Connaissances communes pour la sélection des ventilateurs de refroidissement

I. Connaissances générales de base pour la sélection du ventilateur de refroidissement

Les informations essentielles suivantes doivent être confirmées lors de la sélection des ventilateurs :

★ Taille des dimensions du ventilateur

★ Confirmez si le ventilateur est de type DC (courant continu) ou AC (courant alternatif).

★ Tension d'alimentation nominale :

Options CA : 220 V, 110 V, 380 V ; Options CC : 5 V, 12 V, 24 V, 36 V, 48 V.

★ Type de roulement : roulement à billes ou roulement à manchon

★ Débit d'air et vitesse de rotation (par exemple, mètres cubes par minute, pieds cubes par minute)

★ Valeur de pression statique

Plage de paramètres de sélection du ventilateur

- Tension : 3 V ~ 220 V

- Dimensions : 20 mm ~ 280 mm

- Vitesse de rotation : 2 000 ~ 25 000 tr/min

- Bruit minimum : 20 dBA

- Caractéristiques fonctionnelles : régulation de vitesse PWM, détection du signal de vitesse FG, alarme de perte de rotation RD, redémarrage automatique-AS, protection contre l'inversion de polarité

- Performances de protection : protection de récupération automatique-, protection contre les sous-tensions, protection contre les -protections contre les surtensions, étanchéité IP68, résistance à l'humidité-, anti-corrosion, résistance au brouillard salin

- Matériau : plastique PBT (ignifuge UL94V-0, conforme à la norme environnementale RoHS 2.0)

- Catégories de roulements : roulement à billes, roulement hydraulique, roulement à manchon

II. Introduction aux types de roulements

Palier à manchon

Dans la conception traditionnelle d'un moteur de ventilateur CC sans balais, l'ensemble rotor du ventilateur et son arbre central traversent le palier lisse, qui est fixé de manière pivotante au centre du stator du moteur. Un jeu approprié est maintenu entre le rotor et le stator, ainsi qu'entre le noyau de l'arbre et le roulement pour éviter le blocage de l'arbre et la rotation bloquée.

Après l'entrée de l'alimentation, le stator génère un flux magnétique induit entre le rotor et le stator. Contrôlé par le circuit d'entraînement, ce champ magnétique entraîne la rotation du ventilateur. La structure conventionnelle du moteur de ventilateur ne comprend qu'un rotor de ventilateur, un stator et un circuit d'entraînement ; il tourne par induction magnétique avec l'arbre pivoté à l'intérieur du palier lisse.

Avantages du roulement à manchon

A. Résistant aux chocs physiques, moins de dommages pendant le transport

B. Faible coût, avec un avantage de prix important par rapport aux roulements à billes

Inconvénients du roulement à manchon

A. La poussière ambiante est aspirée dans le noyau du moteur pendant le fonctionnement du ventilateur, se mélangeant au lubrifiant autour du roulement pour former de la boue, ce qui crée un bruit de fonctionnement ou même bloque complètement le ventilateur.

B. L'alésage intérieur du roulement s'use facilement, ce qui réduit la durée de vie

C. Ne convient pas aux produits portables

D. Un jeu étroit entre le roulement et le noyau de l'arbre entraîne de mauvaises performances de démarrage du moteur

E. Le gaz à haute température généré par la friction entre le noyau de l'arbre et le roulement est bloqué par les dispositifs de retenue d'huile et les rondelles aux deux extrémités du roulement, formant des nitrures qui obstruent le jeu et entravent la rotation fluide du ventilateur.

Roulement à billes

Les roulements à billes reposent sur des sphères métalliques roulantes avec contact ponctuel, ce qui permet un démarrage facile. Un ressort est associé au roulement à billes pour pousser contre sa bague métallique extérieure, de sorte que tout le poids du rotor du ventilateur repose sur le roulement à billes avec support indirect du ressort. Cette conception s'adapte aux produits portables utilisés sous différents angles d'inclinaison, bien que les chutes et les chocs violents doivent être évités pour éviter des dommages aux roulements, un bruit excessif et une durée de vie raccourcie.

Avantages du roulement à billes

A. Le laminage par point-de sphères métalliques permet un démarrage facile

B. Applicable aux produits portables fréquemment utilisés sous différents angles de placement (éviter les chutes ou les impacts aléatoires)

C. Durée de vie plus longue par rapport aux roulements à manchon

Inconvénients du roulement à billes

A. Structure portante fragile qui ne peut pas résister à un impact physique important

B. Les sphères métalliques roulantes produisent un bruit plus fort pendant le fonctionnement du moteur

C. Coût unitaire plus élevé, manque de compétitivité par rapport aux paliers lisses

D. Approvisionnement instable et quantité contrôlable de roulements à billes

E. La conception du positionnement basée sur Spring-complique le travail d'assemblage

III. Principes de fonctionnement du ventilateur

Principe de fonctionnement des ventilateurs DC

Selon la règle de la main droite-d'Ampère, le courant traversant un conducteur génère un champ magnétique environnant. Si le conducteur est placé à l’intérieur d’un autre champ magnétique fixe, des forces attractives ou répulsives seront produites pour entraîner le mouvement.

