Типы вентиляторов и их устройство
Вентиляторы – это механические устройства для перемещения воздуха по воздуховодам, непосредственной подачи либо вытяжки воздуха из помещения. Перемещение воздуха происходит за счёт создания перепада давления между входом и выходом вентилятора. В приточно-вытяжных установках используются три основных типа:
- осевые вентиляторы;
- радиальные вентиляторы(центробежно-осевые);
- диаметральные вентиляторы(центробежные).
Центробежные вентиляторы могут устанавливаться как в вентиляционных камерах и установках для кондиционирования, так и отдельно. В последнем случае – могут подсоединяться к воздуховодам как двумя патрубками (выхлопным и всасывающим), так и одним выхлопным. Выхлопной и всасывающий патрубки имеют прямоугольное и круглое сечение соответственно. Подача питания осуществляется через наружные клеммы.
Промышленные и коммерческие вентиляторы – это приборы высокой мощности для создания комфортного вентиляционного климата в производственных, офисных, торговых, складских, жилых и других помещениях. К данному типу оборудования относятся канальные вентиляторы (бывают круглого или прямоугольного сечения), крышные, осевые, каминные, а также вентиляторы смешанного типа:
Центробежные крышные вентиляторы с ЕС мотором в стальном корпусе с вертикальным выбросом воздуха и производительностью до 11400 м³/ч. Предназначены для вытяжных систем вентиляции.
Центробежные крышные вентиляторы с ЕС мотором в стальном корпусе с горизонтальным выбросом воздуха и производительностью до 11400 м³/ч. Предназначены для вытяжных систем вентиляции.
Осевые вентиляторы низкого давления в стальном корпусе производительностью до 12200 м³/ч (50 Гц) и до 12400 м³/ч (60 Гц) для настенного монтажа.
Канальные вентиляторы смешанного типа в пластиковом корпусе производительностью до 2050 м³/ч. Предназначены для приточно-вытяжных систем вентиляции.
Осевые вентиляторы
Осевые вентиляторы – колесо из лопастей (так называемая крыльчатка) в цилиндрических кожухах, прикреплённые к втулке под определённым углом к плоскости вращения.
При вращении лопастей происходит захват воздуха и перемещения его в осевом направлении.
При этом в радиальном направлении воздух почти не перемещается. Чаще всего лопасти осевого вентилятора устанавливаются непосредственно на ось электродвигателя.
Применение: для вытяжки и притока воздуха через свободные проёмы или вместе с воздуховодами не более 3-х метров горизонтального участка с небольшим аэродинамическим сопротивлением сети.
Осевой вентилятор низкого давления в стальном корпусе c производительностью до 2500 м³/ч для установки в круглый канал.
Радиальные вентиляторы(центробежно-осевые)
Центробежно-осевые вентиляторы могут перемещать воздух в направлении оси двигателя. Широко применяются в системах вентиляции с круглыми воздуховодами.
Круглые канальные вентиляторы имеют типовые размеры от 100 до 450 мм. Их производительность от 250 до 5200 куб.м/час. Вентиляторы оборудованы асинхронными двигателями с внешним ротором, имеющим центробежное рабочее колесо с загнутыми назад лопатками. Для увеличения срока эксплуатации в двигателях применяется подшипники качения. Корпуса вентиляторов выполнены из пластика, стали с полимерным покрытием или оцинкованной стали, что обеспечивает стойкую защиту от коррозии и, вместе с тем, придаёт эстетичный внешний вид. Применение: для вытяжки и притока воздуха в системах вентиляции с большой протяжённостью воздуховодов и большим аэродинамическим сопротивлением.
Вентиляторы центробежно-осевые эффективно работают в жилых и офисных помещениях, на предприятиях общепита, обеспечивая качественную приточно-вытяжную вентиляцию. Характерная особенность оборудования — двигатели ЕС с внешним ротором, загнутыми назад лопатками на рабочем колесе. Подшипники качения увеличивают рабочий ресурс двигателей до 40 тысяч часов. Дополнительную надежность эксплуатации обеспечивает стальной герметичный корпус, открывающий возможность установки вентилятора на улице.
Спиральные центробежные вентиляторы используются в приточно-вытяжных системах вентиляции помещений различного назначения.
Многозональный центробежный вентилятор производительностью до 355 м³/ч в пластиковом корпусе. Предназначенный для одновременной вытяжки воздуха из нескольких помещений (до 5). Используется в вытяжных системах вентиляции жилых и небольших коммерческих помещений.
