Зміст:
- Асинхронні двигуни і способи управління ними
- Інверторні компресори в холодильниках
- Як замінити компресор холодильника
Застосування інверторів є найефективнішим методом регулювання швидкості обертання асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором. На практиці найпростіше реалізується спосіб зміни амплітуди напруги. До того ж годиться він для будь-якого типу асинхронних двигунів. Але довгий час про можливість такого підходу і взагалі не думали: лише б працював, який там ще інверторний компресор в холодильнику! Ось чому у відомому довіднику Бикова по холодильних компресорів 1992-го року ні слова ми не знайшли про генератори імпульсів змінної частоти. Саме такі сьогодні і називають інверторами.
Асинхронні двигуни і способи управління ними
Майже всі генератори побудовані за схемою синхронних двигунів. Фактично можна обертати постійний магніт всередині котушки, і буде наводитися ЕРС. Досить правильно розташувати витки, щоб на виході знімати змінний струм. Вся принадність у тому, що в синхронному двигуні частоти обертання вала і знімання напруги співпадають. За рахунок цього вдається точно витримати параметри. В іншому випадку довелося б випрямляти струм і ставити інвертори, щоб віддати потужність споживачам (містам і селам). Що буде, якщо порушити це правило? Не зможе працювати більша частина побутової техніки. Стабільність впаде, обладнання почне виходити з ладу.
А от у більшості життєвих і виробничих ситуацій хороші саме асинхронні двигуни, які включає в себе і схема компресора холодильника. Дуже просто керувати. Синхронним ж двигунів поступилися роль генераторів. Обертове магнітне поле так чи інакше використовується у всіх цих пристроях. Ротор асинхронного двигуна може бути короткозамкнутим або фазним. В останньому випадку всі обмотки ротора з’єднують з пусковим реостатом. За нашим уявленням асинхронні двигуни з фазним ротором застосовуються не за те, що можуть змінювати частоту обертання, а за великий крутний момент на старті. Власне, для цього і вводиться пусковий реостат, опір якого після запуску поступово знижується ступенями. Це дуже складний спосіб регулювання, однак саме він застосовується у трамваях, підйомниках і багатьох інших випадках. (Див. також: Інформація про те, що таке інверторний кондиціонер та його особливості)
Про це ми поговоримо як-небудь іншим разом, бо компресори холодильників якось не прийнято включати послідовно, щоб знизити пусковий струм, отже, нашої сьогоднішньої теми це не стосується. Асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором дуже прості в конструкції. До того ж не мають контактних кілець, які з часом зношуються. Ось це перевага і призводить до відмінності в способах регулювання.
Для фазних роторів застосовують введення додаткового опору в ланцюг обмотки, запитывание змінним струмом обертових котушок, а також зміна амплітуди подається на статор напруги. З усіх них годиться для короткозамкнених двигунів тільки останній метод. Зате створюється можливість керувати швидкістю обертання за рахунок зміни частоти тактирования живлячої напруги.
Цим побутової техніки і займаються інвертори. Вони генерують імпульси змінної частоти, які відповідним чином впливають на швидкість обертання ротора в асинхронному двигуні. Щоб зрозуміти, як це працює, розглянемо коротко, що у нас відбувається всередині. На статор подається змінна напруга, кількість фаз зараз не розглядаємо. Завдяки подачі живлення, всередині утворюється змінну обертове магнітне поле, яке діє на ротор. В результаті на котушках його наводиться ЕРС, і у нас створюються всередині справжні електромагніти з полюсами. Кожен знак починає захоплюватися магнітним полем, і асинхронний двигун рушає з місця. В цей період він споживає значний пусковий струм.
Чим швидше обертається ротор, тим нижче частота ЕРС, яка в ньому наводиться. Поступово система приходить в рівновагу, як якщо б всередині оберталися постійні магніти. Зовсім зрівнятися частоти обертання ротора та змінного струму на статорі не можуть, бо пропаде ЕРС, і двигун почне сповільнюватися. Тоді знову з’явиться різниця.
Наводиться ЕРС, і ротор двигуна знову захоплюється полем. Таким чином обороти завжди будуть трохи нижче частоти живлячої напруги. Цю особливість і використовують для того, щоб маніпулювати швидкістю обертання. Інвертор плавно змінює параметр, і асинхронний двигун негайно кориться.
