Информация о том, что такое инверторный кондиционер и его особенностях

Новички задают вопрос, что такое инверторный кондиционер, зачем нужен. Вот и решили сегодня чуть углубиться в теорию. Это поможет понять, для чего инженеры бьются годами над новыми техническими решениями. Голые слова о том, что инверторный двигатель работает тише и экономит энергию, уже никого не прельщают. Хочется знать, почему это так, и на что способны кондиционеры, оснащенные по последнему слову техники. Беря за основу курс лекций одного питерского учебного заведения, изложим по своим силам знания, которых пока нет даже в Википедии. Оцените!

Зачем нужны вентильные двигатели

Особенности инверторной системы

Особенности инверторной системы

Было бы ошибкой сказать, что про вентильные двигатели никто не слышал. Еще в учебниках пятидесятилетней давности упоминается, что метод тиристорного формирователя импульсов для коммутации обмоток перспективен. Но открываешь Вики и понимаешь, что там ничего нет насчет того, что речь идет о технологии инверторов. Этот электронный блок занят формированием фаз для коммутации вентилей. А датчик положения ротора указывает мозгу кондиционера, куда подавать импульсы.

Суть в том, что напряжение переменного тока выпрямляется и нарезается затем импульсами, от частоты которых напрямую зависит скорость вращения вала. Но пришли к этому не сразу. Вы заметили, наверное, что в электрических инструментах часто применяются коллекторные двигатели, между тем как в промышленности чаще встречаются асинхронные. Почему? Отвечаем!

Преимущества коллекторных и асинхронных двигателей

Коллекторные двигатели сами по себе, без дополнительных модификаций обладают значительным пусковым крутящим моментом. Это природное качество, которое позволит страгивать с места груз даже на низких оборотах. С ростом частоты момент крутящий падает, но это считается нормальным. Причем зависимость от оборотов линейная. Но за что коллекторные двигатели нравятся изготовителям бытовой техники, так это простота регулирования.

Простым изменением амплитуды питающего напряжения варьируете скорость в широких пределах. Зависимость также линейная, что сильно упрощает конструирование. К тому же имеются тиристорные схемы автоматической стабилизации оборотов в зависимости от величины искрения, что и используется на практике. Но почему же тогда коллекторные двигатели не применять повсюду.

Комплект инверторного кондиционера

Комплект инверторного кондиционера

  1. У коллекторных двигателей большая потребность во внимании человека. Это значит, что придется часто вести обслуживание щеток. А графит хрупок, к тому же. В результате для кондиционера, который призван работать день и ночь, подобное решение не являлось бы эффективным. Это мягко говоря.
  2. Но окончательно лишает возможности использовать коллекторный двигатель высокий уровень шума этих устройств. Просто невозможно было бы работать, читать, жить рядом с ревущим внешним блоком кондиционера. Тарахтел бы, как трактор. А это к тому же, помимо тяжелой физической атмосферы, будет нарушать и законы о тишине и спокойствии граждан. Вслушайтесь, современный кондиционер шумит не так сильно, гораздо слабее пылесоса, где стоит коллекторный двигатель.
  3. Коллекторные двигатели не терпят агрессивных сред. В нашей природе с кислотными дождями это актуально. Не сказать, чтобы этот вопрос волновал производителей кондиционеров, но мы обсуждаем подоплеку того, зачем понадобилась инверторная технология.
  4. По конструкции коллекторные двигатели неспособны обеспечить высокое число оборотов. Предел это то, что видим в центробежных соковыжималках. Максимум 40 тыс. оборотов в минуту. Да и то это уже много.
Читайте также:  Ремонт кондиционера своими руками

С другой стороны, асинхронные двигатели в первоначальном виде обладают никакой пусковой характеристикой. Это высокий ток в первые доли секунды и малый крутящий момент на старте. Характеристики даже ниже номинальных. Понятно, что в компрессоре кондиционера, где старт и так сложный, применение подобных устройств попросту нерационально. Да, эти недостатки пытались исправить.

Кондиционер бытовой

Кондиционер бытовой

Например, внедряется конструкция двойной беличьей клетки, когда на старте полем захватываются оба слоя проводников за счет низкой частоты вращения, а в дальнейшем индукционные токи выталкиваются на поверхность. Имеются и методики повышения активного сопротивления проводников статора, за счет чего там выделяется больше мощности. Получается, что характеристика нагрузочная выпрямляется, но зато ухудшаются эксплуатационные свойства: растут потери, требуется интенсивное охлаждение. Понятно, что ни о какой экономии здесь не идет и речи.