Диаметральные вентиляторы(центробежные)
Центробежные вентиляторы состоят из двух основных частей: турбины и улитки.
Рабочее колесо такого вентилятора – это пустотелый цилиндр, в котором установлены лопатки, скрепленные по окружности дисками. В центре скрепляющих дисков находится ступица для насаживания колеса на вал. При вращении рабочего колеса воздух, по падающий между лопатками, движется радиально от центра и при этом сжимается. Под действием центробежной силы воздух выдавливается в спиральный корпус, а затем направляется в нагнетательное отверстие. Центробежные вентиляторы производятся с рабочими колесами с лопатками, загнутыми назад или вперед.
Применение диаметральных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад, позволяет экономить электроэнергию примерно на 20%. Другое, немаловажное достоинство вентиляторов с лопатками, загнутыми на зад, заключается в том, что они относительно легко переносят перегрузки по расходу воздуха.
Центробежные вентиляторы с лопатками, загнутыми вперед, обеспечивают такие же расходные и напорные характеристики, что и вентиляторы с лопатками, загнутыми назад, но при меньшем диаметре колеса и более низкой частоте вращения. Таким образом, они могут достичь требуемого результата, занимая меньше места и работая более бесшумно. Применение: для вытяжки и притока воздуха в системах вентиляции с большой протяжённостью воздуховодов и большим аэродинамическим сопротивлением.
Канальные центробежные вентиляторы, оснащенные ЕС-моторами с рабочими колесами с назад загнутыми лопатками и производительностью до 10850 м³/ч. Применяются для приточно-вытяжных систем вентиляции и кондиционирования помещений различного назначения, требующих экономичного решения и управляемой системы вентиляции. Предназначены для соединения с прямоугольными воздуховодами номинальным сечением 600х300, 600х350, 700х400, 800х500, 900х500, 1000х500 мм.
Регулирование скорости вращения вентиляторов
Изменение скорости вращения вентиляторов достигается использованием тиристорных или трансформаторных регуляторных регуляторов скорости.
Тиристорное управление вентиляторами
Плавные регуляторы скорости предназначены для ручного регулирования скорости вращения электродвигателей вентиляторов и, соответственно, расхода воздуха, создаваемого вентилятором. Работа регулятора скорости основана на плавном изменении выходного напряжения с помощью тиристора. Допускается управление несколькими двигателями, если общий потребляемый ток двигателей не превышает предельно допустимой величины. Эти регуляторы отличаются высокой эффективностью и точностью управления. При использовании нижнем диапазоне скоростей может усилиться шум, издаваемый вентилятором. Поэтому данный регулятор не рекомендуется использовать в составе систем с повышенными требованиями к уровню шума. При работе электродвигателя с низким напряжением питания срок службы подшипника снижается. Рекомендуемый интервал регулирования: 60-100% от номинального напряжения.
Трансформаторное управление вентиляторами
Работа трансформаторных регуляторов скорости основана на использовании пятиступенчатого автотрансформатора для управления напряжением питания электродвигателей (частота сети при этом остаётся неизменной). Они предназначены для регулирования скорости вращения электродвигателей вентиляторов, управляемых напряжением. С помощью одного трансформатора можно управлять несколькими вентиляторами, если общий потребляемый ток двигателей не превышает номинального тока регулятора. При регулировании скорости с помощью трансформаторов шум электродвигателя не увеличивается в нижнем диапазоне скоростей. тем не менее, срок службы подшипников может уменьшиться из-за работы при низких напряжениях питания длительного времени(скорость 1 или 2).
Электродвигатели вентиляторов
Электродвигатели с внешним ротором
Конструкция электродвигателя с внешним ротором подобна конструкции асинхронного электродвигателя, но с небольшим отличием: ротор электродвигателя расположен снаружи статорной обмотки, а статор с обмотками расположен в центре электродвигателя.
Такое оригинальное исполнение электродвигателя обеспечивает компактность вентиляционному агрегату. Вал электродвигателя вращается на шарикоподшипниках, закрепленных внутри статора, а рабочее колесо закреплено на корпусе ротора. Благодаря такой конструкции обеспечивается воздушное охлаждение электродвигателя, что позволяет применять вентиляторы в широком температурном диапазоне. Все электродвигатели и вентиляторы статически и динамически сбалансированы на заводе-изготовителе.
