Регулировка скорости канального вентилятора: подключение контроллера и настройка оборотов вытяжки

Почему нельзя регулировать скорость вращения вентилятора диммером

Для регулирования скорости вращения однофазных электродвигателей на напряжение питания 220 В применяются симисторные регуляторы скорости вращения.

Диммер (симисторный светорегулятор), в свою очередь, разработан для управления резистивной нагрузкой и должен применяется только как регулятор яркости свечения ламп.

В паспортах и руководствах по эксплуатации обычно есть указание на недопустимость использования диммера для управления двигателем.

Например, в описании диммера 300W фирмы Eljo (Швеция) указано: индуктивная и емкостная нагрузка (обычные трансформаторы, флуоресцентные лампы и электродвигатели) не могут работать с данными диммерами.

Различия в схемах управления:

В диммерах и симисторных регуляторах скорости применены близкие схемы управления. Обе используют принцип фазового управления, когда изменяется момент включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. Для простоты обычно говорят, что изменяется выходное напряжение.

Схема симисторного регулятора отличается от схемы диммера в следующем:

· Установлен нижний порог напряжения подаваемого на двигатель вентилятора

· Мощность симистора выбирается так, чтобы его максимальный рабочий ток превышал рабочий ток вентилятора не менее, чем в 4 раза. При резистивной нагрузке в 2 А достаточно взять симистор также на 2 А.

· Предохранитель подбирается исходя из мощности электродвигателя. Обычно максимальный ток предохранителя должен быть на 20% больше рабочего тока двигателя.

· Для более правильного формирования синусоиды установлен дополнительный фазосдвигающий демпфирующий конденсатор.

· Для уменьшения сетевых помех используется дополнительный конденсатор помехоподавления

Для чего это необходимо:

1. Вращающий момент асинхронного двигателя падает пропорционально квадрату подаваемого напряжения. При достижении нижнего порога по напряжению двигатель может не запуститься. Для однофазных осевых и канальных вентиляторов нижним значением являются 40-60 В.

Ввиду того, что двигатель не вращаясь, все равно потребляет ток, обмотки вентилятора начинают нагреваться. Двигатель начинает издавать характерный звук (гудеть). В результате, если двигатель не оснащен надежной внутренней термозащитой, перегорает в течение часа.

В симисторных регуляторах, минимальное напряжение, подаваемое на вентилятор, устанавливается на заводе-изготовителе. Обычно это 80-100 В. Это гарантирует нормальную работу вентилятора при низких напряжениях.

2. При запуске двигатель кратковременно потребляет ток, в 6-7 раз больше максимального рабочего (пусковой ток). Для надежной работы при пуске двигателя применяется симистор с большим рабочим током.

3. Для правильной защиты двигателя от перегрузки по току (повышенное напряжение сети, перегрев подшипников и т.п.) величина максимального тока предохранителя должна быть подобрана по типу двигателя. Для симисторных регуляторов это значение на 15-20% выше максимального тока двигателя.

4. При подаче уменьшенного напряжения мощность двигателя падает и ротор начинает проскальзывать относительно поля статора. При определенных оборотах происходит фазовый сдвиг и двигатель начинает кратковременно потреблять ток выше, чем максимальный рабочий. Для недопущения такой ситуации в схему симисторного регулятора устанавливается дополнительный демпфирующий конденсатор и более мощный симистор.

5. Форма синусоиды при фазовом регулировании индуктивной нагрузки более сложна, чем при управлении активной нагрузкой, поэтому необходим дополнительный конденсатор подавляющий высокочастотный спектр помех. Диммер, управляющий вентилятором, может создавать помехи видимые на экране компьютера или телевизора.

Нередко в домашнем хозяйстве требуется установка регулятора скорости вращения вентилятора. Сразу следует отметить, что обычный диммер для регулировки яркости освещения не подойдет для вентилятора

Современному электродвигателю, особенно асинхронному, важно иметь на входе правильной формы синусоиду, но обычные диммеры для освещения искажают ее довольно сильно. Для эффективной и правильной организации регулировки скорости вентиляторов необходимо:

1. Использовать специальные регуляторы, предназначенные для вентиляторов.
2. Учитывайте, что эффективно и безопасно регулировке поддаются только специальные модели асинхронных электромоторов, поэтому перед покупкой узнавайте из технических характеристик о возможности регулировки числа оборотов методом понижения напряжения.

