Асинхронные двигатели, способы управления
Почти все генераторы построены по схеме синхронных двигателей. Фактически можно вращать постоянный магнит внутри катушки, будет наводиться ЭДС. Достаточно правильно расположить витки, чтобы на выходе снимать переменный ток. Прелесть в том, что в синхронном двигателе частоты вращения вала и снимаемого напряжения совпадают. Удается выдержать параметры. В противном случае пришлось бы выпрямлять ток, ставить инверторы, чтобы отдать мощность потребителям (городам, селам). Потеряем точность параметров, сможет работать большая часть бытовой техники. Стабильность упадет, оборудование начнет выходить из строя.
В большинстве житейских, производственных ситуаций хороши асинхронные двигатели, включающие схему компрессора холодильника. Просто управлять. Синхронным двигателям уступили роль генераторов. Вращающееся магнитное поле используется в устройствах. Ротор асинхронного двигателя короткозамкнутый, либо фазный. В последнем случае обмотки ротора соединяют с пусковым реостатом. По нашим представлениям, асинхронные двигатели с фазным ротором применяются не за способность изменять частоту вращения, за большой крутящий стартовый момент. Собственно, и вводится пусковой реостат, сопротивление которого после запуска постепенно снижается ступенями. Сложный способ регулировки, однако применяется в трамваях, подъемниках.
Поговорим в другой раз, компрессоры холодильников не принято включать последовательно, снижая пусковой ток, следовательно, сегодняшней темы не касается. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором просты конструкцией. Снабжены контактными кольцами, со временем истирающимися. Преимущество приводит к различию способов регулирования.
Для фазных роторов применяют введение дополнительного сопротивления в цепь обмотки, запитывание переменным током вращающихся катушек, изменение амплитуды подаваемого статору напряжения. Годится для короткозамкнутых моторов исключительно последний метод. Создается возможность управлять скоростью вращения переменой частоты тактирования питающего напряжения.
В бытовой технике занимаются инверторы. Генерируют импульсы переменной частоты, нужным образом влияющие на скорость вращения ротора асинхронного двигателя. Чтобы понять принцип действия, рассмотрим кратко, происходящее внутри. На статор подается переменное напряжение, количество фаз не рассматриваем. Благодаря подаче питания, внутри образуется переменное вращающееся магнитное поле, действующее на ротор. В результате на катушках наводится ЭДС, создаются внутри электромагниты с полюсами. Каждый знак начинает захватываться магнитным полем, асинхронный двигатель трогается с места. Стартовый период потребляет значительный пусковой ток (3-7 номинала).
Быстрее вращается ротор, ниже частота наводимой ЭДС. Постепенно система достигает равновесия, как если бы внутри вращались постоянные магниты. Сравняться частоты вращения ротора и переменного тока статора не могут, пропадет ЭДС, двигатель начнет замедляться. Опять появится разность.
Наводится ЭДС, ротор двигателя вновь захватывается полем. Обороты будут ниже частоты питающего напряжения. Особенность используют, чтобы манипулировать скоростью вращения. Инвертор плавно изменяет параметр, асинхронный двигатель немедленно повинуется.
Почему нельзя было посадить на вал постоянные магниты, вращались бы, отрабатывая частоту поля. В синхронных двигателях делают. Можно ли управлять, меняя частоту напряжения. Почему синхронные двигатели не используют в комбинации с инверторами? Ответ не знаем, предположительно, дело касается инерции ротора. Из прочитанного становится ясно: при отсоединении пускового реостата, замыкании колец получается аналог короткозамкнутого ротора. Почему способ изменения частоты питающего напряжения непригоден фазным двигателям, остается загадкой.
Вернемся к инверторам. Сегодня управляются компрессоры холодильников, где не нужен значительный пусковой момент. Поэтому видим основания считать: внутри не применяются роторы с сетками двойных беличьих клеток или углубленные пазы под пластинки меди, соединенные в форме барабана.
- Индукционный. Стартовый ток большого значения замыкает контакты при помощи якоря пусковой катушки. Затем потребление снижается, постепенно цепь отключается от снабжения.
- Термический. Рабочее вещество проводника цепи пусковой катушки постепенно нагревается, расширяясь, разрывает электрический контакт.