Устройство и оборудование с ЕС-моторами
Приводимый в действие с помощью электронного коммутирующего устройства(контроллера) ЕС-мотор представляет собой электродвигатель постоянного тока, который в отличии от обычного двигателя постоянного тока не имеет трущихся и изнашивающихся деталей, таких как коллектор и щётки. Они заменены электронной платой ЕС – контроллера, не требующей обслуживания. С помощью электронного контроллера ЕС- мотора могут быть реализованы дополнительные функции, например управление вентилятором по датчику температуры, давления или другим параметрам.
ЕС-электродвигатели с внешним ротором.
ЕС-двигатель с внешним ротором представляет собой инновационную разработку ebm-papst, уникальность которой состоит в интеграции электроники непосредственно в двигатель. Встроенная электроника гарантирует полный контроль над расходом энергии, точную, плавную и автоматическую поддержку параметров. В обычных вентиляторах для достижения аналогичных показателей требуется дополнительное управляющее оборудование. ЕС-вентиляторы потребляют до 50% меньше энергии, чем обычные. А эксплуатационные расходы на их использование уменьшаются, в среднем, на 30 %. Безусловное преимущество ЕС-двигателя — высокий КПД, который достигает 90 %. Основной принцип ЕС-двигателей:
- Магнитное поле создается встроенными в ротор постоянными магнитами. На основе этого нет тепловых потерь в роторе, которые присутствуют в короткозамкнутом роторе асинхронных двигателей.
- Изменение направления тока в обмотке статора осуществляется встроенной электроникой коммутирования (на основе сигнала датчика Холла электроника (контроллер) в каждый момент времени вычисляет и подает на обмотку статора ту полярность тока, которая необходима чтобы обеспечить непрерывное вращение ротора), тем самым отсутствуют всем известные щетки, которые требуют регулярной замены.
- EC-двигатели возможно подключать к постоянному напряжению согласно параметрам или через встроенный коммутационный модуль непосредственно к сети переменного тока (230В, 400В 50/60Гц).
Обеспечивая высокую мощность, вентиляторы, оснащенные ЕС-двигателями, отличаются низким уровнем шума, что особенно важно при использовании в составе оборудования для общественных объектов (супермаркеты, гостиницы), а также вблизи жилых домов и в бытовой сфере. ЕС-системы отличаются длительным сроком службы — от 4,5 лет непрерывной работы (что соответствует 40 000 часов). При этом, благодаря исключительной надежности оборудования, сервисное обслуживание сведено к минимуму. Таким образом, за счет целого комплекса весомых преимуществ, ЕС-вентиляторы обеспечивают быструю окупаемость вложенных средств, что особенно важно для владельцев и инвесторов.
Преимущества вентиляторов ЕС-двигателей
- КОМПАКТНОСТЬ – системы на основе ЕС-моторов позволяют за счет более высокого КПД получить нужные параметры с помощью вентилятора меньших габаритов, т.е. имеют минимальные габариты.
- НИЗКОЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕ – высокий КПД двигателя (более 90%), позволяет снизить эксплуатационные затраты минимум на 30% (в одной и той же рабочей точке, без управления оборотами). А с управлением оборотами потребление энергии ниже в 2-8 раза!
- ПЛАВНАЯ и ТОЧНАЯ РЕГУЛИРОВКА – возможность программирования, изменения производительности вентиляторов в зависимости от любого управляющего фактора (температуры, влажности, давления, качества воздуха и т.п.). В зависимости от настройки при изменении значения управляющего фактора ЕС-вентиляторы адекватно изменяют скорость вращения. Подают ровно столько воздуха, сколько необходимо для системы.
- ВЫСОКАЯ СТЕПЕНЬ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ – высокая степень автоматизации процесса управления вентиляторами снижает влияние человеческого фактора.
- ВСТРОЕННАЯ ЗАЩИТА ДВИГАТЕЛЯ – от блокировки ротора, электрических и температурных перегрузок, что удлиняет срок службы оборудования за счет его устойчивости к перепадам сетевого напряжения.
- ПОЛУЧЕНИЕ ПОЛНОГО КОНТРОЛЯ – работа вентиляторов в любой точке земного шара может контролироваться за счет возможности подключения к компьютеру и сети Интернет.
- ШИРОКИЙ ДИАПАЗОН НАПРЯЖЕНИЙ ПИТАНИЯ – 200-277 В или 380-480 В ±15%.
- МИНИМАЛЬНОЕ СЕЧЕНИЕ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ и МОЩНОСТИ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА – вентиляторы не имеют пусковых токов и поэтому потребляют существенно меньше электроэнергии по сравнению с традиционными вентиляторами.
- МИНИМАЛЬНОЕ СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ – длительный срок службы (больше чем у АС).
Справочный материал:
По теме: