Kiểm soát tốc độ quạt hoạt động như thế nào: Ứng dụng, Tiêu chí lựa chọn và Hướng dẫn thực hành

Mỗi khi bạn chuyển công tắc từ cao xuống thấp, bạn đang dựa vào một phần kỹ thuật yên tĩnh mà hầu hết mọi người không bao giờ nghĩ tới. Kiểm soát tốc độ quạt không chỉ giúp gió nhẹ nhàng hơn mà còn giúp tiết kiệm năng lượng, giảm tiếng ồn và bảo vệ động cơ. Nhưng chính xác thì việc kiểm soát tốc độ quạt hoạt động như thế nào? Câu trả lời ngắn gọn là nó làm thay đổi công suất cung cấp cho động cơ, làm thay đổi mô-men xoắn và do đó làm thay đổi tốc độ. Câu trả lời đầy đủ bao gồm một số phương pháp khác nhau và mỗi phương pháp đều đáng để hiểu nếu bạn mua, lắp đặt hoặc bảo trì quạt.

Tại sao loại động cơ quyết định phương pháp điều khiển

Kiểm soát tốc độ quạt bắt đầu bằng động cơ. Hầu hết các quạt AC được sử dụng trong các thiết bị thông gió, sấy khô và di chuyển không khí đều dựa vào động cơ cực bóng hoặc tụ điện phân chia vĩnh viễn (PSC). Những động cơ cảm ứng này không đồng bộ: rôto luôn tụt hậu so với từ trường quay do cuộn dây stato tạo ra.

Khi điện áp đặt vào động cơ giảm, mô-men xoắn giảm, rôto trượt xa hơn về phía sau từ trường và trục quay chậm hơn. Đó là lý do tại sao nhiều bộ điều khiển quạt AC đạt được sự thay đổi tốc độ chỉ bằng cách giảm điện áp. Động cơ DC không chổi than (BLDC) hoạt động theo nguyên tắc khác: tốc độ của chúng được đặt bằng điện tử, thường có điều chế độ rộng xung, giúp kiểm soát tốt hơn nhiều trên toàn bộ phạm vi. Nếu bạn cần ôn lại Quạt hướng trục hoạt động cơ học như thế nào , bài viết trước của chúng tôi sẽ trình bày những điều cơ bản.

Các phương pháp kiểm soát tốc độ quạt chính

Năm phương pháp thống trị thị trường kiểm soát tốc độ quạt. Mỗi loại có nguyên lý hoạt động, giá thành và ứng dụng tốt nhất khác nhau.

Điều khiển pha bằng Triac

Bộ điều khiển dựa trên Triac là loại phổ biến nhất cho quạt AC. Triac là một công tắc bán dẫn bật giữa mỗi nửa chu kỳ của dạng sóng AC. Bằng cách trì hoãn điểm kích hoạt, bộ điều khiển sẽ ngắt phần đầu của mỗi nửa chu kỳ và giảm điện áp trung bình tới động cơ. Kết quả là tốc độ được điều chỉnh liên tục, mượt mà từ tốc độ rất chậm đến tốc độ tối đa. Đây là cách tiếp cận tương tự được sử dụng trong các công tắc điều chỉnh độ sáng trong gia đình.

Kiểm soát tốc độ tụ điện

Tụ điện làm giảm tốc độ bằng cách chuyển pha của dòng điện qua cuộn dây phụ và giảm điện áp mà động cơ nhìn thấy. Một công tắc chọn giữa hai hoặc ba giá trị tụ điện, đó là lý do tại sao một số quạt có số lượng cài đặt tốc độ hạn chế. Phương pháp này không tốn kém và đáng tin cậy, nhưng tốc độ là các bước cố định chứ không phải là một phạm vi liên tục.

Cuộn dây động cơ đa chạm

Quạt xoay chiều nhiều tốc độ thường chứa động cơ có thêm vòi quấn. Mỗi vòi nối với một điểm khác nhau trên cuộn dây, làm thay đổi số vòng dây và do đó thay đổi cường độ từ trường. Từ trường yếu hơn có nghĩa là mô-men xoắn ít hơn, do đó rôto trượt nhiều hơn và tốc độ giảm xuống. Một công tắc xoay hoặc nút nhấn đơn giản sẽ chọn vòi.

Điều chế độ rộng xung cho động cơ DC và BLDC

Điều chế độ rộng xung là phương pháp tiêu chuẩn cho quạt DC và DC không chổi than. Bộ điều khiển bật và tắt điện áp nguồn ở tần số cao và thay đổi chu kỳ làm việc hoặc tỷ lệ giữa thời gian bật và thời gian tắt. Chu kỳ hoạt động 60 phần trăm cung cấp khoảng 60 phần trăm công suất tối đa và quạt chạy ở tốc độ khoảng 60 phần trăm. xung điện hoạt động hiệu quả, yên tĩnh và chính xác.

Máy biến áp biến thiên

Một máy biến áp tự ngẫu biến đổi, thường được gọi là biến thể, điều chỉnh điện áp một cách trơn tru trong khi vẫn giữ nguyên sóng hình sin AC. Nó cho khả năng kiểm soát tốc độ rõ ràng, không có tiếng ồn, nhưng các thiết bị này lớn, nặng và đắt tiền nên chúng được sử dụng chủ yếu trong các cơ sở lắp đặt trong phòng thí nghiệm, thử nghiệm và công nghiệp.

Bảng dưới đây tóm tắt những khác biệt chính giữa các phương pháp này.

Kiểm soát tốc độ trong các ứng dụng quạt trong thế giới thực

Kiểm soát tốc độ không phải là một tính năng trừu tượng; đó là điều khiến quạt trở nên hữu ích trong các nhiệm vụ thực tế.

