Saturday, September 21, 2013

How a Vacuum Cleaner REALLY Works

Last winter I wrote an article about the suction in a vacuum cleaner. I got started off on the topic because I read something on Wikipedia that didn't make sense to me. They said a typical vacuum cleaner generates a suction of around 20kPa, or six feet of water. That seemed like an enormous amount of suction, and I quickly did a back-of-the-envelope calculation that showed you would only get about one-eighth of that.

It turned out to be one of my most-read blogposts, and generated a far bit of feedback, much of it supporting my calculation. And yet there were still people telling me that the manufacturers did indeed claim specs of 20-odd kPa, and I couldn't explain it. Maybe those were central-vac systems using multi-stage blowers? I just didn't know.

Last week my wife and I were passing by a little vacuum repair shop at Sargent and Arlington, and she remembered that we needed a filter for our old Hoover. We went in, and the guy there was about 80 years old. I asked him if he knew how much suction you get from a vacuum cleaner? Eighty inches, he said.

I told him it didn't make sense. Assuming a squirrel-cage induction motor and a single-stage blower, I had calculated the maximum pressure to be a mere fraction of that. "Can you show me the blower assembly?" I asked?

The old man went to the back and quickly returned with a blower. It was a universal-type series wound motor (with brushes)...not the induction motor I was expecting. And he poined at the blower housing...it was a two-stage stack, with the first stage feeding the second to double the suction. It looked quite a lot like this:

You could see it was a DC series motor because the field windings were the same size wire as the armature windings, which only makes sense when the current has to pass through both in series. There is also something called a shunt motor, but that has a completely different speed-torque characteristic, the significance of which I will come back to later. In the meantime, there it was: a high-speed DC series motor.


This changed everything. I had already done the calculation to show that the maximum practical pressure for a single-stage blower was 10 kPa, based on a peripheral rotor speed of 400 fps (beyond which the steel cage is torn apart by centrifugal forces.) The problem was that with an ordinary induction motor you could never get the rpm's to bring you up to those peripheral speeds. But now I was looking at the motor, and it wasn't an induction motor...it was a series DC motor, and right on the nameplate it said 12000 rpm! The whole thing was designed exactly according to the maximum theoretical parameters, giving 10 kPa suction...and the second stage doubled it again, bringing you to 20 kPa. The problem was solved.

But where did I get the idea that the motor was an induction motor in the first place? Shouldn't I have known the difference? Or at least checked my facts?

Well, I have to plead here "guilty with an explanation". It's been a long time since I opened up a vacuum cleaner, and I remember the motor being pretty hard to get at. And I absolutely don't remember ever having to change the brushes. So I was thinking...no, there's no commutator motor.

But that's not the whole reason. There are two kinds of DC motors...series and shunt. You use a shunt motor in applications where you want variable speed, that you can control with a rheostat. If you want high revs, like a router, you use a series motor. That's what you'd almost expect in a vacuum cleaner.

But there is something funny about a series motor which makes it different from all other motors. If you let the motor spin free, without putting any torque on it, it revs up to a tremendous speed. It's because of something called "field weakening", and it's easy to explain. But I'm not going to get into that here, except to show you the typical speed-torque curve of a series motor:

What this graph tells you is that as you follow the curve up towards the left, the speed runs away (the dashed line portion). So how do you test for this on a vacuum cleaner? Easy...you put your hand over the nozzle. I know, I know...it looks like your making the motor work harder because it's fighting againt your hand...but it's just the opposite! The motor works hardest when the airflow is wide open, because now it's doing actual work. When the airflow is blocked off, the motor just spins freely. That's when the speed should run away.

Only it doesn't. Sure, it speeds up a little bit...so will any motor, to a greater or lesser degree depending on the winding design. But certainly not to the extent I would have expected for a typical series motor. So I assumed it was just a common induction motor. Which would limit the speed to 3600 rpm, which would give me a much smaller suction...

