Общие сведения о выборе охлаждающих вентиляторов

I. Общие базовые знания для выбора охлаждающего вентилятора

При выборе вентиляторов необходимо подтвердить следующую важную информацию:

★ Размер вентилятора

★ Убедитесь, что вентилятор относится к типу постоянного тока (постоянный ток) или переменного тока (переменный ток).

★ Номинальное напряжение питания:

Варианты переменного тока: 220 В, 110 В, 380 В; Варианты постоянного тока: 5 В, 12 В, 24 В, 36 В, 48 В

★ Тип подшипника: шарикоподшипник или подшипник скольжения

★ Скорость потока воздуха и скорость вращения (например, кубические метры в минуту, кубические футы в минуту)

★ Значение статического давления

Диапазон параметров выбора вентилятора

- Напряжение: 3–220 В.

- Размер: 20–280 мм.

- Скорость вращения: 2000–25 000 об/мин.

- Минимальный шум: 20 дБА.

- Функциональные особенности: регулирование скорости ШИМ, обнаружение сигнала скорости FG, сигнализация потери вращения RD, автоматический-перезапуск AS, защита от обратной полярности.

- Характеристики защиты: защита с автоматическим-восстановлением, защита от пониженного-напряжения, защита от повышенного-напряжения, водонепроницаемость IP68, влагозащита-, защита от-коррозии, устойчивость к солевому туману.

- Материал: пластик ПБТ (огнестойкий UL94V-0, экологический стандарт RoHS 2.0)

- Категории подшипников: шарикоподшипник, гидравлический подшипник, подшипник скольжения.

II. Введение в типы подшипников

Втулочный подшипник

В традиционной конструкции бесщеточного двигателя постоянного тока ротор вентилятора и его центральный вал проходят через подшипник скольжения, который шарнирно закреплен в центре статора двигателя. Между ротором и статором, а также между сердечником вала и подшипником поддерживается необходимый зазор во избежание заклинивания вала и блокировки вращения.

После подачи питания статор генерирует индуцированный магнитный поток между ротором и статором. Это магнитное поле, управляемое схемой привода, приводит в движение вентилятор. Обычная конструкция двигателя вентилятора включает только один ротор вентилятора, один статор и одну цепь привода; он вращается за счет магнитной индукции, а вал вращается внутри подшипника скольжения.

Преимущества подшипника скольжения

А. Устойчив к физическому воздействию, меньше повреждений при транспортировке.

B. Низкая стоимость с большим ценовым преимуществом по сравнению с шарикоподшипниками.

Недостатки подшипника скольжения

А. Во время работы вентилятора окружающая пыль втягивается в сердечник двигателя, смешиваясь со смазкой вокруг подшипника и образуя осадок, который создает шум при работе или даже полностью блокирует вентилятор.

B. Внутреннее отверстие подшипника быстро изнашивается, что приводит к сокращению срока службы.

C. Не подходит для портативных продуктов

D. Узкий зазор между подшипником и сердечником вала приводит к ухудшению характеристик запуска двигателя.

E. Высокотемпературный-газ, образующийся в результате трения между сердечником вала и подшипником, блокируется масляными фиксаторами и шайбами ​​на обоих концах подшипника, образуя нитриды, которые закупоривают зазор и препятствуют плавному вращению вентилятора.

Шариковый подшипник

В шарикоподшипниках используются катящиеся металлические сферы с точечным контактом, что обеспечивает легкий запуск. Пружина соединена с шарикоподшипником и прижимается к его внешнему металлическому кольцу, поэтому весь вес ротора вентилятора приходится на шарикоподшипник с непрямой пружинной опорой. Эта конструкция подходит для портативных устройств, используемых под разными углами наклона, однако необходимо избегать падений и сильных ударов, чтобы избежать повреждения подшипников, чрезмерного шума и сокращения срока службы.

Преимущества шарикоподшипника

А. Точечный-контактный прокат металлических сфер обеспечивает легкий запуск

B. Применимо к портативным продуктам, часто эксплуатируемым под разными углами размещения (избегайте случайных падений или ударов).

C. Более длительный срок службы по сравнению с подшипниками скольжения.

Недостатки шарикоподшипника

А. Хрупкая несущая конструкция, не выдерживающая тяжелых физических воздействий.

B. Катящиеся металлические сферы издают более громкий шум во время работы двигателя.

C. Более высокая себестоимость единицы продукции, недостаточная конкурентоспособность по сравнению с подшипниками скольжения.

D. Нестабильная поставка и контролируемое количество шарикоподшипников.

E. Пружинная-конструкция позиционирования усложняет работу по сборке.

III. Принципы работы вентилятора

Принцип работы вентиляторов постоянного тока

Согласно правилу правой-руки Ампера ток, проходящий через проводник, создает окружающее его магнитное поле. Если проводник поместить внутри другого фиксированного магнитного поля, для движения будут возникать силы притяжения или отталкивания.

