Как сделать регулируемый канальный вентилятор

Обновлено: 08.07.2024

Наступают холода, а так как я - человек курящий, а на балконе становится всё холоднее, было принято решение окна законопатить, дабы не змерзнуть, а так как от дыма всё-таки необходимо избавляться, решил сделать я бюджетную вытяжку.

Было исследовано множество материала из сети "интернет", но все задумки упирались в три кита: быстро, качественно, дёшево. С первыми двумя - было решено делать всё самому, с третьим - опять гугл в помощь.

Итак считаем: балкон у меня 2,2*4,5= 10 кв.м. (*2,5= 25 кубометров воздушного пространства).

Для нормальной конвекции, в соответствии со СНиП 2.08.01-89 для кухонь с 2-х комфорочными газовыми плитами (расчет на 20 кубм) - не менее 60 кубм/ч, соответственно мне необходимо создать отток воздуха не менее 35-40 кубм/ч воздуха (будем расчитывать на 80 кубм/ч, так как нужно учесть сопротивление воздуховода, и обратного клапана.)
Итак, по-копавшись в сети, выясняем, что вытяжной вентилятор с необходимыми характеристиками стоит от 500р (поток воздуха 80 кубм/ч, шум 40+ дб - очень громко, как фен для волос), было решено использовать китай-кулеры.

Через знакомого (так как лично мне было так быстрее, но можно и на алике найти и заказать), были приобретены двенадцатые gamemax gmx-wfbk, с потоком воздуха 46.5 CFM ( 78 кубм/ч), и громкостью 24 ДБ (довольно тихо).
Так как создаваемое воздушное давление у кулера за счет низких оборотов ниже, чем у высокооборотистого вытяжного вентилятора, ~~физика и математика,~~ научный тык - в помощь)))
Итак:

Были приобретены 4 кулера (по 90р), пара труб, сечением 125мм ( по 75р), обратный клапан (50р), герметики - х*етики (100р), и прямые руки (бесценно). итого потрачено 660р.

Сперва обрабатываем кулеры до необходимой нам формы.

При работе я эксплуатировал шлак-машинку жены)))

Кулеры устанавливаются как можно более плотно в трубу, для создания максимально возможного давления воздуха.

Зазоры между стенками в конце заделаем герметиком, а пока - просто тестим необходимый нам поток воздуха.

Итак, готовим кулеры, готовим трубы:

После того, как мы стали удовлетворены результатом, собираем реактивно-поточную трубу.

Размечаем примерное положение, и погнали)

Каждый кулер аккуратно укрепляем любым герметиком (ну куда-ж без силикона), стараемся не заляпать внутреннюю поверхность корпуса и самое главное - лопасти.

Вот тут - из-за рукожопости появился небольшой цокот и вибрация. Разбор, чистка, и по новой сборка - проблему решила.

Первые два кулера (ближе к выходу), устанавливаются сразу один за другим, так как на них будет самая большая нагрузка от встречного потока воздуха с улицы.

Для двух других - устанавливаются продольные перегородки, для уменьшения завихрений внутри трубы, соответственно - для увеличения давления.

В процессе сборки - тестируем каждый установленный кулер на предмет цокота, биения, вибраций, или повышенного шума.

На видео явно слышен цокот от обмазанных герметиком лопастей одного из вентиляторов, что требует доработки. Звук "как от вертолёта", потому что ветер дует прямо на микрофон.

После устранения всех лишних шумов - придаём внешнему виду приемлемый вид, и собираем всё до кучи:

Инспекцию изделие прошло успешно)))

В процессе первых испытаний, уровень воздушного потока и уровня шума - весьма порадовал, но возникла проблема с забором воздуха из помещения, так как процесс "засасывания воздуха" происходит только в непосредственной близости от отверстия. Буду думать, как эту проблему решить.