Осталось добавить, практически каждый компрессор холодильника дополняется защитным реле для предотвращения перегрева. В результате прибор работает управляемый термостатами и устройствами защиты.
Принцип работы холодильника
Компрессор выполняет роль сердца в холодильнике. Он прокачивает по трубкам конденсатора хладагент (газ фреон), который может иметь два агрегатных состояния: газообразное и жидкое. Циркуляция хладагента отводит тепло из камер холодильника снижая температуру внутри.
Раньше вместо инверторных компрессоров в холодильниках устанавливали линейные. Принцип их работы был цикличным. Включившись компрессор на полных оборотах прогонял по системе хладагент до достижения заданной температуры. По достижению нужного значения компрессор полностью отключался.
Когда термодатчик в холодильнике фиксирует повышение температуры компрессор повторяет цикл. Цикличность работы регулируется специальным реле. О его срабатывание «сообщает» характерный щелчок, который слышен перед запуском и остановкой компрессора.
Работы в таком режиме приводит к перегреву линейного компрессора, а это чревато его выходом из строя. Включаясь такой компрессор даёт существенную нагрузку на электросеть, что тоже относится к недостаткам.
- К минусам такой системы ещё относят:
- существенное потребление электроэнергии из-за работы компрессора на полную мощность;
- достаточный уровень шума;
- широкий диапазон колебания температуры внутри камер холодильника.
Широкий температурный диапазон обусловлен тем, что термодатчик реагирует только на определённое значение. По факту получается, что внутри холодильника температура уже выше установленного значения, а компрессор не включается, поскольку датчик не регистрирует отклонения на каждый градус.
Принцип работы инверторного компрессора
При работе линейного компрессора производится максимальный запуск устройства. При достижении заданной температуры охлаждения срабатывает автоматическое отключение.
Реле контролирует процесс отключения и возобновления работы холодильника. В момент включения и выключения срабатывает щелчок. Характерное гудение свидетельствует о работе двигателя.
При постоянной работе холодильника на полную мощность и частом отключении, устройство сильно разогревается и через определённое время выходит из строя, после чего требуется замена охлаждающего прибора. Ещё один минус: большой расход электричества из-за повышенной электросетевой нагрузки.
В целом прибор работает по тому же принципу, за исключением нескольких отличий. Когда инверторный холодильник охлаждается до необходимой температуры, работа не прекращается, а происходит постепенное снижение оборотов и уменьшение скорости хладагента. Таким образом, поддерживается определённый уровень температуры.
При открытии дверцы холодильника, увеличивается число оборотов вала по сигналу датчика о повышении температуры и несоответствии с требуемой. В отличие от линейного, новый генератор работает более плавно, используя минимальную мощность.
Если объяснять инверторное функционирование с технической позиции, происходит преобразование переменного тока в постоянный, после чего следует обратный процесс, но при этом задаётся необходимая частота.
Трехфазный компрессорный двигатель с бесщеточной системой, применяемый в холодильнике, используется в производстве автомобильных механизмов, компьютерной, медицинской техники и др.
Термин инверторный встречается в другой бытовой технике. Кроме холодильников технологию можно встретить во многих видах кондиционеров для дома.
Инверторная система подразумевает плавное регулирование мощности при смене режимов работы устройства. От этого общий принцип работы холодильника не меняется. Датчик при увеличении температуры, подаёт сигнал компрессору о переходе в режим активной работы.
По достижению выставленного значения температуры, термодатчик сообщает об этом, и инверторный компрессор не выключаясь понижает число оборотов. Скорость движения хладагента снижается до уровня поддержания требуемых температурных значений.
Существенное изменение температуры внутри холодильной камеры происходит при открытии дверцы. Зафиксировав изменения датчик снова сигнализирует об этом компрессору, и он, плавно увеличивая мощность, возвращает температурный режим в норму.
При этом не требуется полного включения всей системы и соответственно не увеличиться нагрузка на электросеть, что является плюсом.
Принцип работы и преимущества данного агрегата
Несомненно, когда речь заходит о крупной бытовой технике, первое, что приходит на ум это холодильник. Холодильник уже давно является совершенным устройством способным не просто замораживать и морозить, но поддерживать необходимую, заданную температуру, охлаждать к определенному времени, сохранять овощи и фрукты в зоне «свежести» и многое другое.
