Что такое фен переменного тока?

Что такое фен переменного тока

Фен переменного тока — это фен, работающий от сети переменного тока. двигатель переменного тока (AC) а не двигатель постоянного тока (DC). Двигатель переменного тока потребляет мощность прямо из сетевой розетки, преобразуя электрическую энергию во вращательную силу, которая вращает лопасть вентилятора внутри корпуса. Это вращающееся лезвие втягивает воздух из помещения, проталкивает его через нагревательный элемент и выталкивает поток нагретого воздуха через сопло. Поскольку двигатель работает непосредственно от бытовой сети переменного тока без необходимости использования батареи или схемы выпрямителя для преобразования тока, эти устройства, как правило, имеют простую внутреннюю компоновку и конструкцию, которая остается практически неизменной на протяжении десятилетий.

Большинство фенов переменного тока используют универсальный двигатель, тип двигателя, который может работать как от переменного, так и от постоянного тока, поскольку его обмотка ротора соединена с обмоткой статора через коммутатор и угольные щетки. Такая конструкция позволяет двигателю вращаться на довольно высоких скоростях, часто превышающих 20 000 оборотов в минуту , что является одной из причин, почему сушилки с питанием от сети переменного тока могут создавать сильный воздушный поток, даже если само устройство компактно.

Как двигатель преобразует электричество в воздушный поток

Внутри корпуса двигателя статор образует ламинированный железный сердечник, обернутый медной или алюминиевой проволокой, а на вращающемся валу расположена отдельная обмотка. Когда переменный ток проходит через эти обмотки, он создает перемещающееся магнитное поле, которое давит на ротор, заставляя его вращаться. Коллектор и щетки меняют направление тока через определенные промежутки времени, обеспечивая плавное вращение ротора, а не фиксацию в фиксированном положении. Это механическое переключение отличает универсальный двигатель переменного тока от более простых конструкций с экранированными полюсами, а также именно поэтому эти двигатели издают отчетливый гудящий или жужжащий звук во время работы, поскольку щетки находятся в постоянном физическом контакте с вращающимися сегментами коллектора.

Лопасти вентилятора, прикрепленные к валу ротора, обычно отливаются из легкого пластика и имеют расположенные под углом лопасти, которые протягивают воздух через цилиндр в осевом направлении. Объем воздушного потока зависит от шага лопастей, скорости двигателя и диаметра впускных отверстий, поэтому две сушилки с одинаковой мощностью все равно могут перемещать заметно разное количество воздуха в зависимости от конструкции лопасти и корпуса.

Двигатели переменного тока по сравнению с двигателями постоянного тока в фенах

Фены с бесщеточными двигателями постоянного тока (BLDC) в последние годы стали более распространенными, особенно в моделях более высокого класса, поэтому полезно увидеть, чем два семейства двигателей различаются с практической точки зрения.

Щетки внутри универсального двигателя переменного тока изготовлены из углерода или смеси углерода и графита, выбранных потому, что этот материал проводит электричество, постепенно изнашиваясь, а не повреждая медные сегменты коллектора. За месяцы регулярного использования эти щетки укорачиваются, и как только они изнашиваются до определенного момента, двигатель может потерять мощность, вызвать внутреннюю искру или вообще перестать вращаться. Этот характер износа является одной из причин, по которой сушилки с двигателем переменного тока обычно стоят дешевле, чем альтернативы постоянного тока, поскольку узел щетки и коммутатора проще и дешевле в производстве, чем магнитные матрицы и электронные платы управления, используемые в бесщеточных конструкциях.

Материалы и детали изготовления двигателя

Статор и сердечник ротора

Сердечник статора обычно штампуется из тонких листов кремнистой стали, сложенных стопкой и скрепленных вместе, чтобы уменьшить потери на вихревые токи, которые в противном случае приводили бы к потере энергии в виде нежелательного тепла. Медный магнитный провод, покрытый тонким изолирующим лаком, намотан вокруг сердечника таким образом, чтобы сбалансировать выходной крутящий момент и тепловыделение. Алюминиевая проволока иногда заменяет медь в более дешевых устройствах, обменивая небольшое снижение проводимости на более легкую и менее дорогую катушку.

