دانش رایج برای انتخاب فن های خنک کننده

I. دانش پایه عمومی برای انتخاب فن خنک کننده

هنگام انتخاب فن ها باید اطلاعات ضروری زیر تایید شود:

★ اندازه ابعاد فن

★ تأیید کنید که فن از نوع DC (جریان مستقیم) یا AC (جریان متناوب) است.

★ ولتاژ منبع تغذیه نامی:

گزینه های AC: 220 ولت، 110 ولت، 380 ولت؛ گزینه های DC: 5 ولت، 12 ولت، 24 ولت، 36 ولت، 48 ولت

★ نوع بلبرینگ: بلبرینگ یا بلبرینگ آستین

★ سرعت جریان هوا و سرعت چرخش (به عنوان مثال، متر مکعب در دقیقه، فوت مکعب در دقیقه)

★ مقدار فشار استاتیک

محدوده پارامتر انتخاب فن

- ولتاژ: 3 ولت ~ 220 ولت

- ابعاد: 20mm ~ 280mm

- سرعت چرخش: 2000 ~ 25000 RPM

- حداقل نویز: 20 dBA

- ویژگی‌های عملکردی: تنظیم سرعت PWM، تشخیص سیگنال سرعت FG، هشدار از دست دادن چرخش RD، راه‌اندازی مجدد خودکار-AS، حفاظت از قطبیت معکوس

- عملکرد حفاظتی: حفاظت بازیابی خودکار-محافظت تحت-محافظت تحت ولتاژ، حفاظت بیش از-ولتاژ، ضد آب IP68، ضد رطوبت-ضد خوردگی، مقاومت در برابر پاشش نمک

- جنس: پلاستیک PBT (ضد شعله UL94V-0، سازگار با محیط زیست RoHS 2.0)

- دسته‌های بلبرینگ: بلبرینگ، بلبرینگ هیدرولیک، یاتاقان آستین

II. مقدمه ای بر انواع بلبرینگ

بلبرینگ آستین

در طراحی سنتی موتور فن DC بدون جاروبک، مجموعه روتور فن و شفت مرکزی آن از یاتاقان آستین عبور می کند که به صورت محوری در مرکز استاتور موتور ثابت می شود. فاصله مناسب بین روتور و استاتور و همچنین بین هسته شفت و یاتاقان برای جلوگیری از گیرکردن شفت و چرخش قفل وجود دارد.

پس از ورودی منبع تغذیه، استاتور شار مغناطیسی القایی بین روتور و استاتور ایجاد می کند. این میدان مغناطیسی که توسط مدار درایو کنترل می شود، چرخش فن را هدایت می کند. ساختار موتور فن معمولی فقط شامل یک روتور فن، یک استاتور و یک مدار محرکه است. از طریق القای مغناطیسی با محور چرخانده شده در داخل یاتاقان آستین می چرخد.

مزایای بلبرینگ آستین

A. مقاوم در برابر ضربه فیزیکی، آسیب کمتر در طول حمل و نقل

ب. هزینه کم، با مزیت قیمتی زیاد نسبت به بلبرینگ

معایب بلبرینگ آستین

الف. گرد و غبار محیط در حین کار فن به داخل هسته موتور کشیده می شود و با روان کننده اطراف یاتاقان مخلوط می شود و لجن ایجاد می کند که صدای دویدن ایجاد می کند یا حتی فن را کاملاً قفل می کند.

ب. سوراخ داخلی یاتاقان به راحتی فرسوده می شود که منجر به عمر مفید کمتر می شود

ج- برای محصولات قابل حمل مناسب نیست

D. فاصله باریک بین یاتاقان و هسته شافت منجر به عملکرد ضعیف راه اندازی موتور می شود

ه. گاز با دمای بالا که در اثر اصطکاک بین هسته شفت و یاتاقان ایجاد می‌شود، توسط نگهدارنده‌های روغن و واشرها در هر دو انتهای بلبرینگ مسدود می‌شود و نیتریدهایی تشکیل می‌دهند که فاصله را مسدود می‌کنند و مانع چرخش صاف فن می‌شوند.

