電風扇使用不同檔位時,耗電量是否相同?

我記得初中物理說,電風扇變速是通過電阻大小來調解的。那麼用電量應該相同。現在電風扇變速原理分為幾種,每一種優缺點有哪些?該種原理變速器下,不同檔位耗電量相同嗎?


PS: 耗電量什麼的在結尾,請一拉到底

要知道調速原理,首先把家用電風扇簡化成:單相非同步電動機和軸流式扇葉。

一、負載曲線
單相非同步電動機和扇葉兩者的轉速-轉矩曲線的交點即電風扇的工作點。

圖1 各檔運行機械特性曲線(電扇電機的實驗分析_孫雲鵬)
扇葉的負載曲線是個二次方程,T=Cn^2,與不同檔位的電機工作曲線的交點就是不同檔位的工作點,橫軸是轉速。

二、電機調速

調速原理就很多了。
簡單說說單相非同步電動機的工作原理吧。
非同步電動機的運行是需要旋轉的磁場的,怎麼來的呢,需要不同相位的交流電通入在電機定子上不同位置的繞組。最理想的是圓形的旋轉磁場,即轉到任何位置,磁場最大值Bm都一樣。三相電在空間對稱的三相繞組上通電就產生圓形磁場。
家庭用電是單相電,是不能夠得到旋轉磁場的,所以要人為的產生另一個相位的交流電。

1.抽頭調速(最普遍的)

下面是本題下知友韓拓的回答中的圖:

這是抽頭調速的原理圖。圖中有主繞組和副繞組。主繞組直接和220VAC接,副繞組有高速、中速、低速三檔,還串聯了一隻電容,主、副繞組是電機定子中用來產生磁場的,可以看作電感。

這是抽頭調速的原理圖。圖中有主繞組和副繞組。主繞組直接和220VAC接,副繞組有高速、中速、低速三檔,還串聯了一隻電容,主、副繞組是電機定子中用來產生磁場的,可以看作電感。
電容就是用來人為產生不同相位的,串上電容後,副繞組中交流電的相位就和主繞組不同了。我們叫裂相。

單相非同步電動機普通的控制方法很難形成圓形磁場(通過高級演算法和控制器當然也可以實現圓形磁場,但是貴),一般都是橢圓形的,就是不同位置的磁場最大值是不一樣的。

高中低三檔,在主繞組空間位置的磁場大小是不變的,副繞組方向隨檔位不同,產生的最大磁場也不同。可以理解為橢圓度不同,以a=1為基準,高速檔的b=1.2,中檔b=0.9,低速檔b=0.7,三者的平均力矩不同,最後結果是轉速不同。

2.調壓調速

就是幾個回答中說的串電抗(串電阻也可以調速,但是電阻耗能),也有電子調壓的,斬波、PWM 之類。
總之就是調節電機端電壓,磁場與電流成正比地減小。


三、關於耗電量

非同步電動機的效率是個很微妙的東西,當轉速與設計轉速相近時效率很高,偏差大時效率非常低。因此,一般風扇的調速範圍也非常小,最低轉速 / 最大轉速≈0.7。(設計值接近同步速n=60*f / P,家用台式風扇一般P=2,即轉速在 1500 轉 / 分鐘左右,f 為交流電頻率)

工作特性曲線(電扇電機的實驗分析_孫雲鵬)

工作特性曲線(電扇電機的實驗分析_孫雲鵬)
設計時一般用最大轉速為設計值,最低轉速就偏離設計值了。

扇葉也是特別敏感的負載,軸功率與轉速成三次方關係,轉速越高,能耗越大。

最後的結果是,高速檔耗能更多,但是效率高,因為輸出功率大。低速檔耗能略低,但是效率低,產熱嚴重。


(以上說的都是傳統的電風扇,而現在市場上有變頻調速的非同步風扇,或無刷直流電機驅動的風扇,必然是低速檔耗能低,而且低很多)


風扇不同的檔位對應不同的轉速,不同的轉速則會造成不同的負載,所以檔位高耗電高。
目前的幾種原理:
1.抽頭式,線圈長度對應檔位。
2.電壓/電流


從能量守恆角度,輸出能量越大,耗能也肯定越大


1.電位器調速風扇的慢速檔耗電量變小:P=U*I 串聯電位器(電感)後,阻抗增加,電流I變小,輸入電壓不變,因而P變小。2.如果是採用三檔調速電機,則耗電量無明顯變化。


應該不一樣吧!快檔運行速度快,耗電就高吧!


據我所知,應該是用電位器來調節的吧……或者電感……應該不是電阻,沒實際拆開看過……個人猜測。


不會的。見下圖,調速用的變阻器和電機是並聯的,而且通常電阻非常大,是起到一個分壓的作用。


出門左拐是果殼。不過我覺得耗電量的話應該用輸出功率來看就足夠了,自身發熱什麼的幾乎可以忽略。而且我想很多人搞混了工作效率和耗電量的區別,效率最高不代表不耗電的對吧,哪裡有又吹得爽耗電又小的好事啊對吧。


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