전자 정류 모터를 사용하는 순환기 펌프의 에너지 보존을 극대화하는 5가지 방법

Jul 24, 2023

미국 에너지부(DOE)는 최근 순환 펌프에 대한 새로운 에너지 보존 표준을 제안하여 제조업체가 효율성을 높이도록 설계하도록 촉구했습니다.

순환 펌프는 어디에나 있으며 에너지 소비를 줄일 수 있는 기회는 엄청납니다. 전력 연구소(EPRI) 보고서는 약 3천만 개의 순환 펌프 설치에 대한 에너지 절감 가능성이 50% 이상이라고 추정했습니다.

순환 펌프는 공기 조화 장치(AHU), 냉각 코일 부스터 펌프, 소형 복사 시스템, 지열 열 펌프 및 가정용 온수(DHW) 재순환 루프와 같은 다양한 상업용 건물 응용 분야에서 찾아볼 수 있습니다. 현재까지 순환 펌프는 펌프 설계에 내재된 길고 자본 집약적인 설계 주기로 인해 에너지 효율 업그레이드에서 간과되어 왔지만 새로운 기술로 인해 이를 가치 있게 만들고 있습니다.

미국 총무청(US General Services Administration)에 따르면 현재 미국 순환 펌프의 90% 이상이 표준 유도 모터로 구동되는 정량 펌프입니다. 에너지 보존 목표를 달성하기 위해 DOE는 보다 진보된 모터 기술을 사용할 것을 권장합니다.

DOE의 분석에 따르면 전자 정류(EC) 모터는 일반적으로 유도 모터보다 훨씬 더 효율적이며 전체 펌프 시스템 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 대부분의 EC 모터는 구리 권선이 있는 기존 철심 고정자를 사용하지만 새로운 공심 모터 토폴로지는 코어 손실을 제거하고 효율성을 높이는 이점이 있는 혁신적인 인쇄 회로 기판(PCB) 고정자를 사용합니다. 순환 펌프 제조업체는 설계 시 새로운 EC 모터 기술을 고려할 때 최적화를 위해 고려해야 할 몇 가지 요소가 있습니다.

EC 모터는 회전자와 고정자 부품 사이의 손실을 최소화하는 구조로 인해 유도 모터보다 일반적으로 30% 더 효율적입니다. EC 모터에서는 적층 및 구리 열 손실이 50% 감소하여 더욱 효율적입니다. 국제 효율(IE) 5 표준을 충족하는 EC 모터는 가능한 가장 높은 효율 수준을 제공하지만, EC 모터는 속도와 부하에 따라 효율이 달라질 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. EC 모터를 선택할 때 광범위한 부하 조건에서 균일한 효율 곡선을 갖는 모터를 식별하여 전체 펌프 시스템 효율성과 작동을 최적화하십시오(그림 1). 이렇게 하면 펌프 시스템이 다양한 작동 조건에서 최적의 효율성을 얻을 수 있습니다.

PCB 고정자를 사용하는 고급 EC 모터는 효율성을 더욱 높이고 코어 손실을 제거할 수 있습니다. Copperin PCB 고정자는 PCB에 직접 에칭되어 신뢰성을 높이고 구리 재료의 양을 줄입니다. 구리 권선이 있는 강철 코어로 구성된 고정자를 갖춘 모터는 모터 손실을 초래하는 와전류를 경험하게 됩니다. 코어 및 구리 권선을 PCB 고정자로 교체하면 이러한 손실이 제거되어 전체 작동 범위는 물론 정격 전력 및 속도에서 모터 효율이 더 높아집니다.

DOE 권장 사항에 따르면 모터 효율 및 수요 기반 가변 속도 제어를 개선하면 유압 효율을 개선하는 것보다 더 큰 에너지 절감 효과를 얻을 수 있으며 응용 분야에 따라 에너지 사용량을 65% 이상 절약할 수 있습니다. 속도가 변하는 펌프는 부하 요구 사항에 맞게 펌프 속도를 줄여 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 또한 통합 가변 속도 제어 기능을 사용하면 수요에 맞게 다운스트림 밸브를 조절할 필요가 없어 에너지와 인프라 마모를 모두 줄일 수 있습니다. 또한 이는 비용이 많이 들 수 있는 기존 가변 주파수 드라이브(VFD)를 위한 별도의 조절된 공기 공간을 설치, 배선 및 시운전하지 않고도 수행할 수 있습니다.

모든 EC 모터에는 일정 수준의 가변 속도 기술이 내장되어 있지만 제어 기능은 기본 속도 제어 옵션부터 MODBUS 연결 및 모터 성능 전달 기능과 같은 일반적인 VFD에서 볼 수 있는 보다 정교한 제어 기능까지 다양하다는 점을 인식하는 것이 중요합니다. 건강 데이터를 컨트롤러나 중앙 제어 시스템으로 다시 보냅니다. 이러한 고급 EC 모터를 사용하면 진동, 온도, 속도 및 효율성을 원격으로 모니터링할 수 있으며, 이를 펌프 컨트롤러에 피드백하여 모터가 필요에 따라 스스로 조정하고 보호할 수 있습니다.