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冷却风扇的结构、风量静压特性及热防护

CHANBAEK 来源: 小小小向日葵 作者: 小小小向日葵 2023-11-18 17:42 次阅读

设备过热会导致许多问题,包括故障、产品寿命缩短、零件过早老化、故障和其他安全风险。冷却风扇和鼓风机对于高温应用至关重要。为了避免这些问题,必须为这些系统选择合适的冷却装置。

冷却风扇的特点根据其送风系统的不同而不同。下面介绍轴流风机、离心风机和贯流风机的结构以及风量-静压特性。还通过使用低速警报、失速警报和热保护器讨论了过热保护。

轴流风扇

位于圆柱形轮毂和机壳之间的环形流道中的螺旋桨(风扇叶片)用于强制供给空气,以产生沿旋转轴线方向的气流。

由于空气沿旋转轴流动,因此结构保持紧凑。轴流风扇能够产生大气流,适用于需要通风冷却的应用,其中必须冷却设备内部的整个空间。

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离心鼓风机

圆柱形转轮(前向叶片)的离心力产生大致垂直于旋转轴线的旋转流。产生的旋转流通过涡旋作用沿单向排列,压力相应升高。

由于排气口被缩小以将空气集中在指定方向,因此这些鼓风机用于局部冷却。静压也很高,这使得它们成为冷却空气不易流动的设备或使用管道吹气时的合适选择。

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贯流风机

横流风机的叶轮与离心风机类似,但风机两侧均被侧板覆盖,空气不会从轴向进入。结果,产生穿过叶轮的气流。横流风扇利用这些气流。由于使用长圆柱形叶轮吹送空气,因此空气的传播宽度较宽。此外,由于空气沿着叶轮的圆周向侧面排出,因此可以实现均匀的空气。

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气流-静压特性

压力损失

当空气沿着某一路径流动时,路径中任何阻碍流动的物体都会产生气流阻力。比较图4和图5所示的情况,我们可以看到图4所示的装置几乎是空的,因此装置内几乎没有气流阻力,气流下降很小。相比之下,图5所示的装置中气流的障碍物较多,增加了气流阻力,减少了气流。

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这种情况与阻抗在电流流动中的作用非常相似:当阻抗低时,电流大,当阻抗高时,电流小。气流阻力变成增加装置内静压的压力能。这称为压力损失。压力损失使用以下公式确定:

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就风扇而言,该公式表示,要实现一定的气流 (Q),风扇必须能够提供足够的静压,以增加设备内部的压力

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气流-静压特性

风扇特性通常用气流与产生该气流所需的静压之间的关系来表示,即气流-静压特性。例如,假设所需的空气流量为 Q1,设备伴随的压力损失为 P1。

当风扇特性如图6所示时,风扇在风量为Q1时能够产生P2的静压。这对于所需的气流来说绰绰有余,因为它超过了 P1 所需的静压值。
由于压力损失与风量的平方成正比,如果需要将风量加倍,那么所选择的风扇不仅必须能够提供两倍的风量,而且还必须能够提供四倍的静压。

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为风扇产品提供的保护和警报

当风扇随着时间的推移减慢从而减少气流时,需要持续气流冷却的应用可能会受到不利影响。低气流无法提供适当的冷却,这可能会导致电机组件出现问题。

如果这是一个问题,请考虑具有阻抗保护、过热保护、低速警报或失速警报的风扇。阻抗保护和过热保护可防止风扇电机损坏,而速度警报可确保您期望的性能并允许更有效地规划更换。

对于低风扇速度问题,我们建议查看具有低速警报、失速警报或脉冲输出的风扇。当风扇速度由于寿命终止或异物进入而下降到一定水平时,具有低速警报的风扇会输出警报信号。具有失速报警功能的风扇在冷却风扇停止运转时会输出报警信号。MRS和MRE系列交流轴流风机、MDS和MDA系列直流轴流风机、MBD系列直流离心风机和MFD系列直流贯流风机提供这些类型的报警。

具有低速警报的风扇

当由于风扇使用寿命或异物进入导致风扇速度下降时,会输出警报。这样就可以在风扇停止之前订购并更换新风扇。如果使用多个冷却风扇,则可以仅更换冷却能力下降的冷却风扇。即使风扇的冷却能力降低,对设备的影响也可以降到最低。

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带失速警报的风扇

失速警报通过在风扇停止时发送警报来工作。他们可以快速检测到有缺陷的停止,以便更换冷却风扇。

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过热保护装置

当风扇处于运行状态时,如果由于过载、环境温度升高或输入电流因某种原因而死机,会导致风扇温度急剧升高。如果风扇处于这种状态,风扇内部的绝缘性能可能会恶化,从而缩短其寿命,在极端情况下,会烧焦绕组并引起火灾。为了保护风扇免受此类热异常的影响,我们经UL和CSA标准认可并符合EN和IEC标准的风扇配备了以下过热保护装置。

热保护器

MRS 系列、MB 系列(叶轮直径 φ80 毫米(3.15 英寸)或更大)和 MF 系列风扇包含内置自动返回型热保护器。热保护器的结构如下图所示。热保护器采用双金属触点,触点中使用固体银。纯银的电阻是所有材料中最低的,导热系数仅次于铜。

热保护器工作温度

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(热保护器激活时的风扇绕组温度略高于上面列出的工作温度。)

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阻抗保护

MU和MB系列(MB520和MB630型)风扇配备了阻抗保护。阻抗保护风扇在风扇绕组中设计有较高的阻抗,因此即使风扇锁定,电流(输入)的增加也将降至最低,并且温度不会升高超过一定水平。

词汇表

分贝 (dB)

噪音水平以分贝单位 (dB) 表示。当噪声级以线性标度表示时,人耳可听到的最小噪声级为1,人耳所能承受的最大噪声级则用500万这样一个大数字来表示。相反,如果噪声(声压级)以分贝表示,则

因此,人耳可听到的声压范围可以方便地表示为0~130dB。

A 计权声压级

一般来说,人耳的可听范围在20Hz到20kHz之间。此外,低频和极高频率的声音不会对人耳造成干扰。因此,在不考虑频率的情况下,仅通过测量声压无法实现人耳感知的响度的准确指示。因此,声压级的测量必须根据频率进行校正,才能准确反映人类对响度的感知。该校正后的声压级称为 A 计权声压级。图 8 比较了校正后的测量值(A 计权声压级)与未校正的测量值(C 计权声压级)。

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