Подшипники и опоры вала

Маленькие шарикоподшипники или втулки из спеченной бронзы поддерживают вал ротора с обоих концов, позволяя ему вращаться на высокой скорости с минимальным трением. Шариковые подшипники обычно выдерживают длительную работу на высоких скоростях с меньшим износом, в то время как валы с опорой на втулки работают тише и стоят дешевле, но имеют тенденцию изнашиваться быстрее при непрерывном интенсивном использовании, например, в салоне, где сушилка работает в течение длительного времени в течение дня.

Распространенные приложения и варианты использования

Универсальные двигатели переменного тока по-прежнему широко распространены в бытовых фенах, продаваемых по повседневным розничным ценам, поскольку такая конструкция позволяет снизить производственные затраты, сохраняя при этом достаточный поток воздуха для ежедневной укладки. Они также используются в некоторых дорожных сушилках, где компактная обмотка и легкий пластиковый корпус делают устройство достаточно маленьким, чтобы поместиться в чемодане.

1. Бытовые и личные сушилки для ухода за волосами, используемые для повседневной сушки волос и базовой укладки.
2. Компактные дорожные сушилки, в которых легкий двигатель и корпус имеют большее значение, чем увеличенный срок службы.
3. Салонное оборудование начального уровня, где затраты на замену деталей и ремонт должны оставаться низкими
4. Небольшие ручные воздуходувки, предназначенные для поделок, хобби или легких задач по сушке дома.

В профессиональных средах, где сушильная машина работает в течение многих часов в течение рабочего дня, некоторые специалисты отдают предпочтение двигателям с усиленными щеточными узлами или дополнительными вентиляционными отверстиями для охлаждения, поскольку длительная работа повышает внутреннюю температуру и ускоряет износ щеток по сравнению с периодическим использованием в домашних условиях.

Факторы шума, тепла и срока службы

Поскольку щетки поддерживают физический контакт с вращающимся коммутатором, универсальные двигатели переменного тока обычно создают более слышимый шум, чем бесщеточные конструкции, при этом уровни звука во многих бытовых приборах находятся где-то между 70 и 90 децибел в зависимости от установленной скорости и объема воздушного потока. Нагрев является еще одним фактором, на который стоит обратить внимание, поскольку сопротивление медных обмоток в сочетании с трением в точках контакта щеток приводит к нагреву двигателя во время использования. Производители добиваются этого с помощью вентиляционных отверстий в корпусе и, в некоторых моделях, небольшой внутренней лопасти вентилятора, установленной непосредственно на валу двигателя и протягивающей охлаждающий воздух через обмотки.

Срок службы тесно связан с износом щеток. Как только угольные щетки изнашиваются до минимальной длины, контакт с коллектором становится нестабильным, что может привести к прерывистой работе двигателя или полному прекращению потребления энергии. Некоторые специалисты по ремонту могут заменить изношенные щетки на определенных моделях, что значительно продлевает срок службы двигателя после его первоначальной точки отказа, хотя это зависит от того, обеспечивает ли конструкция корпуса доступ к узлу щеток.

Как определить, использует ли сушильная машина двигатель переменного тока

В списке продуктов или в руководстве пользователя часто прямо указывается тип двигателя, но есть также физические признаки, указывающие на универсальный двигатель переменного тока. Сушилка, построенная на основе этого двигателя, имеет тенденцию казаться легче по выходному потоку воздуха по сравнению с блоком с двигателем постоянного тока аналогичной мощности, поскольку в ней отсутствует магнитная решетка и схема управления, которые есть в бесщеточных конструкциях. Звук является еще одним индикатором, поскольку универсальные двигатели обычно издают более высокий жужжащий звук, который заметно возрастает с каждой установкой скорости, тогда как бесщеточные двигатели имеют тенденцию поддерживать более устойчивый и низкий звук при изменении скорости. Проверка номинальной мощности также может помочь, поскольку универсальные двигатели переменного тока обычно имеют номинальную мощность между 1200 и 2000 Вт в бытовых сушилках — диапазон, который отражает зависимость двигателя от чистой электрической энергии, а не от более эффективного преобразования энергии, используемого в бесщеточных альтернативах.