Вентилятор принудительного охлаждения своими руками

Делаем кнопку принудительного вкл. вентилятора на Ваз

Принудительное включение вентилятора охлаждения. Система охлаждения в двигателе на ваз-классике сама по себе не плоха, однако ее можно улучшить, сделав включение вентилятора принудительным. Зачем это нужно? Бывают случаи, когда на таких автомобилях очень поздно начинает свою работу вентилятор, поэтому летом система охлаждения не справляется со своей задачей.

Соответственно, двигатель начинает перегреваться, а в некоторых случаях и вовсе перестает работать. Принудительное включение нужно для того, чтобы сохранить двигатель в рабочем состоянии на долгое время.

Сам процесс не представляет из себя ничего сложного, нужно лишь установить кнопку, которая будет включать вентилятор в принудительном режиме. Для того, чтобы это сделать, понадобятся следующие материалы:

– два соединителя;
– кнопка, которая будет включать вентилятор;
– провода;
– изоляционная лента;
– острый нож.

Для начала необходимо врезаться в систему охлаждения.

Следующий шаг – заведение проводов в салон.

На следующем фото показано, как нужно вывести провода. Они вытаскиваются вместо заглушки. Если кнопка будет плоской, то это место идеально для нее подойдет.

Далее нужно подсоединить кнопку к проводам и установить ее на свое место.

Вот и все! Теперь в автомобиле можно будет включить вентилятор в любое время, просто нажав на кнопку!

Источник

Принудительное воздушное охлаждение электроники. Матчасть. Воздушное сопротивление РЭА

Принудительное охлаждение электроники это часто применяемая практика. У вас есть мощный элемент на плате? Нет проблем! Поставьте радиатор побольше, да вентилятор помощнее и вот вам решение вашей задачи. Но оказывается не все так просто. Мало того, что мощные вентиляторы создают высокий уровень шума, так ведь и у самого электронного устройства есть сопротивление воздушному потоку. Здесь не работает правило «больше, значит лучше». Почему, будет рассказано в этой статье. Кроме того, на самые крутые из вентиляторов, которые ввозятся из-за рубежа, нужно получать лицензию на импорт.

Постановка проблемы

Скажем, вы нашли мощный вентилятор постоянного тока с объемным расходом воздуха порядка 30фт3\мин. Вашей радости нет предела, ведь чем больше расход воздуха, тем больше скорость потока воздуха внутри устройства, что в свою очередь дает возможность лучше охладить элементы. Однако 30фт3\мин – это тот расход воздуха, который мы бы получили, если бы на пути потока воздуха не было никаких воздушных сопротивлений, что, скорее всего, не реалистично.

Наверняка вы видели такие (Рис.1) кривые в даташитах на вентиляторы (если вы, конечно, когда-нибудь заглядывали в них. Дует и дует). Попробую объяснить ее значение. По оси ординат отложен гидравлический напор (hydraulic heads в англ. литературе) в мм (или чаще в дюймах) водяного столба, а по оси абсцисс — поток в кубофутах в минуту. Максимальное значение давления можно получить, если закрыть, скажем, ладонью, вентилятор. В этом случае потока воздуха не будет, а вся энергия пойдет на создание давления. Если препятствий воздушному потоку нет, то у нас разовьется максимальный объемный расход, что есть хорошо.

Рис. 1. Типичная кривая производительности вентилятора PMD1204PQB1-A.(2).U.GN.

Реальность же обычно такова, что система имеет конечное воздушное сопротивление и нужно выбрать точку на кривой, чтобы получить реальное значение объемного расхода. Зависимость в системе имеет квадратичный вид.

R – общее воздушное сопротивление системы. G – объемный расход воздуха. Сопротивление обычно складывается из потерь на взаимодействие воздушного потока с печатной платой, корпусом, входными и выходными отверстиями, различными расширениями и сужениями в корпусе. Для всех для таких элементов в специальной литературе имеются приближенные формулы для расчета сопротивления.

Рис. 2. Кривая производительности вентилятора и сопротивление системы.

Способы включения вентиляторов

Часто, для охлаждения системы используются несколько вентиляторов. Есть разница в том, как вы собираетесь их поставить – параллельно или последовательно. Параллельно – это когда вы ставите два вентилятора рядом, а последовательно – это два вентилятора друг за другом. Последовательная установка увеличивает статическое давление и больше подходит к системам с высоким внутренним сопротивлением (например, когда у вас очень плотная установка элементов в корпусе и вентиляционная перфорация не впечатляет)(Рис.3), а параллельная )(Рис.4), наоборот, для систем с низким сопротивлением воздушному потоку и используется для увеличения массового расхода.