So where did I go wrong? How do I explain that it's a high-speed series motor, but you don't see the expected no-load runaway condition?

Answer: Cooling-air bypass! The motor is designed so that even when you cover the suction nozzle, there's still airflow to cool the motor. You can see it clearly on this graph which I downloaded from the Yamomoto Electric Corporation:

The speed curve is labled N, near the top of the graph, and you can see it doesn't change that much from no-load to maximum. But if you look at the legend on the bottom, you can see that the airflow never goes much below 12 liters/sec, to a maximum of 36. That's because of the cooling-air bypass. There's always a significant load on the motor, and that's why the speed doesn't run away. Which fooled me into thinking it was an induction motor.

On my other blogsite, I just ended a post where I quoted Regis Philbin from "Who Wants to Be A Millionaire". On a similar note, I'm going to end this post by quoting Paul Harvey:

"And now you know...the REST of the story."

243 comments:

«Oldest   ‹Older   201 – 243 of 243
Anonymous said...

Фотки с пивом (45 фото) картинки https://fotoslava.ru/fotki-s-pivom

Anonymous said...

Спокойной ночи приятных снов картинки (56 фото) HD https://fotoslava.ru/spokoynoy-nochi-priyatnyh-snov-kartinki

Anonymous said...

Елена Валюшкина подборка https://fotoslava.ru/elena-valyushkina

Anonymous said...

Irina Shayk в хорошем качестве https://fotoslava.ru/irina-shayk

Anonymous said...

Sanderson Summer Harvest Wallpapers High Res 100% free https://wallpapershigh.com/sanderson-summer-harvest

Anonymous said...

God Matha Wallpapers hd absolutely free https://wallpapershigh.com/god-matha

Anonymous said...

Jay Shri Ram Wallpapers HIGH QUALITY absolutely free https://wallpapershigh.com/jay-shri-ram

Anonymous said...

Dark Grey Brick Wallpapers Uhd 100% free https://wallpapershigh.com/dark-grey-brick

Anonymous said...

Red Hearts Backround Wallpapers HIGH QUALITY fast and free https://wallpapershigh.com/red-hearts-backround

Anonymous said...

Great article on the website beautyah.com! I stumbled upon their comprehensive guide on which chemicals can burn the skin, and it was extremely helpful https://beautyah.com/which-chemicals-burn-skin-a-comprehensive-guide

Anonymous said...

Maa Durga Angry Eyes Wallpapers High Res for free https://wallpapershigh.com/maa-durga-angry-eyes

Anonymous said...

Bunny Senpai Wallpapers for free https://wallpapershigh.com/bunny-senpai

Anonymous said...

Colorful Brick Wallpapers high resolution 100% free https://wallpapershigh.com/colorful-brick

Anonymous said...

Colorful Brick Wallpapers fullhd fast and free https://wallpapershigh.com/colorful-brick

Anonymous said...

Привет всем! Если вы тоже обожаете кудрявые волосы и ищете вдохновение для своего образа, обязательно посмотрите эту галерею! Я наткнулся на нее случайно и она меня просто очаровала. В ней представлены 52 фото с девушками, у которых на кудрявые волосы сделана длинная челка. Этот стиль выглядит потрясающе стильно и женственно. Я уже нашел несколько идей для моей следующей прически! Обязательно пройдите по ссылке и посмотрите сами! Не пожалеете! 💇‍♀️💕 Нажмите, чтобы узнать больше https://cojo.ru/?p=385911

Anonymous said...

Привет, фанаты картинок и фото! Я недавно открыл для себя удивительный мир кошек голубого окраса. Они просто потрясающие! Разные оттенки голубого, милая их мордочка, и, конечно же, эти глазки - настоящее восхищение! 💙 Если и ты любишь кошек так же, как и я, то я нашел для тебя настоящую сокровищницу - галерею с 64 фото этих прекрасных созданий. Хочешь посмотреть? Тогда пройди по ссылке и насладись их обаянием! Уверен, ты не пожалеешь! 😻

Anonymous said...

