Zweistufiger, einstufiger Ventilator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Uhren, Timer, Relais, Lastschalter

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Wie Sie wissen, weist die Luft im Badezimmer immer eine hohe Luftfeuchtigkeit auf. Wasserdampf wird meist mit einem Abluftventilator entfernt, der an der Öffnung des Lüftungskanals installiert wird. Es gibt spezielle feuchtigkeitsbeständige Badezimmerventilatoren auf dem Markt. Je höher die Lüfterleistung, desto schneller wird die Feuchtigkeit abtransportiert, desto höher ist aber auch die Geräuschentwicklung.

Tagsüber, wenn der Außenlärm höher ist, ist das Geräusch des Abluftventilators nicht hörbar. Dann empfiehlt sich der Einsatz auf Hochtouren, um die Luftfeuchtigkeit schnell zu reduzieren. Abends ist der Betrieb des Ventilators stärker spürbar. In diesem Fall kann auf den Niedriggeschwindigkeitsmodus umgeschaltet werden.

Diese Ventilatoren verwenden einen Asynchronmotor. Die Drehzahl eines Asynchronmotors wird durch Änderung der Frequenz der Versorgungsspannung geändert. Es gibt eine einfache Möglichkeit, die Drehzahl des Lüftermotors zu reduzieren. Dies wird durch zwei Faktoren begünstigt: Der Lüftermotor verbraucht relativ wenig Strom und seine mechanische Belastung ist konstant. Der einfachste Weg, die Motordrehzahl zu reduzieren, besteht darin, die Versorgungsspannung zu senken, beispielsweise durch Einschalten eines reaktiven Ballastelements – eines Kondensators.

Um einen Ballastkondensator auszuwählen, müssen Sie die Abhängigkeit der Motordrehzahl von der Versorgungsspannung beseitigen.

Als Beispiel in Abb. Abbildung 1 zeigt die experimentelle Abhängigkeit der Motordrehzahl von der Versorgungsspannung für einen Lüfter vom Typ „Venis Turbo“ mit einer Leistung von 25 W und einer Kapazität von 250 m³/Stunde. Die Abhängigkeit wird aufgehoben, bis die Geschwindigkeit auf die Hälfte reduziert wird. Die Umdrehungen wurden mit einem digitalen, berührungslosen Laser-Tachometer gemessen.

Reis. 1. Experimentelle Abhängigkeit der Motordrehzahl von der Versorgungsspannung

Die Tabelle listet die experimentellen Daten zur Abhängigkeit n = f(U_Grube). Die Abhängigkeit wird durch ein kubisches Polynom unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate angenähert.

Die Ergebnisse der Entfernung der Abhängigkeit n = f(U_Grube)

Quadratische und lineare Näherungsfunktionen führen zu großen Fehlern. Dies wurde durch Vergleich der Näherungen festgestellt. Somit wurde festgestellt, dass eine Erhöhung des Grades des Polynoms über 3 hinaus keinen Vorteil bringt.

Die analytische Näherung hat die Form:

n = 2,3524 10^-3 · u³_Grube - 1,5116 U²_Grube + 328,22 U³_Grube - 21512 [U/min,V] (1)

Die maximale Abweichung der Versuchspunkte beträgt 23 U/min.

Die analytische Näherung der Umkehrfunktion hat die Form:

n = 6,8928 10^-8 n³ - 3,5139 10^-4 · n² + 0,61694 n - 21,37 [V, U/min] (2)

Die maximale Abweichung der experimentellen Punkte beträgt 3,56 V.

Basierend auf der erhaltenen Abhängigkeit bestimmen wir die Umdrehungen n_nom bei U_Grube1 = 220 V und der erforderlichen Versorgungsspannung U_Grube2 n bekommen_nom/2. In einem konkreten Fall sind die Ergebnisse wie folgt: n_nom = 2584 U/min (U_Grube1= 220 V) und U_Grube2 = 140 V für n_nom/2 = =1292 U/min. Experimentell ermitteln wir durch die Auswahl von Ballastkondensatoren den erforderlichen Kapazitätswert bei Erreichen der erforderlichen Spannung am Motor. In diesem speziellen Fall waren es 790 nF. Dieser Wert wird durch Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren erreicht. Aufgrund von Schwankungen der Motorparameter kann die Nennleistung des Ballastkondensators geringfügig angepasst werden.