Преобразователь частоты для вентилятора

Когда выбираете вид частотного преобразователя, то можете определить точное задание, которую будет выполнять привод с электромотором, точность регулировки скорости (частоты вращения), точности тип электродвигателя. Можете принимать нюансы конструкции частотника, его параметры, класс защищенности, удобство пользования.

Классификация преобразователей частоты:

• входное число фаз (3-фазные, 1-фазные);
• размер напряжения номинального значения (средневольтные до 6000 вольт, общепромышленные до 500 вольт);
• конструкция варианта по классу защищенности;
• тип управляемости (скалярное, векторное);
• работа по областям (для вентиляции и помп, лифтовые, общепромышленные);

Виды и особенности устройства

По типу конструкции выделяют 2 вида вентилятора:

1. Осевой. Здесь имеется двигатель с внешним ротором. К нему прикрепляется крыльчатка. Перемещение воздушных масс совпадает с осью ротора. Этот тип вентилятора имеет преимущество – компактность. Производительность же у него средняя. Подходит для маленьких и средних комнат. То есть, место монтажа вентилятора не должно быть дальше, чем 2 метра от вентиляционного выхода.
2. Радиальный (центробежный). Здесь пластины крепятся к специальному кольцу. Воздух поступает на устройство с фронтальной стороны, а выходит сбоку под прямым углом. В отличие от осевого, радиальный вентилятор более производительный. Монтируется в больших помещениях, площадью более 12 кубических метров.

Виды вытяжных вентиляторов

Для ванной комнаты в основном выбирают осевой вид, потому что мало кто может похвастаться просторной площадью в этом помещении. Стоимость таких приборов небольшая. Вентилятор хорошо справляется со своей задачей, если расстояние до вентиляционного выхода подобрано правильно. Но если оно превышает максимальное значение – 2 метра, то стоит рассмотреть радиальный вариант прибора.

Вытяжные вентиляторы классифицируются также по тому, как конструкция была установлена. Монтаж может производится:

• на стену;
• на потолок;
• и на стену, и на потолок (нужно выбрать куда);
• в вентиляционный канал.

Характеристика канального типа требует особого внимания. Такие приборы монтируются в разрыв вентиляционного канала. Используется, когда имеется лишь один канал, а подключить к нему нужно больше комнат. Однако это не означает, что его нельзя приобретать и при подключении одного помещения.

Канальный вытяжной вентилятор

Выбор в сторону канального вентилятора делают в редких случаях, потому что процесс дольше, и дальнейшее обслуживание (чистка, замена) затруднительны. Это не относится к частным домам, потому что там его можно проложить на чердаке, что значительно облегчает задачу.

Популярные схемы, использующие снижение величины напряжения

Главное достоинство таких контроллеров – невысокая стоимость, что позволяет применять их в быту. Недостаток – слабая экономичность. При снижении оборотов уменьшается только шум, потребление электроэнергии фактически не меняется. Еще один недостаток – невозможность подключения мощных устройств, но для бытового использования это не критично.

Варианты схемных решений контроллеров:

• ступенчатые регуляторы, с применением автотрансформатора;
• автотрансформаторы с электронным управлением;
• симисторные или тиристорные контроллеры.

ВНИМАНИЕ! При использовании регулятора скорости, необходимо устанавливать вентилятор с мощностью несколько выше той, на которую рассчитано помещение. Это продлит срок его эксплуатации

Ступенчатое управление с применением автотрансформатора

Принцип работы этого контроллера состоит в следующем. На вход автотрансформатора Т1 подается питающее напряжение 220 В. Обмотка имеет несколько ответвлений от части витков. При подключении нагрузки к ответвлениям, потребитель получает уменьшенное напряжение питания. С помощью переключателя SW1 мотор вентилятора M подключается к нужной части обмотки и скорость его вращения меняется. При понижении питающего напряжения снижается потребление электроэнергии. Сигнал на выходе – чистая синусоида, что благотворно влияет на состояние обмотки двигателя. Недостатком является большой размер блока управления. Ручка регулировки имеет ступенчатую шкалу, как правило, не более пяти положений. Плавно управлять скоростью вращения невозможно.