بلبرینگ

یاتاقان‌های توپ متکی به کروی‌های فلزی نورد با تماس نقطه‌ای هستند که راه‌اندازی آسان را ممکن می‌سازد. یک فنر با بلبرینگ هماهنگ می شود تا به حلقه فلزی بیرونی آن فشار بیاورد، بنابراین وزن کامل روتور فن روی بلبرینگ با تکیه گاه فنر غیرمستقیم قرار می گیرد. این طرح متناسب با محصولات قابل حملی است که در زوایای مختلف شیب استفاده می‌شوند، اگرچه برای جلوگیری از آسیب یاتاقان‌ها، سر و صدای زیاد و کاهش عمر مفید باید از افت و ضربه‌های سنگین جلوگیری کرد.

مزایای بلبرینگ

الف. نورد{1}}نقطه‌ای با تماس کره‌های فلزی راه‌اندازی آسانی را ارائه می‌دهد

ب. قابل استفاده برای محصولات قابل حمل که اغلب در زوایای قرارگیری مختلف کار می کنند (جلوگیری از افتادن یا ضربه تصادفی)

ج. عمر طولانی تر در مقایسه با یاتاقان های آستین

معایب بلبرینگ

الف. ساختار یاتاقان شکننده که نمی تواند ضربه فیزیکی سنگین را تحمل کند

ب. کروی های فلزی غلتش صدای بلندتری در حین کار موتور ایجاد می کنند

ج. هزینه واحد بالاتر، عدم رقابت در هزینه در برابر یاتاقان های آستین

د. عرضه ناپایدار و مقدار قابل کنترل بلبرینگ

E. طراحی موقعیت یابی مبتنی بر فنر-کار مونتاژ را پیچیده می کند

III. اصول عملکرد فن

اصل عملکرد فن های DC

بر اساس قانون دست راست آمپر{0}، جریان عبوری از یک هادی، میدان مغناطیسی اطراف را ایجاد می‌کند. اگر هادی در داخل میدان مغناطیسی ثابت دیگری قرار گیرد، نیروهای جاذبه یا دافعه برای به حرکت درآوردن حرکت تولید می شود.

یک آهنربای لاستیکی از قبل مغناطیسی شده در داخل پره های یک فن DC متصل شده است. دو مجموعه سیم پیچ در اطراف هسته فولادی سیلیکونی در محور پیچیده شده است که با یک سنسور اثر هال به عنوان یک واحد تشخیص همزمان برای کنترل مدار سوئیچینگ جفت می شود. این مدار منبع تغذیه دو مجموعه سیم پیچ را متناوب می کند و قطب های مغناطیسی متناوب را روی هسته فولادی سیلیکونی ایجاد می کند. جاذبه و دافعه بین این قطب ها و آهنربای لاستیکی بر اصطکاک استاتیکی فن برای چرخاندن پره ها غلبه می کند. سنسور هال سیگنال‌های همزمان پیوسته را برای حفظ چرخش ارائه می‌کند، و جهت چرخش از قانون دست راست فلمینگ پیروی می‌کند.

اصل عملکرد فن های AC

فن های AC با فن های DC متفاوت هستند: ولتاژ منبع تغذیه AC برخلاف ولتاژ DC ثابت، قطب مثبت و منفی را به طور مداوم تغییر می دهد. یک مدار کنترل اختصاصی برای تغییر انرژی سیم پیچ و تولید میدان های مغناطیسی متناوب مورد نیاز است.

سرعت سوئیچینگ قطب های مغناطیسی روی هسته فولادی سیلیکونی با فرکانس ثابت شبکه AC تعیین می شود. فرکانس بالاتر منجر به تناوب میدان مغناطیسی سریع‌تر و سرعت چرخشی بالاتر از نظر تئوری می‌شود، مشابه اینکه جفت‌های قطب بیشتر سرعت فن DC را افزایش می‌دهند. با این حال، فرکانس بیش از حد بالا باعث عملکرد ضعیف راه اندازی می شود.

IV. مشخصات نویز

صدای فن در یک محفظه آنکوئیک با نویز پس زمینه کمتر از 15 dBA اندازه گیری می شود. فن تست در هوای آزاد کار می کند و یک متر صدا در فاصله 1 متری ورودی هوا قرار دارد.