Рис. 3. Включение вентиляторов последовательно

Рис. 4. Включение вентиляторов параллельно

На графике (Рис. 4) видно, что при установке в параллель мы увеличиваем объемный расход, чтобы получить конечный результат мы просто должны прибавить к объемному расходу первого вентилятора объемный расход второго и перестроить график. Ситуация для последовательного включения та же самая, но тут мы складываем давления. Хочу отметить, что лучше использовать два одинаковых вентилятора (особенно в случае с последовательном включении). В противном случае, вы можете столкнуться с неприятными явлениями, например с тем, что воздух у вас пойдет в обратную сторону. Замечу, что использование дополнительных вентиляторов не приведет к N-кратной производительности системы охлаждения.

Как описать воздушное сопротивление электронного устройства

Для характеристики отклика устройства на воздушный поток можно воспользоваться аналогией с электрической цепью (тут применяется метод аналогий). Воздушное сопротивление – электрическое сопротивление. Воздушный поток – электрический ток. Падение напряжения – потери в давлении. Есть еще емкости и индуктивности, но они нам не нужны в данном случае. Поэтому для того, чтобы описать систему, нужно выделить отдельные части, которые оказывают существенное влияние на поток воздуха, записать для каждой выражение воздушного сопротивления. Они достаточно просты. Затем, записывается цепь сопротивлений воздушного потока, ищется общее сопротивление и, наконец, строится характеристическая кривая вашего устройства. Этим мы и займемся на основе примера. Но для начала я приведу основные составные элементы, на которые можно разложить ваше устройство, и записать для них воздушные сопротивления.

На следующем рисунке представлено выражение для перфорированной стенки. Или просто для отверстия. Можно описывать входные вентиляционные стенки.

Рис. 5. Перфорированная стенка и выражение для нее.

Часто, в устройстве есть отсеки с разными объемами. Так вот, да, они тоже имеют воздушное сопротивление.

Рис. 6. Расширение объема.

Резкий поворот.

Рис. 7. Поворот.

Взаимодействие между двумя поверхностями будь то ПП или поверхность корпуса.

Рис. 8. Трение

Возникает вопрос, а как нам описать воздушное сопротивление ПП с расположенными на ней элементами? Неужели плату нужно описывать подробно, разбивая ее на подэлементы? Нет, не нужно. В нашем случае умными людьми было проделано множество опытов, расчетов и моделирования. В принципе, все платы можно свести к тому или иному типовому случаю с точки зрения обтекаемости воздухом. Для каждого из них существует более или менее точная эмпирическая формула для расчета. В следующей таблице показаны эти формулы для различных конфигураций и расположений ПП внутри корпуса. Нам нужен случай (a) – одиночная ПП.

Пример расчета

Для примера запишем воздушное сопротивление для следующего корпуса с расположенной в ней ПП.

Рис. 9. Пример устройства, для которого был произведен расчет.

В данном случае присутствуют следующие воздушные сопротивления: входная перфорация, расширение на выходе вентилятора, сопротивление ПП, сопротивление между ПП и верхней крышкой корпуса, сопротивление выходной перфорации. Все эти сопротивления записываются последовательно, и тут нет ничего сложного. Расчет приведен в приложенном файле MathCAD, поэтому кому надо, может заглянуть и воспользоваться наработками. Вам нужно использовать свои геометрические размеры элементов, перфорации. Кроме того в этом файле приводится расчет воздушного сопротивления радиаторов, которые установлены на ЦП1 и ЦП2. Здесь я не привожу их расчет. Все расчеты взяты из книги Gordon N. Elison Thermal Calculations for Electronics.
Приведу получившиеся результаты. На графике (Рис. 9) показано красным воздушное сопротивление и включение дополнительного вентилятора последовательно, а на рисунке 10, параллельно.

Рис. 9. Результаты расчета для включенных последовательно вентиляторов

Рис. 10. Результаты расчета для включенных параллельно вентиляторов

Система получилось с низким воздушным сопротивлением, следовательно больший эффект даст параллельное включение вентиляторов. Теперь, зная параметры системы можно приступать к расчету теплового режима Вашего электронного устройства. Как это сделать при помощи инженерных приближений описано здесь, а также подтверждение результата здесь при помощи моделирования в Autodesk CFD.

Данная статья была написана при помощи книги Gordon N. Elison Thermal Calculations for Electronics.

Источник

Практика автоматизации: Принудительное охлаждение электродвигателя

Как мы знаем, основное назначение асинхронного электродвигателя – преобразование электрической электроэнергии в механическую. Также мы знаем, что законы физики едины вне зависимости от силы научной и технической мысли, и данный процесс неизбежно сопровождается выделением тепла и, как следствие, нагревом электродвигателя.

Повышенная температура в меньшей степени несёт вред для металлических конструкций электродвигателя и в большей степени для изоляции обмоток, собственно, предельная рабочая температура электродвигателя определяется нагревостойкостью изоляции.

