Одна цифра в конце марки
Скорость асинхронного двигателя задаёт не мощность, а число полюсов обмотки статора. Синхронная частота вращения равна 60·f / p, где f — частота сети, p — число пар полюсов. При 50 Гц двухполюсный двигатель имеет синхронную скорость 3000 об/мин, четырёхполюсный — 1500, шестиполюсный — 1000, восьмиполюсный — 750. Ротор асинхронной машины немного отстаёт от поля — это скольжение, — поэтому на табличке стоят цифры поменьше: около 2900, 1450, 960 и 720 об/мин.
Найти число полюсов проще, чем кажется. У отечественных двигателей серий АИР и 5АИ оно стоит последней цифрой в обозначении: АИР100L4 — четырёхполюсный, АИР132M6 — шестиполюсный. У импортных вентиляторов цифра обычно спрятана в коде машины: в кодах вида FN063-6EK или RH50M-6DK это «6» перед буквой, а буква рядом говорит о питании — D у трёхфазных машин на 400 В, E у однофазных на 230 В. Обозначение «6D» или «8D» в спецификации — это шесть или восемь полюсов при трёхфазном питании, а не мощность и не диаметр.
| Полюсов | Синхронная, об/мин | На табличке, примерно | Где встречается в вентиляции |
|---|---|---|---|
| 2 | 3000 | 2850–2950 | малые радиальные вентиляторы высокого давления |
| 4 | 1500 | 1400–1470 | основной рабочий вариант общеобменных машин |
| 6 | 1000 | 940–970 | крупные номера, тихие приточные установки |
| 8 | 750 | 700–730 | осевые вентиляторы конденсаторов и градирен |
Почему нельзя поставить 3000 вместо 1500
Вернёмся к складу. Двигатель той же мощности, но двухполюсный, раскрутит колесо вдвое быстрее. По законам подобия расход вырастет вдвое, давление — вчетверо, а мощность, которую колесо потребует от вала, — в восемь раз. Двигатель, который был подобран с разумным запасом, окажется перегружен многократно и отключится защитой, если она настроена правильно.
Хуже то, что может случиться с колесом. Окружная скорость колеса №5 на 1450 об/мин — около 38 м/с, на 2900 об/мин — около 76 м/с. Колесо рассчитано на определённую предельную частоту вращения, и превышать её нельзя: центробежные напряжения в лопатках и дисках растут пропорционально квадрату скорости. Удвоение оборотов означает четырёхкратную нагрузку на металл — ровно тот случай, когда разрушение колеса перестаёт быть теоретической угрозой.
Обратная замена — четырёхполюсный вместо двухполюсного — безопасна механически, но бесполезна по делу: давление упадёт вчетверо, и в сеть с прежним сопротивлением вентилятор почти ничего не подаст.
Шесть или восемь: что на самом деле меняется
Вопрос «6D или 8D» обычно возникает при замене осевых вентиляторов конденсаторов и сухих градирен, где одно и то же колесо ставят на двигатели с разным числом полюсов. Отношение скоростей 750 к 1000 — 0,75. С тем же колесом восьмиполюсный вариант даёт около 75 % расхода, 56 % давления и 42 % потребляемой мощности шестиполюсного.
Главная причина выбирать восемь полюсов — шум. Звуковая мощность вентилятора растёт примерно как пятидесятикратный десятичный логарифм отношения скоростей, так что снижение оборотов на четверть даёт около 6 дБ — заметная разница для установки на крыше жилого дома. Платить за тишину приходится размером: чтобы получить прежний расход на меньших оборотах, нужно колесо большего диаметра или больше вентиляторов в блоке.
Второе следствие менее очевидно. Двигатель на меньшую скорость при той же мощности развивает больший момент, а значит, он крупнее и тяжелее. Поэтому восьмиполюсный двигатель на ту же мощность может не встать на прежнее место без переделки крепления.
50 и 60 Гц: сюрприз от импортного оборудования
Синхронная скорость пропорциональна частоте сети. Вентилятор, рассчитанный на 60 Гц, в российской сети 50 Гц крутится на одну шестую медленнее: расход падает примерно на 17 %, давление — на 31 %, мощность — на 42 %. Это частая причина, по которой установка, привезённая с рынка, где сеть 60 Гц, не выходит на паспортные параметры.
Обратная ситуация опаснее. Двигатель на 50 Гц при питании от 60 Гц разгоняет колесо на 20 %, давление вырастает на 44 %, а мощность — на 73 %. Та же история с перегрузкой, что и при замене полюсности, только мягче.
Две скорости на одном двигателе
Раньше, когда регулируемого привода не было, ступенчатую регулировку получали самим двигателем. Двухскоростные двигатели с переключением числа полюсов — например, 4/2 на 1500 и 3000 об/мин или 8/4 на 750 и 1500 — позволяли держать вентилятор на двух режимах: дневном и ночном, летнем и зимнем.
У двигателей с внешним ротором, на которых построены многие компактные вентиляторы, есть и второй приём: переключение обмотки со схемы «треугольник» на «звезду». Напряжение на обмотке падает в √3 раз, момент — примерно втрое, и двигатель с мягкой характеристикой заметно сбрасывает обороты. Для таких машин производители прямо указывают характеристику на обоих соединениях.
Оба способа дают две-три фиксированные точки, а не плавное регулирование. Рабочая точка между ними достигается только дросселированием.
А у EC-двигателя?
У вентилятора с EC-двигателем число полюсов перестаёт быть параметром выбора. Двигатель питается не от сети напрямую, а от встроенной электроники, которая сама формирует частоту, — и скорость задаётся настройкой, а не обмоткой. Замена «не той полюсности» здесь невозможна в принципе, а вопросы 6D против 8D или 50 против 60 Гц сводятся к уставке оборотов.
Подробнее о том, чем EC-двигатель отличается от асинхронного, — в статье EC или AC двигатель. Как перегрузка от лишних оборотов выглядит в киловаттах, разобрано в статье про мощность вентилятора.