مقادیر نویز فن به صورت سطح فشار صوت (SPL) در باندهای اکتاو ترسیم می شود. اثر ادراکی تغییرات dBA در زیر نشان داده شده است:

A{0}} تغییر dBA: به سختی قابل درک است

تغییر B. 5 dBA: به وضوح قابل توجه است

C{0}} تغییر dBA: دو برابر بلندتر درک می‌شود

طبقه بندی سطح نویز

A{0}} ~ 20 dBA: بسیار ضعیف

B. 20 ~ 40 dBA: کمرنگ

C{0}} ~ 60 dBA: متوسط

D{0}} ~ 80 dBA: بلند

E{0}} ~ 100 dBA: بسیار بلند

F{0}} ~ 140 dBA: کر کننده

V. نرخ جریان هوا و تعاریف واحد

(کلیک کنید: جدول تبدیل خودکار جریان هوا و فشار استاتیک)

- CFS: فوت مکعب در ثانیه (ft³/s)

- CFM: فوت مکعب در دقیقه (ft³/min)

- CMS: متر مکعب در ثانیه (m³/s)

- CMM: متر مکعب در دقیقه (m³/min)

- CMH: متر مکعب در ساعت (m³/h)

- L/s: لیتر در ثانیه

- L/min: لیتر در دقیقه

VI. فشار استاتیک و تعاریف واحد

توضیحات واحد فشار استاتیک

- N (نیوتن): 1 N=0.101097 کیلوگرم بر فوت

- پاسکال (پاسکال): 1 پاسکال=1 نیوتن بر متر مربع

- mmAq (Aq=Aqua، به معنی ستون آب، همچنین نوشته شده mmH2O): 1 mmAq=1 kg/m²

- اتمسفر (فشار اتمسفر استاندارد): 1 اتمسفر برابر با 760 میلی‌متر جیوه در هوای خشک 0 درجه است. عطارد 13.5947 برابر چگالی آب است، بنابراین 1 اتمسفر نیز معادل 10332 mmH2O است.

- نوار: 1 بار=10⁵ Pa

تعریف حجم هوا

حجم هوا (کمیت هوا / ظرفیت) به حجم هوای کشیده شده توسط یک دمنده در واحد زمان اشاره دارد که به عنوان Q (m³/min) برای هوای ورودی نشان داده می شود. حجم گاز با فشار و دما تغییر می کند. بنابراین، اندازه گیری حجم هوای تخلیه باید فشار و دمای محیط را مشخص کند، از این رو اصطلاح "حجم هوای ورودی" نامیده می شود.

تهویه مطبوع استاندارد

هوای مرطوب در دمای 20 درجه، فشار اتمسفر 760 میلی‌متر جیوه و رطوبت نسبی 65 درصد؛ وزن مخصوص=1.2 کیلوگرم بر مترمربع

مرجع تهویه مطبوع

هوای خشک در دمای 0 درجه، فشار اتمسفر 760 میلی‌متر جیوه و رطوبت نسبی 0 درصد؛ وزن مخصوص=1.293 کیلوگرم بر متر مکعب، بیان شده به صورت Nm³/min (متر مکعب معمولی در دقیقه)

VII. رتبه بندی حفاظت از ورود (IP).

رتبه بندی IP مجموعه ای از استانداردهای فیزیکی است که تحت استاندارد IEC 60529 (BS EN 60529:1991) تعریف شده است. هر رتبه IP از دو رقم تشکیل شده است (مثلا IP55):

1. رقم اول حفاظت در برابر تماس انسان و ذرات جامد را تعریف می کند

2. رقم دوم حفاظت در برابر نفوذ آب مایع را تعریف می کند

کلاس های دمای عایق موتور مرجع

حداکثر دمای مجاز عملکرد سیستم های عایق توسط انجمن ملی تولیدکنندگان برق (NEMA) استاندارد شده است:

فرمول تبدیل دما: T( درجه F)=T( درجه ) × 9/{2}}

افزایش دمای مجاز در برابر دمای محیط پایه 40 درجه محاسبه می شود.

دمای کل عملیات=دمای محیط پایه + افزایش دمای مجاز + حاشیه نقطه داغ سیم پیچ.

مثال برای عایق کلاس F: 40 درجه + 105 درجه + 10 درجه=155 درجه

موتورها نباید به طور مداوم در حداکثر دمای نامی خود کار کنند. عمر مفید به ازای هر 10 درجه افزایش دمای نامی به نصف کاهش می یابد.

عایق کلاس B به طور گسترده برای موتورهای آمریکای شمالی 60 هرتز استفاده می شود. عایق کلاس F برای موتورهای جهانی 50 هرتز استاندارد است.