Главное требование к вентилятору для домашней приточки - он должен быть тихим, при этом обеспечивая необходимый расход воздуха (не менее 30 м³ в час для каждого человека в помещении).

Бытовые вентиляторы не подходят - они слишком шумные, а при замедлении дают слишком маленький расход.

Самый простой и дешёвый вариант - использовать промышленные канальные вентиляторы с большим расходом, замедляя их до почти полной бесшумности. Большинство вентиляторов хорошо замедляется только с помощью снижения напряжения, так что понадобится ЛАТР или самодельный трансформатор (электронные симисторные регуляторы не подходят - вентилятор начнёт сильно гудеть).

Я купил на пробу вентилятор Вентс ТТ 125. Покупал его в Леруа Мерлен за 2942 рубля (там его без проблем можно вернуть, если что).

Этот вентилятор имеет две скорости (питание подключается к одному из двух контактов), на первой скорости указан расход воздуха 220 м³ в час и уровень шума 28 dBa на расстоянии 3 м. Если кому-то покажется, что он тихий, я вас разочарую - шумит весьма ощутимо и с ним не то что спать, но и находиться в одной комнате будет не комфортно.

При понижении напряжения вентилятор становится гораздо тише. На 165 В он работает очень тихо, на 130 В и ниже почти бесшумно.

Я соорудил из картонной коробки временную конструкцию, для измерения расходов с фильтром (использовался салонный фильтр для Nissan Murano и Teana, размером 270x277 мм).

Сначала измерил производительность без фильтра. Крыльчатка анемометра закреплена на расстоянии 5 см от выхода трубы вентилятора.

Второе измерение с фильтром.

Расход при напряжении 230 В без фильтра получился на 16% больше паспортного. Не знаю, это вентилятор сделали "с запасом" или мои измерения не точны.

В целом результаты порадовали. При напряжении 130 вольт и почти полной бесшумности вентилятор даёт с фильтром 66 кубов в час, чего должно быть вполне достаточно для двух человек, чтобы уровень CO2 в комнате не поднимался выше 900 ppm.

Скоро установлю вентилятор на даче и смогу получить практические результаты. Посмотрим, совпадут ли они с теоретическими.

Для эффективного режима работы вентилятора, получающего питание от промышленной сети, применяют регулятор скорости вращения. Вентилятор на 220 Вольт, использующий регулировку, может стать практически бесшумными и повысить комфортность обслуживаемого им помещения. Чтоб регулировать обороты, необязательно покупать готовый прибор, даже без специальных знаний его несложно собрать самостоятельно.

Принцип работы вентилятора

Согласно техническому определению, вентилятор — это прибор, служащий для перемещения газа путём создания избыточного давления или разрежения. По своему конструктивному исполнению он разделяется на осевой и радиальный. Практически все вентиляторы, применяемые в быту, представляют собой осевой тип конструкции. Использование этого вида характеризуется удобством получения направленного воздуха различной силы и давления. Вентиляторы разделяют по месту использования, они могут быть:

многозональные;
канальные;
напольные;
потолочные;
оконные.

Осевые, иное название аксиальные, вентиляторы в качестве основного узла используют рабочее колесо. Это колесо располагается на оси электродвигателя, содержит внешний ротор и имеет в своей конструкции лопатки, расположенные под углом с учётом аэродинамических свойств. Благодаря такому расположению и происходит создание и формирование воздушного потока.

В качестве электродвигателя применяют однофазный асинхронный двигатель, ось которого повторяет движения нагнетаемого или разряжаемого им потока воздуха. Такой электромотор состоит из ротора, размещённого внутри статора. Промежуток между ними составляет не более двух миллиметров. Статор имеет вид сердечника с пазами, через которые намотана обмотка. Ротор выглядит как подвижная часть с валом, содержащая в своём составе сердечник с короткозамкнутой обмоткой. Такая конструкция напоминает беличье колесо.

