Новачки задають питання, що таке побутовий кондиціонер, навіщо потрібен. Ось і вирішили сьогодні трохи заглибитися в теорію. Це допоможе зрозуміти, для чого інженери б'ються роками над новими технічними рішеннями. Голі слова про те, що інверторний двигун працює тихіше і економить енергію, вже нікого не приваблюють. Хочеться знати, чому це так, і на що здатні кондиціонери, оснащені за останнім словом техніки. Беручи за основу курс лекцій одного пітерського навчального закладу, викладемо по своїх силах знання, яких поки немає навіть у Вікіпедії. Оцініть!
Навіщо потрібні вентильні двигуни
Особливості инверторной системи
Було б помилкою сказати, що про вентильні двигуни ніхто не чув. Ще в підручниках п'ятдесятирічної давності згадується, що метод тиристорного формувача імпульсів для комутації обмоток перспективний. Але відкриваєш Вікі і розумієш, що там нічого немає щодо того, що мова йде про технології інверторів. Цей електронний блок зайнятий формуванням фаз для комутації вентилів. А датчик положення ротора вказує мозку кондиціонера, куди подавати імпульси.
Суть в тому, що напруга змінного струму випрямляється і нарізається потім імпульсами, від частоти яких безпосередньо залежить швидкість обертання валу. Але прийшли до цього не відразу. Ви помітили, напевно, що в електричних інструментах часто застосовуються колекторні двигуни, тим часом як в промисловості частіше зустрічаються асинхронні. Чому? Відповідаємо!
Переваги колекторних і асинхронних двигунів
Колекторні двигуни самі по собі, без додаткових модифікацій мають значний пусковим обертовим моментом. Це природна якість, яке дозволить страгивает з місця тягар навіть на низьких оборотах. З ростом частоти момент крутний падає, але це вважається нормальним. Причому залежність від оборотів лінійна. Але за що колекторні двигуни подобаються виробникам побутової техніки, так це простота регулювання.
Простим зміною амплітуди напруги живлення варіюєте швидкість в широких межах. Залежність також лінійна, що значною мірою знижує конструювання. До того ж є тиристорні схеми автоматичної стабілізації оборотів в залежності від величини іскріння, що і використовується на практиці. Але чому ж тоді колекторні двигуни не застосовувати всюди.
Комплект инверторного кондиціонера
Читайте також: Як вибрати кондиціонер
З іншого боку, асинхронні двигуни в первісному вигляді мають ніякої пусковий характеристикою. Це високий струм в перші частки секунди і малий крутний момент на старті. Характеристики навіть нижче номінальних. Зрозуміло, що в компресорі кондиціонера, де старт і так складний, застосування подібних пристроїв просто нераціонально. Так, ці недоліки намагалися виправити.
Наприклад, впроваджується конструкція подвійний білячої клітини, коли на старті полем захоплюються обидва шару провідників за рахунок низької частоти обертання, а в подальшому індукційні струми виштовхуються на поверхню. Є і методики підвищення активного опору провідників статора, за рахунок чого там виділяється більше потужності. Виходить, що характеристика нагрузочная випрямляється, але зате погіршуються експлуатаційні властивості: ростуть втрати, потрібне інтенсивне охолодження. Зрозуміло, що ні про яку економію тут не йде й мови.
Ось і виходить, що асинхронні двигуни тихі, невибагливі в експлуатації, тому як потрібно тільки мастило підшипників. Добре витримує механізм високі частоти обертання, але для використання в зовнішніх блоках кондиціонерів просто не годяться. Не кажучи вже про те, що підвищення активного опору ротора різко погіршує регулювальну характеристику. Бачите, що ситуація тупикова, і потрібна абсолютно нова технологія, щоб подолати обмеження старих типів двигунів. Ну, а тепер хто скаже, як вона називається. Правильно! Це інверторні двигуни - спроба і рибку з'їсти, і кісточкою не подаючи.
