Ämne: AC eller DC permanentmagnetmotorer i inne/utefläkt ?

[Gano]

Hej

Är det någon som vet vad det är för typ av elmotorer som sitter i fläktarna i ute/innedelen i moderna LLVP ? Är det vanliga AC-motorer med Cu-lindningar eller är det moderna DC-motorer försedda med permanentmagneter ? Den senare typen används ju sedan länge för att driva kompressorn p g a sin överlägsna verkningsgrad.

MVH/Gano

[torbjorn_forsman]

Utedelens fläktmotor är nog fortfarande oftast en enfas asynkronmotor med startkondensator. I innedelen har man förr alltid använt sådana med flera uttag på lindningen för stegvis varvtalsstyrning (rätt ineffektiv i och med att motorn går med stor eftersläpning då varvtalet är lågt), men det har tydligen börjat förekomma borstlösa likströmsmotorer där på senare år.

Anledningen till att man har synkronmotor med permanentmagnetrotor istället för asynkronmotor i kompressorer för inverterdrift är nog snarare att man kan bygga synkronmaskinen billigare och mer robust. Skillnaden i förluster mellan synkron- och asynkronmotorer i den här storleksordningen är försumbar, det mesta utgörs ju ändå av järn- och kopparförluster i statorn som är likadan i båda fallen. I asynkronmotorn krävs ett mycket litet luftgap mellan rotor och stator, storleksordning några tiondels millimeter. Och det krävs såklart mycket stabil mekanik, bra precision överallt, glappfria lager osv för att det ska fungera bra. Med större luftgap skulle asynkronmotorn dels förlora startmoment och dels få ännu sämre effektfaktor. Synkronmotorn kan däremot utan vidare tillverkas med flera mm luftgap utan att egenskaperna försämras märkbart.

Inom industrin går man mer och mer över från asynkron- till synkronmotorer för inverterdrifter med måttliga effekter. Samma sak när det gäller vägfordon med elektriska traktionsmotorer (elbilar, hybridbilar, bussar med dieselelektrisk drift osv). Men när det blir riktigt stora effekter (t ex lok och motorvagnar för järnväg) så verkar tillverkarna föredra asynkronmotorer trots att mekaniska haverier pga det snålt tilltagna luftgapet förekommer då och då. Såväl X2000 som Regina och andra moderna pendel- och regionaltåg kör med inverter och asynkronmotorer.

[Gano]

Hej

Man vinner ca 10% på en synkronmotor med permanentmagneter vid 100% last. Skillnaden ökar sedan ju lägre effekt(varvtal) man tar ut. Skillnaden kan vara 30% eller ända upp till 50%  vid riktigt låga varvtal. Det går åt en del "startenergi" till att magnetisera en Cu-lindning, och det får man inte tillbaka, det går ut i värme. Titta på de skillnader som Energimyndigheten mätt upp mellan gamla frånluftfläktar och nya moderna.

Så det har ju betydelse, speciellt på en kapacitetsreglerad motor till en VP-kompressor. Och när man jagar tiondelars COP kanske även på fläktarna. -3W på utefläkten och -2W på innefläkten. Totalt -5 W när maskinen drar 70 W och ger 385W värme. COP stiger från 5,50 till 5,92. Då kan man skriva "världsledande högt COP" och andra superlativ.

MVH/Gano

[torbjorn_forsman]

Kopparlindningen i det här fallet ligger ju i statorn, och den är likadan oavsett om man har att göra med en synkron- eller asynkronmotor.

Det du tänker på är förmodligen förlusterna i den kortslutna burlindningen i asynkronmotorns rotor, och de är i stort sett proportionella mot aktuell eftersläpning. För en asynkronmotor som går med full fart nära synkront varvtal är eftersläpning och därmed rotorförluster några enstaka procent, men om man låter motorn "sacka" som man gör vid de enklaste sorternas varvtalsreglering så blir det mycket värme i rotorn. Man kan säga att den effekt som statorlindningen levererar i magnetisk form till rotorn är proportionell mot aktuellt vridmoment gånger synkront varvtal. Om rotorn går med ett lägre varvtal, så fördelar sig "rotoreffekten" på mekanisk effekt respektive värme i förhållande till aktuellt varvtal. Exempelvis: En tvåpolig asynkronmotor som matas med 50 Hz och alltså har synkront varvtal 3000 varv/min, får sacka ner till 1500 varv/min. Då fördelar sig effekterna lika mellan mekanisk effekt och värme i rotorn.

För att få ner statorförlusterna är det enklaste sättet att överdimensionera motorn så att den även vid full effekt arbetar med låg strömtäthet i lindningen och långt från gränsen för magnetisk mättning av rotorn. Men då blir motorn såklart tung och dyr för den effekt man vill ta ut. Man får väga ränta och amortering på merkostnaden för den överdimensionerade motorn mot kostnaden för den energi som går förlorad i den snålare byggda motorn för att hitta ett optimum. Alltså: i tider med höga materialpriser, höga räntor och låga elpriser dimensionerar man motorerna så snålt som möjligt. Om koppar och järn är billigt, räntorna låga och elpriset högt så lönar sig överdimensionering. Idag ligger vi nånstans mitt emellan - relativt höga elpriser, låga räntor och dyrt material.