Боротьба з вібрацією компресора: чому інверторна змінна швидкість усуває деренчання фіксованої швидкості

Деренчання, клацання чи стукіт, який ви чуєте, коли компресор фіксованої швидкості портативного чи кімнатного кондиціонера запускається, не є ознакою несправності — це невід'ємний наслідок конструкції двигуна. Однофазний асинхронний двигун, що приводить у дію ротаційний чи поршневий компресор, має за частку секунди перейти зі стану спокою до повної робочої швидкості, долаючи пружний зворотний момент напірного холодоагентного контуру, використовуючи пусковий струм у стані застопореного ротора, що в п'ять–вісім разів перевищує усталений робочий струм. Це поєднання — величезний сплеск струму, миттєвий пік крутного моменту та пружний опір — створює механічний удар, що поширюється через корпус компресора, його монтажні кронштейни, стінки корпусу та будь-яку поверхню, до якої торкається пристрій. Усуньте удар — і ви усунете шум.

Чому компресори кондиціонерів фіксованої швидкості деренчать під час запуску?

Компресор кондиціонера фіксованої швидкості приводиться в дію однофазним асинхронним двигуном (двигун змінного струму, що працює зі швидкістю, визначеною частотою живлення — 50 Hz у Європі — і не має електронного керування швидкістю). Коли подається живлення, двигун має розігнатися з нуля до синхронної швидкості приблизно 2 900 об/хв менш ніж за 300 мілісекунд. Під час цього розгону двигун споживає пусковий струм застопореного ротора (LRC — струм, який споживають обмотки двигуна, коли ротор нерухомий, зазвичай у п'ять–вісім разів більший за струм повного навантаження для однофазних асинхронних двигунів) у 15–40 ампер від живлення 230 V, залежно від розміру компресора.

Одночасно ротаційний чи поршневий механізм компресора має подолати перепад тиску між високонапірним боком конденсатора та низьконапірним боком всмоктування холодоагентного контуру — перепад, що наростає під час циклу простою, коли холодоагент мігрує й тиск частково вирівнюється, але рідко досягає повної рівноваги перед наступним запуском. Двигун має забезпечити достатній крутний момент, щоб проштовхнути механізм стиснення повз цей протитиск, продовжуючи розганятися. Сукупний ефект — електричний сплеск в обмотках, теплове розширення ізоляції обмоток, механічний удар через корпус компресора — створює характерне деренчання, яке власники пристроїв фіксованої швидкості описують як «кожен запуск звучить так, ніби всередині щось впало».

Наскільки гучніший запуск компресора фіксованої швидкості порівняно з усталеною роботою?

Пусковий пік у 58–68 dB(A) означає збільшення на 10–20 dB(A) понад усталену роботу. Психоакустично збільшення на 10 dB(A) сприймається приблизно як удвічі гучніше — тож пусковий перехідний процес компресора сприймається пересічним слухачем як у два–чотири рази гучніший за усталену роботу. У спальні площею 15 м² вночі, де фоновий шум становить 25–30 dB(A), пусковий перехідний процес сягає піку на рівні, порівнянному з розмовою в кімнаті. Він короткий, але це саме той тип раптової акустичної події, що найімовірніше спричинить пробудження з легкого сну.

Як інверторний компресор усуває пускове деренчання?

Компресор з інверторним приводом використовує частотно-регульований привод (VFD — електронний контролер, що перетворює мережеве живлення 230 V / 50 Hz на шину постійного струму зі змінною частотою, дозволяючи двигуну компресора запускатися на 5–15 Hz і плавно нарощувати оберти до робочої частоти протягом кількох секунд). Запуск на 5 Hz означає, що двигун спочатку обертається зі швидкістю приблизно 150 об/хв — набагато нижчою за цільові 2 900 об/хв повної швидкості — що обмежує пусковий струм приблизно до 150% робочого струму замість 500–800% при запуску фіксованої швидкості.

