شماره 8، جاده Duxiu San، شهر گانلین، شهر Shengzhou، شهر Shaoxing، استان ژجیانگ، چین
موتور تنها حیاتی ترین جزء در هر کولر هوایی است – فن را هدایت می کند که هوا را از طریق پدهای اشباع شده از آب می کشد و عملکرد آن مستقیماً تعیین می کند که دستگاه چقدر یک فضا را خنک می کند. چه در حال عیب یابی واحدی باشید که از کار افتاده است، چه موتور جایگزینی بخرید، یا موتوری را برای ساخت کولر جدید مشخص کنید، درک انواع موتور کولر هوا، اصول کار و معیارهای انتخاب باعث صرفه جویی در وقت، هزینه و تصمیمات خرید ضعیف شما می شود.
به طور خلاصه: اکثر کولرهای خانگی از موتورهای القایی AC تک فاز با توان بین 60 و 250 وات استفاده می کنند. در حالی که کولرهای ممتاز و مبتنی بر اینورتر به طور فزاینده ای از موتورهای بدون برس DC برای بهره وری انرژی و کنترل سرعت بهتر استفاده می کنند. انتخاب مناسب به نیاز جریان هوا، نوع منبع تغذیه، تحمل نویز و بودجه کولر شما بستگی دارد.
یک موتور کولر هوا انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی چرخشی تبدیل می کند. این چرخش یک مجموعه تیغه فن را به حرکت در می آورد - معمولاً یک دمنده گریز از مرکز یا یک فن محوری - که حجم بالایی از هوا را از طریق پدهای خنک کننده تبخیری آغشته به آب وارد می کند. با عبور هوا از لنت ها، آب تبخیر می شود و گرما را از جریان هوا جذب می کند و دمای هوای خروجی را کاهش می دهد. 5 تا 15 درجه سانتی گراد بسته به رطوبت محیط .
علاوه بر راندن فن، موتور در بسیاری از طرحهای خنککننده، یک پمپ آب کوچک را از طریق یک شفت مشترک یا یک مدار موتور پمپ جداگانه تغذیه میکند. این عملکرد دوگانه، قابلیت اطمینان موتور را به ویژه مهم می کند: یک موتور خراب به این معنی است که هم گردش هوا و هم گردش آب به طور همزمان متوقف می شود.
سه خروجی حیاتی موتور عبارتند از:
موتورهای کولر هوا به چهار دسته اصلی تقسیم می شوند. هر کدام دارای ساختار متمایز، ویژگی های عملیاتی و کاربردهای ایده آل هستند.
این نوع غالب در کولرهای هوایی مسکونی و تجاری سبک در سراسر جهان است. این دستگاه با برق متناوب تک فاز استاندارد (110V/60Hz در آمریکای شمالی؛ 220-240V/50Hz در بیشتر آسیا، اروپا و آفریقا) کار می کند و از القای الکترومغناطیسی برای تولید چرخش روتور استفاده می کند – بدون برس، بدون آهنربای دائمی، و بدون اتصال الکتریکی مستقیم به روتور.
ویژگی های کلیدی:
مزایای اصلی موتور القایی هزینه کم (یک واحد استاندارد 150 وات به صورت عمده 8 تا 20 دلار قیمت دارد)، سادگی تعویض و در دسترس بودن جهانی قطعات یدکی است. نقطه ضعف اصلی آن کارکرد با سرعت ثابت است - سرعت را فقط می توان با ضربه زدن روی اتصالات سیم پیچ مختلف (سرعت های Hi/Med/Lo) به شدت تغییر داد، که به جای سرعت واقعی موتور، امپدانس موثر را تغییر می دهد.
یک نوع پیشرفته از موتور القایی تک فاز، طراحی CSCR از دو خازن استفاده می کند: یک خازن راه اندازی بزرگتر (معمولاً 15-300 میکروF) که پس از راه اندازی قطع می شود و یک خازن کوچکتر (2-30 μF) که در طول کارکرد عادی در مدار می ماند. این به موتور می دهد گشتاور راه اندازی بالاتر و راندمان در حال اجرا بهتر در مقایسه با یک موتور اولیه با خازن شروع می شود.
موتورهای CSCR در کولرهای بیابانی بزرگتر و کولرهای تبخیری صنعتی که مجموعه فن سنگین تر است و گشتاور راه اندازی حیاتی است ترجیح داده می شود. آنها همچنین در برابر نوسانات ولتاژ مقاوم تر هستند - یک عامل مهم در مناطق با توان شبکه ناپایدار.
