Kiến thức chung khi chọn quạt làm mát

I. Kiến thức cơ bản chung về lựa chọn quạt làm mát

Các thông tin cần thiết sau đây phải được xác nhận khi lựa chọn quạt:

★ Kích thước kích thước quạt

★ Xác nhận xem quạt là loại DC (Dòng điện một chiều) hay AC (Dòng điện xoay chiều)

★ Điện áp cung cấp định mức:

Tùy chọn AC: 220V, 110V, 380V; Tùy chọn DC: 5V, 12V, 24V, 36V, 48V

★ Loại vòng bi: Vòng bi hoặc Vòng bi tay áo

★ Tốc độ dòng khí và tốc độ quay (ví dụ: mét khối mỗi phút, feet khối mỗi phút)

★ Giá trị áp suất tĩnh

Phạm vi thông số lựa chọn quạt

- Điện áp: 3V ~ 220V

- Kích thước: 20mm ~ 280mm

- Tốc độ quay: 2000 ~ 25000 vòng/phút

- Tiếng ồn tối thiểu: 20 dBA

- Các tính năng chức năng: Điều chỉnh tốc độPWM, phát hiện tín hiệu tốc độ FG, cảnh báo mất vòng quay RD, tự động khởi động lại AS, bảo vệ phân cực ngược

- Hiệu suất bảo vệ: Bảo vệ-tự động phục hồi, bảo vệ dưới-điện áp, bảo vệ quá-điện áp, chống nước IP68, chống-độ ẩm, chống-ăn mòn, chống phun muối

- Chất liệu: Nhựa PBT (chất chống cháy UL94V-0, tuân thủ môi trường RoHS 2.0)

- Các loại vòng bi: Vòng bi, Vòng bi thủy lực, Vòng bi tay áo

II. Giới thiệu về các loại vòng bi

Vòng bi tay áo

Trong thiết kế động cơ quạt DC không chổi than truyền thống, cụm rôto quạt và trục trung tâm của nó đi qua ổ trục ống lót, được cố định trục ở tâm của stato động cơ. Khoảng hở thích hợp được duy trì giữa rôto và stato, cũng như giữa lõi trục và ổ trục để tránh kẹt trục và khóa quay.

Sau khi cấp nguồn vào, stato sẽ tạo ra từ thông cảm ứng giữa rôto và stato. Được điều khiển bởi mạch điều khiển, từ trường này điều khiển vòng quay của quạt. Cấu trúc động cơ quạt thông thường chỉ bao gồm một rôto quạt, một stato và một mạch truyền động; nó quay thông qua cảm ứng từ với trục quay bên trong ổ trục ống lót.

Ưu điểm của vòng bi tay áo

A. Chịu được tác động vật lý, ít hư hỏng trong quá trình vận chuyển

B. Chi phí thấp, có lợi thế lớn về giá so với vòng bi

Nhược điểm của vòng bi tay áo

A. Bụi xung quanh bị hút vào lõi động cơ trong quá trình quạt hoạt động, trộn lẫn với chất bôi trơn xung quanh ổ trục tạo thành bùn, tạo ra tiếng ồn khi chạy hoặc thậm chí khiến quạt bị khóa hoàn toàn.

B. Lỗ bên trong của ổ trục dễ bị mòn dẫn đến tuổi thọ sử dụng ngắn hơn

C. Không phù hợp với sản phẩm xách tay

D. Khe hở hẹp giữa ổ trục và lõi trục dẫn đến hiệu suất khởi động động cơ kém

E. Khí có nhiệt độ-cao sinh ra do ma sát giữa lõi trục và ổ trục bị chặn bởi các bộ phận giữ dầu và vòng đệm ở cả hai đầu của ổ trục, tạo thành các chất nitrua làm tắc nghẽn khe hở và cản trở sự quay trơn tru của quạt

Vòng bi

Vòng bi dựa vào các quả cầu kim loại lăn có tiếp xúc điểm, cho phép khởi động dễ dàng. Một lò xo được khớp với ổ bi để đẩy vào vòng kim loại bên ngoài của nó, do đó toàn bộ trọng lượng của rôto quạt nằm trên ổ bi với sự hỗ trợ gián tiếp của lò xo. Thiết kế này phù hợp với các sản phẩm di động được sử dụng ở nhiều góc nghiêng khác nhau, tuy nhiên phải tránh bị rơi và va đập mạnh để tránh hư hỏng vòng bi, tiếng ồn quá mức và rút ngắn tuổi thọ sử dụng.