При подаче переменного тока на обмотку статора, согласно законам физики, появляется переменный магнитный поток. На помещённом внутрь этого потока замкнутом проводнике возникает электромагнитная индукция (ЭДС), а значит, появляется и ток. Благодаря чему в переменном магнитном поле оказывается проводник с током. Это приводит к вращению проводника, то есть ротора.

Таким образом, чтоб создать регулятор оборотов вентилятора на 220 В, понадобится изменять величину воздействующего на ротор магнитного поля. В свою очередь, значение магнитного поля зависит от величины тока, а значит при снижении его величины уменьшается и скорость вращения.

Ещё один параметр, от которого зависит число оборотов электродвигателя, является частота переменного напряжения. Частотные преобразователи, изменяющие частоту, характеризуются сложностью изготовления и дороговизной, по сравнению с изменяющими уровень напряжения. В бытовых условиях применяются редко, хоть позволяют достигать лучших результатов в точности настройки.

По виду используемой схемотехники приборы, управляющие скоростью вращения, разделяются на:

Схемы вращения

Так как в основе работы вентилятора используется явление ЭДС, то это приводит к тому, что возникают паразитные вихревые токи, нагревающие металлические части электродвигателя, при изменении формы сигнала напряжения сети. Использование диммеров, служащих для управления светосилой яркости ламп, не рекомендуется из-за повышенного нагрева двигателя. Поэтому при изготовлении регулятора скорости вентилятора на 220 В, применяются полупроводниковые элементы.

Регулятор скорости на симисторе

Регулирующим полупроводником служит симистор. Работает он в ключевом режиме, то есть или включён, или выключен. Симистор состоит из двух тиристоров, включённых встречно - параллельным способом. Каждый тиристор пропускает через себя только одну полуволну сигнала. Такая схема обладает маленькими размерами и имеет низкую стоимость.

В таком регуляторе используется принцип фазового управления, изменение момента включения и выключения симистора относительно фазового перехода в нулевой точке.

Управление симистором осуществляется с помощью переменного резистора, в зависимости от поворота последнего задаётся порог срабатывания полупроводникового прибора. В результате чего отсекается часть синусоидального сигнала, поступающего на электродвигатель вентилятора, величина значение напряжения уменьшается и соответственно обороты двигателя тоже уменьшаются.

При управлении частотой вращения электродвигателя контроль работы тиристора происходит длительными импульсами.

Благодаря чему, кратковременные отключения активной нагрузки не изменяют режим работы схемы. Схема подразумевает разделение включения электродвигателя с тиристором VS2 и питающего напряжения 220 вольт, через диодный мост.

Управление тиристором осуществляется с помощью генератора, собранного на транзисторе VT1. Питание генератора реализуется сигналом трапециевидной формы, полученным после прохождения через стабилитрон VD1 с частотой 100 кГц. В то время как на конденсаторе C1 появится напряжение, величины которого станет достаточно для открытия транзистора, на управляющий электрод тиристора поступит положительный сигнал. Тиристор VS2 откроется и с него поступит напряжение на электродвигатель, приводящее к его запуску.

Резисторы R1, R2, R3, образуют цепочку разряда конденсатора C1. Управляя значением сопротивления R1, в качестве которого используется переменный резистор, изменяется скорость разряда конденсатора, а значит и частота оборотов вентилятора. Диод VD2, подключённый параллельно к обмотке L1, предотвращает ложное срабатывание тиристора, возникающее из-за использования нагрузки индуктивного рода.

Управление с использованием автотрансформатора

В качестве основного элемента схемы используется автотрансформатор. Он представляет собой трансформатор, в котором соединение первичной и вторичной обмотки выполнено напрямую. В результате чего одновременно осуществляется магнитная и электрическая связь. Обмотка автотрансформатора имеет несколько ответвлений с разными на них значениями величины напряжения. Преимущество такого использования заключается в достижении более высокого коэффициента полезного действия из-за преобразования лишь части мощности.