موتورهای DC بدون جاروبک به فناوری انتخابی در کولرهای هوای اینورتر و واحدهای قابل حمل ممتاز تبدیل شدهاند. برخلاف موتورهای القایی AC، موتورهای BLDC از آهنرباهای دائمی در روتور و سیمپیچهای با تغییر الکترونیکی در استاتور استفاده میکنند که توسط یک آیسی یا میکروکنترلر اختصاصی درایور موتور کنترل میشوند.
ویژگی های کلیدی:
اشکال اصلی هزینه است: یک موتور BLDC با هزینه مدار راننده آن 3-5× بیشتر نسبت به یک موتور القایی AC قابل مقایسه است. علاوه بر این، الکترونیک محرک موتور یک نقطه شکست بالقوه را معرفی می کند که در موتورهای AC ساده وجود ندارد.
موتورهای سه فاز که منحصراً در کولرهای تبخیری صنعتی و تجاری بزرگ یافت می شوند، با منبع تغذیه سه فاز 380-480 ولت کار می کنند و بدون خازن خود راه اندازی می شوند. آنها راندمان بالاتری (75-85٪) نسبت به انواع تک فاز ارائه می دهند و در رتبه های قدرت از 0.37 کیلو وات (370 وات) تا 7.5 کیلو وات یا بیشتر برای سیستم های کانالی بسیار بزرگ
برای کاربردهای مسکونی، موتورهای سه فاز بی ربط هستند - آنها به زیرساخت برق صنعتی نیاز دارند که در خانه ها موجود نیست. آنها برای کامل بودن و برای خوانندگانی که موتورها را برای تاسیسات خنک کننده کارخانه یا انبار مشخص می کنند در اینجا گنجانده شده اند.
انتخاب AC در مقابل DC مهمترین تصمیم برای هر کسی است که یک کولر جدید خریداری می کند یا یک موتور را جایگزین می کند. جدول زیر تفاوت های اصلی را خلاصه می کند:
| پارامتر | موتور القایی AC | موتور براشلس DC |
|---|---|---|
| برق معمولی (مسکونی) | 100-250 وات | 40-150 وات |
| کارایی | 55-70٪ | 85-93٪ |
| کنترل سرعت | تعویض شیر سه مرحله ای | پیوسته (PWM) |
| سطح نویز | بالاتر (زمزمه) | پایین تر (3-8 دسی بل ساکت تر) |
| طول عمر | 8000 تا 15000 ساعت | 20000-30000 ساعت |
| هزینه تعویض | 8 تا 30 دلار | 30 تا 120 دلار |
| در دسترس بودن قطعات | جهانی، به طور گسترده ذخیره شده است | نام تجاری خاص، کمتر رایج است |
| روی خورشیدی/باتری کار می کند | خیر (نیاز به اینورتر دارد) | بله (ورودی مستقیم DC) |
| تولید گرما | بالاتر | پایین تر |
خط پایین: اگر هزینه انرژی در اولویت باشد یا کولر به طور مداوم (8 ساعت در روز) کار کند، مزیت بازده موتور بدون جاروبک DC هزینه اولیه بالاتر آن را طی 1 تا 2 فصل خنککننده در اکثر محیطهای تعرفه برق بازپرداخت میکند. اگر هزینه اولیه و سهولت تعویض اهمیت بیشتری دارد - یا اگر در حال تعویض یک موتور خراب در یک کولر AC موجود هستید - از یک موتور القایی متناوب AC استفاده کنید.
در یک موتور القایی AC تک فاز، جریان متناوب از سیم پیچ های استاتور عبور می کند و یک میدان مغناطیسی ضربانی ایجاد می کند. این میدان جریان های گردابی را در روتور قفس سنجاب القا می کند (یک سری از میله های آلومینیومی یا مسی که در هر دو انتها اتصال کوتاه دارند). برهمکنش بین جریان های القایی روتور و میدان استاتور باعث تولید گشتاور می شود که باعث چرخش روتور می شود.