Чому не можна було посадити на вал постійні магніти, які б оберталися з частотою поля? В синхронних двигунах саме так і роблять. Чи можна управляти ними, змінюючи частоту напруги? Швидше за все, так. Чому ж синхронні двигуни не використовують в комбінації з інверторами? Відповідь ми не знаємо. Більш того, з прочитаного стає ясно, що при від’єднанні пускового реостата і замиканні кілець у нас виходить практично той же короткозамкнений ротор. Чому спосіб зміни частоти живлячої напруги не годиться для трифазних двигунів, залишається загадкою. (Див. також: Інверторний обігрівач)
Але повернемося до наших інверторів. Ними сьогодні управляються компресори холодильників, де не потрібен великий пусковий момент. Тому є всі підстави вважати, що всередині не застосовуються ротори з котушками у вигляді подвійної білячої клітки або поглиблені пази під пластинки міді, сполучені також у формі барабана.
Дві обмотки просто створюють поле, і лопаті вентилятора починають потихеньку обертатися, рухаючи фреон. Незабаром асинхронний двигун виходить на режим, після чого пускова ланцюг відключається по команді відповідного реле. Як воно розуміє, що обороти досягли заданих? Є кілька способів.
Залишилося додати до цього, що практично кожен компресор для холодильника доповнюється захисним реле для запобігання перегріву. У результаті прилад працює керований не тільки термостатами, але і пристроями захисту.
Інверторні компресори в холодильниках
Тепер легко зрозуміти, як працює інверторний компресор в холодильнику. У початковий момент часу асинхронний двигун запускається і виходить на режим. Поступово температура в камерах знижується до заданої, але тут мотор не зупиняється, а просто знижує обороти до мінімуму. В результаті швидкість охолодження сильно падає, але не стає нульовою. Поступово вона починає врівноважувати втрати тепла за рахунок неідеальної теплоізоляції. Якщо відкрити дверцята холодильника, то тепле повітря рине всередину, що викликає ледь помітне підвищення оборотів інверторного компресора. Але повністю він зупиняється дуже рідко, зате і працює на м’яких режимах.
Ось чому фірма Samsung дає цілих 10 років гарантії на інверторні компресори в холодильниках власного виробництва. А це говорить про багато що. Холодильники з лінійним компресором і зовсім виключають конструкції звичний двигун з обертовим ротором. Компресор і є двигун! У ньому поршень рухається лінійно за рахунок зміни електромагнітного поля. Тобто інверторне схему управління в цьому випадку сам Бог прописав. Чим вище буде частота живлення, тим частіше буде стукати і поршень, переганяючи фреон. Отже, швидкість охолодження теж підвищиться.
Але прихильник лінійних компресорів LG якось не поспішає дати 10 років гарантії. А що таке інверторний лінійний компресор? Це лінійний компресор – де поршень рухається по прямий – з інверторним управлінням. Чому ми вважаємо, що за частотним регулюванням майбутнє, так це високий ККД двигуна в цьому випадку. Крім того, дедалі більше стає очевидним, що метод універсальний. І це не дивно. Асинхронні двигуни є не тільки в Росії, але і за кордоном. Працюють не тільки від 50, але і від 60 Гц, з різною швидкістю… Чому б їх і не регулювати частотою?
Як замінити компресор холодильника
Мало того, що фреон потрібно заправляти новий, заміна компресора холодильника ще й вимагає знання такої інформації, як тип пускозащитного реле. Зрозуміло, краще ставити рідну запасну частину, але в більшості випадків підійдуть багато інших. Ми не впевнені, що лінійний компресор можна замінити звичайним з колінвалом, але в старих моделях зазвичай коштує термостат, а напруга становить 220 В з частотою 50 Гц. Тобто немає ніяких модуляцій по ланцюгу живлення. Про пускозащитном реле варто турбуватися з тих міркувань, щоб двигун компресора не згорів від неправильного регулювання. Інша справа, якщо поміняти відразу весь тандем. Тоді великий шанс, що працювати пристрій буде.
До речі, не поспішайте викидати стару побутову техніку, та ще й платити за її утилізацію. Старенький компресор холодильника Атлант ще послужить нам в гаражі для накачування коліс. Про що читайте у цьому ж розділі! Холодильник компресорний — це хороша річ. Вони стають все безпечніше і надійніше, чого не скажеш про адсорбційних, які лають рибалки (але не можуть без них жити). У найближчому майбутньому малий шанс, що придумають щось нове і настільки ж ефективне та дешеве, тому проблема купити компресор для холодильника буде турбувати ще багато поколінь людей на планеті.
На цій ноті ми хочемо попрощатися і просимо строго не судити за слабкі знання в електротехніці. Стоять підручники поки ще в електронний вигляд не перевели. А інакше не користуємося!
