Справяне с вибрациите на компресора: защо инверторната променлива скорост елиминира тракането при фиксирана скорост

Тракането, щракането или трясъкът, който чувате, когато преносим или стаен климатик с фиксирана скорост пуска компресора си, не е признак на неизправност — това е присъща последица от конструкцията на двигателя. Еднофазен асинхронен двигател, задвижващ ротационен или бутален компресор, трябва да премине от неподвижно състояние до пълна работна скорост за части от секундата, срещу пружиниращия въртящ момент на находящата се под налягане хладилна верига, използвайки ток при блокиран ротор пет до осем пъти по-голям от установения работен ток. Тази комбинация — масивен токов скок, мигновен пик на въртящия момент и пружиниращо съпротивление — създава механичен удар, който се разпространява през тялото на компресора, монтажните му скоби, стените на корпуса и всяка повърхност, до която устройството се допира. Премахнете удара и ще премахнете шума.

Защо компресорите на климатици с фиксирана скорост тракат при стартиране?

Компресор за климатик с фиксирана скорост се задвижва от еднофазен асинхронен двигател (двигател с променлив ток, който работи при скорост, определена от честотата на захранването — 50 Hz в Европа — и няма електронно управление на скоростта). Когато се подаде захранване, двигателят трябва да ускори от нула до синхронната си скорост от приблизително 2900 об/мин за под 300 милисекунди. По време на това ускорение двигателят консумира ток при блокиран ротор (LRC — токът, консумиран от намотките на двигателя, когато роторът е неподвижен, обикновено пет до осем пъти по-голям от работния ток при пълно натоварване за еднофазни асинхронни двигатели) от 15–40 ампера от захранване от 230 V, в зависимост от размера на компресора.

Едновременно с това ротационният или буталният механизъм на компресора трябва да преодолее разликата в налягането между страната на кондензатора с високо налягане и смукателната страна с ниско налягане на хладилната верига — разлика, която се натрупва по време на цикъла на изключване, докато хладилният агент мигрира и налягането частично се изравнява, но рядко достига пълно равновесие преди следващото стартиране. Двигателят трябва да осигури достатъчен въртящ момент, за да избута компресионния механизъм покрай това противоналягане, докато все още ускорява. Комбинираният ефект — електрически скок в намотките, топлинно разширение на изолацията на намотките, механичен удар през тялото на компресора — създава характерното тракане, което собствениците на устройства с фиксирана скорост описват като „всяко стартиране звучи, сякаш нещо е паднало вътре“.

Колко по-силен е стартът на компресор с фиксирана скорост в сравнение с работа в установен режим?

Стартовият пик от 58–68 dB(A) представлява увеличение от 10–20 dB(A) над работата в установен режим. Психоакустично увеличение от 10 dB(A) се възприема като приблизително два пъти по-силно — така че преходният процес при стартиране на компресора се възприема като два до четири пъти по-силен от работата в установен режим от средния слушател. В спалня от 15 m² през нощта, където фоновият шум е 25–30 dB(A), стартовият преходен процес достига пик на ниво, сравнимо с разговор, който се води в стаята. Той е кратък, но е точно видът внезапно акустично събитие, което най-вероятно ще предизвика събуждане от лек сън.

Как инверторният компресор елиминира тракането при стартиране?

Инверторно задвижван компресор използва честотен регулатор (VFD — електронен контролер, който преобразува мрежовото захранване от 230 V / 50 Hz в постояннотокова шина с променлива честота, позволявайки на двигателя на компресора да стартира при 5–15 Hz и плавно да ускори до работната си честота в продължение на няколко секунди). Стартирането при 5 Hz означава, че двигателят първоначално се върти с приблизително 150 об/мин — далеч под целевата пълна скорост от 2900 об/мин — което ограничава пусковия ток до приблизително 150% от работния ток, вместо 500–800% при старт с фиксирана скорост.