Автотрансформатор с электронным управлением

Электронный автотрансформатор работает по принципу широтно-импульсной модуляции. Транзисторная схема, модулируя импульсы – плавно изменяет выходное напряжение. Достоинства такого контроллера – компактные размеры и невысокая стоимость. Недостаток –длина кабеля от контроллера до мотора ограничена. Поэтому блок автотрансформатора, как правило, выполнен в отдельном корпусе от ручки управления и располагается в непосредственной близости к вентилятору.

Симисторный (тиристорный) контроллер

Не вдаваясь в подробности принципа фазного управления, по которому работают регуляторы этого типа, вкратце опишем схему. Каждый тиристор «срезает» полуволну переменного тока, уменьшая выходное напряжение. Величина регулируется при помощи блока управления. Достоинства– низкая цена, компактные размеры. Обороты можно регулировать практически от ноля. Недостаток – искрение обмотки двигателя, ограниченная мощность нагрузки.

ВАЖНО!

1. Двигатель вентилятора должен иметь автоматическую термозащиту.
2. Недопустимо применять в качестве регулятора скорости вентилятора диммеры для осветительных приборов.

Целесообразность использования устройства

Когда вентилятор постоянно работает на максимальных оборотах, ресурс прибора быстро исчерпывается. Мощность аппарата снижается и он выходит из строя. Большинство деталей не выдерживают такой нагрузки, изнашиваются, ломаются. Установка контроллера скорости увеличивает срок службы вентилятора.

Кроме сбережения рабочего ресурса, регулятор выполняет и другую важную функцию — снижает шум от работающей вентиляционной системы.

В офисных помещениях с большим скоплением оргтехники уровень шума достигает, а иногда и превышает, допустимые показатели шума. Это обусловлено работающими на полных мощностях вентиляторами. Сосредоточиться и нормально работать в таких условиях сложно

Еще один веский довод для монтажа регулятора — экономия электроэнергии. Результатом снижения количества оборотов лопастей, изменения общей мощности прибора становится уменьшение расхода энергии.

Установка канального вентилятора

Перед установкой проверьте, насколько эффективно работает вентиляционная система дома. Для этого к вентканалу поднесите зажженную спичку и посмотрите, отклоняется ли пламя в сторону канала. Если да, значит, система исправно работает.

В процессе монтажа учитывайте следующее:

1. Установку вентилятора лучше делать на этапе проведения ремонтных работ.
2. Проложите проводку от места установки прибора и подключите ее к сети переменного тока. Провода можно уложить в гофре за подвесным или натяжным потолком либо в слое штукатурки.
3. Вентилятор в санузле лучше сразу подключить к выключателю света.
4. Если габариты канала больше прибора, то в него вставляют фановую пластиковую трубу, после хорошо герметизируют раствором щели вокруг нее.

Монтаж прибора проходит в таком порядке:

• заранее снимите с корпуса декоративную панель;
• подключите агрегат к электроснабжению, установите прибор в подготовленное отверстие (его можно закрепить саморезами или при помощи герметика);
• закрепите декоративную панель.

Принцип работы

Для регулировки оборотов может использоваться способ понижения или повышения напряжения, изменение силы тока и частоты, подаваемых в обмотки асинхронных и коллекторных электродвигателей. Поэтому далее рассмотрим варианты частотных преобразователей и регуляторов напряжения.

