Вибір правильного змінного двигуна з похиленим редуктором: керівництво з розміру та потужності

Завітайте на будь-який блог про двигуни з редуктором змінного струму, і ви почуєте про двигуни з редуктором змінного струму та проігноруєте найважливіше їх використання. У цьому випадку увага буде приділена не двигунам, а їх використанню в системі кондиціонування повітря. Ці двигуни є центральним елементом системи кондиціонування. Найкраще у всьому — вони бувають оптимальних розмірів та потужності, необхідних для ефективного використання енергії та тривалого терміну служби машини. Пам’ятайте, що всі одиниці працюють за однаковими принципами. Якщо двигуни з редуктором не відповідатимуть одиницям або будуть неправильно встановлені, це може призвести до високих витрат на енергію, частого виходу з ладу одиниці, а навіть — до перегріву.

Якраз цією темою займається це керівництво. Ми детально розглянемо компоненти розміру та потужності, щоб визначити найкращий варіант для ваших потреб у кондиціонуванні повітря. Для більшості людей, які шукають кондиціонери або системи кондиціонування повітря, не є необхідним глибоко розбиратися в двигунах, але кожен десятий може стати дуже зацікавленим у енергоефективності та шукати саме цих деталей.

Спочатку, вибираючи двигуни змінного струму, важливо з'ясувати, в якій системі змінного струму вони будуть працювати. Кожна система змінного струму має двигуни, які виконують певні завдання. Деякі двигуни приводять у рух вентилятори для циркуляції повітря, приводять у рух вентилятори конденсатора для відведення тепла, приводять у рух заслінки для контролю потоку повітря або приводять у рух компресорні двигуни в деяких моделях. Кожен з цих двигунів має свої вимоги; вентилятори повітряного потоку потребують постійного крутного моменту та швидкості, тоді як вентилятори конденсатора мають працювати в екстремальних зовнішніх температурах. Також слід враховувати умови експлуатації; двигуни, призначені для приміщень, менше піддаються впливу погодних умов, тоді як двигуни для вулиці мають бути стійкими до вологи, пилу та екстремальних температур. Знання цих деталей спрощує вимоги до потужності та розмірів.

Крутний момент визначає, скільки обертальної сили має створювати двигун, щоб привести в рух блок кондиціонування, і є однією з найважливіших характеристик при виборі розміру. Двигун зупиниться, якщо крутний момент недостатній, а надлишок крутного моменту призведе до втрати енергії. Для розрахунку крутного моменту потрібно знати силу навантаження, тобто протидіючу силу компонента (у випадку з вентилятором — це опір повітря) і радіус вала двигуна, на який діє це навантаження. Крутний момент = Сила навантаження × Радіус вала. Наприклад, якщо радіус вала вентилятора становить 2 дюйми, а сила навантаження — 10 фунтів, то крутний момент дорівнює 20 фунт-дюймам (lb-in). Для більш складних компонентів, таких як дросельні заслінки, необхідно звертатися до технічного опису компонента, щоб дізнатися рекомендований крутний момент.

Потужність вимірюється у ватах (Вт) або кінських силах (к.с.) і вказує на кількість енергії, яку двигун має витратити, щоб досягти заданого крутного моменту при певній швидкості. Важливим є взаємозв’язок потужності з крутним моментом і швидкістю (об/хв). Потужність двигуна у ватах може бути обчислена за наступною формулою: Потужність лопаті (Вт) = (Крутний момент (Н·м) × Швидкість (об/хв) × π) ÷ 60. Жарт убік, у британських одиницях 1 к.с. дорівнює 746 Вт. Наприклад, двигун, який має видавати 1500 об/хв при крутному моменті 10 Н·м, потребує приблизно 2,1 к.с. або 1570 Вт потужності. Ці розрахунки стосуються прямих обертових двигунів. Ніхто не хоче бути непідготовленим до непередбачених обставин. Тому розумний запас у 10–15% додаткової потужності корисний для непередбачених збільшень навантаження, таких як короткочасні стрибки опору або пил на лопатях вентилятора.