روتور همیشه کمی کندتر از میدان مغناطیسی دوار میچرخد - این تفاوت نامیده میشود لغزش ، معمولاً 3-8٪ در بار نامی. برای یک موتور 4 قطبی با منبع 50 هرتز، سرعت سنکرون 1500 RPM است. سرعت واقعی روتور تقریبا 1380-1450 دور در دقیقه حسابداری لغزش
خازن استارت مشکل اساسی القای تک فاز را حل می کند: یک میدان تک فاز به تنهایی ضربان دار است، نمی چرخد، و گشتاور خالص شروع صفر تولید می کند. خازن فاز جاری در سیم پیچ کمکی را تقریباً 90 درجه جابجا می کند و شرایط دو فازی برای تولید میدان دوار و در نتیجه گشتاور راه اندازی کافی ایجاد می کند تا زمانی که موتور به حدود 75 درصد سرعت نامی برسد، در این نقطه یک کلید گریز از مرکز خازن استارت را قطع می کند.
یک موتور DC بدون جاروبک جایگزین کموتاسیون مکانیکی (برس ها و کموتاتور) با سوئیچینگ الکترونیکی می شود. سنسورهای جلوه هال یا حسگرهای EMF عقب موقعیت آهنربای دائمی روتور را در زمان واقعی تشخیص می دهند. سپس یک آی سی محرک موتور (مانند DRV10983 یا موارد مشابه) سیم پیچ های استاتور را با ترتیب صحیح انرژی می دهد تا زاویه گشتاور بهینه را حفظ کند - معمولاً بردار جریان را 90 درجه جلوتر از بردار شار روتور نگه می دارد.
کنترل سرعت با تغییر چرخه وظیفه PWM که به راننده میرسد به دست میآید: در چرخه کاری 30% موتور به آرامی و بیصدا کار میکند. در چرخه کاری 100٪ با سرعت نامی کامل کار می کند. به همین دلیل است که خنک کننده های مبتنی بر BLDC می توانند ارائه دهند 8-12 گام سرعت گسسته یا حتی کنترل کاملاً بدون پله ، در مقابل 3 سرعت ثابت برای مدل های AC.
سیم پیچی داخل موتور کولر هوا تاثیر مستقیمی بر مشخصات سرعت و گشتاور دارد:
ورق های مشخصات موتور می توانند متراکم باشند. در اینجا اعدادی هستند که واقعاً برای برنامه های خنک کننده هوا مهم هستند:
وات موتور جایگزین را تا حد امکان با اصل مطابقت دهید. نصب یک موتور با وات به طور قابل توجهی بالاتر از اصل، جریان بیشتری را نسبت به سیم کشی و خازن طراحی شده است. نصب دستگاهی با وات به میزان قابل توجهی کمتر منجر به جریان هوای ناکافی و گرم شدن بیش از حد موتور در اثر بار اضافی می شود.
به عنوان یک راهنمای مرجع برای اندازه کولر در مقابل قدرت موتور:
RPM به تنهایی جریان هوا را به شما نمی گوید - قطر تیغه فن، گام و مشخصات به همان اندازه مهم هستند. با این حال، برای تعویض مستقیم موتور در همان مجموعه فن، مطابقت RPM حیاتی است. نصب یک موتور با دور در دقیقه (بیش از ± 10٪) باعث خنک شدن ناکافی یا سر و صدای زیاد و استرس مکانیکی بر روی هاب فن می شود.
رابطه بین RPM موتور و خروجی جریان هوا تقریباً به صورت زیر است: دوبرابر کردن RPM جریان هوا را تقریباً 2× افزایش می دهد، اما تقاضای توان تقریباً 8× افزایش می یابد (قانون مکعب) . به همین دلیل است که کار کردن یک کولر با سرعت بالا همیشه در مقایسه با سرعت متوسط گران است.
همیشه ولتاژ و فرکانس نامی موتور را با منبع تغذیه خود مطابقت دهید. موتوری با ولتاژ 220 ولت/50 هرتز تقریباً کار خواهد کرد 20٪ سریعتر در منبع 60 هرتز (از آنجایی که سرعت سنکرون متناسب با فرکانس است)، به طور بالقوه باعث ایجاد لرزش، سایش یاتاقان و گرمای بیش از حد می شود. بسیاری از موتورهای جایگزین مدرن دارای رتبه دوگانه هستند (به عنوان مثال، 110-240 ولت، 50/60 هرتز) برای رفع این مشکل.
خازن اجرا باید دقیقاً با مشخصات موتور مطابقت داشته باشد. استفاده از خازن با مقدار میکروF بسیار کم است گشتاور را کاهش می دهد و ممکن است از راه اندازی تحت بار جلوگیری کند. استفاده از مقدار بسیار زیاد باعث می شود موتور با کشیدن جریان مغناطیسی بیش از حد گرم شود. خازن های جایگزین ارزان هستند (2 تا 8 دلار) و همیشه باید هنگام تعویض موتور تعویض شوند.