Среди используемых в промышленной и бытовой сфере следует выделить:

• Введение рабочего сопротивления – реализуется при помощи переменных резисторов, делителей и прочих преобразователей. Хорошо обеспечивает снижение в однофазных двигателях за счет контроля скольжения (разницы между магнитным полем статора и скоростью вращения асинхронных агрегатов). Для этого устанавливаются электродвигатели большей мощности, чтобы на них можно было подавать меньшее напряжение. Соотношение по скорости оборотов будет составлять до 2 раз в сторону уменьшения.
• Автотрансформаторный – выполняется путем перемещения подвижного контакта по обмотке, что снижает или увеличивает скорость вращения электродвигателя. Преимущество такого принципа заключается в четкой синусоиде переменного тока и большой перегрузочной способности.
• Тиристорный или симисторный – изменяет величину питающего напряжения посредством пары встречно включенных тиристоров или совместного включения с симистором. Этот способ применим не только в асинхронных двигателях, но и других бытовых приборах – диммерах, переключателях и т.д.

Рис. 1. Схема тиристорного регулятора

Как видите на схеме, подаваемое на тот же асинхронный однофазный электродвигатель напряжение, проходит через переменный резистор R1 на тиристор D1 и на управляющий электрод симистора T1. Перемещая ручку тиристорного регулятора R1 изменяем и скорость вращения однофазного электродвигателя.

Транзисторный – позволяет изменять форму подаваемого напряжения за счет преобразования числа импульсов и временной паузы между подаваемым напряжением. Благодаря чему получил название широтно-импульсной модуляции, пример такого регулятора приведена на схеме ниже.

Регулировка оборотов на транзисторах

Здесь питание однофазного асинхронного двигателя производится от линии 220В через выпрямительный блок VD1-4, далее напряжение поступает на эмиттер и коллектор транзисторов VT1 и VT2. Подавая управляющий сигнал на базы этих транзисторов, и регулируют обороты мотора.

Частотный – преобразует частоту подаваемого напряжения на обмотки однофазного или трехфазного асинхронного электродвигателя. Это наиболее современный способ, ранее он относился к дорогостоящим, но с появлением дешевых высоковольтных полупроводников и микроконтроллеров перешел в разряд наиболее эффективных. Может реализовываться с помощью транзисторов, микросхем или микроконтроллеров, способных уменьшать или увеличивать частоту ШИМ.

Пример частотного регулирования

Полюсный – позволяет регулировать частоту вращения электродвигателя при переключении количества катушек в фазных обмотках, в результате чего изменяется направление и величина тока, протекающего в каждой из них. Реализуется как за счет намотки нескольких катушек для каждой из фаз, так и одновременным последовательным или параллельным соединением катушек, такой принцип приведен на рисунке ниже.

Регулировка оборотов переключением пар полюсов

Монтаж вентиляторов в прямоугольные воздуховоды

Прямоугольные воздуховоды подразделяются на каналы с квадратным и произвольным сечением. Наиболее частым вариантом является воздуховод с квадратным сечением, что позволяет обеспечить оптимальную скорость воздушного потока, минимизировать шум и потери. Установка заключается только в размещении вентилятора внутри канала и соединении фланцев с проверкой герметичности стыков.

Более сложным является монтаж канального вентилятора в воздуховод с произвольным прямоугольным размером. Здесь необходим пирамидальный переход под требуемое квадратное сечение при длине равной половине общей длины вентилятора.

Размер входного отверстия оборудования должен соответствовать параметрам рабочего колеса

Обратите внимание на указанный производителем размер, часто он указывается в дециметрах, а не в миллиметрах. При необходимости соединительный фланец воздуховода необходимо плавно увеличить или уменьшить под размер вентилятора

Расширение воздуховода (или сужение) делается на одну сторону с углом 8 – 10°. Необходимо строго следовать схеме подключения, чтобы не нарушить проходимость воздушного потока. Иначе возможно значительное уменьшение производительности оборудования.

Правила подключения контроллера

Разберемся, как подключить регулятор в зависимости от его вида.

Начнем с самых распространенных видов – симисторного и тиристорного. Их монтаж очень прост. Если имеется нужная схема, любой человек сможет по ней сориентироваться (см. ниже). Регулирование осуществляется за счет блока управления. У каждой модели есть своя мощность – большего напряжения она не сможет выдержать.