Розмір двигуна вказує на фізичні характеристики двигуна, такі як довжина, діаметр і розмір вала двигуна, а також відповідні електричні параметри, як-от номер корпусу, який визначається згідно зі стандартами галузі, наприклад, NEMA в Північній Америці, IEC в інших частинах світу тощо. Як зазначалося раніше, фізичні розміри мають відповідати вільному місцю в кондиціонері. Пропоновані розміри двигуна, а також діаметр вала необхідно перевірити за допомогою специфікацій проектування системи кондиціонування. Це є розміри, якими система передбачає відповідність діаметра вала та розмірів двигуна. Занадто великі двигуни також є проблемою. Номер корпусу, наприклад NEMA 56, IEC 112, має бути сумісним з кріпильними скобами та муфтами. Іншими словами, двигун типу NEMA 56 оснащений певною висотою вала і шаблоном болтів, які стандартно використовуються для кріплення двигунів у безлічі побутових кондиціонерів. Якщо відстані не перевірити, то, ймовірно, деформація корпусу та недоліки в проміжках призведуть до нестабільної роботи.

Використання двигуна змінного струму в редукторних двигунах має на меті оснастити двигун редуктором з метою зміни швидкості та функцій крутного моменту двигуна. Використовуючи передавальне відношення для зіставлення вхідної швидкості з вихідною, можна визначити загальне зменшення швидкості заданого двигуна та підсилення крутного моменту. Якщо передавальне відношення становить 10 до 1, вихідна швидкість дорівнює 180 обертів на хвилину з помноженим крутним моментом у 10 разів, і все це тоді, коли двигун працює зі швидкістю 1800 обертів на хвилину. Більше значення відношення забезпечить нижчу вихідну швидкість, а отже, більший крутний момент, що ідеально підходить для важких навантажень, наприклад, для великих вентиляторів конденсаторів. З іншого боку, менше значення передавального відношення ідеально підходить для високої швидкості та низького крутного моменту на виході, наприклад, для малих вентиляторів-видувачів. Все це демонструє, чому передавальне відношення має бути узгоджене з необхідною швидкістю для заданого компонента. Щоб усунути будь-які сумніви, можна ознайомитися з технічним описом компонента змінного струму, а також скористатися рекомендованими робочими швидкостями для визначення оптимального значення.

Експлуатаційні витрати на двигуни змінного струму класифікуються відповідно до їхніх характеристик, оскільки вони є основними компонентами, тимчасом як залишки матеріалів відносяться до менш якісних двигунів. Стандарти ефективності двигунів розділені на IE1, IE2, IE3 та IE4, що забезпечують відповідно 1 — стандартна, 2 — висока, 3 — підвищена та 4 — надпідвищена ефективність для цих двигунів. Двигуни, що відповідають стандарту IE3, можуть споживати на 10% менше енергії порівняно з двигунами нижчого стандарту, що забезпечує економію енергії для отримання більшої вихідної потужності. Високоефективні двигуни є більш економічно вигідними, адже їхня вартість окупається протягом тривалого терміну експлуатації в системах змінного струму, особливо при використанні в комерційних установках. Нормативні положення окремих країн вимагають використання двигунів, схвалених системами ENERGY та іншими організаціями, що займаються енергозбереженням.

Електроживлення системи змінного струму має бути сумісним із системою самого двигуна. Тому переконайтеся, що напруга двигуна (110, 220, 380) та необхідна фаза (у побутових мережах одна фаза, у комерційних — три фази) відповідає наявному електроживленню. Використання електродвигуна з неправильною напругою, якщо це не так, відразу ж пошкодить двигун або зменшить продуктивність. До чинників надійності двигуна належать клас ізоляції (B, F, H) та клас двигуна, який визначає здатність двигуна витримувати теплове навантаження. Клас ізоляції F є найбільш поширеним для застосування у системах змінного струму, з верхнім порогом 155°C. Крім того, існує гарантія на двигун, яка є показником репутації: довші гарантії (від двох до п’яти років) та краща післягарантійна підтримка зменшують ризик несподіваної несправності, що пропонують відомі бренди.

Як завжди, перегляньте технічні характеристики виробника, збалансуйте навантаження на обладнання та перевірте характеристики керування швидкістю двигуна. У системах, де потужність перевищує вимоги процесів та систем, необхідно ретельно збалансувати гідравлічний або пневматичний тиск разом із торцевим механізмом. Ціни виробника та терміни поставки у сфері збирання та використання двигунів допомагають у виборі двигуна з високою доступністю. У конфігурації, де двигун потрібно інтегрувати з подвійно живленими асинхронними генераторами, рекомендується залучити експертів, щоб бездоганно синхронізувати з обертовим обладнанням.