能。由于有刷電機定子與轉子間始終處于同極相斥的狀態,因此任何位置都是不穩定狀態。當執行器處于行程的中間位置時,一旦管道內部流體壓差產生的外力達到一定水平,則將帶動其改變位置,造成產品的不可靠情況。而無刷電機的制動功能剛好解決了這個問題,當執行器停止時,電機制動所產生的力可以保證產品在中間位置的穩定,不會因外力而導致位置的變化,極大的提高的產品應用的可靠性。 
      

      6、結構特點保證產品穩定性
      有刷電機碳刷及整流子在電機轉動時會產生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外,使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子,使產品不會產生粉塵、免維護、堅固、應用廣,但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用復雜控制技術才能達到。 
     

     7、閉環控制帶來更多控制功能
      無刷電機的控制屬于閉環控制,因此可以保證執行器產品在各種條件下都能維持恒定的運行速度,保證控制時間的一致性。
      通過對于電機全行程過程的嚴密監控,可以將全行程中電機的運行圈數進行記錄,并且根據時間情況進行修正,以達到適應現場具體使用狀況的功能。如角行程執行器產品需實現調節功能,標準全行程角度為90°,而現場被驅動設備實際行程為60°。如傳統產品,則只能將控制及反饋的66%作為滿度進行控制,對控制系統造成了很大的不變。應用新的控制技術結合無刷電機就可以實現在產品按照后自動對全行程進行標定,重新定義起始及終點位置,將控制及反饋的0~100%與實際位置相對應,解決控制系統的相關問題。
     

      8、執行器防護等級的要求提升
      目前主流的樓宇執行器產品防護等級多以IP54為主,主要滿足室內的使用要求,并且內部采用的多為結構型防護,會由于零件質量問題帶來防護風險。
      隨著樓宇執行器產品應用的不斷拓展,其應用的范圍越來越廣,使用的環境也不單純限制為室內,更多的在室外,甚至更為惡劣的應用環境下的情況逐漸增多。因此,對于執行器產品未來發展,防護等級的提高是必然的方向。世界最為著名的執行器生產廠商提出“更好的防護可以有效的提高產品的使用壽命”,其產品也使用了“雙層密封”的設計方式。這更進一步說明了防護等級對于執行器產品的重要性。達到更高的防護等級及采用更穩妥的防護結構方式是保證執行器更好發展的方向,也是進一步提高產品壽命的有效途徑。
     

      9、角行程執行器作驅動調節閥
      由于新的執行器將防護等級、控制精度提高,結合目前最新的V型口球閥,角行程執行器也可替代傳統的調節閥門在中央空調的水系統中進行應用,這樣的應用大大的降低了工程成本。
      新型的V型口球閥在傳統的球閥中增加了一片V型的導流片(如圖A),該導流片的形狀經過精確的計算,通過導流片形狀的變化,使球閥的角旋轉開度與實際的通過球閥流體的流量行程正比例關系(如圖B關系),實現球閥對于流量的等比例關系調節。
      并且由于將執行器防護等級水平提高到IP65以上,因此使角行程執行器在水系統中的應用更加穩定、高效。
    
    總的來說,樓宇執行器產品未來的發展方向將是更多功能、更人性化、更好的符合應用需求、擁有更長壽命,而無刷電機剛好具有更好的轉速和轉矩特性、較高的動態響應和效率、較長的使用壽命、無噪聲運轉、較高的轉速范圍,以及可靠而堅固的構造等等這些明顯的有點。而為了更好的滿足使用環境及壽命的需要,提高防護等級則是產品發展的必然選擇。

 

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