Застосування інверторів є найефективнішим методом регулювання швидкості обертання асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором. На практиці найпростіше реалізується спосіб зміни амплітуди напруги живлення. До того ж годиться він для будь-якого типу асинхронних двигунів. Але довгий час про можливість такого підходу і взагалі не думали: аби працював, який там ще інверторний компресор в холодильнику! Ось чому у відомому довіднику Бикова по холодильним компресорів 1992 -го року жодного слова ми не знайшли про генератори імпульсів змінної частоти. Саме такі сьогодні і називають инверторами.

Асинхронні двигуни і способи управління ними
Майже всі генератори побудовані за схемою синхронних двигунів. Фактично можна обертати постійний магніт усередині котушки, і буде наводитися ЕРС. Досить правильно розташувати витки, щоб на виході знімати змінний струм. Вся принадність у тому, що в синхронному двигуні частоти обертання валу і знімається напруги збігаються. За рахунок цього вдається точно витримати параметри. В іншому випадку довелося б випрямляти струм і ставити інвертори, щоб віддати потужність споживачам (містам і селам). Що буде, якщо це правило порушити? Не зможе працювати велика частина побутової техніки. Стабільність впаде, обладнання почне виходити з ладу.

А от у більшості життєвих і виробничих ситуацій хороші саме асинхронні двигуни, які включає в себе і схема компресора холодильника. Дуже просто управляти. Синхронним ж двигунам поступилися роль генераторів. Обертове магнітне поле так чи інакше використовується в усіх цих пристроях. Ротор асинхронного двигуна може бути короткозамкненим або фазним. В останньому випадку всі обмотки ротора з'єднують з пусковим реостатом. За нашими уявленнями асинхронні двигуни з фазним ротором застосовуються не за те, що можуть змінювати частоту обертання, а за великий крутний момент на старті. Власне, для цього і вводиться пусковий реостат, опір якого після запуску поступово знижується ступенями. Це дуже складний спосіб регулювання, однак саме він застосовується в трамваях, підйомниках і багатьох інших випадках.

Про це ми поговоримо як-небудь іншим разом, бо компресори холодильників якось не прийнято включати послідовно, щоб знизити пусковий струм, отже, нашої сьогоднішньої теми це не стосується. Асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором дуже прості в конструкції. До того ж не мають контактних кілець, які з часом стираються. Ось це перевагу і призводить до відмінності в способах регулювання.

Для фазних роторів застосовують введення додаткового опору в ланцюг обмотки, запітиванія змінним струмом обертових котушок, а також зміна амплітуди подаваного на статор напруги. З усіх них годиться для короткозамкнених моторів тільки останній метод. Зате створюється можливість керувати швидкістю обертання за рахунок зміни частоти тактирования живлячої напруги.

Цим в побутовій техніці і займаються інвертори. Вони генерують імпульси змінної частоти, які потрібним чином впливають на швидкість обертання ротора в асинхронному двигуні. Щоб зрозуміти, як це працює, розглянемо коротко, що у нас відбувається всередині. На статор подається змінна напруга, кількість фаз зараз не розглядаємо. Завдяки подачі живлення, всередині утворюється змінне обертове магнітне поле, яке діє на ротор. У результаті на котушках його наводиться ЕРС, і у нас створюються всередині справжні електромагніти з полюсами. Кожен знак починає захоплюватися магнітним полем, і асинхронний двигун рушає з місця. У цей період він споживає значний пусковий струм.

Чим швидше обертається ротор, тим нижче частота ЕРС, яка в ньому наводиться. Поступово система приходить в рівновагу, як якби всередині оберталися постійні магніти. Зовсім зрівнятися частоти обертання ротора і змінного струму на статорі не можуть, тому що пропаде ЕРС, і двигун почне сповільнюватися. Тоді знову з'явиться різниця.

Наводиться ЕРС, і ротор двигуна знову захоплюється полем. Таким чином обороти завжди будуть трохи нижче частоти живлячої напруги. Цю особливість і використовують для того, щоб маніпулювати швидкістю обертання. Інвертор плавно змінює параметр, і асинхронний двигун негайно кориться.
Чому не можна було посадити на вал постійні магніти, які б оберталися з частотою поля? У синхронних двигунах саме так і роблять. Чи можна керувати ними, змінюючи частоту напруги?

Швидше за все, так. Чому ж синхронні двигуни не використовують в комбінації з инверторами? Відповідь ми не знаємо. Більш того, з прочитаного стає ясно, що при від'єднанні пускового реостата і замиканні кілець у нас виходить практично той же короткозамкнутий ротор. Чому спосіб зміни частоти живлячої напруги не годиться для фазних двигунів, залишається загадкою.

