Инверторный компрессор в холодильнике

Применение инверторов является самым эффективным методом регулировки скорости вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. На практике проще всего реализуется способ изменения амплитуды питающего напряжения. К тому же годится он для любого типа асинхронных двигателей. Но долгое время о возможности такого подхода и вообще не думали: лишь бы работал, какой там еще инверторный компрессор в холодильнике! Вот почему в известном справочнике Быкова по холодильным компрессорам 1992-го года ни слова мы не нашли про генераторы импульсов переменной частоты. Именно такие сегодня и называют инверторами.

Асинхронные двигатели и способы управления ими

Почти все генераторы построены по схеме синхронных двигателей. Фактически можно вращать постоянный магнит внутри катушки, и будет наводиться ЭДС. Достаточно правильно расположить витки, чтобы на выходе снимать переменный ток. Вся прелесть в том, что в синхронном двигателе частоты вращения вала и снимаемого напряжения совпадают. За счет этого удается точно выдержать параметры. В противном случае пришлось бы выпрямлять ток и ставить инверторы, чтобы отдать мощность потребителям (городам и селам). Что будет, если это правило нарушить? Не сможет работать большая часть бытовой техники. Стабильность упадет, оборудование начнет выходить из строя.

Принцип действия холодильника

А вот в большинстве житейских и производственных ситуаций хороши именно асинхронные двигатели, которые включает в себя и схема компрессора холодильника. Очень просто управлять. Синхронным же двигателям уступили роль генераторов. Вращающееся магнитное поле так или иначе используется во всех этих устройствах. Ротор асинхронного двигателя может быть короткозамкнутым или фазным. В последнем случае все обмотки ротора соединяют с пусковым реостатом. По нашим представлениям асинхронные двигатели с фазным ротором применяются не за то, что могут изменять частоту вращения, а за большой крутящий момент на старте. Собственно, для этого и вводится пусковой реостат, сопротивление которого после запуска постепенно снижается ступенями. Это очень сложный способ регулировки, однако именно он применяется в трамваях, подъемниках и многих других случаях. (См. также: Информация о том, что такое инверторный кондиционер и его особенностях)

Об этом мы поговорим как-нибудь в другой раз, потому что компрессоры холодильников как-то не принято включать последовательно, чтобы снизить пусковой ток, следовательно, нашей сегодняшней темы это не касается. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором очень просты в конструкции. К тому же не имеют контактных колец, которые со временем истираются. Вот это преимущество и приводит к различию в способах регулирования.

Разновидности холодильников

 Для фазных роторов применяют введение дополнительного сопротивления в цепь обмотки, запитывание переменным током вращающихся катушек, а также изменение амплитуды подаваемого на статор напряжения. Из всех них годится для короткозамкнутых моторов только последний метод. Зато создается возможность управлять скоростью вращения за счет перемены частоты тактирования питающего напряжения.

Этим в бытовой технике и занимаются инверторы. Они генерируют импульсы переменной частоты, которые нужным образом влияют на скорость вращения ротора в асинхронном двигателе. Чтобы понять, как это работает, рассмотрим кратко, что у нас происходит внутри. На статор подается переменное напряжение, количество фаз сейчас не рассматриваем. Благодаря подаче питания, внутри образуется переменное вращающееся магнитное поле, которое действует на ротор. В результате на катушках его наводится ЭДС, и у нас создаются внутри настоящие электромагниты с полюсами. Каждый знак начинает захватываться магнитным полем, и асинхронный двигатель трогается с места. В этот период он потребляет значительный пусковой ток.

Чем быстрее вращается ротор, тем ниже частота ЭДС, которая в нем наводится. Постепенно система приходит в равновесие, как если бы внутри вращались постоянные магниты. Совсем сравняться частоты вращения ротора и переменного тока на статоре не могут, потому что пропадет ЭДС, и двигатель начнет замедляться. Тогда опять появится разность.

Компрессор холодильника

Наводится ЭДС, и ротор двигателя вновь захватывается полем. Таким образом обороты всегда будут чуть ниже частоты питающего напряжения. Эту особенность и используют для того, чтобы манипулировать скоростью вращения. Инвертор плавно изменяет параметр, и асинхронный двигатель немедленно повинуется.