Привет! Хочу поделиться своим отзывом о фанере размером 1220х2440, которую я купил в интернет-магазине Фанера.бел. Этот материал оказался очень качественным и надежным. Очень удобные размеры, идеально подходят для моих строительных и ремонтных работ. К тому же, у этого магазина отличная дисконтная программа, благодаря которой можно существенно сэкономить на покупке. Рекомендую всем посетить сайт Фанера.бел по ссылке https://xn--80aao5aqu.xn--90ais/ и приобрести фанеру 1220х2440. Уверен, вы останетесь довольны качеством и ценой!

Anonymous said...

Привет, друзья! Если вы ищете вдохновение для своего гардероба, то я нашел отличный источник! Рекомендую заглянуть в галерею Мусульманские вечерние платья на сайте https://fotofakt.ru/katya-koba. Там вы найдете множество красивых и стильных образов. Правда, выбор будет настолько разнообразным, что вам даже сложно будет остановиться на одном! Загляните и вдохните новую жизнь в свой гардероб. Уверяю, вас ждут удивительные находки!

Anonymous said...

Типо, пердесь я вам спешну порекомендую крутое место для инспирации идей по маникюрчику арт! Уверена, что вам там точно понравится и можно будет выдрать пару неплохих идей для своих ноготочек! Загляньте вот сюда - https://creofoto.ru/manikyur-art! Видела там просто умопомрачительные фоточки с реальными шедеврами! Уверена, что у вас получится не хуже!

Anonymous said...

Привет, меня зовут Алексей! Хочу поделиться своим опытом обслуживания в автосервисе АвтоКрасное в Гомеле. У меня были проблемы с электрооборудованием на моей Audi A4 2010 года выпуска. Обратившись в АвтоКрасное, получил профессиональную помощь в решении данной проблемы. Ремонт электрооборудования был проведен качественно и в срок. Очень доволен результатом! Рекомендую всем владельцам автомобилей марки WAG обращаться в этот автосервис. Дополнительную информацию о ремонте электрооборудования вы можете найти на их сайте по ссылке: https://service-krasnoe.by/remont-elektrooborudovaniya/.

Anonymous said...

Этим утром наткнулся на такие классные фотки со смешной собакой атикой! Она такая забавная, просто смешной пес! Смотрите обязательно! Лол, это гирлянда фоточек, я не перестаю смеяться! Очень ржачный, нет слов! Если вам тоже интересно, то найди их по ссылочке https://creofoto.ru/sobaka-atika, там и другие смешные песики! Мне так понравилось, шарпей младенец там есть, ага, такой сладкий карлица! Цитирую: настоящая cringe-смесь породы собаки атик и шарпея. Мне понравилось!

Anonymous said...

Железный человек - один из самых любимых супергероев во вселенной Marvel. Его костюм, обладающий невероятной технологической мощью, и мощный характер делают его неотъемлемой частью комиксов и кино. Если вы так же любите этого героя, то не пропустите коллекцию из 55 удивительных фотографий. Полный спектр действий, яркие костюмы и эпичные сражения - все это вы найдете по ссылке https://fotoleto.ru/zheleznyy-chelovek-kartinki-supergeroya/. Устройте себе настоящий фанатский праздник, наслаждаясь великолепными изображениями Железного человека!

Anonymous said...

Посмотри, какой крутой торт со свечкой я нашел на фотках! Просто огонь! Если ты тоже любишь торты и хочешь сделать что-то особенное на свой праздник, то я нашел классный сайт, где есть много идей и рецептов. Вот ссылка на него https://creofoto.ru/tort-so-svechkoy. Там точно найдешь, что тебе по душе! Не медли, сделай себе праздник вкусным!

Anonymous said...