Але повернемося до наших інвенторів. Ними сьогодні управляються компресори холодильників, де не потрібен великий пусковий момент. Тому є всі підстави вважати, що всередині не застосовуються ротори з котушками у вигляді подвійної білячої клітини або поглиблені пази під пластинки міді, з'єднані також у формі барабана.
Дві обмотки просто створюють поле, і лопаті вентилятора починають потихеньку обертатися, рухаючи фреон. Незабаром асинхронний двигун виходить на режим, після чого пускова ланцюг відключається по команді відповідного реле. Як воно розуміє, що обороти досягли заданих? Є декілька способів.

1. Індукційний. Стартовий струм великого значення замикає контакти за допомогою якоря пусковий котушки. Потім споживання знижується, і поступово цей ланцюг відключається від постачання.
2. Термічний. Робоча речовина провідника в ланцюзі пусковий котушки поступово нагрівається і зрештою, розширюючись, розриває електричний контакт.
Залишилося додати до цього, що практично кожен компресор для холодильника доповнюється захисним реле для запобігання перегріву. У результаті прилад працює керований не тільки термостатами, а й пристроями захисту.

Інверторні компресори в холодильниках
Тепер легко зрозуміти, як працює інверторний компресор в холодильнику. У початковий момент часу асинхронний двигун запускається і виходить на режим. Поступово температура в камерах знижується до заданої, але тут мотор не зупиняється, а просто знижує обороти до мінімуму. У результаті швидкість охолодження сильно падає, але не стає нульовою. Поступово вона починає врівноважувати втрати тепла за рахунок неідеальної теплоізоляції. Якщо відкрити дверцята холодильника, то тепле повітря хлине всередину, що викличе ледь помітне підвищення оборотів інверторного компресора. Але повністю він зупиняється дуже рідко, зате і працює на щадних режимах.

Ось чому фірма Samsung дає цілих 10 років гарантії на інверторні компресори в холодильниках власного виробництва. А це говорить багато про що. Холодильники з лінійним компресором і зовсім виключають зі своєї конструкції звичний двигун з обертовим ротором. Компресор і є двигун! У ньому поршень рухається лінійно за рахунок зміни електромагнітного поля. Тобто інверторну схему управління в цьому випадку сам Бог прописав. Чим вище буде частота харчування, тим частіше буде стукати і поршень, переганяючи фреон. Отже, швидкість охолодження теж підвищиться.

Але прихильник лінійних компресорів LG якось не поспішає дати 10 років гарантії. А що таке інверторний лінійний компресор? Це лінійний компресор - де поршень рухається по прямій - з інверторним керуванням. Чому ми вважаємо, що за частотним регулюванням майбутнє, так це високий ККД двигуна в цьому випадку. Крім того все більше стає очевидним, що метод універсальний. І це не дивно. Асинхронні двигуни є не тільки в Росії, але і за кордоном. Працюють не тільки від 50, але і від 60 Гц, з різною швидкістю... Чому б їх і не регулювати частотою?

Як замінити компресор холодильника
Мало того, що фреон буде потрібно заправляти новий, заміна компресора холодильника ще й вимагає знання такої інформації, як тип пускозахисне реле. Зрозуміло, краще ставити рідну запасну частину, але в більшості випадків підійдуть багато інших. Ми не впевнені, що лінійний компресор можна замінити звичайним з коленвалом, але в старих моделях зазвичай коштує термостат, а напруга становить 220 В з частотою 50 Гц. Тобто не є ніяких модуляцій по ланцюгу харчування. Про пускозахисне реле варто турбуватися з тих міркувань, щоб двигун компресора не згорів від неправильного регулювання. Інша справа якщо поміняти відразу весь тандем. Тоді великий шанс, що працювати пристрій буде.

До речі, не поспішайте викидати стару побутову техніку, та ще й платити за її утилізацію. Старенький компресор холодильника Атлант ще послужить нам в гаражі для накачування коліс. Про що читайте в цьому ж розділі! Холодильник компресорний - це хороша річ. Вони стають все безпечніше і надійніше, чого не скажеш про адсорбційних, які лають рибалки (але не можуть без них жити). У найближчому майбутньому малий шанс, що придумають щось нове і настільки ж ефективне і недороге, тому проблема купити компресор для холодильника буде турбувати ще багато поколінь людей на планеті.

На цій ноті ми хочемо попрощатися і просимо строго не судити за слабкі знання в електротехніці. Завдання, що стоять підручники поки ще в електронний вигляд не перевели. А іншими не користуємося!