Ưu điểm của vòng bi

A. Việc lăn các quả cầu kim loại tiếp xúc điểm{1}}giúp khởi động dễ dàng

B. Áp dụng cho các sản phẩm di động thường xuyên hoạt động ở các góc đặt khác nhau (tránh làm rơi hoặc va đập ngẫu nhiên)

C. Tuổi thọ dài hơn so với vòng bi tay áo

Nhược điểm của vòng bi

A. Kết cấu chịu lực dễ vỡ, không chịu được tác động vật lý nặng

B. Quả cầu kim loại lăn tạo ra tiếng ồn lớn hơn khi động cơ hoạt động

C. Đơn giá cao hơn, thiếu khả năng cạnh tranh về chi phí so với vòng bi tay áo

D. Nguồn cung cấp không ổn định và số lượng vòng bi không thể kiểm soát được

E. Thiết kế định vị dựa trên lò xo-làm phức tạp công việc lắp ráp

III. Nguyên lý hoạt động của quạt

Nguyên lý hoạt động của quạt DC

Theo Quy tắc bàn tay phải của Ampe-, dòng điện chạy qua dây dẫn sẽ tạo ra một từ trường xung quanh. Nếu dây dẫn được đặt bên trong một từ trường cố định khác, lực hút hoặc lực đẩy sẽ được tạo ra để điều khiển chuyển động.

Một nam châm cao su-được nam châm hóa trước được gắn bên trong các cánh quạt DC. Hai bộ cuộn dây được quấn quanh lõi thép silicon ở trục, kết hợp với cảm biến hiệu ứng Hall làm bộ phận phát hiện đồng bộ để điều khiển mạch chuyển mạch. Mạch này luân phiên cấp nguồn cho hai bộ cuộn dây, tạo ra các cực từ xen kẽ trên lõi thép silicon. Lực hút và lực đẩy giữa các cực này và nam châm cao su vượt qua lực ma sát tĩnh của quạt để làm quay các cánh quạt. Cảm biến Hall cung cấp tín hiệu đồng bộ liên tục để duy trì chuyển động quay và hướng quay tuân theo Quy tắc bàn tay phải của Fleming.

Nguyên lý hoạt động của quạt AC

Quạt AC khác với quạt DC: Điện áp nguồn xoay chiều luân phiên cực dương và cực âm liên tục, không giống như điện áp DC cố định. Cần có một mạch điều khiển chuyên dụng để luân phiên cấp điện cho cuộn dây và tạo ra từ trường xen kẽ.

Tốc độ chuyển mạch của các cực từ trên lõi thép silicon được xác định bởi tần số cố định của nguồn điện xoay chiều. Tần số cao hơn dẫn đến sự thay đổi từ trường nhanh hơn và tốc độ quay cao hơn về mặt lý thuyết, tương tự như cách nhiều cặp cực hơn làm tăng tốc độ quạt DC. Tuy nhiên, tần số quá cao sẽ gây ra hiệu suất khởi động kém.

IV. Thông số tiếng ồn

Tiếng ồn của quạt được đo trong buồng cách âm có độ ồn nền dưới 15 dBA. Quạt thử nghiệm chạy trong không khí tự do, có máy đo mức âm thanh đặt cách cửa hút gió 1 mét.