Механічний наслідок так само значний. На низькій пусковій швидкості компресор розвиває лише помірний крутний момент — достатній, щоб подолати протитиск холодоагенту поступово, а не ударним імпульсом. Холодоагентний контур має час пристосуватися, коли тиск повільно наростає на боці нагнітання. Немає ані сплеску струму, ані ударного крутного моменту, ані збудження резонансу корпусу. Наростання оборотів інвертора від 5 до 50 Hz займає 3–8 секунд і акустично не відрізняється від поступового збільшення швидкості вентилятора — саме це й чує мешканець.

Гідроудар холодоагенту: рідкісний, але гучний режим відмови фіксованої швидкості, що звучить як заклинений компресор

Гідроудар холодоагенту виникає, коли рідкий холодоагент — який має повністю випаруватися перед досягненням компресора — потрапляє до камери стиснення в рідкій фазі й вражається поршнем чи ротором на високій швидкості. Оскільки рідини нестисливі, механічний удар створює характерний гучний стукіт — часто описуваний як металевий брязкіт чи удар молота — з подальшим коротким періодом зниженого шуму, коли компресор миттєво втрачає синхронізм. Гідроудар відрізняється від звичайного пускового деренчання й зазвичай спричинений перезаправкою, низьким перегрівом всмоктування або міграцією рідкого холодоагенту до входу компресора під час тривалого простою. Він частіший у пристроях фіксованої швидкості, ніж в інверторних, оскільки інвертори запускаються достатньо повільно, щоб будь-яка мігрована рідина випарувалася до початку циклу стиснення. Повторюваний звук гідроудару потребує огляду сертифікованим за F-Gas інженером.

Які кроки з обслуговування знижують вібраційний шум компресора фіксованої швидкості в наявних пристроях?

• Оглядайте та замінюйте гумові антивібраційні втулки кріплення компресора кожні три–чотири роки — гумові антивібраційні опори з часом стискаються й твердіють, втрачаючи ефективність ізоляції та передаючи більше удару в корпус.
• Затягніть усі гвинти листового металу на панелях корпусу, особливо ті, що поблизу відсіку компресора. Незатягнуті гвинти дозволяють панелям деренчати на частоті збудження пускового удару — 5-хвилинна перевірка викруткою може усунути більшу частину відчутного деренчання без заміни будь-яких компонентів.
• Розміщуйте пристрій на щільному антивібраційному килимку (неопрен, Shore 40A, товщина 20 мм), а не безпосередньо на твердій підлозі — передана через підлогу вібрація від удару компресора додає низькочастотний гул до пускового шуму.
• Переконайтеся, що блок конденсаторів (конденсатори, що забезпечують пусковий та робочий фазовий зсув для однофазного асинхронного двигуна) відповідає специфікації — деградований конденсатор збільшує пульсацію пускового крутного моменту й посилює пусковий удар. Перевірте ємність мультиметром; замініть, якщо вона більш ніж на 10% нижча за номінальне значення.
• Для пристроїв фіксованої швидкості з функцією Hot-Start Protection: переконайтеся, що вона увімкнена. Ця функція затримує перезапуск компресора на 3 хвилини після вимкнення, дозволяючи тиску холодоагенту частково вирівнятися перед наступним запуском — знижуючи вимоги до пускового крутного моменту та пов'язаний механічний удар на 20–30%.

Власники, які перейшли з моноблока фіксованої швидкості на інверторний портативний спліт, незмінно описують тишу під час запуску як одну з найпомітніших одразу відмінностей — не поліпшення ефективності охолодження, яке потребує сезону, щоб оцінити його за рахунками за електрику, а відсутність пускового удару, яка помітна з першої ночі використання.

Пускова тиша інверторного компресора — одне з найочевидніших поліпшень якості життя, яке він пропонує порівняно з альтернативами фіксованої швидкості — поліпшення, що помітне одразу й не потребує вимірювань для оцінки. Інверторні портативні спліт-пристрої поєднують цю акустичну перевагу з на 20–40% нижчим сезонним енергоспоживанням і точнішим контролем температури, тому вони незмінно розкуповуються першими під час європейських хвиль спеки.