Схема подключения симисторного и тиристорного контроллеров

Второй тип – трансформаторный. Напряжение на входе составляет 230 Вольт. У обмотки есть некоторое количество ответвлений. Для снижения напряжения к ним необходимо подключить нагрузку. После того, как напряжение уменьшилось, потребление энергии становится ниже. Переключатель позволяет подключить мотор к нужному участку обмотки, и тогда происходит смена напряжения.

Схема подключения трансформаторного типа

Если рассматривать модели электронного принципа действия, схема подключения будет иная. Здесь с помощью моделирования импульсов напряжение изменяют плавно. Чем длина импульсов больше и время паузы меньше, тем напряжение выше, и наоборот – короткие импульсы с длинными паузами свидетельствуют о низком напряжении.

Схема моделей электронного принципа действия

Если у вентилятора присутствует таймер, то он работает по другому принципу – освещение включается вместе с вентилятором. После выключения света прибор продолжает работать определенное время. Схема и пример подключения вытяжного вентилятора с таймером на картинке ниже.

Схема подключения вытяжного вентилятора с таймером

В распределительную коробку протаскивается питающий кабель (ФЗН), от нее до выключателя проводится двужильный кабель. Тройной провод к источнику освещения, а к вентилятору подключаются 4 провода. Теперь нужно сделать их соединение в питающей коробке.

Берется провод синего цвета, который проводится к светильнику, и синий провод, который идет к N-контакту. Они зачищаются и скручиваются между собой. Далее нужно взять, зачистить фазовый провод, коричневый от выключателя и коричневый от вытяжного вентилятора (L-контакт) и скрутить эти 3 провода между собой.

Далее берем желтый-питающий, желтый от светильника, желтый от вентилятора с заземлением контакта – зачищаем и скручиваем.

Коричневый от светильника, дополнительный с LT-контакта (питание таймера), синий двужильный, идущий к выключателю, скручиваются между собой.

Следующим шагом – паяние и опрессовывание проводов, изоляция и укладка их в коробку. Есть множество вариантов соединения, но описанный – самый популярный и проверенный временем. Заключительный этап – подача напряжения и проверка функциональности схемы.

Зачем регулировать скорость

Регулятор скорости (контроллер скорости) – устройство, функцией которого является снижение и увеличение количества оборотов вытяжного вентилятора. Это обеспечивается изменением напряжения, которое подается на прибор. Для работы он должен подсоединятся к вентилятору по особой схеме (о ней поговорим позже).

Вентилятор по специфике своего устройства всегда работает на полной мощности, что существенно влияет на срок его службы в меньшую сторону – происходит быстрое изнашивание элементов и их поломка.

Поэтому полезно знать, как уменьшить скорость оборотов вентилятора вытяжки для увеличения эксплуатационного срока оборудования.

Помимо повышения износостойкости, вентилятор с контроллером начинает дуть тише, электроэнергия потребляется в меньшей степени.

Регулирование оборотов процессорного кулера

Как известно, в корпусе компьютера чаще всего вмонтировано несколько вентиляторов. Давайте сначала рассмотрим основное охлаждение — процессорный кулер. Такой вентилятор обеспечивает не только циркуляцию воздуха, но и уменьшает температуру за счет медных трубок, если такие, конечно, имеются. Существуют специальные программы и встроенное ПО материнской платы, позволяющее увеличивать скорость оборотов. Кроме этого выполняться данный процесс может и через BIOS. Детальные инструкции по этой теме читайте в другом нашем материале.

Подробнее: Увеличиваем скорость кулера на процессоре

Если увеличение скорости требуется при недостаточном охлаждении, то уменьшение позволяет снизить энергопотребление и исходящие от системного блока шумы. Такое регулирование происходит подобным образом, как и повышение. Советуем обратиться за помощью к нашей отдельной статье. Там вы отыщете развернутое руководство по уменьшению скорости лопастей процессорного кулера.

Подробнее: Как уменьшить скорость вращения кулера на процессоре

Еще существует ряд специализированного программного обеспечения. Конечно, SpeedFan является одним из самых популярных вариантов, однако мы рекомендуем ознакомиться и со списком других программ по регулировке скорости вентилятора.

