吸尘器的基本知识

四、 吸尘器的主要技术指标
1、 电气性能：电源电压：伏；频率：赫兹；输入功率：P1，单位：W。
2、 空气性能：
风量Q： 单位m3/min，手持式1.5m3/min，卧式2m3/min
真空度Hs 单位Pa
吸入功率P2 单位W，P2=16.67*10-3HS·Q
效率n n=P2/P1*100%

3、 空气性能曲线：如图。

HS：真空度Pa，P1—输入功率W，P2—输入功率W
吸入效率%，Q—风量m3/min

在空气性能曲线中我们可以看到：
HS—Q曲线：当吸入风量（Q值）越来越大时，真空度（HS值）越来越小，当HS小到为零时，风量达到最大。当风量最小为零时，真空度值则达到最大值。
从曲线中还可以知道，吸尘器在使用中风量—真空度都是一个变量。风量大真空度小，反之亦然。将吸尘器吸入口全堵，真空度可以达到最大值，同样将吸入口畅开时就是风量的最大值。我们通常指吸尘器技术指标的真空度、风量都应该是最大值。
P1曲线：是吸尘器的输入功率变化曲线，随着风量的增加（吸尘器吸入口从全堵到全开）输入功率是逐步增加的，这是因为吸入口全堵时没有空气可以吸入，吸尘器电机的风机有近似真空状态下工作，因此输入的功率就最小。而吸入口全开时吸入风量达到最大，输入的电量也应该比较大。两者相差较大，一般在50-150W，随机型不同而变化，平时我们标注的吸尘器输入功率不是指最大功率（即全开时的功率），也不是最小功率，而是平均功率。
吸尘器输入功率=（吸口全开时的输入功率+吸口全堵时的输入功率）÷2
在铭牌上标注的吸尘器功率即是指平均功率。
虽然吸尘器的输入功率主要取决于电机功率，但是影响输入功率的因素很多，也就是一台1500W的电机装入吸尘器后就会低于1500W，变化的范围还比较大。吸入口全开和全闭两者的差值也是一个不确定的因素。一般可以认为吸尘器整个风道不畅顺，有漏气，进出风截面不够等都可以影响输入功率的大小。因此同一规格，同一批吸尘器的输入功率因为电机的工艺条件和吸尘器的生产工艺而造成功率有一定范围的变化。我们公司规定了允许有±15%的差值。而世界各国对输入功率变化范围也在安全规则上作了规定，如美国UL是±1015 %，欧洲为+15%，没有负。
按照这些规定，只要在符合指定国家地区的功率允差范围都是允许的，如销往美国铭牌功率为1500W的吸尘器，实际产品输入功率可以在1650W-1275W之间。
P2曲线是吸尘器输出功率变化的曲线。吸尘器的输出功率是以真空度、风量来体现的，一般来说，真空度又高、风量又大输出功率就会比较高，它的计算公式是：
输出功率公式：P2=13.67×10-3HSQ(W)
HS：吸尘器的真空度，单位Pa，
Q：吸尘器的风量，单位m3/min
吸尘器在使用过程中，真空度HS和风量Q不断按HS—Q曲线变化，因此技术标准中规定的输出功率是最大功率，也就是P2曲线的顶点。千万注意，最大输出功率绝对不是吸尘器最大真空度和最大风量的乘积，可以观察空气性能曲线，当真空度最大时，风量为零，输出功率也为零。
η效率，吸尘器的效率=（吸尘器的输出功率P2÷吸尘器的输入功率P1）×100%
当然，P1和P2都是在变化的，效率n也应该是曲线的顶点，即最大值。吸尘器效率一般在28%-32%，这是因为吸尘器使用中空气流通有很大的阻力，降低了风量。阻力主要是过滤系统和吸尘器内部的风道，而且吸尘器电机本身的效率约40%。
五、 吸尘器的调速器
1、调速和干扰：为了使吸尘器的“吸力”可以按使用要求变化，就配置了调速器。调速器的基本原理是改变电源输入波形，从下图中一个完整的交流正弦波形，调速器是利用可控硅导通角的改变使正弦波有一部分（阴影部分）截止不导通使输入电机的电源减少，不断变化导通角，使阴影部分增加或减少可以获得无级变速的效果。



