The soğutma fanı herkes tarafından bilinmelidir. Bilgisayarlar, su sebilleri, buzdolapları, klimalar, hava temizleyiciler, otomobiller vb. içinde onun şekli bulunacaktır ve birçok endüstride popüler bir soğutma cihazıdır. Soğutma fanlarının temelleri hakkında ne kadar bilginiz var? Yapısı, çalışma prensibi veya çeşitli soğutma fanı türlerinin performansı nedir?

1. Soğutma Fanı Yapısı

Soğutma fanının dönme süreci, stator sargısının elektriklendirilmesi ve fan kanatlarına bastırılan kalıcı manyetik halkanın birbirini ittiği bir süreçtir. Soğutma fanı temel olarak dört bölümden oluşur: rotor, stator, motor ve dış çerçeve.

1.1 Fırçasız DC Motorun Bileşimi

Kalıcı bir mıknatıs rotoru, çok kutuplu bir sargı statoru, bir konum sensörü ve bir elektronik komütasyon sürücü kontrol devresinden oluşur.

1.2 Rotor Bileşimi

Motor kasası + mıknatıs halkası + mil çekirdeği + fan kanatlarından oluşur. Bunlardan fan kanatları hava akışı oluşturmak için kullanılır ve mil çekirdeği fan kanatlarının dönmesini desteklemek ve dengelemek içindir.

Bir mıknatıs halkası, artık manyetizmaya sahip bir nesnedir. Güçlü bir manyetik alan tarafından manyetize edildikten sonra, nesne harici bir manyetik alan uyarımı olmadığında manyetik özelliklerini korur, yani aynı kutuplar birbirini iter ve zıt kutuplar birbirini çeker. Mıknatıs halkasının dış çerçevesi (motor kasası), mıknatıs halkasını sabitlemek için kullanılır.

1.3 Stator Parçası

Stator, emaye tel + plastik kaplı silikon çelik sac + yatak + Hall sensör algılama + sürücü devre kartı + yatağından oluşur. Yatağın rolü, hızı artırmak, sürtünmeyi azaltmak ve fanın uzun süre çalışmasını sağlamaktır. Destek yayı, yatağı denge milinden ayırmak için kullanılır. Tutma halkası, tüm dönen parçayı sabitlemek için kullanılır.

1.4 Dış Çerçeve

Soğutma fanının dış çerçeve kısmı, temel olarak destekleme ve hava akışını yönlendirme işlevi görür.

2. Soğutma Fanı Nasıl Çalışır

Ampere'in sağ el kuralına göre, bir iletkenden bir akım geçtiğinde, etrafında bir manyetik alan oluşacaktır. İletken başka bir sabit manyetik alana yerleştirilirse, nesnenin hareket etmesine neden olan bir çekme veya itme oluşacaktır.

Soğutma fanının içinde, silikon çelik sacı çevreleyen bir kauçuk mıknatıs takılıdır. Stator çekirdeğinin etrafına iki set bobin sarılır ve bir Hall sensör bileşeni, bir dizi devreyi kontrol etmek için senkron bir algılama cihazı olarak kullanılır.

Bu devre, stator çekirdeğinin etrafına sarılan iki set bobinin dönüşümlü olarak çalışmasını sağlar, böylece silikon çelik sac farklı manyetik kutuplar üretir ve bu da kauçuk mıknatısla itme kuvveti oluşturur. Çekme ve itme kuvveti fanın statik sürtünmesinden büyük olduğunda, fan kanatları doğal olarak dönecektir.

3. Soğutma Fanı Hızı

Soğutma fanının hızı, fan kanatlarının dakikada kaç kez döndüğünü ifade eder ve birimi rpm'dir. Fan hızı, motorun iç sargısının dönüş sayısı, çalışma voltajı, fan kanatlarının sayısı, eğim açısı, yükseklik, çap ve yatak sistemi tarafından belirlenir.

Soğutma fanının dönme hızı, dahili bir dönme hızı sinyali aracılığıyla ölçülebilir veya harici olarak ölçülebilir. Harici ölçüm, fanın ne kadar hızlı döndüğünü görmek için diğer cihazların (bir sıcak tel anemometre gibi) kullanılmasıdır ve dahili ölçüm doğrudan BIOS'ta veya yazılım aracılığıyla kontrol edilebilir.

Ortam sıcaklığı değiştikçe, bazen talebi karşılamak için farklı hızlarda fanlar gerekir. Bazı fanlar, mevcut çalışma sıcaklığına (soğutucunun sıcaklığı gibi) göre fanın hızını otomatik olarak kontrol edebilir. Sıcaklık yüksekse, hız artırılacak ve sıcaklık düşükse, hız azaltılacaktır.

4. Soğutma Fanı Hava Hacmi

Soğutma fanının hava hacmi, hava soğutmalı radyatör fanı tarafından dakikada boşaltılan veya alınan toplam hava hacmini ifade eder. Kübik fit olarak hesaplanırsa, birimi CFM'dir. Kübik metre olarak hesaplanırsa, CMM'dir. Radyatör ürünlerinde sıklıkla kullanılan hava hacmi birimi CFM'dir (dakikada yaklaşık 0,028 metreküp).