Почему нельзя было посадить на вал постоянные магниты, которые бы вращались с частотой поля? В синхронных двигателях именно так и делают. Можно ли управлять ими, меняя частоту напряжения? Скорее всего, да. Почему же синхронные двигатели не используют в комбинации с инверторами? Ответ мы не знаем. Более того, из прочитанного становится ясно, что при отсоединении пускового реостата и замыкании колец у нас получается практически тот же короткозамкнутый ротор. Почему способ изменения частоты питающего напряжения не годится для фазных двигателей, остается загадкой. (См. также: Инверторный обогреватель)

Но вернемся к нашим инверторам. Ими сегодня управляются компрессоры холодильников, где не нужен большой пусковой момент. Поэтому есть все основания считать, что внутри не применяются роторы с катушками в виде двойной беличьей клетки или углубленные пазы под пластинки меди, соединенные также в форме барабана.

Две обмотки просто создают поле, и лопасти вентилятора начинают потихоньку вращаться, двигая фреон. Вскоре асинхронный двигатель выходит на режим, после чего пусковая цепь отключается по команде соответствующего реле. Как оно понимает, что обороты достигли заданных? Имеется несколько способов.

  1. Индукционный. Стартовый ток большого значения замыкает контакты при помощи якоря пусковой катушки. Затем потребление снижается, и постепенно эта цепь отключается от снабжения.
  2. Термический. Рабочее вещество проводника в цепи пусковой катушки постепенно нагревается и в конце концов, расширяясь, разрывает электрический контакт.

Осталось добавить к этому, что практически каждый компрессор для холодильника дополняется защитным реле для предотвращения перегрева. В результате прибор работает управляемый не только термостатами, но и устройствами защиты.

Инверторные компрессоры в холодильниках

Теперь легко понять, как работает инверторный компрессор в холодильнике. В начальный момент времени асинхронный двигатель запускается и выходит на режим. Постепенно температура в камерах понижается до заданной, но здесь мотор не останавливается, а просто снижает обороты до минимума. В результате скорость охлаждения сильно падает, но не становится нулевой. Постепенно она начинает уравновешивать потери тепла за счет неидеальной теплоизоляции. Если открыть дверцу холодильника, то теплый воздух хлынет внутрь, что вызовет едва заметное повышение оборотов инверторного компрессора. Но полностью он останавливается очень редко, зато и работает на щадящих режимах.

Холодильники с инверторными компрессорами

Вот почему фирма Samsung дает целых 10 лет гарантии на инверторные компрессоры в холодильниках собственного производства. А это говорит о многом. Холодильники с линейным компрессором и вовсе исключают из своей конструкции привычный двигатель с вращающимся ротором. Компрессор и есть двигатель! В нем поршень движется линейно за счет изменения электромагнитного поля. То есть инверторную схему управления в этом случае сам Бог прописал. Чем выше будет частота питания, тем чаще будет стучать и поршень, перегоняя фреон. Следовательно, скорость охлаждения тоже повысится.

Но сторонник линейных компрессоров LG как-то не торопится дать 10 лет гарантии. А что такое инверторный линейный компрессор? Это линейный компрессор – где поршень двигается по прямой – с инверторным управлением. Почему мы считаем, что за частотным регулированием будущее, так это высокий КПД двигателя в этом случае. Кроме того все больше становится очевидным, что метод универсальный. И это неудивительно. Асинхронные двигатели имеются не только в России, но и за рубежом. Работают не только от 50, но и от 60 Гц, с разной скоростью… Почему бы их и не регулировать частотой?


Как заменить компрессор холодильника

Мало того, что фреон потребуется заправлять новый, замена компрессора холодильника еще и требует знания такой информации, как тип пускозащитного реле. Разумеется, лучше ставить родную запасную часть, но в большинстве случаев подойдут многие другие. Мы не уверены, что линейный компрессор можно заменить обычным с коленвалом, но в старых моделях обычно стоит термостат, а напряжение составляет 220 В с частотой 50 Гц. То есть не имеется никаких модуляций по цепи питания. О пускозащитном реле стоит беспокоиться из тех соображений, чтобы двигатель компрессора не сгорел от неправильного регулирования. Другое дело если поменять сразу весь тандем. Тогда большой шанс, что работать устройство будет.

Кстати, не спешите выкидывать старую бытовую технику, да еще и платить за ее утилизацию. Старенький компрессор холодильника Атлант еще послужит нам в гараже для накачки колес. О чем читайте в этом же разделе! Холодильник компрессорный — это стоящая вещь. Они становятся все безопаснее и надежнее, чего не скажешь об адсорбционных, которые ругают рыбаки (но не могут без них жить). В ближайшем будущем малый шанс, что придумают нечто новое и столь же эффективное и дешевое, поэтому проблема купить компрессор для холодильника будет тревожить еще многие поколения людей на планете.

На этой ноте мы хотим попрощаться и просим строго не судить за слабые знания в электротехнике. Стоящие учебники пока еще в электронный вид не перевели. А иными не пользуемся!