Привет, я Андрей, и я просто обязан поделиться своим успешным опытом игры в интернет-казино Вавада! Я незамедлительно зарегистрировался на их удобном интерфейсе, используя ссылку https://vavadax4.site/. Вавада vavada50 com действительно идеальное место для любителей азартных игр, они предлагают широкий выбор слотов и щедрые бонусы. Мне особенно понравился приветственный бонус и фриспины, которые дают хороший старт для игры. А еще, что самое важное для меня - быстрые выплаты! Я выиграл крупные суммы и получил свои выигрыши на мой кошелек без задержек. Если ты хочешь испытать удачу и выиграть деньги, то регистрируйся на Вавада vavada50 com прямо сейчас!

Anonymous said...

Покупала керамическую плитку в интернет-магазине RealGres и очень довольна своим выбором. Остановила свой выбор на Alborz ceramic napoli и не прогадала - плитка качественная и стильная. Хочу отметить, что доставка была быстрой и без проблем. Большой плюс магазина в том, что они доставляют по всей России, поэтому можно заказывать товар из любого города. Рекомендую магазин RealGres всем, кто хочет приобрести качественную керамическую плитку. Ссылка на данный товар: https://www.realgres.ru/plitka-napoli-alborz/.

Anonymous said...

Я, Иван Смирнов, хотел бы поделиться своим положительным опытом игры в интернет-казино Вавада. После простой регистрации на официальном сайте https://vavadax4.site/, мне был предоставлен вавада бонус при регистрации, что стало приятным дополнением к моему первому депозиту. Уж сколько раз я выигрывал крупные суммы играя в увлекательные слоты, не сосчитать. Более того, интерфейс казино очень удобный и интуитивно понятный, что делает игру еще более увлекательной и привлекательной. Особо радует быстрая выплата выигрышей, что подтверждает надежность и честность данного казино. Также, хотелось бы отметить щедрые бонусы и фриспины, которые время от времени предоставляются как постоянным игрокам, так и новичкам. В общем, я очень доволен игрой в Вавада и рекомендую всем, кто хочет испытать удачу в слотах, попробовать свои силы на этом сайте.

Anonymous said...

Вау! Нашел стильную картинку с фоном, где куча ярких цветов из сада! Это просто огонь! А если хочешь сделать свою страницу еще класснее, то нужно перейти по ссылке https://cultmir.ru/fon-s-sadovymi-tsvetami. Там ты найдешь мега крутые фоны с цветами из сада для своего сайта или социальных сетей. Я сам уже нашел там парочку красотищ! Давай, не опаздывай, бегом туда!

Anonymous said...

Эх, какие кружечки с фотографиями для девушек сейчас делают! Вот прям попадают прямо в сердце! А ну-ка, загляни на сайт https://cultmir.ru/fon-na-kruzhku-dlya-zhenschiny, там целая подборка фонов для кружечек. Просто клевые картинки, которые добавят стиль и индивидуальность твоей кружке. Ты ведь тоже хочешь быть уникальной? Так что вперед, выбирай свой эксклюзивный фон и не забудь поделиться результатом с нами!✨🎁

Anonymous said...

Ого, уже 2 месяца крохе! Как время летит! Надеюсь, что он растет здоровым и сильным малышом. Давайте порадуем его милыми поздравлениями! Я нашел классные картинки с поздравлениями малышу, которые точно понравятся вам. А еще, если интересно узнать больше о развитии детей в этом возрасте, рекомендую взглянуть на сайт https://cvam.ru/malyshu-2-mesyatsa-malchiku. Там есть много интересной информации, которая поможет вам быть лучшими родителями! Удачи и любви вашему малышу!👶💕

Anonymous said...