Модернизации со временем подверглись, пожалуй, все детали и запчасти. Одна из новинок в настоящее время это смена компресса на инверторный. Что же это такое разберемся в этой статье.
Как это работает
Для начала, стоит отметить, что такая новинка как инверторный компрессор, используется не только при производстве обычных холодильников, он так же успешно задействован при производстве медицинской, компьютерной и даже автомобильной техники.
Основным и существенным отличием от обычного компрессора, является его автоматическое изменение оборотов и плавное переключение между режимами.
Простыми словами, двигатель в максимально сжатые сроки после включения, набирает заданный температурный режим, тем самым необходимость в повторном запуске компрессора на продолжительное время попросту, отпадает. Мотор продолжает свою работу все время, но при этом, обороты становится совершенно незначительными, но достаточными для поддержания нужной температуры.
Инверторный компрессор – принципы его работы
Обычный, или как правильно его называют, линейный компрессор работает по принципу включения и отключения. То есть после того, как мотор запущен, обороты набирают скорость на протяжении всего времени, пока не будет достигнута заданная температура. После этого осуществляется полная остановка мотора и его последующее выключение.
Выключение происходит с характерным щелчком, который можно услышать. Инверторный же компрессор продолжает свою работу постоянно, заданная температура держится дольше, но при этом потребляет в разы меньше электроэнергии.
Преимущества
Несомненно, главное причиной популярности холодильников с подобным типом компрессоров это существенная экономия. Производители громко заявляют, что оснащенный инверторным компрессором холодильник, способен сэкономить до 40 процентов, если сравнивать его с обычным холодильником. Эффект экономии энергии достигает путем исключения постоянного включения и выключения техники. По этой же причине продлевается срок службы холодильника. Небольшая мощность гарантирует более бережное эксплуатирование деталей, соответственно нагрузка снижается.
Незаметная работа мотора компрессора дарит холодильнику бесшумность. Больше не слышны характерные щелчки включения и выключения
Это особенно важно для тех, у кого небольшая квартира и шум от холодильника доставляет неудобства.
Улучшены условия хранения продуктов. В связи с тем, что у холодильников с инверторным компрессором отсутствуют перепады температур, продукты дольше остаются свежими
Линейные компрессоры не могут похвастаться тем же.
Недостатков у холодильников с инверторным компрессором совсем немного. Самым главным является высокая цена. Действительно, современные холодильники с «умным» мотором стоят несколько выше.
Обязательным условием для успешной работы холодильника с инвертором является наличие полностью исправной проводки в доме или квартире, чтобы избежать каких-либо перепадов напряжения в сети.
https://youtube.com/watch?v=g8X52O6C0CM
Фирмы-производители
Все больше популярных и известных производителей начали выпуск холодильников с современным инверторным компрессором. Сегодня, это уже становится таким же привычным как наличие функций No Frost, электронная система управления, возможность выставления необходимой температуры, турбо-заморозка и другое.
Первыми в России подобные холодильники с инверторным компрессором представила компания Samsung, которая уже много лет выпускает только качественную, высокотехнологичную и эргономичную бытовую технику. Затем, двухкамерные холодильники с подобным компрессором стали выпускать и другие мировые производители, такие как Bosch, Siemens, LG, Sharp и другие.
Подводя итого, можно смело рекомендовать данную новинку, как одну из самых технологичных. Существенная экономия энергия, которая достигается путем постоянной работы мотора без скачков при включении и выключении.
Популярность инверторных компрессоров растет день ото дня, постепенно вытесняя не только холодильники с линейным мотором компрессором, но на смену так же выходят стиральные и сушильные машины, а также кондиционеры. Это приводит к качественному уменьшению затрат на электроэнергию, но существенно осложнят ремонт такой техники.
Плюсы и минусы инверторной холодильной системы
Главным плюсом компрессора этого вида является небольшой расход электроэнергии и длительная эксплуатация. Плавная быстрая регулировка температуры и бесшумная работа – преимущества бытовой техники с таким видом двигателя.
При покупке холодильника с инверторным двигателем гарантия выдаётся на срок около 10 лет. Это подтверждает надёжность устройства и уверенность компании-производителя в качестве своего товара.