Інверторні двигуни кондиціонерів
Не будемо мучити читачів очікуванням, скажімо, що вчені уми прийшли до висновку про необхідність поєднання переваг простоти регулювання і високого пускового моменту колекторного двигуна з малими втратами, відмінними умовами тепловідводу, відсутністю тендітних і зайвих рухомих частин синхронних двигунів з ротором з постійного магніту. А це і є опис инверторной технології. Приводили вже схему роботи з електричної точки зору, а сьогодні занурили читачів в механіку.
Примітка. Нагадаємо, що синхронним називається двигун, де напруга просто подається на обмотку в первісному вигляді, а ротор відпрацьовує частоту надходить струму. Це простий і доступний для розуміння тип моторів. Бути може, тому так мало про це пишуть в інтернеті.
Єдиним доступним для огляду недоліком такої конструкції називають зрив оборотів аж до повного зупинення при неконтрольованому підвищенні навантаження. Втім, усередині инверторного кондиціонера ситуацію розглядали як позаштатну, тому просто не можна приймати режим як обмежуючого чинника для застосування зазначеного типу двигунів. Як вже було сказано, синхронність подачі напруги на потрібну обмотку регулюється датчиком положення ротора. Рівень же, від якого залежить швидкість обертання, задається частотою проходження імпульсів. Зі зменшенням скважности зростає постійна складова. Ось що таке побутовий кондиціонер (коротко).
Описана методика називається широтно-імпульсною модуляцією. Суть в тому, що тривалість піків варіюють відповідно до необхідності. Чим ширше імпульси (а період зберігається колишнім), тим більше постійна складова спектра, тим вище кількість оборотів ротора.
Як ми вже сказали, комутація за допомогою щіток не найкращий варіантом, тому що механічно труться деталі завжди будуть слабкою ланкою і одночасно підвищують рівень шуму і вібрацій, викликають іскріння. А перерахованих факторів і прагнуть уникнути. Крім того потрібна схема, яка буде формувати в інверторному кондиціонері керуючі імпульси. Ось для цього і створений електронний блок.
Інвертор - кращий вибір
Сам двигун мало відрізняється від синхронного, а обмотки коммутируются електронікою. Це ключові елементи, на зразок:
І все в тому ж дусі. Імпульси нарізаються пачками безперервно під дією тактового генератора, але на який з виходів (читай номер обмотки статора двигуна) надійде сигнал, вирішує розумна схема комутації, яка керується показаннями датчика положення ротора. Зауважте, що при наявності інтелектуального модуля управління зникають проблеми з пуском обладнання. Справа в тому, що в синхронних двигунах існує певний стан ротора, де поле захоплює магнітний момент вала. При наявності безлічі обмоток на статорі (замість однієї або двох пар) і датчика положення ситуація докорінно змінюється. За рахунок цього пропадають проблеми з пуском компресора инверторного кондиціонера.
Ну, і вище було показано, що такі двигуни мають ряд переваг. Це хороші умови охолодження, низькі втрати, відсутність зайвих рухомих частин, простота і дешевизна виготовлення. А чому ж побутовий кондиціонер коштує так дорого. Так адже потрібно ще модуль управління до двигуна докласти. А ось електроніка якраз і набирає ту різницю в ціні в порівнянні з попереднім поколінням.
Вважаємо, що тепер нашим читачам зрозуміло, що таке побутовий кондиціонер, і навіщо потрібен. Наголошуємо, що вже публікували розширений огляд на тему кліматичної техніки Міцубіші, де пояснювали еволюцію технології. Там видно, як прогресували і змінювалися конструкція, форма керуючого напруги, а також і ефективність. В результаті те, що пропонується дилерами, зроблено з однією метою - збереження енергії. А побічним продуктом з'явилися множинні цікаві функції, що забезпечують чималий попит цього типу продукції.
На цьому наш огляд закінчується, сподіваємося, що був корисним, висловлюємо подяку пітерським викладачам за якісний курс лекцій, вважаємо, що інформація дуже цікава нашому колу читачів.