تناسب بدنی به اندازه مشخصات الکتریکی اهمیت دارد. قطر شفت استاندارد برای موتورهای کولر مسکونی می باشد 8 میلی متر، 10 میلی متر و 12 میلی متر . طول شفت باید به اندازه ای باشد که توپی فن به طور ایمن نصب شود. مقادیر معمولی طول شفت 25 تا 50 میلی متر است. همیشه قبل از سفارش تعویض، محور اصلی موتور را اندازه بگیرید.
کولرهای هوا بر اساس طراحی در محیط های مرطوب و پاشش آب کار می کنند. موتور باید حداقل یک رتبه IP44 (محافظت در برابر اجسام جامد بیش از 1 میلی متر و پاشش آب از هر جهت). موتورهای کولر خارجی یا صنعتی ممتاز باید درجه بندی شوند IP55 یا IP65 برای عملکرد قابل اعتماد در شرایط مرطوب.
| مشخصات | محدوده معمولی | چرا اهمیت دارد |
|---|---|---|
| قدرت امتیازی | 40 وات - 750 وات | ظرفیت جریان هوا و هزینه انرژی را تعیین می کند |
| سرعت رتبه بندی شده | 960 – 1750 دور در دقیقه | برای جریان هوا صحیح باید با مشخصات تیغه فن مطابقت داشته باشد |
| مقدار خازن | 2-10 میکروفن | مقدار اشتباه باعث گرم شدن بیش از حد یا عدم شروع کار می شود |
| کلاس عایق | B / F / H | حداکثر دمای سیم پیچ را تنظیم می کند. کلاس F برای آب و هوای گرم |
| رتبه بندی IP | IP44 - IP65 | مقاومت در برابر رطوبت را تعیین می کند. حداقل IP44 برای کولرها |
| قطر شفت | 8 - 12 میلی متر | تناسب فیزیکی برای نصب هاب فن |
| ولتاژ / فرکانس | 110–240 ولت / 50–60 هرتز | باید دقیقاً با منبع تغذیه محلی مطابقت داشته باشد |
| نوع بلبرینگ | آستین / توپ | بلبرینگها دوام بیشتری دارند و نصب افقی را بهتر انجام میدهند |
اکثر خرابی های موتور کولر هوا در دسته های قابل پیش بینی قرار می گیرند. تشخیص دقیق قبل از تعویض باعث صرفه جویی در هزینه و جلوگیری از شکست های تکراری می شود.
این رایج ترین حالت خرابی است و می باشد در بیش از 70 درصد موارد ناشی از خرابی خازن شروع/کارکرد . موتور نیرو دریافت می کند (از این رو زمزمه) اما فاقد میدان کمکی تغییر فاز مورد نیاز برای شروع چرخش است. خازن را با یک مولتی متر در حالت خازن آزمایش کنید - خوانش بیش از 10٪ کمتر از مقدار نامی میکروF نشان دهنده خرابی خازن است. خازن های جایگزین 2 تا 8 دلار قیمت دارند و مشکل را بدون تعویض خود موتور حل می کنند.
اگر آزمایش خازن خوب بود، بررسی کنید که آیا شفت موتور می تواند آزادانه با دست چرخانده شود (خاموش). بلبرینگهای گرفته شده از راهاندازی جلوگیری میکنند و نیاز به تعویض موتور دارند.
علائم اضافه بار حرارتی شامل قطع شدن موتور پس از 10 تا 30 دقیقه کار میشود که اغلب پس از خنکسازی بازیابی میشود. علل عبارتند از:
اگر موتور روشن می شود اما به طور قابل توجهی کندتر از حد معمول کار می کند (کاهش جریان هوا، صدای فن کار می کند)، علت معمولاً تخریب سیم پیچ در اثر ورود رطوبت یا اتصال کوتاه جزئی است. تست مقاومت سیم پیچ با مولتی متر بین پایانه های سیم پیچ. عدم تعادل قابل توجه بین فازها یا مقاومت بسیار خارج از مقدار پلاک نشان دهنده خرابی سیم پیچ است که نیاز به تعویض موتور دارد.