Trong hệ thống thông gió, quạt ống gió đẩy không khí qua các ống dẫn dài và điều chỉnh tốc độ cho phép người lắp đặt cân bằng luồng không khí giữa các phòng, khắc phục lực cản của bộ lọc hoặc hạn chế chuyển động của không khí vào ban đêm. Quạt ống gió có thể điều chỉnh tốc độ như dòng DUFA01 được thiết kế chính xác cho loại công việc đó.

Quạt thông gió có thể điều chỉnh tốc độ DUF-A01 để cân bằng luồng khí Quạt ống này cung cấp tốc độ có thể điều chỉnh để cân bằng luồng không khí trong hệ thống thông gió trong nhà, khắc phục lực cản của bộ lọc và giảm sự chuyển động của không khí vào ban đêm. Phù hợp với không gian nhỏ. Xem sản phẩm →

Công việc sấy khô chuyên nghiệp cũng phụ thuộc vào ý tưởng tương tự. Máy sấy thảm cần cài đặt thấp cho vải mỏng manh, cài đặt trung bình để sấy khô thông thường và cài đặt cao cho hư hỏng do lũ lụt và lớp đệm bão hòa. Quạt ba bánh như máy sấy thảm AMA041 giúp kỹ thuật viên kiểm soát tại chỗ.

Máy sấy thảm ba bánh AMA041 để kiểm soát sấy chuyên nghiệp Với ba cài đặt tốc độ và vị trí có thể điều chỉnh, máy sấy thảm này cung cấp luồng khí chính xác cho các loại vải dệt mỏng manh, sấy khô thông thường và phục hồi hư hỏng do lũ lụt tại chỗ. Xem sản phẩm →

Máy thổi hướng trục công nghiệp chạy liên tục trong nhà xưởng, nhà kho và các ứng dụng làm mát cũng được hưởng lợi từ việc kiểm soát tốc độ. Chạy máy thổi lớn khi khu vực đã thoải mái sẽ gây lãng phí điện và gây tiếng ồn. Quạt hướng trục bền bỉ như mẫu vỏ sắt ABA01 xử lý việc sử dụng ổn định và kết hợp tốt với bộ điều khiển triac hoặc nhiều chạm.

Quạt hướng trục vỏ sắt ABA01 dùng liên tục trong công nghiệp Quạt hướng trục bền bỉ với khả năng tương thích điều khiển tốc độ, lý tưởng cho nhà xưởng và nhà kho. Nó giảm lãng phí năng lượng và tiếng ồn khi kết hợp với bộ điều khiển triac. Xem sản phẩm →

Tại sao vấn đề kiểm soát tốc độ

Những lợi ích là thiết thực và có thể đo lường được. Mức tiêu thụ điện của quạt thay đổi mạnh theo tốc độ: đối với một quạt nhất định, tốc độ cắt giảm 20% có thể giảm mức sử dụng điện khoảng một nửa, vì không khí chuyển động chậm hơn sẽ cần ít năng lượng hơn nhiều. Quạt chậm hơn cũng tạo ra ít nhiễu loạn và tiếng ồn của cánh quạt hơn, giúp cải thiện môi trường làm việc. Vì động cơ không hoạt động ở tốc độ tối đa cả ngày nên vòng bi và cuộn dây chạy mát hơn và bền hơn. Trong các nhiệm vụ sấy khô và thông gió, kiểm soát tốc độ cũng cho phép người vận hành điều chỉnh luồng khí phù hợp với công việc thay vì phải đoán mò bằng các chu kỳ bật/tắt đơn giản.

Những điều cần chú ý khi chọn bộ điều khiển tốc độ quạt

• Kết hợp phương pháp điều khiển với loại động cơ. Sử dụng bộ điều khiển triac, tụ điện hoặc vòi cho động cơ xoay chiều và điều khiển xung điện xung cho động cơ DC và BLDC.
• Kiểm tra định mức điện áp và dòng điện. Bộ điều khiển phải xử lý dòng điện đầy tải của quạt với mức dự phòng.
• Biết tốc độ tối thiểu. Một số bộ điều khiển AC không thể giảm xuống dưới khoảng 30 phần trăm mà không làm cho động cơ bị chết máy hoặc kêu vo vo.
• Hãy xem xét tiếng ồn. Bộ điều khiển Triac có thể tạo ra tiếng kêu của động cơ AC ở tốc độ thấp; Bộ điều khiển Variac vàPWM yên tĩnh hơn.
• Hãy suy nghĩ về việc cài đặt. Các bộ điều khiển gắn trên tường, DIN-rail, nội tuyến và tích hợp đều phù hợp với các cách bố trí thiết bị khác nhau.

Trước khi quyết định chọn bộ điều khiển, cần xem lại một loạt các hệ thống quạt ống có sẵn và kết hợp cả hai với nhau. Bộ điều khiển chỉ bằng một nửa của cặp; động cơ mà nó dẫn động cũng quan trọng không kém.

Điều khiển tốc độ quạt là sự kết hợp giữa điều chỉnh điện và thiết kế động cơ. Cho dù đó là triac cắt dạng sóng điện lưới, tụ điện chuyển mạch vào và ra hay tín hiệu điều khiển động cơ không chổi than, mục tiêu đều giống nhau: điều chỉnh luồng khí phù hợp với nhu cầu thực tế. Hiểu cách thức hoạt động của các phương pháp này sẽ giúp bạn mua thiết bị tốt hơn, thiết lập thiết bị chính xác và tận dụng mức tiết kiệm năng lượng và tiếng ồn mà hoạt động ở tốc độ thay đổi có thể mang lại.