Механичната последица е също толкова значителна. При ниска пускова скорост компресорът развива само умерен въртящ момент — достатъчен, за да преодолее противоналягането на хладилния агент постепенно, а не с ударен импулс. Хладилната верига има време да се адаптира, докато налягането се натрупва бавно от нагнетателната страна. Няма токов скок, няма ударен въртящ момент и няма възбуждане на резонанс на корпуса. Ускоряването на инвертора от 5 до 50 Hz отнема 3–8 секунди и е акустично неразличимо от постепенно увеличаване на скоростта на вентилатора — което е точно това, което обитателят чува.

Хидравличен удар от хладилен агент: рядкото, но шумно повредено състояние при фиксирана скорост, което звучи като заклещен компресор

Хидравличен удар от хладилен агент възниква, когато течен хладилен агент — който трябва да бъде напълно изпарен, преди да достигне компресора — навлиза в компресионната камера в течна фаза и е ударен от буталото или ротора при висока скорост. Тъй като течностите са несвиваеми, механичният удар създава характерен силен трясък — често описван като метално издрънчаване или удар с чук — последван от кратък период на намален шум, докато компресорът моментно губи синхронизъм. Хидравличният удар се различава от нормалното тракане при стартиране и обикновено се причинява от свръхзареждане, ниско прегряване на смукателната страна или миграция на течен хладилен агент към входа на компресора по време на дълъг период на изключване. По-често се среща при устройства с фиксирана скорост, отколкото при инверторни, защото инверторите стартират достатъчно бавно, за да може всяка мигрирала течност да се изпари, преди да започне компресионният цикъл. Повтарящ се звук от хидравличен удар изисква проверка от сертифициран по F-Gas инженер.

Какви стъпки за поддръжка намаляват шума от вибрациите на компресор с фиксирана скорост в съществуващи устройства?

• Проверявайте и подменяйте гумените уплътнителни втулки за монтаж на компресора на всеки три до четири години — гумените антивибрационни опори се свиват и втвърдяват с течение на времето, губейки ефективността си на изолация и предавайки повече удар в корпуса.
• Затегнете всички ламаринени винтове на панелите на корпуса, особено тези близо до отделението на компресора. Разхлабените винтове позволяват на панелите да тракат при честотата на възбуждане на стартовия удар — 5-минутна проверка с отвертка може да елиминира по-голямата част от възприеманото тракане без никаква подмяна на компоненти.
• Поставете устройството върху плътна антивибрационна подложка (неопрен, Shore 40A, дебелина 20 mm), а не директно върху твърд под — предаваната през пода вибрация от удара на компресора добавя нискочестотно бучене към шума при стартиране.
• Уверете се, че кондензаторната батерия (кондензаторите, които осигуряват фазово изместване при стартиране и работа за еднофазния асинхронен двигател) е в рамките на спецификацията — влошен кондензатор увеличава пулсацията на пусковия въртящ момент и влошава стартовия удар. Тествайте капацитета с мултиметър; подменете, ако е повече от 10% под номиналната стойност.
• За устройства с фиксирана скорост с функция за защита при горещ старт: потвърдете, че е активирана. Тази функция забавя рестартирането на компресора с 3 минути след изключване, позволявайки на налягането на хладилния агент частично да се изравни преди следващото стартиране — намалявайки изискванията за пусков въртящ момент и свързания механичен удар с 20–30%.

Собствениците, които са преминали от моноблок с фиксирана скорост към инверторен преносим сплит, последователно описват тишината при стартиране като една от най-непосредствено забележимите разлики — не подобрението на ефективността на охлаждане, което отнема сезон, за да се оцени по сметките за електроенергия, а отсъствието на стартовия удар, което се забелязва от първата нощ на употреба.

Тишината при стартиране на инверторния компресор е едно от най-ясните подобрения на качеството на живот, което той предлага пред алтернативите с фиксирана скорост — подобрение, което е непосредствено очевидно и не изисква измерване, за да бъде оценено. Инверторните преносими сплит устройства съчетават това акустично предимство с 20–40% по-ниска сезонна консумация на енергия и по-прецизен контрол на температурата, поради което те последователно се разпродават първи по време на европейски горещи вълни.