Лягушки - захватывающие создания, которые обитают в разных уголках России. Они маленькие, пузатые и очаровательны. У них есть необычные цветовые рисунки на коже, которые делают их по-настоящему уникальными. Если вы хотите увидеть самые интересные и красивые фотографии лягушек России, рекомендую посетить сайт https://cojo.ru/zhivotnye/lyagushki-rossii-42-foto/. Там вы найдете 42 фото этих прекрасных созданий в их естественной среде обитания. Наслаждайтесь красотой и разнообразием лягушек России!

Anonymous said...

Привет всем пионерчикам и пионеркам! Вonкорее посмотрите, что я нашел: открытки с днем пионеров! Это супер круто! Можно просто полистать и полюбоваться на них, или же можно скачать и отправить друзьям. Все открытки на этом сайте - бесплатные, да еще и очень красивые! Ну не милашки ли? 😍 Предлагаю перейти на этот сайт https://prazdniki.info/otkrytki-s-dnem-pionerov, и выбрать себе подходящую открытку. Можно добавить свои пожелания, например, Дорогие пионеры и пионерки! Желаю вам всего самого наилучшего, будьте всегда веселыми и умными, у вас все получится!. Поехали, давайте делать милашкам сюрпризы! 😃

Anonymous said...

Прекрасный опыт игры в интернет-казино Вавада! Очень доволен своим выигрышем, а особенно быстрыми выплатами. Вход в Вавада (casvavada2 top) прошел очень просто и быстро, регистрация заняла всего пару минут. Интерфейс казино очень удобный и интуитивно понятный, легко найти нужные слоты и сразу же начать играть. А еще приятно было получить приветственный бонус и фриспины! Они помогли мне выиграть крупную сумму. Я уже советовал Вавада своим друзьям, и они тоже остались довольны. Так что рекомендую всем, кто ищет надежное казино с отличными бонусами - обязательно посетить Вавада! https://vavadaa.fun/

Anonymous said...

Привет, я Максим, и я хочу рассказать вам о своем успешном опыте игры в интернет-казино Вавада. Регистрация на сайте https://vavadah.site/ была очень простa и заняла всего пару минут. Я решил попробовать играть в слоты, и именно в одном из них, вавада регистрация the emperor s own, мне удалось выиграть крупную сумму! К слову, на Вавада меня привлекли их щедрые бонусы и фриспины, которые помогли мне увеличить свой банкролл. Вывод средств прошел очень быстро и без проблем, а удобный интерфейс сайта позволил мне легко найти нужные игры. Если вы хотите испытать удачу, я настоятельно рекомендую зарегистрироваться на Вавада и попробовать свои силы!

Anonymous said...

Привет! Меня зовут Марина, и я хотела бы поделиться своим впечатлением о казино Вавада. Совсем недавно я решила попробовать поиграть в онлайн-слоты, и мне посоветовали обратить внимание на Вавада. Сначала меня привлекло их вавада зеркало на сегодняшний день vavadaoffsite2, которое позволяет получить доступ к играм в любое время. Я зарегистрировалась на их сайте https://vavadasss.fun/ и была приятно удивлена простотой процесса регистрации. Кроме того, интерфейс казино очень удобный и интуитивно понятный. Они также предлагают щедрый приветственный бонус и фриспины для новых игроков. Я начала играть в различные слоты и довольно быстро выиграла крупную сумму! Выплаты также оказались очень быстрыми. Я рекомендую казино Вавада всем любителям азартных игр – это отличное место для получения удовольствия и возможности выиграть большие деньги!

Anonymous said...

Табита Галаван, известная модель и актриса, является одной из самых ярких и талантливых представительниц кинематографа. Ее красота и харизма завораживают не только поклонников, но и самых известных дизайнеров и режиссеров. Табита входит в число самых востребованных моделей, с успехом участвуя в показах и фотосессиях для известных брендов. Если вы хотите насладиться ее удивительными фотографиями, рекомендую посетить сайт https://cojo.ru/znamenitosti/tabita-galavan-57-foto/. Здесь вы найдете 57 уникальных снимков модели, позволяющих полностью насладиться ее потрясающей внешностью и талантом.

