Короткий ответ
На каждые 1000 м³/ч вентилятору общеобменной вентиляции с давлением 300–500 Па нужно около 0,15–0,2 кВт на валу. Вентилятору, который продавливает воздух через фильтры, калориферы и длинные воздуховоды с потерями 1000–2000 Па, — от 0,4 до 0,8 кВт. Точнее считают по формуле N = L·P / (3600·1000·η): расход L в м³/ч, полное давление P в Па, КПД вентилятора η из его характеристики.
Пример. Приточка на 5000 м³/ч с сопротивлением сети 500 Па и КПД 0,65 требует около 1,07 кВт на валу. С запасом на двигатель — для этого диапазона мощности его берут около 1,1 — выходит 1,18 кВт, значит двигатель по ряду 1,5 кВт.
| Давление сети | КПД в расчёте | На 1000 м³/ч | На 10 000 м³/ч |
|---|---|---|---|
| 300 Па | 0,60 | 0,14 кВт | 1,4 кВт |
| 500 Па | 0,65 | 0,21 кВт | 2,1 кВт |
| 1000 Па | 0,70 | 0,40 кВт | 4,0 кВт |
| 2000 Па | 0,72 | 0,77 кВт | 7,7 кВт |
Четыре числа с одним названием
Когда спрашивают о мощности вентилятора, имеют в виду одно из четырёх разных чисел, и путаница между ними объясняет большинство споров с поставщиками.
Полезная мощность — то, что получил воздух: расход, умноженный на давление. Мощность на валу — то, что колесо забирает у двигателя; она больше полезной на величину потерь в самом вентиляторе, отношение этих двух и есть КПД вентилятора. Потребляемая мощность — то, что двигатель берёт из сети; она больше мощности на валу на потери в двигателе. И наконец номинальная мощность на табличке асинхронного двигателя — сколько он способен длительно отдать на валу, не перегреваясь.
Последнее число чаще всего и выдают за «мощность вентилятора», хотя оно описывает двигатель, а не работу машины. Вентилятор с двигателем 5,5 кВт в конкретной сети может забирать 3 кВт. У вентиляторов с EC-двигателем в паспорте обычно указана как раз потребляемая мощность в номинальной точке — сравнивать её с табличным номиналом асинхронного двигателя напрямую нельзя.
Отдельно про КПД двигателя и вентилятора и про то, почему их нельзя перемножать не глядя, — в статье про КПД вентилятора.
Как проверить на работающей машине
Расчёт полезно сверить с реальностью, особенно на старой установке, про которую никто не помнит, как её подбирали. Для трёхфазного асинхронного двигателя достаточно токовых клещей: потребляемая мощность P = √3 · U · I · cos φ. При 380 В, токе 6 А и cos φ 0,85 это около 3,4 кВт из сети.
Дальше — простое сравнение. При КПД двигателя около 0,87 на валу остаётся примерно 2,9 кВт. Если на табличке 5,5 кВт, двигатель загружен чуть больше чем наполовину. Это не авария, но и не экономия: у асинхронной машины на малой нагрузке падают и КПД, и cos φ, и сеть платит за реактивный ток. Если же измеренный ток близок к номинальному на табличке, запаса нет, и любое изменение в сети — снятый фильтр, открытая байпасная заслонка — может довести до срабатывания защиты.
Коэффициент мощности на недогруженном двигателе заметно ниже паспортного, поэтому оценка по паспортному cos φ получается завышенной. Для точного ответа нужен анализатор сети, но для вывода «двигатель недогружен вдвое» хватает клещей.
Когда двигатель не тянет
Холодный пуск горячего вентилятора. Потребляемая мощность вентилятора пропорциональна плотности воздуха. Машину для сушильной камеры или для отвода газов при 150 °C подбирают по горячему воздуху плотностью около 0,83 кг/м³. На холодном пуске через неё идёт воздух 20 °C плотностью 1,2 кг/м³ — и мощность на валу оказывается примерно в 1,44 раза больше расчётной. Двигатель, подобранный впритык по горячему режиму, отключается защитой в первые минуты. Решений три: подбирать двигатель по холодному режиму, пускать на прикрытой заслонке до прогрева или ограничивать обороты, пока воздух холодный, — с регулируемым приводом это делается настройкой, а не железом.
Заслонка при пуске. У радиального вентилятора потребляемая мощность минимальна при нулевом расходе и растёт по мере открытия сети. Поэтому крупные радиальные машины пускают при закрытой заслонке на входе или выходе и открывают её после разгона — это снижает нагрузку на двигатель в самый тяжёлый момент. У осевого вентилятора всё наоборот: при закрытом тракте он уходит в режим с высокой мощностью и неустойчивой работой, поэтому осевые пускают при открытом тракте.
Сеть оказалась легче расчётной. Если сопротивление сети меньше, чем заложили в проекте, рабочая точка уезжает в сторону большего расхода. Для колеса с лопатками, загнутыми назад, это почти безопасно — у него максимум мощности ограничен. Колесо с лопатками вперёд в такой ситуации перегружает двигатель; почему, разобрано в статье про рабочее колесо.
От числа к двигателю
Двигатели выпускают по стандартному ряду мощностей: 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3; 4; 5,5; 7,5; 11; 15 кВт и дальше. Расчётную мощность на валу с запасом округляют вверх до ближайшего значения ряда. Промежутки в ряду большие — между 5,5 и 7,5 кВт больше трети — поэтому асинхронный двигатель почти всегда стоит с запасом, который никто не заказывал.
У вентилятора с EC-двигателем этот вопрос решается иначе: мощность двигателя подобрана к колесу на заводе, а рабочая точка выставляется оборотами. Подобрать машину по расходу и давлению можно в подборе по параметрам, а посмотреть серии по мощности двигателя — в разделах каталога, например 5,5 кВт или 7,5 кВт.