Однако холодильник с линейным компрессором стоит дешевле, чем с инверторной охладительной системой, поэтому он продолжает пользоваться спросом. Наряду с высокой ценой, у инверторного прибора имеется ещё один минус.
Перепады напряжения сети могут привести к сбою в работе холодильника, так как данный вид компрессора более сложно устроен, чем обычный двигатель. Проводка в помещении должна быть надёжной. В ином случае требуется установка стабилизационных приборов.
Независимо от наличия недостатков, такое устройство приобретает популярность среди покупателей. Постепенно рынок наполняется новыми, более усовершенствованными моделями.
Современное производство не ограничивается холодильниками – инверторный компрессор уже является составной деталью кондиционеров, стиральных машин и прочих бытовых приборов.
Сильные и слабые стороны
Инверторный тип компрессора имеет свои сильные и слабые стороны. К преимуществам относятся:
Такие холодильники на 10-20% потребляют меньше электричества, так как работают в полную силу лишь при первом включении. После чего двигатель снижает обороты и переходит в режим поддержания заданной температуры. Холодильная техника с данным типом компрессоров относится к А+, А++, А+++ классам энергопотребления.
Так как в работе двигателя отсутствуют серьезные перегрузки, то значительно снижается износ различных деталей механизма. Это позволяет технике работать намного дольше.
Например, производитель Samsung дает десятилетнюю гарантию на свою продукцию, что говорит о надежности и высоком качестве бытовой техники с данным типом двигателя.
Всем известно, что холодильники – не самый тихий прибор в доме. Зачастую монотонные звуки, исходящие от них, могут принести немало дискомфорта. Что не скажешь об инверторных моделях.
Данная разновидность способна работать практически бесшумно, а звук можно услышать лишь при первом включении прибора, когда необходимо охладить камеру до нужно температуры.
В отличие от обычных холодильников, где диапазон температур довольно широкий, инверторные позволяют поддерживать ее на одном уровне, без резких перепадов. Благодаря чему, продукты хранятся в более комфортных условиях.
- Но и недостатки у данного типа двигателей также есть:
- Высокая цена. По сравнению с холодильниками, работающими на линейных компрессорах, инверторные являются более дорогостоящими, и не каждому под силу купить их. Со временем техника непременно окупится за счет экономии на электроэнергии.
- Чувствительность перед перепадами напряжения. В некоторых домах такая проблема происходит довольно часто и техника может серьезно пострадать. Поэтому, чтобы защитить прибор, необходимо дополнительно купить защитное оборудование.
- Также производители предлагают модели с системой Volt Control (например, у Samsung), которая защитит холодильник от резких перепадов напряжения. При скачке напряжения прибор перейдет в режим ожидания, а в последствие самостоятельно вернется к работе.
Чем отличается от обычного
Линейный тип – это обычный вариант компрессора, который используется многие годы. Отличия в принципе действия мы уже рассматривали, поэтому пропускаем, но напомним, что инверторный вид работает постоянно на малых оборотах, а линейный включается и выключается периодически, что считается основным его недостатком.
Из-за таких включений происходят скачки напряжения в домашней сети и повышенная нагрузка, расход энергии также довольно большой. У новых компрессоров потребление электричества минимальное за счет работы на малых оборотах и соответственно небольшой мощности.
Кроме этого, компрессор инверторного типа работает постоянно, но неслышно для пользователя, привычного урчания и вибрации корпуса нет, скорее это похоже на мурлыканье кота, а не на работу компрессора.
Холодильники с новыми компрессорами довольно уверенно прокладывают себе дорогу к нашим квартирам, но не все пользователи могут себе позволить расходы на приобретение такой техники при одинаковом качестве сохранения продуктов.
Старые изделия работают у некоторых потребителей в течение 30 и более лет – судя по отзывам, они еще не собираются на пенсию.
Разновидности компрессоров для холодильника
Электрический компрессор предназначен для сжатия химического хладагента и его последующей передачи в конденсатор.
Для обеспечения перекачки газа используется два различных устройства:
- электродвигатель;
- электромагнитная катушка.
Каждая разновидность компрессора обладает плюсами и минусами.
