Киловатты из воздуха. Тест электромоторов поршневых компрессоров (2/3)

Это вторая часть объёмного исследования посвящённого рынку отечественного компрессорного оборудования. Первая часть доступна по ссылке.

В данном разделе речь пойдет о моторах. Как это не странно, но электродвигатели компрессоров оказались самым сложным для анализа узлом всей системы.

На первом этапе проверки разобрали моторы и измерили габариты основных узлов:

Диаметры роторов аппаратов одинаковы, и составляют 67 мм, за исключением двигателей 2.2 кВт, диаметр ротора у которых 76-мм. 

В каждой группе моторов длинна магнитопроводов значительно разнится: так для двигателей 1.5-1.6 кВт длинна статора варьируется от 40 до 76мм. Вилка значений у моторов 1.8-2.0 кВт – ещё шире от 47 до 95мм. Можно предположить, что компрессоры Вихрь и PATRIOT не соответствуют заявленной мощности: особенно наглядно отставание в размерах у моделей Вихрь КМП-260/24 и 300/50: моторы заявленные как двухкиловаттные проигрывают по габаритам даже 1.5 киловаттным движкам. 

Стоит отметить, что в процессе подготовки материала, были сделаны обращения к официальным представителям брендов в России, с просьбой прислать технические характеристики оборудования. Что касается моторов, то были запрошены данные по мощности силовых агрегатов, размеры роторов и статоров, а также число оборотов двигателя. На момент публикации, эти цифры, так и не были получены. 

Впрочем, производитель компрессоров Вихрь, - компания Laston из Китая, откликнулась на запрос и прислали всю необходимую информацию. 

Как вы видите производство и владелец торговой марки ВИХРЬ в России в части оборотов двигателей солидарны и обещают 2850. А с мощностью двигателей на Российско-Китайской границе происходят чудеса: все моторы прибавляют почти по киловатту.

Продолжая проверку было решено измерить мощность двигателей, для этого все компрессоры были подключены к специальному стенду, который в процессе работы оборудования замеряет ток потребления и выдаёт мгновенное значение мощности.

Данные по мощности брали за секунду до отключения забора воздуха, когда давление в ресивере компрессора приближалось к 8 Бар, а значит нагрузка на двигатель была максимальной.

Полученные результаты привели в замешательство. По данным измерений ни один компрессор за исключением самой производительной модели FUBAG - не соответствует заявленной мощности. 

После консультации с экспертами в области производства электродвигателей стало ясно, что тот метод которым использовали при замере мощности не верен в принципе. Дело в том, что данные измерения дают данные по мощности, которую двигатель компрессора отбирает из сети, а не о мощности на валу мотора.

Потребляемая мощность двигателя не говорит нам о мощности мотора. Низкий КПД привода, который объясняется невысоким качеством намотки ротора и статора, плохой изоляцией токоведущих частей, и другими нюансами – может приводить к тому, что мотор потребляет большую мощность, а в полезную работу превращается только её часть. Львиная доля потреблённой энергии, на моторах с низким КПД пойдёт не в полезную работу, а просто в нагрев. 

Разобраться в данном вопросе помогла компания ЛЭР-Электросервис.

Инженеры производства подсказали, что однозначно определить мощность конкретного двигателя невозможно. Допуски по номинальной мощности однофазных моторов составляют около 15% и при разных условиях эксплуатации данное значение может меняться. Например, двигатель 1.3 кВт при определённых условиях может выдавать и 1500 Вт – однако в длительном режиме работы такой агрегат долго не протянет. Продолжительная работа приведёт к росту тока потребления, перегреву обмоток и выходу их из строя. 

Методика проверки которой пользуются инженеры ЛЭР-Электросервис позволяет дать ответ – соответствует ли мощность конкретного двигателя той задаче, которая поставлена перед мотором. То есть сможет ли двигатель обеспечить продолжительную и бесперебойную работу с той нагрузкой которую должен выполнять конкретный силовой агрегат.

Первый этап исследования на производстве посвящён проверке рабочего сопротивления обмоток двигателя. По словам инженеров, значение рабочего сопротивления обмоток может служить косвенным признаком соответствия заявленной мощности. По данным сотрудников ЛЭР-Электосервис, - сопротивление обмоток у моторов разной мощности должно соответствовать следующим параметрам: 

• Для моторов 1.5 кВт – не более 3.5 Ом;

• Для моторов 1.8 кВт – не более 2.5 Ом;

• Для моторов 2.2 кВт – не более 1.8 Ом.