Giá trị tiếng ồn của quạt được biểu thị dưới dạng mức áp suất âm thanh (SPL) trên các dải quãng tám. Hiệu ứng nhận thức của những thay đổi dBA được hiển thị dưới đây:

Thay đổi dBA. 3: Hầu như không thể nhận thấy

Thay đổi B{0}} dBA: Dễ nhận thấy

Thay đổi C. 10 dBA: Âm lượng lớn gấp đôi

Phân loại mức độ tiếng ồn

A. 0 ~ 20 dBA: Cực kỳ yếu

B. 20 ~ 40 dBA: Ngất xỉu

C. 40 ~ 60 dBA: Trung bình

D. 60 ~ 80 dBA: Lớn

E. 80 ~ 100 dBA: Rất to

F. 100 ~ 140 dBA: Điếc

V. Định nghĩa về tốc độ dòng khí và đơn vị

(Click: Bảng chuyển đổi tự động lưu lượng khí và áp suất tĩnh)

- CFS: Feet khối mỗi giây (ft³/s)

- CFM: Feet khối mỗi phút (ft³/min)

- CMS: Mét khối mỗi giây (m³/s)

- CMM: Mét khối mỗi phút (m³/min)

- CMH: Mét khối mỗi giờ (m³/h)

- L/s: Lít mỗi giây

- L/phút: Lít mỗi phút

VI. Áp suất tĩnh và định nghĩa đơn vị

Giải thích đơn vị áp suất tĩnh

- N (Newton): 1 N=0.101097 kgf

- Pa (Pascal): 1 Pa=1 N/m²

- mmAq (Aq=Aqua, nghĩa là cột nước, cũng được viết là mmH₂O): 1 mmAq=1 kg/m²

- atm (Áp suất khí quyển tiêu chuẩn): 1 atm bằng 760 mmHg trong không khí khô 0 độ. Thủy ngân nặng hơn nước 13,5947 lần nên 1 atm cũng tương đương với 10332 mmH₂O

- thanh: 1 thanh=10⁵ Pa

Định nghĩa thể tích không khí

Thể tích không khí (Số lượng không khí / Công suất) là thể tích không khí được hút bởi máy thổi trên một đơn vị thời gian, ký hiệu là Q (m³/phút) đối với không khí nạp. Thể tích khí thay đổi theo áp suất và nhiệt độ; do đó, phép đo thể tích khí thải phải xác định rõ áp suất và nhiệt độ xung quanh, do đó có thuật ngữ "thể tích khí nạp".

Điều hòa tiêu chuẩn

Không khí ẩm ở 20 độ, áp suất khí quyển 760 mmHg và độ ẩm tương đối 65%; trọng lượng riêng=1.2 kg/m³

Điều hòa không khí tham khảo

Không khí khô ở 0 độ, áp suất khí quyển 760 mmHg và độ ẩm tương đối 0%; trọng lượng riêng=1.293 kg/m³, biểu thị bằng Nm³/phút (mét khối bình thường trên phút)

VII. Xếp hạng Bảo vệ chống xâm nhập (IP)

Xếp hạng IP là một bộ tiêu chuẩn vật lý được xác định theo IEC 60529 (BS EN 60529:1991). Mỗi xếp hạng IP bao gồm hai chữ số (ví dụ: IP55):

1. Chữ số đầu tiên xác định mức độ bảo vệ khỏi sự tiếp xúc của con người và các hạt rắn

2. Chữ số thứ hai xác định khả năng bảo vệ chống lại sự xâm nhập của nước lỏng

Các lớp nhiệt độ cách điện động cơ tham khảo

Nhiệt độ hoạt động tối đa cho phép của hệ thống cách nhiệt được Hiệp hội các nhà sản xuất điện quốc gia (NEMA) tiêu chuẩn hóa:

Công thức chuyển đổi nhiệt độ: T( độ F)=T( độ ) × 9/5 + 32

Mức tăng nhiệt độ cho phép được tính toán dựa trên nhiệt độ môi trường cơ sở 40 độ.

Tổng nhiệt độ vận hành=Nhiệt độ môi trường cơ bản + Mức tăng nhiệt độ cho phép + Biên điểm nóng của cuộn dây.

Ví dụ về cách điện loại F: 40 độ + 105 độ + 10 độ=155 độ

Động cơ không nên chạy liên tục ở nhiệt độ định mức tối đa. Tuổi thọ sử dụng giảm đi một nửa khi nhiệt độ tăng thêm 10 độ so với nhiệt độ định mức.

Cách điện loại B được sử dụng rộng rãi cho động cơ 60Hz Bắc Mỹ; Lớp cách điện F là tiêu chuẩn cho động cơ 50Hz toàn cầu.