这种调速器简单可靠，但是带来了谐波干扰，我们再看下图中已被削波的输入波形。阴影部分被削掉了，波形不再是平滑的，而是断续的“尖峰”，这些“尖峰”引成了脉冲波，多次谐波后造成了无线电干扰，这就是谐波干扰的主要根源。随着波形的变化，干扰的大小也在变化。这种干扰对其它电器，尤其是对电子类器具干扰很大，世界各国对谐波干扰作了相应的规定。在吸尘器调速器上我们也研制了抑制这种干扰的措施。



2、软启动：在吸尘器电机的章节里我们介绍吸尘器电机的启动电流非常大，它的启动电流大到足以对家用电网引起干扰，日常生活中家中大电器的突然启动对其它电器会产生影响，如白炽灯会稍许暗一点，这种对电网的干扰在欧洲地区也是不允许的，针对这种干扰在吸尘器上增加称作软启动的控制线路，它的基本原理是不让吸尘器电机突然启动（全电压启动），而是当开关按下，电源接通时，先施加一个较低的电压，让电机缓慢的转起来，转动以后的电机建立了反电势，启动电流就不是很大了，这时再正常电压运转，这就是所谓的软启动。
六、 主要性能指标的测量方法
1、真空度的单位：
1个大气压=101325Pa=英制406.7英寸水柱=旧制760毫米汞柱
如果一般吸尘器的最大真空度是23K Pa
23K Pa =23000Pa=英制92.336英寸水柱=旧制172.51毫米汞柱
上述三个单位制， Pa或K Pa是符合国际、国内标准的单位，而英、美国家还通用英寸水柱。而毫米汞柱虽然是旧制，但在生产现场计量时比较方便，公司内部还在一定范围内流通。
1 Pa读作1帕斯卡=1N/m2（每平方米上有1牛顿压力）
1inH2O读作1英寸水柱=249.1N/m2=249.1 Pa
1mmHg读作1毫米汞柱=133.32.1N/m2=133.32 Pa
2、真空度的测量
测量真空度的的仪器已经比较多，如U型管法、真空表法、数字化测量等，生产中常用的还是U型管法，比较方便、直观，而且仪器维修费用极低。U型管法是利用连通器的原理，在一个U型管内灌入适量水银（汞），使水银液面在两端管子内保持水平，当一端接上吸尘器水银面被增高，另一面下降，上升和下降的高度可以在刻度上读出。
真空度 H=h1+h2=2h2毫米汞柱
因为吸尘器接入U型管后，相当于将吸入口全闭，因此此时测得的真空度即是最大真空度。


3、空气数据的测试
如图为中国行业标准真空吸尘器规定的测试方法，它主要由均压容器（均压箱）、真空压力表、测风量用压力表（毕托管）和尾部的一个调节阀门（图中未画出）组成。
当接通吸尘器电源，调节阀门全开时，可以测得最大风量，而当将调节阀门全闭时风量为零可测得最大真空度。逐步调节阀门的大小可逐点测得每一阀门开启状态的真空度和风量。如果在吸尘器的电源输入端接上功率表，还可以同时测得各个开启状态的输入功率，从下表我们可以作出各相关空气数据曲线。显然各个点分布越多，足够细化，所作的曲线也越逼真。



空气曲线测量记录表
测量数据 单位 数据测量方法 状态
1 2 3 4 ……
HS：真空度 Pa 读表
Q：风量 m3/min 读表或计算
P1：输入功率 W 读表
P2：输入功率 W 计算P2=13.67×10-3HSQ(W)
n：吸入效率 % 计算n= P2÷P1×100%　　　

其中输出功率和效率是一个抛物线，它的顶点就是输出功率的最大值和效率最大值。因
此在测量时为了更精确,常常在顶点的附近多测量几个点。
3、地刷吸尘效率的测定
吸尘器的好坏，一个重要指标就是吸尘效率的高低，行业标准对此功能作如下规定：吸尘器的吸尘能力是吸尘器在规定的清洁周期内，吸除灰尘的量与试验面积上分布的灰尘量之比。
在硬木地板上除尘 吸尘能力 98%
在地毯上除尘 吸尘能力 65%