Принцип работы регулятора, скорости вращения вентилятора состоит в следующем. На первичную обмотку автотрансформатора T1 поступает питающее напряжение сети. Обмотка имеет как минимум три ответвления от части витков. При подсоединении нагрузки к разным ответвлениям получается уменьшенное напряжение питания. Используя переключатель SW1, двигатель вентилятора M коммутируется к одной из части обмотки, при этом его скорость вращения меняется. При такой работе выходной сигнал не изменяет своей формы, оставаясь синусоидальным, что положительно влияет на обмотки двигателя.

Переключатель представляет собой ступенчатую шкалу, не позволяя плавно управлять скоростью вращения. Устройства такого типа имеют большие габариты и массу, по сравнению с другими видами.

Усовершенствованной моделью является использование электронного управления.

В основе работы лежит принцип широтно-импульсной модуляции. Изменяя состояние режима работы ключевых транзисторов, образовываются импульсы, позволяющие совершать плавную регулировку выходного сигнала. Чем меньше длительность импульса и длиннее период, тем меньше мощности передаётся вентилятору, а значит и обороты вращения его снижаются. В качестве ключей применяются малошумящие полевые транзисторы, имеющие значительно большие входные сопротивления по сравнению с биполярными.

Из-за плохой помехозащищенности узел автотрансформатора выполняется непосредственно в близости от вентилятора, но обладает компактными размерами и невысокой стоимостью.

Покупка готового регулятора

Подключение регуляторов осуществляется последовательно перед электродвигателем вентилятора в разрыв цепи. В зависимости от своего вида, прибор может располагаться в любом удобном месте, встраиваться в щиток на DIN рейку, монтироваться вместо розетки, быть отдельно стоящим блоком. При этом сам блок управления и пульт регулировки могут быть как совмещены, так и разделены между собой в пространстве.

В торговых точках представлены регуляторы различного вида и ценовой стоимости в зависимости от плавности регулировки, места расположения, дополнительных функций. Наиболее популярными производителями являются:

Selpo.
Vents.
Vortice.
Soler & Palau.
Venmatika.
ЭРА.

Некоторые приборы оснащаются дополнительными функциями в виде подсветки или цифрового экрана, показывающего процентное содержание установленной скорости от максимума. Переключение скорости, в зависимости от схемотехники устройства, производится поворотом ручки с помощью галетного переключателя или кнопками.

Существуют устройства, позволяющие одним регулятором управлять сразу несколькими вентиляторами, при этом важно, чтобы общий ток не превышал ток регулятора. В них можно установить время выключения регулятора, обычно в диапазоне одного часа. Подключённое устройство запоминает и сохраняет настройки даже при его выключении.

Управлять скоростью вращения вентилятора можно используя несложные приборы, которые легко собираются самостоятельно. Затратив немного времени, получится сэкономить на покупке готового устройства.

При самостоятельном изготовлении, конечно, важно соблюдать технику безопасности, так как существует возможность попадания под опасное напряжение сети. При отсутствии желания или возможности приобретается готовое устройство, работа которого будет подкреплена гарантией от производителя. Купленное устройство имеет вид полностью законченного и эстетически оформленного прибора.

Маломощный центробежный вентилятор даст мало проку. Даже тихие вытяжки снабжаются коллекторными двигателями, сильно шумящими. Если факт не пугает, приступим к выбору средств. Покажем, как сделать центробежный вентилятор своими руками из подручных предметов. Если в типичном – осевом – вентиляторе важны мотор и крыльчатка, здесь, ко всему прочему, добавляется корпус. Попробуем собрать центробежный вентилятор самостоятельно.

Что такое центробежный вентилятор

Центробежный вентилятор используется в качестве канального. Чтобы упростить рассмотрение, скажем, что пылесос содержит в нечто похожее на канальный вентилятор. Теперь подумайте:

Пыль всасывается шлангом.
Проходит в мешок (бак, отсек).
Проходит фильтрацию.
Минует двигатель.
Выбрасывается с обратной стороны корпуса.