Un aimant en caoutchouc pré-magnétisé est fixé à l'intérieur des pales d'un ventilateur CC. Deux ensembles de bobines sont enroulés autour du noyau en acier au silicium au niveau de l'axe, associés à un capteur à effet Hall comme unité de détection synchrone pour contrôler un circuit de commutation. Ce circuit alterne l'alimentation électrique des deux ensembles de bobines, générant des pôles magnétiques alternés sur le noyau en acier au silicium. L'attraction et la répulsion entre ces pôles et l'aimant en caoutchouc surmontent la friction statique du ventilateur pour faire tourner les pales. Le capteur Hall fournit des signaux synchrones continus pour maintenir la rotation, et le sens de rotation suit la règle de la main droite de Fleming-.

Principe de fonctionnement des ventilateurs AC

Les ventilateurs AC diffèrent des ventilateurs DC : la tension d'alimentation AC alterne continuellement les polarités positives et négatives, contrairement à la tension DC fixe. Un circuit de commande dédié est nécessaire pour alterner l’excitation de la bobine et générer des champs magnétiques alternatifs.

La vitesse de commutation des pôles magnétiques sur le noyau en acier au silicium est déterminée par la fréquence fixe du secteur CA. Une fréquence plus élevée conduit à une alternance de champ magnétique plus rapide et à une vitesse de rotation théoriquement plus élevée, de la même manière que le nombre de paires de pôles augmente la vitesse du ventilateur CC. Cependant, une fréquence trop élevée entraînera de mauvaises performances de démarrage.

IV. Spécifications de bruit

Le bruit du ventilateur est mesuré dans une chambre anéchoïque avec un bruit de fond inférieur à 15 dBA. Le ventilateur d'essai fonctionne à l'air libre, avec un sonomètre placé à 1 mètre de la prise d'air.

Les valeurs du bruit du ventilateur sont tracées sous forme de niveau de pression acoustique (SPL) sur les bandes d'octave. L’effet perceptuel des changements de dBA est illustré ci-dessous :

Un changement de . 3 dBA : à peine perceptible

Changement de B. 5 dBA : clairement perceptible

Changement de C. 10 dBA : perçu comme deux fois plus fort

Classification du niveau de bruit

A. 0 ~ 20 dBA : extrêmement faible

B. 20 ~ 40 dBA : faible

C. 40 ~ 60 dBA : modéré

D. 60 ~ 80 dBA : fort

E. 80 ~ 100 dBA : très fort

F. 100 ~ 140 dBA : assourdissant

V. Définitions du débit d'air et des unités

(Cliquez : Tableau de conversion automatique du débit d'air et de la pression statique)

- CFS : pieds cubes par seconde (ft³/s)

- CFM : pieds cubes par minute (ft³/min)

- CMS : mètre cube par seconde (m³/s)

- MMT : mètre cube par minute (m³/min)

- CMH : mètre cube par heure (m³/h)

- L/s : litre par seconde

- L/min : litre par minute

VI. Définitions de la pression statique et des unités

Explications de l’unité de pression statique

- N (Newton) : 1 N=0.101097 kgf

- Pa (Pascal) : 1 Pa=1 N/m²

- mmAq (Aq=Aqua, signifiant colonne d'eau, également écrit mmH₂O) : 1 mmAq=1 kg/m²

- atm (pression atmosphérique standard) : 1 atm équivaut à 760 mmHg sous un air sec à 0 degré. Le mercure est 13,5947 fois plus dense que l'eau, donc 1 atm équivaut également à 10332 mmH₂O

- barre : 1 barre=10⁵ Pa

Définition du volume d’air

Le volume d'air (Quantité d'air / Capacité) fait référence au volume d'air aspiré par un ventilateur par unité de temps, noté Q (m³/min) pour l'air d'admission. Le volume de gaz change avec la pression et la température ; par conséquent, les mesures du volume d'air évacué doivent spécifier la pression et la température ambiantes, d'où le terme « volume d'air d'admission ».

Climatisation standard

Air humide à 20 degrés, pression atmosphérique de 760 mmHg et humidité relative de 65 % ; poids spécifique=1.2 kg/m³

Climatisation de référence

Air sec à 0 degré, pression atmosphérique de 760 mmHg et 0 % d’humidité relative ; poids spécifique=1.293 kg/m³, exprimé en Nm³/min (mètres cubes normaux par minute)

VII. Indice de protection contre la pénétration (IP)

Les indices IP sont un ensemble de normes physiques définies selon la norme CEI 60529 (BS EN 60529:1991). Chaque indice IP se compose de deux chiffres (par exemple IP55) :

1. Le premier chiffre définit la protection contre le contact humain et les particules solides

2. Le deuxième chiffre définit la protection contre la pénétration d'eau liquide

Classes de température d’isolation du moteur de référence

Les températures de fonctionnement maximales autorisées des systèmes d'isolation sont normalisées par la National Electrical Manufacturers Association (NEMA) :

Formule de conversion de température : T( degré F)=T( degré ) × 9/5 + 32

L'augmentation de température admissible est calculée par rapport à une température ambiante de base de 40 degrés.

Température de fonctionnement totale=Température ambiante de base + Élévation de température admissible + Marge de point chaud de la bobine.

Exemple d'isolation de classe F : 40 degrés + 105 degrés + 10 degrés=155 degrés

Les moteurs ne doivent pas fonctionner en continu à leur température nominale maximale. La durée de vie est réduite de moitié pour chaque augmentation de 10 degrés au-dessus de la température nominale.

L'isolation de classe B est largement utilisée pour les moteurs nord-américains de 60 Hz ; L'isolation de classe F est standard pour les moteurs mondiaux de 50 Hz.