Мощность и пропускная способность компрессора должна соответствовать площади конденсатора и испарителя конкретной модели холодильника, а также внутреннему диаметру капиллярной трубки
В современных холодильниках в качестве привода используется преимущественно электродвигатель, но это не означает, что электромагнитная катушка является менее эффективной.
По принципу действия холодильные компрессоры разделяют на:
- Поршневые. Распространенный вариант, применяемый чаще всего в устройстве холодильников, выпускаемых в СНГ. Основными конструктивными элементами является пара металлических цилиндров, перемещающихся вертикально или горизонтально по возвратно-поступательному принципу. Двигаются они благодаря кривошипно-шатунной системе.
- Линейные. Поршень в них не имеет шатунного механизма и двигается за счет работы электромагнитной катушки исключительно в одной плоскости. Работу производят в три этапа: включают, охлаждают, выключают. За счет частых включений несколько увеличивается расход электроэнергии, хотя он почти в два раза ниже, чем в традиционных поршневых. Этот тип используется в основном агрегатах Электролюкс.
- Винтовые. Они же роторные. Эти устройства не имеют поршня, а разность в параметрах давления в них достигается за счет вращения ротора и движущейся пластины. Такие устройства используются преимущественно в агрегатах марки Индезит.
В современных холодильниках используются преимущественно роторные компрессоры, хотя компания LG предлагает клиентам широкий модельный ряд линейных. Производителю удалось сохранить их преимущества, одновременно устранив большинство конструкционных недостатков.
Инверторный линейный компрессор имеет минимум движущихся деталей, поэтому его надежность выше, чем устройств, работающих за счет вращения электродвигателя
По временному принципу работы компрессоры можно разделить на два вида:
- инверторные, работающие непрерывно;
- ступенчатые, которые периодически включаются и выключаются с помощью реле.
Первый принцип работы уже давно используется в бытовой технике, например, в кондиционерах. Его особенности позволяют добиться большей энергоэффективности и меньшей шумности техники, но высокая стоимость оборудования не позволяет сделать эту технологию реально массовой.
Инверторные модели от линейных собратьев отличаются тем, что функционируют непрерывно, т.е. не тратят энергию на процессы включения/отключения. После активизации они поддерживают заданный режим работы, требующиеся для сохранения продуктов. Оборудованные ими холодильники дороже обычных, но существенно экономнее в эксплуатации и надежней.
Инвертоными компрессорами оборудованы ведущие модели южнокорейских агрегатов с логотипами LG и Samsung.
Холодильники с инверторным компрессором-двигателем отличаются наименьшим шумообразованием в процессе работы. Благодаря сокращению включений/отключений дольше служит, экономно расходует энергию
Плюсы и минусы инверторного компрессора в холодильнике
Инверторный в сравнении с обычным поршневым, меньше вибрирует. У последнего дрожание переносится на корпус, нередко слышно гудение и шорох. Включенный компрессор неинверторного типа создает большую нагрузку, потому что работает в полную силу. Еще у него есть пусковой ток, обладающий высокой мощностью. При включении на электропроводку приходится сильная нагрузка, это может привести к скачку напряжения и срабатыванию автоматов на электрических приборах и в сети.
Инверторный компрессор в принципе работает не выключаясь. Нагрузка на сеть постоянная и небольшая. Экономия электричества достигается за счет того, что в нем нет циклов включения и отключения, а также пускового тока.
В холодильниках больше всего изнашивается поршень и клапаны, металл сильно вырабатывается при пуске. В инверторном их износ небольшой, потому что компрессор работает без остановки, отсюда и больший срок службы. На электродвигателе отсутствуют щетки, которые в стандартном агрегате быстро истираются. Заданная температура в инверторном холодильнике устанавливается в течение 15 минут. В нем она поддерживается точно, колебания не выше 0.5°С. В обыкновенном агрегате перепады составляют 1-2°С. На хранение продуктов такой показатель не влияет, но он важен для лежащих в нем лекарств и скоропортящихся фруктов.
Есть у инверторного компрессора в холодильнике и плюсы и минусы. К последним относится высокая стоимость. Это обусловлено тем, что он отличается более сложной конструкцией, оснащен электроникой, без которой не сможет работать.
Обратите внимание!