За счет чего получается: внутри стоит центробежный вентилятор, образованный барабаном (беличья клетка), насаженным на вал двигателя. Этого недостаточно. Двигатель с крыльчаткой заключен в герметичный корпус, по каналам которого воздух выходит наружу. Без плотного кожуха смысл работы центробежного вентилятора потеряется. Вот главное различие. В отличие от осевых вентиляторов, часто служащих для личных нужд человека, центробежные применяют в хозяйственной сфере: вентилирование помещения, уборка, очистка воздуха. Чтобы понять, как сделать центробежный вентилятор, изучим принцип действия устройства.

Принцип действия центробежного вентилятора

Центробежный вентилятор работает за счет динамических характеристик потока. Попробуйте привязать камень к нити и покрутить вокруг себя в горизонтальной плоскости. Рука чувствует ощутимое натяжение, если бы связь оборвалась, снаряд немедленно вылетит по касательной к круговой траектории вращения. Аналогично ведут себя и молекулы воздуха: на лопастях колеса обретают значительную скорость и, ничем не удерживаемые, уносятся на внешний периметр. Потом система каналов уже придает потоку нужное направление. Наконец, входит воздух по центру, обычно с противоположной от двигателя стороны.

Внутри пылесоса наблюдаем картину:

Воздух из мешка (бака, контейнера), очищенный от пыли, подходит к двигателю с фронтальной стороны и заходит в центр барабана.
Разогнанные лопастями до значительной скорости молекулы выбрасываются наружу. Проходят по каналам герметичного корпуса, попутно охлаждая двигатель, покидают чрево пылесоса с обратной стороны.

Особенность конструкции: лопасти центробежного вентилятора создают давление, если корпус негерметичен, то движение потока воздуха станет нарушаться. Следовательно, сложность для мастера-самоучки заключается в создании правильных условий.

В хороших вытяжках применяются двигатели с вентиляторами тангенциального (центробежного) типа. В избранных конструкция удивляет дуэтом беличьих клеток. В последнем случае пара крыльчаток насаживается по обе стороны от двигателя на вал. Тогда воздух входит с двух направлений, перпендикулярных плоскости вращения колес. Таким образом, эффективность центробежного вентилятора растет.

Как сделать центробежный вентилятор

Из сказанного очевидным способом осуществить задуманное является снять тангенциальный вентилятор с вытяжки, к примеру. Преимущество: обеспечивается бесшумная работа. Производитель соблюдает нормы, предписанные стандартами, поэтому заводские устройства класса вытяжек сравнительно тихие. Полагаем, что для большинства читателей это не лучшее решение задачи, продолжим рассмотрение.

Пылесос

Внутри пылесоса таится готовый центробежный вентилятор. Большой плюс – уже имеется готовый корпус, который необходимо смонтировать в канал по месту. К дополнительным преимуществам отнесем:

Двигатель пылесоса нацелен на долговременный режим работы. Крутит лопасть сутками напролет. Обмотки чаще защищены от перегрева, вдобавок воздух проходит по каналам, охлаждая статор.
Двигатель пылесоса нацелен на преодоление значительных пневмонагрузок. При собственноручном разборе этого помощника домохозяйки увидите внутри предохранительный клапан. Попробуйте снять и продуть силой легких. Не получается? А двигатель это делает шутя! Зажмите входное отверстие, либо перегните шланг пополам. Щелчок, донесшийся из нутра корпуса, сообщает о срабатывании. Полагаем, подобной силы хватит с лихвой для проведения вентиляции объекта.
Плюс – мощность всасывания(в аэроваттах) указывается в технических характеристиках, аналогична создаваемому давлению. Таким образом, несложно заранее просчитать по формулам, достаточна ли мощность двигателя для избранной задачи. Иногда производители настолько добры, что указывают скорость движения потока, к примеру, 3 кубометра в минуту. Любой подсчитает: в час – 180 кубических метров. Благодаря высокой мощности, расход будет выдерживаться, несмотря на повороты и изгибы воздуховода.