صدای خراش یا خراش در حین کار معمولاً به یاتاقان های فرسوده یا آسیب دیده اشاره دارد. موتورهای بلبرینگ که صدای بلبرینگ تولید می کنند باید به سرعت تعویض شوند ادامه عملیات بر روی یاتاقان های آسیب دیده منجر به انسداد کامل می شود که اغلب باعث آسیب سیم پیچ ثانویه ناشی از جریان اضافی می شود.
چه در حال تعویض یک موتور خراب یا مشخص کردن موتوری برای ساخت جدید، این فرآیند انتخاب ساختاریافته را دنبال کنید:
| استفاده از مورد | نوع توصیه شده | قدرت | مشخصات کلید |
|---|---|---|---|
| جایگزین بودجه، کولر AC موجود | القایی AC تک فاز | مطابقت اصلی | IP44، کلاس B/F |
| اینورتر / کولر کم مصرف | BLDC | 40-100 وات | کنترل PWM، IP44 |
| آب و هوای گرم، عملکرد مداوم | CSCR یا BLDC | 100-200 وات | عایق کلاس F/H |
| استفاده در فضای باز / نیمه صنعتی | AC تک فاز یا 3 فاز | 250-750 وات | IP55/IP65، بلبرینگ |
| کولر با انرژی خورشیدی | BLDC (12 ولت یا 24 ولت DC) | 30-80 وات | ورودی DC ولتاژ پایین |
اکثر خرابی های موتور کولر هوا با تعمیر و نگهداری فصلی اولیه قابل پیشگیری هستند. یک موتور القایی AC که به خوبی نگهداری می شود در یک کولر مسکونی باید دوام بیاورد 10-15 سال ; بدون نگهداری، 3-5 سال شایع تر است.
بله، در بسیاری از موارد. زیرا موتورهای براشلس DC هستند 30-40٪ کارآمدتر نسبت به موتورهای القایی AC، یک موتور BLDC 100 واتی می تواند جریان هوای معادل یا بیشتر را به یک موتور AC 150 وات ارائه دهد - اما فقط در صورتی که مشخصات RPM و شفت مطابقت داشته باشند. قبل از تعویض، اطمینان حاصل کنید که RPM نامی موتور BLDC با سرعت عملکرد طراحی شده تیغه فن شما مطابقت دارد.
در سرعت کم (تنظیم شیر کم)، موتورهای القایی AC تک فاز در واقع کارایی کمتری نسبت به سرعت کامل دارند، زیرا امپدانس راکتیو سیم پیچ نسبت به توان خروجی مفید افزایش می یابد. دویدن با سرعت کم برای دوره های طولانی، گرمای بیشتری را به ازای هر واحد جریان هوای تولید شده تولید می کند ، نه کمتر این یک ویژگی اساسی موتورهای AC با سوئیچ شیر است، نه یک عیب.
اگر موتور زمزمه میکند اما نمیچرخد، و شفت آزادانه با دست میچرخد (برق قطع شده): خرابی خازن دلیل احتمالی آن است – ابتدا خازن را آزمایش کرده و تعویض کنید. اگر موتور با وجود منبع تغذیه تایید شده کاملاً بی صدا باشد، یا شفت مسدود شده و با دست نمی چرخد: خود موتور از کار افتاده است. همیشه قبل از تعویض موتور خازن را تست کنید - تعمیر خازن 5 دلاری نسبت به تعویض موتور 20 تا 50 دلاری بسیار ارجحیت دارد.
برای موتورهای کولر مسکونی استاندارد با قیمت 10 تا 30 دلار، سیم پیچی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست - هزینه نیروی کار به تنهایی معمولاً از قیمت موتور جایگزین بیشتر است. پیچیدن به عقب فقط برای موتورهای صنعتی بزرگ با قیمت بالای 200 دلار منطقی است، جایی که مشخصات سفارشی جایگزینی مستقیم را گران یا تهیه آن را دشوار می کند.
بیشتر کولرهای خانگی از الف استفاده می کنند تک موتور اصلی برای به حرکت درآوردن فن و پمپ آب از طریق یک تسمه مشترک یا اتصال مستقیم. برخی از طرح ها از یک موتور پمپ شناور کوچک جداگانه (معمولاً 5 تا 15 وات) برای گردش آب، مستقل از موتور فن اصلی استفاده می کنند. اگر کولر شما دارای یک موتور پمپ مجزا باشد، ممکن است به طور مستقل از کار بیفتد - خرابی موتور پمپ باعث خشک شدن لنت ها و کاهش راندمان خنک کننده می شود حتی اگر فن به طور معمول کار کند.