В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60085-2011 существует классификация нагревостойкости изоляции и соответствующая этим классам фактическая температура изоляции: Y (90°C), A (105°C), E (120°C), B (130°C), F (155°C), H (180°C), N (200°C), R (220°C), 250 (250°C).

В части буквенного обозначения классов нагревостойкости вышеуказанный ГОСТ схож (но не идентичен) с классификацией, установленной национальной ассоциацией производителей электрооборудования (NEMA).

Как обеспечивается охлаждение электродвигателя

Современная конструкция асинхронных электродвигателей технически выверена, технологична и эстетически прекрасна. Пассивное охлаждение осуществляется за счёт отвода тепла в атмосферу через корпус. Не случайно корпус двигателя имеет продольные ребра и фактически выполняет роль радиатора. Активное охлаждение и отвод тепла от корпуса осуществляется за счёт крыльчатки (осевого вентилятора) на валу двигателя с нерабочей стороны, вентилятор закрывается защитным корпусом.

Таким образом, электродвигатель во время работы сам себя охлаждает, что очень удобно и в большинстве случаев при номинальных режимах работы достаточно, иногда такую систему вентиляции называют самоохлаждением или зависимой.

Мы ведь с вами понимаем, что тема данной стати родилась не случайно

Простота конструкции самоохлаждения двигателя иногда играет с нами злую шутку и не позволяет использовать оборудование в желаемых нами режимах работы, в таких случаях на помощь приходит независимая вентиляция электродвигателя.

В каких случаях может потребоваться независимая вентиляция:

• Продолжительный режим работы* , характеризуется работой электродвигателя при неизменной нагрузке длительное время, за которое все части машины достигают установившейся (неизменной) температуры. В том случае если температура окружающей среды близка к верхней границе по паспорту устройства, то высока вероятность перегрева электродвигателя. Иными словами, нарушен теплообмен частей электродвигателя и окружающего воздуха.
• Режим работы с частыми пусками и остановами* – это последовательность рабочих циклов, длительность циклов такова, что электродвигатель не успевает достигнуть максимальной температуры, но при останове не охлаждается до температуры окружающей среды. Вероятность перегрева так же высока, как и в предыдущем случае.
• Частотно регулируемый режим работы с понижением частоты вращения . Понижение частоты (читай – скорости вращения вала) с глубиной перестройки более 10% несет опасность перегрева двигателя в следствии уменьшения потока воздуха с крыльчатки, расположенной на валу электродвигателя.
• Частотно регулируемый режим работы с повышением частоты вращения . Следуя логике из прошлого пункта, повышение частоты вращения вала должно снять риски перегрева оболочки электродвигателя, и это действительно так.
• Проблема в данном случае кроется в том, что крыльчатка вентилятора не рассчитана на работу при скорости отличной от номинальной, и если при понижении скорости вращения опасность кроется в снижении воздушного потока, то при незначительном повышении скорости вала вентилятор может создавать дополнительное аэродинамическое сопротивление, вызывая вибрацию и повышенную нагрузку на подшипники.
• Установка на вал электродвигателя энкодера и/или тормоза возможна только на нерабочую часть вала, как раз на место штатного вентилятора.

Подробнее о режимах работы электродвигателей S1-S10 можно узнать в ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004) Машины электрические вращающиеся.

Чем опасен перегрев электродвигателя

Воздействие повышенной температуры на изоляцию обмоток электродвигателя приводит к ухудшениям ее эксплуатационных характеристик: высыханию и растрескиванию электроизоляционных пропиток, повреждению керамических элементов, потери диэлектрических свойств. Как итог, межвитковое замыкание, потеря мощности или полный выход из строя электродвигателя.

Важно понять, что чем больше превышение температуры эксплуатации, тем быстрее протекает процесс снижения ресурса устройства, по некоторым непроверенным нами данным длительное превышение температуры эксплуатации на 10°С снижает ресурс электродвигателя вдвое, при незначительном превышении температуры этот процесс может протекать медленно, постепенно снижая производственный ресурс.

Что мы предлагаем?

Независимая вентиляция – проверенное временем решение для двигателей габарита от 63 до 200.

Независимая вентиляция представляет собой кожух (как правило, алюминиевый цилиндр) с вентилятором внутри, скорость вращения которого не зависит от скорости вращения вала электродвигателя, что обеспечивает эффективное охлаждение независимо от режима работы электродвигателя.

Важно, что независимая вентиляция устанавливается на место штатного кожуха, крепится штатными винтами и не требует никакой доработки или модернизации электродвигателя.

Какие преимущества нашего предложения?

• Большой ассортимент по наличию (уточняйте у менеджеров компании);
• Большая глубина защитного кожуха, позволяет монтировать на двигатели с тормозом и датчиком угла положения (энкодером);
• Универсальное крепление по стандарту DIN, соответствует отечественным двигателям АИС;
• Клеммная коробка с классом защиты IP55.

Источник