На деле значения получились следующими:

Как видно из таблицы моторы многих участников не соответствуют стандартам. Высокое сопротивление говорит о слабом КПД моторов, и, соответственно, о быстром нагреве в процессе работы.

Далее самая важная и наглядная часть нашего исследования: проверка моторов компрессоров под нагрузкой. Даём аппаратам накачать ресивер контролируя ток потребления, температуру обмоток и число оборотов мотора. Для исследования с помощью специального стенда задаётся стабильное напряжение 230В. 

Прежде чем перейти к анализу результатов стоит сказать, что компрессор следует рассматривать как сбалансированную систему состоящую из поршневого блока и электродвигателя. Для того, чтобы данная система функционировала с необходимой производительностью на протяжении продолжительного времени – два эти узла должны быть тщательно просчитаны и подобраны друг к другу. Чтобы компрессор стабильно подавал воздух диаметр и ход поршня должны соответствовать мощности мотора иначе, с ростом давления в ресивере двигатель будет греться и терять обороты, а значит ключевыми параметрами контроля привода можно назвать стабильную температуру обмоток и обороты мотора не ниже порогового значения.

Производители, которые заботятся о надёжности и продолжительности службы аппаратов устанавливают на свою продукцию двигатели с запасом по мощности. Привод компрессора не должен работать на пределе своих возможностей. Признаком верного подбора компонентов являются обороты мотора не ниже 2850 об/мин. При этом, при выходе компрессора на максимальный режим, когда давление в ресивере приближается к 8 Бар, значение температуры не должно сильно расти. Слабые моторы при повышении нагрузки проседают по оборотам ниже расчётного значения и нагреваются.

Температурный режим и его допуски – сложная область требующая отдельного и глубокого исследования. Во время тестов, мы значение температуры контролировалось в максимальном режиме работы аппаратов. 

Как видно из таблицы моторы, которые справляются с работой на «отлично» во всём диапазоне давлений установлены на 6 компрессорах из 15. Кроме двигателей AURORA в число лучших попали 2 аппарата FUBAG. 

Если говорить об аутсайдерах списка, то Вихрь КМП-230/24 , 260/24 и PATRIOT PRO 24-260  - изначально не выдают расчётные 2850 оборотов в минуту. Это говорит о том, что двигатели подобраны не верно: даже при пустом ресивере, не говоря о работе под давлением, - моторы данных компрессоров не справляются с перемещением поршней в штатном режиме. PATRIOT EURO 24-240 и Вихрь КМП-300/50 – способны держать обороты на уровне 2850 только при давлении 0 Бар, выше данного значения обороты падают. 

Что касается температуры, то после одного цикла закачки, среднее значение нагрева обмоток большинства моторов колеблется в районе 30-33 градусов С. В отстающих – Вихри и PATRIOT`ы – «чемпион» анти рейтинга разогрелся аж до 43С.

Средние строчки списка заняты аппаратами FUBAG. Компрессоры данного производителя неплохо работают в диапазоне давлений от 0 до 4-6 Бар, выше происходит падение оборотов.  

Что касается самых мощных устройств: двухцилиндровых AURORA GALE 50 и FUBAG VDС 400/50 – то здесь в отношении оборотов достигнут почти полный паритет. Двигатели легко справляются с поддержанием заданного числа вращений вала в минуту. Однако, «Галя» в сравнении с VDС – выигрывает в энергопотреблении: для выполнения того же объёма работы компрессор Аврора расходует меньше тока, а значит экономит средства покупателя на электроэнергию. 

В финальной таблице, собраны данные заявленные производством, и результаты тестов:

Итог исследования можно сформулировать следующим образом: некоторое производители компрессоров экономят на своих моторах. Менее мощные, а соответственно дешёвые двигатели не справляются с выполнением поставленных задач. Слабые моторы не могут поддержать заявленную производительность, но подробнее об этом будет в следующей части. 

И напоследок – красивые наклейки о 2 и даже 3-х летней гарантии на компрессоры Патриот. Столь продолжительные обязательства выглядят как красивый рекламный ход. Принимая во внимание результаты испытаний моторов данного бренда, осмелимся предположить, что если аппараты будет эксплуатироваться в полную силу, то срок их  службы вряд ли превысит один год.

В заключительной части:

• Проверяем производительность компрессоров на выходе при разном давлении.

Смотрите данную статью в видео-ролике: