1、風扇性能測試知識培訓,肖宏明 2011/11/26,目錄,【一】風扇性能指標介紹【二】風扇特性,PQ曲線【三】風扇測試原理及操作,一.風扇性能指標,1.風量:(以時間單位之內 ,流體移動所形成體積之總和.)風量之應用 :提供設備散熱用所需之流量风量是风扇性能的整体衡量指标，不受到尺寸、结构、方式的限制，也不限于直流无刷风扇，可适用于任何空气导流设备。 风量平均风速 x 过风面积。可见，风扇风量的大小基本取决于风速的高低与过风面积的大小。过风面积相同，风速越高，风量越大；风速相同，过风面积越大，风量越大.公制單位表示法:每分鐘立方公尺(CMM : m3/min) 英制單位表示法:每分鐘立方英尺(
2、CFM : ft3/min)公英制之換算 : 1 CMM = 35.315 CFM,2.風壓:,風壓 (即风扇出风口与入风口间产生的压强差.)也可理解為流體移動所形成之壓力 ,亦為流體之速度 靜壓 :流體在靜止時表面所承受壓迫之程度 風壓之應用 :抵抗設備所產生阻力之力量 风压主要取决于扇叶的形状、面积、高度以及转速，前三者的影响较为复杂，跟转速的关系则简单直接转速越快，风压越大。风扇产品所说明的风量与风压均为理想状态下的最大值，即风扇入风口与出风口之间无压强差状态下的风量（最大风量），以及风扇向密闭气室内吹风，直至风量为零状态下气室与外界气压的差值（最大静压）。它们并非两个孤立的性能指标，而
3、是互相制约着，之间的关系就是流体力学中典型的流速与压强间的关系风量随着压强差的增大而减小，两者互相制约的程度则取决于扇叶形状与整体结构设计。公制表示法 :使直徑 1mm 之水柱 , 上升之高度 英制表示法 :使直徑 1In 之水柱 , 上升之高度 公英制之換算 : 1InH2O = 25.4mmH2O mmAq：Aq=Aqua(水柱)之簡稱; mmAq又稱mmH2O;,3.噪音噪音是各种设备越来越受到关注的指标。 測試距離數據轉換公式如附件:(噪音即风扇工作过程中产生的“非乐音”声响。)目前较为通行的测量标准为计权声级测量，通常采用A声级计权，常用单位：分贝（A）或dBA。 我們公司風扇的噪音
4、是在背景值(空房間時噪音值):低於18.5 dBA無迴響室中所測量。待測風扇在自由空氣中運轉，距入風口一米處置一噪音計(如下圖所示)。風扇的噪音值通常以音壓級(SPL)之倍頻帶繪出。分貝(dBA)的改變所形成的效應，如下列徵兆所示： 噪音程度： 0 20 dBA 很微弱 20 40 dBA 微弱 40 60 dBA 中度 60 80 dBA 大聲 80 100 dBA 很大聲 100 140 dBA 震耳欲聾,噪音測試:(圖示),待測風扇在自由空氣中運轉，距入風口一米處置一噪音計,規範如下:1.風扇放平,麥克風對准風扇中心 2.量測麥克風到風扇的距離,卷尺對准扇框中心 3.檢測麥克風到風扇的距
5、離為1米時,如果讀取噪音值小於背景值+10dB 時需調整測試距離,风扇的工作噪音主要有三个来源：轴承的摩擦与振动、扇叶的振动、风切噪音。a.轴承的摩擦与振动：不但产生噪音，而且影响性能，缩短器件寿命，降低能源利用效率，是产品设计中尽量解决的关键技术问题。 b.扇叶的振动：一般采用塑料制作的风扇扇叶具有一定的韧性，可以承受一定程度的物理形变，同样也会在推动空气过程中因受力发生振动，但幅度一般较小。另一种较为严重的振动则是由于扇叶质量分布不均，质心与旋转轴心存在偏心距所致。当扇叶面积（质量）或偏心距较大的情况下，可能会带动风扇甚至散热器整体发生振动，进而波及整个机箱。如果发生此类现象，则应怀疑风扇
6、品质与工作状态。 c.风切聲：流动的空气之间互相冲扰，与周围物体发生摩擦，叶片对气流的分离作用，周期性送风的脉动力等，都会产生噪音。空气流速越快，湍流越多，往往风噪也越大，而且会随着风速的提高呈加速度增大。普通的轴流风扇会在扇叶与外框间的空隙处产生反激气流，产生较大风噪的同时，更会对风量造成不利影响，也正因此出现了折缘、侧进风等改良设计。 标称噪音低于27dBA的风扇，均可归入静音之列；标称噪音2733dBA的风扇，勉强可算“安静”，但无法忽视其存在；标称噪音3340dBA的风扇，单独工作已经令人感到嘈吵，配合散热片后更甚；标称噪音在40dBA之上的风扇，一般为强劲的“暴力”扇，本身工作噪音已
7、不容小觑，搭配散热片后长期使用绝对是对人耳忍耐限度的挑战。 (如圖示),(圖示),4.转速： 转速是风扇各项性能指标的根本决定因素之一。 转速即风扇扇叶在单位时间内旋转的周数，单位一般为rpm，即rounds per minute-转每分。转速是风扇最容易测量的参数，高转速是各种“暴力”风扇力量的源泉，也是大噪音的根源。 转速基本上取决于风扇采用的电机性能。只要确定了风扇的物理规格、结构，各种性能就全部由转速决定。转速可以影响到风速、风量、风压、噪音、功率，甚至使用寿命。转速越高，风扇性能越强，即风速越快，风量越大，风压越大；同时，转速高，摩擦、振动就多、噪音就大，轴承等损耗设备的寿命就短；转
8、速提高，电机消耗功率增大也是必然结果。,二.風扇特性,系統阻抗:在一設備內之空間或零組件 , 對流體所形成之阻礙 , 使流體法順暢對流之程度a. 系統阻抗小 , 風扇之特性須風量大 , 風壓小b. 系統阻抗大 , 風扇之特性須風量小 , 風壓大性能曲線: 風扇性能曲線是用來表示風扇性能優劣 與否之曲線 , 如搭配系統阻抗線 , 可精的 選用適用之風扇 . 測試方法是由風扇測試臺 , 模擬各種不 同之操作點所形成之曲線 . 阻抗越大空氣越難進入系統,PQ曲線示意圖,三.風扇性能的測試原理及操作,一.如何測量風量與風壓 一般而言，測量氣流的特性十分困難，但可以用風洞來測試。 下圖是雙箱方式平面圖形
9、(如圖一)。可變排氣系統(variable exhaust system)抽出空氣來調整空氣密度，瞬間打開噴嘴將造成靜壓與風量的瞬間變化，然後讀取每個靜壓計上的壓力讀數。,最大風量的測量是調整可變排氣系統使B箱的靜壓為零的條件下所測得的風量。此時，A、B箱之間的靜壓差是在風扇運轉中而噴嘴打開時所測出。 最大靜壓的測量是A箱口的風扇處於運轉中而噴嘴關閉時所測到的。此情形即造成密閉箱，故其靜壓可達到最大值。A箱之靜壓值即其最大靜壓與大氣壓之差壓。 當風扇在額定電壓運轉穩定時，其實際測量值即可記錄下來。,LW-9015RSAN風洞裝置工作原理,本裝置是依據AMCA210-99規範Fig.12及Fig
10、.15結構設計制造的,其流量及壓力量測試原理如下: 1.壓力值量測:待測物下遊端PL7腔室對大氣壓的平均靜壓力狀態.待測物下遊端PL8腔室對大氣壓的平均總壓力狀態. 2.流量值量測:由噴嘴上下游PL5,PL6的壓力差值計算噴嘴的流速,再配合合理的及最低速度要求2800CFM,找出合理的值,再計算出以PL5位置為參考壓力的流量值. 量測風量範圍: 2.4250CFM 量測風壓範圍: 0120mmAq 測試最大風扇的尺寸: 140mm 風扇驅動用電源: DC30V,3A,LW進入控制系統界面(一),本軟件適用機型,操作: 1.確認全系統相關連線完成正確. 2.被測試物風扇或阻抗物依需求按裝於必要的
11、位置上. 3.相關電源確認無誤,將機器相關開關打開,主機裝置建議暖機15分鐘以上,使相關儀表穩定. 4.在控制主機箱上,將控制模式選在PC上.,風扇常用測試模式分為三種:1.定電壓模式:分指定及設定模式.a.指定模式電壓按設定步階方式輸出電壓命令.b.設定模式直接寫入要執行的電壓命令值.2.PWM模式:是指風扇在某固定電壓狀態下,以不同的頻率及duty cycle來控制其轉速.3.定轉速模式:設定被測風扇定轉速的執行值,因為轉速不容易為固定值,因些應給予適當的允許值.,附圖所示(二),定電壓模式,PWM模式,定轉速模式,定電壓模式設定,附圖所示:(三),風扇性能測試模式,系統阻抗測試模式,附圖
12、所示:(四),啟動,量測儀表及操作(附圖說明):a.變頻控制操作:開機時STOP鍵及燈會亮,操作執行前要按RUN鍵,RUN燈會亮,為待機狀態,同時動轉方向為FWD.b.吸氣或吹氣選擇模式開關.c.電腦或手動選擇模式開關.d.測試風扇轉速訊號來源,由風扇內部來選在Initial,由外部光纖來選擇External.e.壓力來源邏輯選擇鈕.f.手動模式時,手動操作.g.未開啟開關時,對應量表上的顯示值無意義.,附圖所示:,吸氣或吹氣模式開關,PC或手動開關,電源指示,信號來源,壓力軸壓力來源選擇,手動模式時,手動操作,未開啟開關時,對應表上的數據顯示無意義,附圖所示:(附件為測試數據點),P1,P2,P3壓力量測單元,轉速,電流,電壓顯示,THE ENDTHANK YOU!,