Es ist notwendig, auf eine Funktion zu achten. Der Elektromotor hat eine ohmsch-induktive Impedanz. Der Kondensator bildet zusammen mit den Motorwicklungen einen Serienschwingkreis.

Bei der Resonanzfrequenz dieser Schaltung können je nach Güte der Schaltung erhöhte Spannungen am Elektromotor und am Kondensator auftreten. In diesem Fall ist ein Ausfall des Kondensators möglich.

In Abb. Abbildung 2 zeigt die theoretische Abhängigkeit der Versorgungsspannung des Elektromotors von der Kapazität des Kondensators. Bei großen Kapazitätswerten tendiert die Versorgungsspannung zur Netzspannung. In diesem Fall verläuft die Kurve im Bereich bis zur Resonanzfrequenz steiler. Diese Abhängigkeit legt nahe, dass die Auswahl der Kapazität des Kondensators mit kleinen Werten beginnen und diese langsam erhöhen sollte, und nicht umgekehrt!

Reis. 2. Abhängigkeit der Versorgungsspannung des Lüfters von der Kapazität des Ballastkondensators

In Abb. Abbildung 3 zeigt ein schematisches Diagramm der Lüftersteuerung. Die Ballastkondensatorgruppe C1*, der Entladewiderstand R1 und der Stromversorgungskreis zur Betriebsanzeige der Elemente C2, R2, R3, VD1-VD5 befinden sich im Kunststoff-Lüftergehäuse. Die rote Neonlampe wurde durch eine blaue LED ersetzt, die besser mit dem Luftstrom verbunden ist. Schaltung R2 R3 C2 ist strombegrenzend. Brückengleichrichter (VD1-VD4, VD6-VD9 und VD10-VD13) arbeiten praktisch im Kurzschlussmodus, sodass die Sperrspannung nichtleitender Dioden praktisch nicht vorhanden ist. Sie können Dioden mit U verwenden_OBR bis 50 V.

Reis. 3. Lüftersteuerung und Alarmschaltung (zum Vergrößern anklicken)

An den Lüfter ist eine 3-adrige Stromleitung angeschlossen. Die Steuerung erfolgt über zwei Schalter SA1, SA2 auf einem Bedienfeld mit unabhängiger mechanischer Bewegung jeder Hälfte. Schalter SA1 schaltet nur den Lüfter ein/aus und Schalter SA2 bestimmt die Drehzahl – 50 % oder 100 %. Der Lüfterbetriebszustand wird durch die blauen LEDs VD15 und VD16 angezeigt. Die Zenerdiode VD14 schützt die Dioden VD10...VD13 vor einem Durchschlag im Falle eines möglichen Bruchs in den Drähten, die die Dioden VD15, VD16 verbinden.

Im 50 %-U/min-Modus wird der Motor über den Ballastkondensator C1 mit Strom versorgt. Die Optokoppler-LED wird über den Widerstand R5 und die Brücke VD6-VD9 mit Strom versorgt. Der Fototransistor des Optokopplers umgeht die VD16-LED, sodass nur die VD15-LED leuchtet.

Im 100 %-U/min-Modus wird der Motor direkt über die Optokoppler-LED mit Strom versorgt, es fließt kein Strom, der Fototransistor ist geschlossen und beide LEDs VD15, VD16 leuchten.

Alle LEDs können mit Einweggleichrichtern betrieben werden, allerdings tritt dann ein Flackern auf und die Leuchtintensität ist geringer.

Zur Erhöhung der Sicherheit ist am Schalter SA1 ein Außenleiter angeschlossen.

Autor: Georgi Dimitrov

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