Aynı soğutucu malzemesi durumunda, hava hacmi, hava soğutmalı soğutucunun ısı dağılım kapasitesini ölçmek için en önemli göstergedir. Açıkçası, radyatörün hava hacmi ne kadar büyükse, soğutma fanının soğutma kapasitesi de o kadar yüksektir. Bunun nedeni, havanın ısı kapasitesi oranının sabit olması ve daha büyük bir hava hacmi, yani birim zamanda daha fazla hava daha fazla ısı alabilmesidir.

Elbette, aynı hava hacminde, ısı dağılım etkisi rüzgarın akış modu ile ilgilidir. Hava hacmi ve rüzgar basıncı iki göreceli kavramdır.

5. Soğutma Fanının Kontrol Sinyali

En yaygın olanı 2 telli fandır. 2 tel güç teli (kırmızı) ve toprak teli (siyah)dir. 2 telli bir fan, açıldığında tam hızda çalışır ve anakart CPU'su fan hızını kontrol edemez ve ayrıca fanın şu anda çalışıp çalışmadığını da bilmez.

Biraz daha gelişmiş olanı 3 telli fandır. 3 tel güç teli (kırmızı), toprak teli (siyah), hız ölçüm teli (sarı)dir.

Hız ölçüm hattı, mevcut fan hızını bildirmek için CPU'ya bir sinyal veren bir çıkış hattıdır.

Son olarak, 4 telli fan hakkında konuşalım. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bu aynı zamanda en sık kullanılan hız ayarlı fandır.

4 telli fan, 3 telli fandan bir tane daha kontrol sinyaline sahiptir ve CPU, fanın hızını kontrol etmek için PWM dalgaları (ayarlanabilir görev döngüsü) çıkarır.

6. 4 Tip Soğutma Fanının Özellikleri

Aşağıda, soğutma fanının içinden ve dışından hava akışının farklı yönlerine göre sınıflandırma tanıtılmaktadır.

6.1 Eksenel Akış Fanı

Eksenel bir fanın kanatları, havayı mil ile aynı yönde (paralel yönde) akmaya iter. Eksenel akış fanının pervanesi, pervaneye biraz benzer. Çalışırken, hava akışının çoğunun akış yönü mile paraleldir.

Eksenel fanlar, giriş hava akışı sıfır statik basınçta serbest hava olduğunda en az güç tüketir. Çalışırken, güç tüketimi hava akışının geri basıncının artmasıyla artacaktır.

Eksenel akış fanı kompakt yapı, yerden tasarruf ve kolay kurulum özelliklerine sahip olduğundan, yaygın olarak kullanılmaktadır. Eksenel fanlar genellikle elektrikli ve elektronik ekipmanların kabinine monte edilir ve bazen motora entegre edilir.

Eksenel akış fanlarının ana özellikleri yüksek akış hızı ve orta rüzgar basıncıdır ve genel ortamın ısı dağılım gereksinimlerini karşılarlar.

6.2 Çapraz Akış Fanı

Çapraz akış fanları geniş alanlı hava akışı oluşturabilir ve genellikle ekipmanların geniş yüzeylerini soğutmak için kullanılır. Bu fanın girişi ve çıkışı mile diktir.

Çapraz akış fanı, çalışmak için nispeten uzun, namlu şeklinde bir fan pervanesi kullanır. Namlu şeklindeki fan pervanesinin çapı nispeten büyüktür. Büyük çap nedeniyle, genel hava sirkülasyonunu sağlama temelinde nispeten düşük bir hız kullanmak mümkündür, böylece yüksek hızlı çalışmanın neden olduğu gürültü azaltılır. Çoğunlukla asansörlerde, klimalarda, otomobillerde ve diğer ekipmanlarda kullanılır.

Çapraz akış fanlarının ana özellikleri düşük akış hızı, düşük rüzgar basıncı ve geniş ısı dağılım alanıdır.

6.3 Karışık Akış Fanı

Karışık akış fanına diyagonal akış fanı da denir. Bu tür bir karışık akış fanı görünüşte eksenel akış fanından farklı değildir. Aslında, karışık akış fanının hava girişi yönü mil boyunca, ancak hava çıkış yönü mil ile mile dik olan çizgi arasındaki diyagonal yöndedir.

Pervanenin konik şekli ve bu fanın gövdesi nedeniyle, rüzgar basıncı nispeten yüksektir.

Karışık akış fanlarının ana özellikleri, daha iyi ısı dağılımı elde etmek için yüksek akış hızı ve nispeten yüksek rüzgar basıncıdır.

6.4 Santrifüj Fan

Santrifüj fan çalışırken, kanatlar havayı mile dik bir yönde (yani radyal yönde) akmaya iter. Hava girişi yönü mil boyunca ve hava çıkış yönü mil yönüne diktir.

Çoğu durumda, eksenel bir fan kullanarak soğutma etkisi elde edilebilir. Ancak, bazen hava akışının boşaltmak için 90 derece döndürülmesi veya daha büyük bir rüzgar basıncı gerekirse, bir santrifüj fan kullanılmalıdır.

Santrifüj fanların ana özellikleri, rüzgarın akış yönünü değiştirmek, nispeten sınırlı akış hızı ve yüksek rüzgar basıncıdır.