Подробнее: Программы для управления кулерами

В случае когда вы все еще наблюдаете проблемы с температурным режимом, дело может быть вовсе не в кулере, а, например, в засохшей термопасте. Разбор этой и других причин перегрева CPU читайте далее.

Подключение контроллера к вытяжке

Монтаж прибора осуществляется внутри помещения. Он производится с учетом рециркуляции воздушных масс для охлаждения внутренних цепей.

Запрещено размещать регулятор в зоне с плохой конвекцией воздуха, прямым попаданием солнечных лучей, над отопительным прибором. Рабочее положение устройства — строго вертикальное, так выделяемое тепло будет рассеиваться

Чтобы правильно установить регулятор, необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией к устройству.

Большинство моделей рассчитаны на самостоятельный монтаж пользователем и не требуют специальных знаний.

Контакты на фирменных изделиях промаркированы, а в комплект поставки включены рекомендации по подключению, эксплуатации, техобслуживанию устройства. Схемы у разных устройств отличаются

Монтаж настенных и внутристенных приборов производится шурупами и дюбелями, которые подобраны в соответствии с габаритами и весом аппарата. Крепежные элементы обычно поставляются в комплекте, как и схема подключения контроллера вентилятора.

Общая закономерность и последовательность действий следующая:

Регулятор сначала монтируется, затем подключается к кабелю, который подает ток на вентилятор.
Провода делятся на «фазу», «ноль», «землю» и разрезаются, подсоединяются к входным и выходным клеммам

Важно не перепутать их местами и сделать все подключения по инструкции.
Последний этап — проверка размера сечения питающего кабеля и соединения на соответствие максимально разрешенному напряжению прибора.. Процесс установки настенных регуляторов аналогичен принципу подключения розеток, выключателей освещения

Можно использовать старое посадочное место выключателя вентилятора для монтажа контроллера. При этом выключатель нужно демонтировать

Процесс установки настенных регуляторов аналогичен принципу подключения розеток, выключателей освещения. Можно использовать старое посадочное место выключателя вентилятора для монтажа контроллера. При этом выключатель нужно демонтировать.

Когда модуль управления и сам регулятор размещены в разных корпусах, установка устройств осложняется. Блок управления питается от электрощита, а исполнительный модуль подсоединяется посредством слаботочного провода

Если контроллер с термоконтактами, рекомендуется подключать его к двигателям с вынесенными контактами тепловой защиты, подсоединяемые к клеммам ТК регулятора. Такая схема надежно защитит основное устройство.

Когда термоконтакты размыкаются в случае перегрева, цепь контроллера разрывается, двигатель сразу останавливается и зажигается аварийная лампочка.

Двигатель без термоконтактов требует установки отдельной тепловой защиты. Дополнительно в схему можно добавить перемычку на ТК, но при этом номинальный ток регулятора должен быть больше максимального тока двигателя на 20%.

Схема регулятора

Известно несколько схемных решений, заложенных в основу работы регуляторов. Это:

• ступенчатые устройства автотрансформаторного типа;
• электронные модули ШИМ;
• контроллеры на полупроводниковых элементах.

Ступенчатое регулирование с использованием автотрансформатора реализуется за счет изменения числа витков, подключаемых к входу вентилятора. Широтно-импульсные методы управления основаны на варьировании мгновенной мощности, передаваемой в нагрузку. Регуляторы на полупроводниках работают по тому же принципу, но в них рабочую функцию выполняют тиристоры или симисторы.

Простейший способ увеличения и уменьшения скорости

Работу регулятора рассмотрим на примере простейшей автотрансформаторной схемы.

Трансформаторный регулятор

Питающая сеть 220 Вольт подключается к катушке автотрансформатора Т1, имеющей несколько ответвлений. При последовательном подсоединении нагрузки к ответвлениям 1, 2 и 3 на обмотку М1 поступает лишь часть сетевого напряжения. Одновременно с его . К достоинствам таких систем относят получение на выходе неискаженной синусоиды, а к недостаткам – невозможность плавного управления.