在硬木地板上的除尘能力试验方法是：在一块0.7×1米的光滑试验用地板上，均匀分布35克的试验尘粉。开启吸尘器，地刷按0.5±0.02米/秒推行速度，采用之型模式，走一个行程，使地刷在试验板上均匀走过，吸除了试验板上的尘粉，停机后仔细地将试验板上的残余尘粉收集起来，称重mr。
吸尘能力Kb=(35克- mr)÷35克×100%
在地毯上的吸尘能力测试方法与木板大体相同，但实践证明地毯的规格品种对测试效果影响很大，如一般短毛化纤地毯和长毛绒地毯，同样的吸尘器测试结果不一样，长毛绒地毯不容易吸尽，而行业标准对此没有作明确规定。
在本企业的内控标准中将作出明确的规定，在与客户的交往中我们也应该注意到试验地毯的规格，否则会造成测试数据的很大误差。
七、 吸尘器电机的型号和配比
吸尘器电机是由串励式电动机配上专用叶轮的专用电机，技术名称为电风机。电风机的
叶轮和电机是不可分离的，不带风叶的吸尘器电机不可以运转。
在目前的国内标准中吸尘器电机都是交流电源的，而实际使用中又出现直流电源的吸尘器电机，这里我们讨论的都是交流电源的电风机。
吸尘器电机的技术要求应包括：
电机外形尺寸
使用电源、电压、频率
输入功率
输出功率
最大风量
最高真空度
效率
绝缘等级
公司电机厂为了适应不同型号吸尘器的需要，生产了体积、外形、性能各种不同规格的吸尘器电机，为了易于识别，就规定了电机型号，例如：







电机的外形、结构型号有PG、BG、MG、PM、S等等分别代表了不同铁芯尺寸，叶轮、外型尺寸和电机结构。
型号后面的压等级和输入功率是易于识别的。
当电机外形和结构确定后，电机定、转子的匝数、线经就决定了电机的性能，对电机的定、转子匝数作小量调整就会使电机性能有较大变化，例如：
转子匝数 线经 定子匝数 线经 功率范围
PG23-12 19 0.32 125 0.64 1200W
PG23-13 18 0.35 120 0.67 1300W
显然这两种电机不单从外形上无法区分，即使内部绕阻不同也极难识别，但他们是两种规格的电机。在吸尘器的实际生产中，由于不同规格的吸尘器有不同的风道结构，客户也有不尽相同的具体要求，为了使同一外型、结构型号的电机能与不同型号的吸尘器有最佳的配合，可以尽最大可能满足客户要求，就需要按要求对吸尘器电机的定、转子匝数，线经作适当的调整，因此公司引入了配比或代码的概念，在吸尘器型号后面加上代码（配比），可以更具体地表述了该电机的性能。
外型为PG的电机，使用电压230V，输入功率1300W，下达生产指令或要求的完整表达应该是：PG23-13 代码182067







PG23-13代码18 20 67 的含义是：
转子匝数：18匝；
定子匝数：120匝；
定子线径：0.67
在代码表示中，没有转子线径，也没有定子具体匝数，例如PG12-11代码10 65 85，其中65代表定子匝数65匝数，而不是165匝，这样是否会引起混淆呢？对上述两个问题的解释是：
代码必竟是一个基本数据而不是具体的工艺操作规范和技术要求，没有必要写得非常详尽。对熟悉电机制造的管理人员来说，代码已表达得足够清楚，因为电机型号如PG，已决定了定子、转子的芯片槽型，对同一个槽型来说它只能容纳下一定量的绕阻，如果线径粗了，匝数一定只能是少的。上面代码106585定子线径0.85，只能容纳65匝，而不会理解成165匝，同样，代码182067一定知道定子线径0.67时，定子匝数是120匝，而不会是20匝。
同一型号的转子芯片，转子槽形已确定，转子匝数和线径是相辅相成的，一定数量的匝数和一定量的线径把转子合理的绕满。也就是某一直径下只会是多少匝，加上型号上有电压等级对120V的电机同样功率下电流大，线径粗，相应的220V电机的同样功率下电流小许多，线径也细。
所以对于吸尘器生产管理、部门之间的沟通代码已表达得很清楚，当然在电机制造部门的工艺规范书上有详细的匝数、线规，甚至设备调整要求等等，决不可能引起混淆。
电机设计中，在外型尺寸型号确定的前提下（如PG、BG）再按电压等级、功率、效率等等一系列具体技术要求，进行定子、转子匝数线径的计算，其过程比较复杂，即使计算完成还因为具体工艺条件等诸多因素的制约需对计算结果作大量的实验验证，这里有很大的经验成份，因此确定一个代码电机厂是需要作出很大的努力，因此具体吸尘器电机的代码是公司的重要技术资产。