Предварительно-намагниченный резиновый магнит прикреплен к лопастям вентилятора постоянного тока. Два набора катушек намотаны вокруг сердечника из кремниевой стали на оси и соединены с датчиком Холла в качестве синхронного устройства обнаружения для управления коммутационной схемой. Эта схема поочередно подает питание на два набора катушек, создавая чередующиеся магнитные полюса на сердечнике из кремнистой стали. Притяжение и отталкивание между этими полюсами и резиновым магнитом преодолевают статическое трение вентилятора и вращают лопасти. Датчик Холла подает непрерывные синхронные сигналы для поддержания вращения, а направление вращения соответствует правилу -правой руки Флеминга.

Принцип работы вентиляторов переменного тока

Вентиляторы переменного тока отличаются от вентиляторов постоянного тока: напряжение питания переменного тока постоянно меняет положительную и отрицательную полярность, в отличие от фиксированного напряжения постоянного тока. Для поочередного включения катушки и генерации переменных магнитных полей требуется специальная схема управления.

Скорость переключения магнитных полюсов на сердечнике из кремниевой стали определяется фиксированной частотой сети переменного тока. Более высокая частота приводит к более быстрому изменению магнитного поля и теоретически более высокой скорости вращения, аналогично тому, как большее количество пар полюсов увеличивает скорость вращения вентилятора постоянного тока. Однако слишком высокая частота приведет к ухудшению производительности при запуске.

IV. Характеристики шума

Шум вентилятора измеряется в безэховой камере с фоновым шумом ниже 15 дБА. Испытательный вентилятор работает на открытом воздухе, а шумомер расположен на расстоянии 1 метра от воздухозаборника.

Значения шума вентилятора представлены как уровень звукового давления (SPL) в октавных диапазонах. Перцепционный эффект изменений дБА показан ниже:

Изменение на . 3 дБА: едва заметное

Изменение на Б. 5 дБА: явно заметное

Изменение C. 10 дБА: воспринимается в два раза громче

Классификация уровня шума

A. 0 ~ 20 дБА: Очень слабый

B. 20 ~ 40 дБА: слабый

C. 40 ~ 60 дБА: умеренный

D. 60 ~ 80 дБА: громко

E. 80 ~ 100 дБА: очень громко.

F. 100 ~ 140 дБА: оглушительно.

V. Расход воздуха и определения единиц измерения

(Нажмите: Таблица автоматического преобразования расхода воздуха и статического давления)

- CFS: кубические футы в секунду (фут³/с)

- CFM: кубические футы в минуту (фут³/мин)

- CMS: кубический метр в секунду (м³/с)

- ШМ: кубический метр в минуту (м³/мин)

- CMH: кубический метр в час (м³/ч)

- Л/с: литр в секунду

- л/мин: литр в минуту

VI. Статическое давление и определения единиц измерения

Пояснения к единицам измерения статического давления

- Н (Ньютон): 1 Н=0.101097 кгс

- Па (Паскаль): 1 Па=1 Н/м²

- мм водного столба (Aq=Aqua, что означает столб воды, также пишется мм H₂O): 1 мм водного столба=1 кг/м²

- атм (стандартное атмосферное давление): 1 атм соответствует 760 мм рт. ст. при сухом воздухе при температуре 0 градусов. Ртуть в 13,5947 раз плотнее воды, поэтому 1 атм также эквивалентен 10332 мм водного столба.

- бар: 1 бар=10⁵ Па

Определение объема воздуха

Объем воздуха (количество воздуха/производительность) — это объем воздуха, всасываемый вентилятором в единицу времени, обозначаемый как Q (м³/мин) для всасываемого воздуха. Объем газа изменяется в зависимости от давления и температуры; поэтому при измерении объема выбрасываемого воздуха необходимо указывать давление и температуру окружающей среды, отсюда и термин «объем всасываемого воздуха».

Стандартный кондиционер

Влажный воздух при температуре 20 градусов, атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и относительной влажности 65 %; удельный вес=1.2 кг/м³

Эталонное состояние воздуха

Сухой воздух при температуре 0 градусов, атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и относительной влажности 0 %; удельный вес=1.293 кг/м³, выраженный в Нм³/мин (нормальные кубические метры в минуту)

VII. Степень защиты (IP)

Классы IP представляют собой набор физических стандартов, определенных в стандарте IEC 60529 (BS EN 60529:1991). Каждый рейтинг IP состоит из двух цифр (например, IP55):

1. Первая цифра обозначает защиту от контакта с человеком и твердых частиц.

2. Вторая цифра определяет защиту от попадания жидкой воды.

Эталонные температурные классы изоляции двигателя

Максимально допустимые рабочие температуры систем изоляции стандартизированы Национальной ассоциацией производителей электрооборудования (NEMA):

Формула преобразования температуры: T(градус F)=T(градус) × 9/5 + 32

Допустимое повышение температуры рассчитывается при базовой температуре окружающей среды в 40 градусов.

Общая рабочая температура=Базовая температура окружающей среды + Допустимое повышение температуры + Допуск на перегрев теплообменника.

Пример изоляции класса F: 40 градусов + 105 градусов + 10 градусов=155 градусов

Двигатели не должны работать непрерывно при максимальной номинальной температуре. Срок службы сокращается вдвое при повышении температуры на каждые 10 градусов выше номинальной.

Изоляция класса B широко используется в двигателях Северной Америки с частотой 60 Гц; Изоляция класса F является стандартной для двигателей с частотой 50 Гц.