Недостаток двигателя пылесоса – шумность. Вдобавок коллекторный двигатель искрит, что создает помехи по сети питания. Понадобится сделать сетевой фильтр, чтобы не сжечь импортную домашнюю аппаратуру. Уровень шума высок. Превышает 63 дБ, разрешённых производить в квартире по закону.

Стиральная машина

Из чего еще собрать центробежный вентилятор? Пришел на ум образ стиральной машины с фронтальной загрузкой. Если дверцу снять, а в корпусе проделать каналы, чтобы поток охлаждал обмотки двигателя, получится центробежный вентилятор. Плюс – рабочий отсек стиральной машины герметичен. Просто удалите стенку бака в районе двигателя, чтобы получить подобие центробежного вентилятора. Барабан придется переработать коренным образом, чтобы захватывал воздух. Корпус понадобится разобрать.

Возникает главная дилемма: стоит ли демонтировать бак. У большинства моделей специально сделан так, чтобы без повреждения крепежа операцию сделать оказалось нельзя. Это помогает сервисным центрам отслеживать хитрецов, делающих ремонт. В любом случае барабан прорезается по месту, чтобы изготовить в стенках лопатки. Отгибайте сталь внутрь, чтобы конструкция не задевала бак. Вариант: из стенок стального цилиндра, причём выгнуть лопасти нужной формы по образу и подобию заводских промышленных моделей центробежных вентиляторов.

Главным видится правильный подбор скорости. 1000 оборотов на отжиме вполне хватит. Диаметр барабана велик. Пылесос дает 6000-16000 оборотов в минуту, но радиус лопастей много меньше. Следовательно, оценивать нужно линейную скорость. Как известно, длина окружности прямо пропорционально зависит от радиуса, следовательно, если диаметр барабана стиральной машины Samsung составляет 45 см, получается минимум в три раза больше, нежели у пылесоса – эквивалентно скорости 3000 оборотов в минуту (минимум). Но! При этом площадь колеса намного больше, следовательно, поток образуется грандиозный.

Из сказанного заключаем, что скорости 1000 оборотов в минуту, тем более, 1500 оборотов в минуту достаточно, чтобы самостоятельно сделать центробежный вентилятор из стиральной машины. Производительность примерно одинакова, однако удельное давление потока сократится. Многое зависит от формы лопаток, настоятельно рекомендуем осведомиться на форуме физиков и гидравликов. Простейший вариант заимствование лопасти у напольного вентилятора. Пластмасса сваривается при помощи набора полиэтиленовых пакетов и паяльника, что позволит укрепить маховик на валу.

Главное, сохранить герметичность. Рекомендуется заделать лишние отверстия, которыми изобилует барабан. Самодельный центробежный вентилятор из стиральной машины опасен в эксплуатации (если бывают безопасные тангенциальные вентиляторы), люк для загрузки белья рекомендуется закрыть прочной решеткой. К примеру, проделайте с фронтальной стороны корпуса ряд отверстий под установку элемента. Устройство центробежного вентилятора дополняется прочной оградой. Решетку делайте из стального прута и крепите на болты.

Регулировка двигателя центробежного вентилятора

В 85% случаев двигатель в стиральной машине коллекторный. Такие, кстати, работают и от постоянного тока. Направление вращения определено полярностью напряжения.

Про схему регулировки оборотов. Принцип действия центробежного вентилятора требует задействования режимов отжима. Найдите тиристорную схему, регулирующую угол отсечки и настройте нужным образом. Для максимальных оборотов подключайте двигатель к сети 220 В. Считаем раскрытыми вопросы, что такое центробежный вентилятор, и как его сделать.

Читайте также: