Как известно, воздух в ванной всегда имеет повышенную влажность. Пары воды чаще всего удаляют с помощью вытяжного вентилятора, который устанавливается на отверстии вентиляционного короба. На рынке представлены специальные влагостойкие вентиляторы для ванной. Чем выше производительность вентилятора, тем быстрее удаляется влага, но и тем выше его шум.
Днем, когда наружный шум выше, шум вытяжного вентилятора неслышен. Тогда его желательно использовать в режиме полных оборотов, чтобы быстро снизить влажность воздуха. В вечернее же время работа вентилятора более заметна. В этом случае его можно перевести в режим пониженных оборотов.
В подобных вентиляторах используется асинхронный двигатель. Частота вращения асинхронного двигателя изменяется путем изменения частоты питающего напряжения. Существует простой способ снижения частоты вращения электродвигателя вентилятора. Этому способствуют два фактора: электродвигатель вентилятора потребляет относительно малую мощность и его механическая нагрузка постоянна. Обороты двигателя проще всего снизить путем понижения питающего напряжения, например, включением балластного реактивного элемента - конденсатора.
Для подбора балластного конденсатора нужно снять зависимость частоты вращения двигателя от питающего напряжения.
В качестве примера на рис. 1 приведена экспериментальная зависимость оборотов двигателя от питающего напряжения для вентилятора типа "Venis Turbo", мощностью 25 Вт и производительностью 250 м3/час. Зависимость снята до снижения оборотов в два раза. Обороты измерялись цифровым лазерным бесконтактным тахометром.
Рис. 1. Экспериментальная зависимость оборотов двигателя от питающего напряжения
В таблице даны экспериментальные данные зависимости n = f(Uпит). Зависимость аппроксимирована кубическим полиномом с использованием метода наименьшего квадрата.
Результаты снятия зависимости n = f(Uпит)
n [об/мин] | Uпит[В] |
2600 | 225 |
2584 | 220 |
2570 | 215 |
2560 | 210 |
2515 | 205 |
2465 | 200 |
2455 | 195 |
2420 | 190 |
2365 | 185 |
2315 | 180 |
2235 | 175 |
2155 | 170 |
2075 | 165 |
1950 | 160 |
1800 | 155 |
11650 | 150 |
1465 | 145 |
1270 | 140 |
Квадратическая и линейная аппроксимирующие функции дают большие погрешности. Это было установлено путем сравнения аппроксимации. Таким образом было установлено, что повышение степени полинома больше 3 не дает никакого преимущества.
Аналитическая аппроксимация имеет вид:
n = 2,3524 · 10-3 · U3пит - 1,5116 · U2пит + 328,22 · U3пит - 21512 [об/мин,В] (1)
Максимальное отклонение экспериментальных точек составляет 23 об/мин.
Аналитическая аппроксимация обратной функции имеет вид:
n = 6,8928 · 10-8 · n3 - 3,5139 · 10-4 · n2 + 0,61694 · n - 21,37 [В,об/мин] (2)
Максимальное отклонение экспериментальных точек составляет 3,56 В.
По полученной зависимости определяем обороты nном при Uпит1 = 220 В и требуемую величину напряжения питания Uпит2 для получения nном/2. В конкретном случае результаты следующие: nном = 2584 об/мин (Uпит1= 220 В) и Uпит2 = 140 В для nном/2 = =1292 об/мин. Экспериментально, путем подбора балластных конденсаторов, определяем требуемую величину емкости по достижению требуемого напряжения на двигателе. В данном конкретном случае она составила 790 нФ. Данная величина получена путем параллельного соединения нескольких конденсаторов. Из-за разброса параметров двигателей номинал балластного конденсатора может незначительно корректироваться.
Необходимо обратить внимание на одну особенность. Электродвигатель имеет резистивноиндуктивный импеданс. Конденсатор совместно с обмотками двигателя образует последовательный колебательный контур.
На частоте резонанса этого контура возможно появление повышенных напряжений на электродвигателе и конденсаторе, зависящих от добротности контура. При этом возможен пробой конденсатора.
На рис. 2 приведена теоретическая зависимость напряжения питания электродвигателя от емкости конденсатора. При больших значениях емкости напряжение питания стремится к сетевому. При этом кривая круче в области до резонансной частоты. Эта зависимость подсказывает, что подбор емкости конденсатора нужно начинать от малых величин путем их медленного увеличения, а не наоборот!
Рис. 2. Зависимость питающего напряжения на вентиляторе от емкости балластного конденсатора
На рис. 3 приведена принципиальная схема управления вентилятора. Балластная конденсаторная группа C1*, разрядный резистор R1 и схема питания идикации работы на элементах C2, R2, R3, VD1-VD5 находятся внутри пластмассового корпуса вентилятора. Неоновая лампа красного цвета заменена синым светодиодом, лучше ассоциирующимся с воздушным потоком. Цепь R2 R3 C2 является токоограничительной. Мостовые выпрямители (VD1-VD4, VD6-VD9 и VD10-VD13) практически работают в режиме короткого замыкания, поэтому обратное напряжение непроводящих диодов практически отсуствует. Можно применять диоды с UОБР вплоть до 50 В.
Рис. 3. Схема управления и сигнализации вентилятора
вентилятору подключена 3-проводная питающая линия. Он управляется двумя переключателями SA1, SA2 на одной панели, с независимым механическим ходом каждой половины, переключатель SA1 только включает/выключает вентилятора, а переключатель SA2 определяет скорость вращения - 50% или 100%. Режим работы вентилятора индицируется синими светодиодами VD15 и VD16. Стабилитрон VD14 защищает диоды VD10...VD13 от пробоя при возможном обрыве проводов, соединяющих диоды VD15, VD16.
В режиме 50% оборотов двигатель питается через балластный конденсатор C1. Светодиод оптрона питается через резистор R5 и мост VD6-VD9. Фототранзистор оптрона шунтирует светодиод VD16, поэтому светится только светодиод VD15.
В режиме 100% оборотов двигатель питается непосредственно светодиод оптрона ток не течет, фототранзистор закрыт и оба светодиода VD15, VD16 светятся.
Все светодиоды можно питать и однополупериодными выпрямителеми, но тогда появляется мерцание и интенсивность свечения ниже.
Для большей безопасности к переключателю SA1 подключен фазный проводник.
Автор: Георги Димитров (г. Варна, Болгария)
Источник: Ремонт и сервис