Вот и получается, что асинхронные двигатели тихие, неприхотливые в эксплуатации, потому как требуется только смазка подшипников. Хорошо выдерживает механизм высокие частоты вращения, но для использования во внешних блоках кондиционеров попросту не годятся. Не говоря уже о том, что повышение активного сопротивления ротора резко ухудшает регулировочную характеристику. Видите, что ситуация тупиковая, и нужна совершенно новая технология, чтобы преодолеть ограничения старых типов двигателей. Ну, а теперь кто скажет, как она называется. Правильно! Это инверторные двигатели – попытка и рыбку съесть, и косточкой не подавиться.

Инверторные двигатели кондиционеров

Не будем томить читателей ожиданием, скажем, что ученые умы пришли к выводу о необходимости совмещения преимуществ простоты регулировки и высокого пускового момента коллекторного двигателя с малыми потерями, отличными условиями теплоотвода, отсутствием хрупких и лишних движущихся частей синхронных двигателей с ротором из постоянного магнита. А это и есть описание инверторной технологии. Приводили уже схему работы с электрической точки зрения, а сегодня окунули читателей в механику.

Примечание. Напомним, что синхронным называется двигатель, где напряжение просто подается на обмотку в первоначальном виде, а ротор отрабатывает частоту поступающего тока. Это простой и доступный для понимания тип моторов. Быть может, поэтому так мало об этом пишут в интернете.

Единственным обозримым недостатком такой конструкции называют срыв оборотов вплоть до полного останова при неконтролируемом повышении нагрузки. Впрочем, внутри инверторного кондиционера ситуацию рассматривали как нештатную, поэтому просто нельзя принимать режим в качестве ограничивающего фактора для применения указанного типа двигателей. Как уже было сказано, синхронность подачи напряжения на нужную обмотку регулируется датчиком положения ротора. Уровень же, от которого зависит скорость вращения, задается частотой следования импульсов. С уменьшением скважности растет постоянная составляющая. Вот что такое инверторный кондиционер (вкратце).

Описанная методика называется широтно-импульсной модуляцией. Суть в том, что длительность пиков варьируют согласно необходимости. Чем шире импульсы (а период сохраняется прежним), тем больше постоянная составляющая спектра, тем выше количество оборотов ротора.

Как мы уже сказали, коммутация при помощи щеток не лучший вариантом, потому что механически трущиеся детали всегда будут слабым звеном и одновременно повышают уровень шума и вибраций, вызывают искрение. А перечисленных факторов и стремятся избежать. Кроме того нужна схема, которая будет формировать в инверторном кондиционере управляющие импульсы. Вот для этого и создан электронный блок.

Инвертор - лучший выбор

Инвертор — лучший выбор

Сам двигатель мало отличается от синхронного, а обмотки коммутируются электроникой. Это ключевые элементы, наподобие:

  • транзисторов;
  • тиристоров;
  • симисторов.

И все в том же духе. Импульсы нарезаются пачками непрерывно под действием тактового генератора, но на какой из выходов (читай номер обмотки статора двигателя) поступит сигнал, решает умная схема коммутации, руководствующаяся показаниями датчика положения ротора. Заметьте, что при наличии интеллектуального модуля управления исчезают проблемы с пуском оборудования. Дело в том, что в синхронных двигателях существует некое положение ротора, где поле не захватывает магнитный момент вала. При наличии множества обмоток на статоре (вместо одной или двух пар) и датчика положения ситуация коренным образом изменяется. За счет этого пропадают проблемы с пуском компрессора инверторного кондиционера.

Ну, и выше было показано, что такие двигатели обладают рядом преимуществ. Это хорошие условия охлаждения, низкие потери, отсутствие лишних движущихся частей, простота и дешевизна изготовления. А почему же инверторный кондиционер стоит так дорого. Так ведь нужно еще модуль управления к двигателю приложить. А вот электроника как раз и набирает ту разницу в цене в сравнении с предыдущим поколением.

Полагаем, что теперь нашим читателям понятно, что такое инверторный кондиционер, и зачем нужен. Подчеркиваем, что уже публиковали расширенный обзор на тему климатической техники Мицубиши, где объясняли эволюцию технологии. Там видно, как прогрессировали и менялись конструкция, форма управляющего напряжения, а также и эффективность. В результате то, что предлагается дилерами, сделано с одной целью – сбережение энергии. А побочным продуктом явились множественные интересные функции, обеспечивающие немалый спрос этого типа продукции.

На этом наш обзор заканчивается, надеемся, что был полезным, выражаем благодарность питерским преподавателям за качественный курс лекций, полагаем, что информация весьма интересна нашему кругу читателей.