В холодильнике могут возникнуть проблемы при первом включении в сеть и, если в него поставить много теплых продуктов. Для того чтобы их охладить, ему приходится работать на всю мощность. При перепадах напряжения прибор начинает работать с высокой скоростью, больше чем это положено, из-за чего сгорает обмотка, случается ранний износ деталей. Многие современные модели премиум и среднего класса оснащены защитой. Если таковой нет, то ее можно поставить.
Поменять инверторный компрессор удается не всегда, так как их часто просто нет в наличии, а если и есть, то в небольшом ассортименте. В особенности ограничен выбор линейно-инверторных компрессоров, которые стоят в моделях Kenmore и LG. По поводу замены проще обратиться в сервисный центр. Стоит такая деталь примерно половину стоимости нового холодильника, при этом придется заплатить еще и за установку.
Диагностика и ремонт инверторного двигателя в холодильнике – это дорогая услуга. Определить, по какой причине сломался агрегат, сложнее.
Советы по ремонту техники
Внутренние дефекты компрессора сплит системы исправляются исключительно в условиях профессиональных мастерских. В домашних условиях силами самого владельца такой сложности ремонт видится нерациональным, с крайне малым процентом успешного исполнения.
Если нормальная работа компрессора нарушена по причине излишков или недостатка хладагента, задачу ремонта решить вполне по силам самостоятельно.
В первом случае (избыток фреона) достаточно просто удалить часть газа из системы. Во втором случае нужно напротив – заправить систему дополнительным объемом газа.
Когда причиной неработоспособности компрессора является пусковой конденсатор, следует вскрыть верхнюю крышку наружного системного блока, предварительно отключив машину от сети питания.
Снять конденсатор и проверить тестером в режиме измерения сопротивления (мОм), поочерёдно касаясь щупами рабочих клемм. Нерабочий конденсатор не покажет эффект разряда. Это причина для замены.
Параметры линейного компрессора
Для данного устройства наиболее важны параметры холодопроизводительности, развиваемой мощности и рабочего давления. В среднем последний показатель у большинства моделей колеблется в пределах 2–4 атмосфер. Этот уровень давления оптимален для нормальной циркуляции фреона по системе охлаждения. Многие производители снабжают свою технику специальными регуляторами давления для того, чтобы удерживать его на нужном уровне и не допускать разрыва труб охладительной системы.
Если же говорить о холодопроизводительности, то данный показатель неразрывно связан с мощностью прибора и марки хладагента, который он использует. Холодопроизводительность измеряется в килокалориях в час, и у многих холодильников, использующих фреон с индексом R12 (например, у некоторых моделей LG), составляет от 45 до 150 ккал/час в зависимости от электрической мощности устройства.
Для того чтобы выяснить, исправно ли работает компрессор, мастера по ремонту используют мультиметр. Подключая его между обмоткой катушки и корпусом, они замеряют сопротивление обмотки. Отклонение от нормы в большую сторону указывает на повреждения обмотки, а в меньшую – на имевшее место короткое замыкание в системе. Поскольку обмотка может иметь разный исходный материал и структуру, значение нормального сопротивления у неё для каждой модели может быть разным.
Практические советы
- Нельзя наклонять или опрокидывать холодильник до горизонтального положения. При чрезмерном наклоне механизм компрессора может легко соскочить с амортизирующих пружин независимой подвески, и уже больше никогда на них не встать. После того, как холодильник вернут в исходное вертикальное положение, основному агрегату – компрессору – понадобится ремонт.
- В случае полного отсутствия включения компрессора, необходимо в первую очередь проверить пусковое реле, контактную группу и подводящий кабель. Возможно так удастся избежать сервисного ремонта холодильника.
- Кожух компрессора хоть и состоит из двух частей, но они обычно плотно запаяны. Поэтому в случае неисправности, недостатки самой компрессорной установки так просто не определить. Иногда даже приходится разрезать корпус, отыскивая причину поломки. В таких случаях будет рациональнее заменить агрегат на новый.
Желающим демонтировать компрессор холодильника самому в домашних условиях, необходимо обеспечить хорошую вентиляцию или проветривание помещения, поскольку пары фреона могут оказаться ядовитыми. Особенно это касается старых холодильников советских времен