Anonymous said...

Ай ай, ребят, если хотите зафоткаться стильно и супер-креативно, то обязательно обратите внимание на фон с бабочками для фотошопа! Это что-то невероятное! У нас на сайте есть крутой выбор таких фонов, жмите сюда: https://fonetastik.com/fon-babochki-dlya-fotoshopa. Рвет всех и вся!

Anonymous said...

Эй, ребята, вы видели уже картинки с орущими котами? Это что-то невероятное! Я ржал как конь, когда увидел их! А еще я нашел в сети классный сайт, там они все собраны! Если вам нужно развеселиться или просто сбросить стресс, то рекомендую зайти на эту страницу: https://cvam.ru/oruschiy-kot. Там полно орущих котов, каждый смешнее другого! Быстрее сюда, пока не пропустили самые забавные мемы!

Anonymous said...

Ей, олдскул! В общем, это, я наткнулся на открытки с цитатами про любовь к себе. И так, у меня тут одна хорошая ссылка на открытку с цитатой про любовь к себе. Вот, смотри открытка про любовь и кошку скачать бесплатно. Там даже кошка есть, а ты знаешь, что кошки всегда супер милые. Мне думается, такая карточка будет крутой для поднятия настроения и приятно напомнит тебе о том, как важно любить себя. Вот так-то!

Anonymous said...

Ты тоже обожаешь моду? Тогда ты обязательно должна посмотреть наши классные фото модных платьев на осень и зиму 2024-2025! Тут есть все самые актуальные тренды - от желеных оттенков до гламурных вышивок. Жми эту ссылку и ты попадешь на нашу подборку. Будь в тренде и выгляди просто бомбически! #модныеплатья #осеньзима2024

Anonymous said...

Меня зовут Вадим и я хочу рассказать о своем удачном опыте игры в интернет-казино Вавада. Вавада мобильная версия зеркало на сегодня vavadabob1 – это то место, где я обнаружил множество захватывающих слотов и не только. Приветственный бонус и фриспины, которые я получил после простой регистрации, позволили мне начать сразу же играть и повысить свои шансы на крупные суммы. Я был приятно удивлен быстрыми выплатами и удобным интерфейсом сайта, который позволил мне наслаждаться игрой без лишних забот. Вавада действительно стоит внимания, и я рекомендую всем игрокам испытать удачу на вавада мобильное зеркало на сегодня vavadabob1.

Anonymous said...

На днях наткнулся на офигенный комбинезон в стиле сафари, просто огонь! Это такая классная штука, смотрится супер стильно и модно. Представляешь себя шикарной львицей на прогулке по городу! Нашёл ссылку на крутой сайт, где можно его купить кликни сюда и прямо сейчас выбери свой стильный образ! В таком комбинезоне ты будешь уверенной в себе, будешь царицей любой вечеринки! От души рекомендую!

Anonymous said...

Парни, давайте поговорим о стильном педикюре! Красные ноготки - это бомба! Особенно если у тебя сексуальные стройные ножки, которые можно гордо показывать. Я недавно нашел один классный сайт, где есть много крутых идей для красного педикюра на ногах. Там есть всевозможные дизайны, от простых и элегантных до супер оригинальных. Хотите быть на высоте моды и выделиться из толпы? Тогда переходите по ссылке красный педикюр на ногах и получайте вдохновение! Эти идеи точно вам понравятся!

Anonymous said...

О, братцы, у меня есть для вас супер-крутая ссылка на страницу про нашу любимую Эвелинушку! Там куча фоток и картинок с ней. Реально, она такая красотка, что аж дух захватывает. Даже некоторые грядущие штрафы не могут испортить ее образ. Так что, не забывайте проверять новости про нее на этой ссылке: эвелинушка. Погнали, дружище, там много интересного!

«Oldest ‹Older   201 – 243 of 243   Newer› Newest»