Любой компонент или система, выделяющая рабочее тепло, которое может отрицательно повлиять на его работу, должны охлаждаться. Это одно из тех простых инженерных правил, которые вы выучили в школе и, вероятно, игнорировали, пока вам не поручили реализовать реальный проект управления температурным режимом.
Если не считать дросселирования мощности в системе, применения некоторых радиаторов или использования труб, или охлаждающих пластин, вам понадобится вентилятор для перемещения воздуха и охлаждения. Это означает выбор конструкции осевого или центробежного вентилятора. Вопрос в том, какой дизайн лучше всего подойдет для ваших нужд? Эта статья призвана помочь.
Что такое осевые вентиляторы?
Осевой вентилятор имеет вращающийся вал (ось) с приводом от двигателя, на котором установлены наклонные лопасти, втягивающие воздух и выталкивающие его в направлении, параллельном валу. Осевые вентиляторы иногда называют пропеллерными. Вы также можете услышать термины «трубоаксиальные» или «ванеаксиальные вентиляторы». Это просто осевые вентиляторы, предназначенные для установки в воздуховоде.
Осевые вентиляторы выбрасывают воздух параллельно воздухозаборнику. Осевые вентиляторы эффективно перемещают большие объемы воздуха для охлаждения объектов или вентиляции помещений. Они доступны практически любого размера, от уровня платы до размера комнаты, и им не требуется много энергии для работы (в зависимости от размера). Они также бывают моделей переменного и постоянного тока.
- Вентиляторы с питанием от переменного тока обычно рассчитаны на напряжение выше 100 вольт и используют сетевой ток.
- Напряжение вентилятора с питанием от постоянного тока может быть намного ниже (3, 5, 12, 24 или 48 В постоянного тока), но обычно оно обеспечивается источником питания или батареями.
Однако поток воздуха, создаваемый осевыми вентиляторами, имеет низкое давление. Такое сочетание низкого давления с большим потоком воздуха идеально подходит для охлаждения оборудования и помещений, поскольку поток воздуха равномерно распределяется в определенной области.
Общие области применения осевых вентиляторов
Осевые вентиляторы эффективно и экономично перемещают большие объемы воздуха и обычно используются для охлаждения как малых, так и больших помещений. Они могут охлаждать электронное оборудование или компьютерные комнаты. Их можно использовать в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, в конденсаторах переменного тока, теплообменниках или для точечного охлаждения в промышленных системах. Осевые вентиляторы также могут работать как вытяжные вентиляторы.
Что такое центробежные вентиляторы?
Центробежные вентиляторы иногда называют радиальными вентиляторами или центробежными нагнетателями. У них есть ступица с приводом от двигателя, которая содержит крыльчатки, которые нагнетают воздух в корпус вентилятора, который затем направляется к выходу. Центробежные вентиляторы нагнетают воздух под углом 90 градусов (перпендикулярно) к воздухозаборнику.
Центробежные вентиляторы создают давление воздуха внутри корпуса вентилятора. Они производят постоянный поток воздуха под высоким давлением по сравнению с осевыми вентиляторами, но перемещают меньшие объемы воздуха. Они доступны с загнутыми вперед или назад рабочими колесами для нагнетания или всасывания. Центробежные вентиляторы выбрасывают воздух из кожуха, что позволяет им нацеливаться на определенную область, что делает их более подходящими для охлаждения определенной части электронного приложения, которое выделяет больше тепла, например, силового полевого транзистора, DSP или FPGA. Как и осевые вентиляторы, они также бывают моделей с питанием от переменного и постоянного тока, в зависимости от применения, но центробежным вентиляторам обычно требуется больше энергии для работы, чем осевым вентиляторам. И центробежные, и осевые вентиляторы издают звуковой и электромагнитный шум, но центробежные модели несколько громче осевых. Поскольку в обеих конструкциях вентиляторов используются двигатели, электромагнитные помехи любого из них могут повлиять на производительность системы в чувствительных приложениях.
Как и осевые вентиляторы, центробежные вентиляторы также доступны в различных размерах, скоростях и занимаемой площади. Их конструкция с кожухом, окружающим движущиеся части, надежна, долговечна и ее довольно сложно повредить.
Сочетание высокого давления с подачей воздуха малого объема делает центробежные вентиляторы идеальными для перемещения воздуха через концентрированные зоны, такие как воздуховоды или трубы, а также для вытяжки или вентиляции.
Общие области применения центробежных вентиляторов
Благодаря надежности и долговечности своей конструкции центробежные вентиляторы могут хорошо работать во многих приложениях, которые функционируют в суровых и грязных средах с твердыми частицами, горячим воздухом и газами. Поскольку они обычно используются с воздуховодами или трубопроводами, они хорошо работают в системах кондиционирования или сушки, даже на уровне небольших систем. Для электроники часто используются центробежные вентиляторы и в небольших устройствах, таких как ноутбуки, из-за того, что воздух выбрасывается под углом 90 градусов от воздухозаборника, что приводит к большей направленности.
Помехи и шум, создаваемые вентиляторами
На раннем этапе проектирования следует уделить внимание помехам. Все вентиляторы могут генерировать электромагнитные помехи (ЭМП) либо от самого вентилятора (излучаемые ЭМП), либо от проводов питания (кондуктивные ЭМП). Помехи также могут возникать из-за неудерживаемых магнитных полей (UMF), возникающих из-за магнитов двигателя или обмоток статора. В зависимости от приложения раннее внимание к этим факторам на этапе проектирования может сэкономить время и деньги. Вентиляторы с питанием от постоянного тока, как правило, производят меньше электромагнитных помех, чем вентиляторы с питанием от переменного тока.
Осевые вентиляторы обычно производят меньше шума, чем центробежные. Слышимый шум также будет создаваться любым работающим вентилятором и может учитываться при проектировании в зависимости от конечного использования. Шум зависит от применения, размещения в системе, плотности компонентов, количества перемещаемого воздуха, размера вентилятора, используемых типов подшипников и т. д. Подшипники в вентиляторе не только влияют на акустику, но могут изменить срок службы и возможные области применения. Звуковой шум часто можно уменьшить за счет лучшего размещения вентиляторов, механической изоляции или использования решеток на входе воздуха или диффузоров на выходе. Как правило, чем выше ЭПМ или количество перемещаемого воздуха, тем больше шум. Тем не менее, вентилятор большего размера, движущийся с таким же объемом ЭПМ, что и вентилятор меньшего размера, обычно работает тише. Опять же, осевые вентиляторы обычно тише центробежных.
