Меню

Как рассчитать силу тока вентилятора

Зависимость тока потребления вентилятора от напряжения питания

Понадобилось тут проверить, сколько жрет обычный 12В-вый вентилятор в зависимости от того, какое напряжение питания на него подается. Результат эксперимента — на графике:

Испытуемые — пять штук обычных «двухпроводных» кулеров на 12В с заявленным номинальным токопотреблением 0,12А, а именно — вентиляторы серии FANPS от конторы GEMBIRD. Размеры кулеров — 80х80х25мм.

Из всех пяти штук чтобы график не пестрил избыточной инфой выбрал только два. Один график (синий) показывает зависимость тока потребления от напряжения питания для кулера, прожорливость которого практически равна номинальной, а второй (коричневый) — для кулера с максимальным токопотреблением. Понятно, что кучка из пяти вентиляторов, мягко говоря, не является сильно репрезентативной выборкой, но характер зависимости и хотя бы примерное ее числовое «воплощение» всё-таки показывает. Так что хотя бы в качестве оценочного материала эти графики, думаю, использовать можно.

UPD: А вот картинка токопотребления в области малых напряжений:

Графики «Старт» показывают потребление сразу после подачи напряжения. Начиная где-то от +3,6В кулер вначале сам не может стронуться. Но если ему помочь — начнет вращение. И вот ток, который жрет некрутящийся кулер, и показывают эти линии. А графики «Вращение» показывают токопотребление кулера, когда он еще/уже вращается (кстати — видно, что при напряжении ниже +2,6В. +2,7В кулер не будет вращаться в принципе, даже если ему помочь попытаться раскрутить пропеллер).

Архив с файлом, из которого сделаны скриншоты графиков, прилеплен к данной заметке.

Источник

Выбор корпусных вентиляторов

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей.

От правильного выбора корпусных вентиляторов зависит не только эффективность охлаждения внутренностей корпуса, но и (что часто даже более важно) уровень шума. Особенно большой простор для творчества при самостоятельной врезке вентилятора в корпус или их установке в навороченных корпусах, в которых есть место под 5-6 вентиляторов. Общий принцип их установки достаточно прост (см. мою статью «Вентиляция корпусов — мифы и реальность»). Если есть несколько вентиляторов и нужно с их помощью получить максимальный воздухообмен, они все должны работать в одну сторону (для корпусов типа тауэр, как правило, на выдув), при этом должен быть обеспечен свободный доступ наружного воздуха в корпус (то есть достаточная площадь вентиляционных отверстий, соизмеримая с эффективной площадью вентиляторов). В этой статье я сначала попытаюсь дать краткий FAQ по вентиляторам, затем более подробно опишу методику выбора «с цифрами в руках».

Какие бывают вентиляторы

реклама

В корпусах используются вентиляторы диаметром 80, 92 и 120 мм. Каждый размер имеет несколько модификаций по мощности (и, соответственно, по производительности). Для примера дан ассортимент вентиляторов Evercool.

Модель Диаметр n об/мин Шум Q макс Мощность Ток
8025L 80 2000 23 25 CFM 1 0.08
8025M 80 2500 25 32 CFM 1.3 0.11
8025H 80 3000 27 37 CFM 1.9 0.16
9225L 92 1800 24 30 CFM 1.1 0.07
9225M 92 2200 26 38 CFM 1.8 0.15
9225H 92 2600 28 48 CFM 2.5 0.21
12025L 120 1800 29 71 CFM 3 0.25
12025M 120 2000 30 79 CFM 3.36 0.28
12025H 120 2200 32 85 CFM 4 0.33

Мы видим, что для каждого размера есть три модификации (в порядке увеличения оборотов и мощности) — L, M, H. Наиболее распространенной является серия M — она обеспечивает наилучшее соотношение между производительностью и шумом. Нетрудно догадаться, что первые две-три цифры обозначают диаметр, а следующие две высоту. Кстати, диаметр измеряется как размер стороны «квадрата», реальный диаметр крыльчатки на 5-10 мм меньше.

Выбрав нужный вентилятор из таблицы, перед походом в магазин выпишите потребляемый им ток (или мощность), потому что на ценнике продавцы обычно указывают лишь диаметр, ничего не говоря о производительности. А ток или мощность всегда написаны на наклейке вентилятора, поэтому ошибиться будет трудно (особенно если придется покупать вентилятор другой фирмы, у которой своя система обозначений и своя линейка вентиляторов).

Основной характеристикой вентилятора является производительность (расход воздуха) Q, измеряемая в CFM (кубических футах в минуту). Сведения о ней обычно есть на сайте производителя, а иногда и на самом вентиляторе. Однако это максимальная производительность в режиме «настольного вентилятора», при установке в корпус она упадет. Также вентилятор характеризуется создаваемым напором (давлением), скоростью воздушного потока, шумом, потребляемой мощностью, особенностями конструкции и некоторыми другими менее значимыми деталями. Из этих характеристик обычно указывают шум (правда, в каких-то «китайских децибелах», при реальных измерениях он обычно оказывается намного больше), иногда указывают напор, а скорость потока легко вычислить, разделив производительность на эффективную площадь.

Краткий FAQ для тех, кому лень дочитать статью до конца

Тут я дам тезисы и рекомендации общего характера. Некоторые следуют из анализа таблицы характеристик, обоснование остальным будет в конце статьи.

  1. Чем больше напор вентилятора, тем меньше падает его производительность при установке в корпус.
  2. Максимальная производительность и напор прямо пропорциональны оборотам.
  3. Обороты прямо пропорциональны напряжению.
  4. При одинаковой максимальной производительности — напор, скорость потока и мощность будут меньше, а КПД больше:
    • у вентилятора большего диаметра по сравнению с более быстроходным меньшего диаметра;
    • у нескольких параллельно включенных вентиляторов на пониженных оборотах по сравнению с одним таким же на повышенных;
    • у одного вентилятора большого диаметра по сравнению с несколькими параллельно включенными меньшего диаметра;
    • у осевого вентилятора по сравнению с центробежным (бловером).
  5. При равной максимальной производительности:
    • вентилятор большего диаметра заметно тише, чем быстроходный вентилятор меньшего диаметра;
    • два параллельно включенных вентилятора на пониженных оборотах намного тише, чем один такой же на повышенных оборотах;
    • два параллельно включенных вентилятора могут быть как тише, так и громче, чем один большего диаметра.
Читайте также:  Пайдаланатын ток күші кедергісі

Расчет вентиляции корпуса

Сначала рассчитываем необходимый объем воздуха, который нужно прокачать через корпус. Исходной формулой служит уравнение теплового баланса при условии, что теплопередачей через стенки пренебрегаем:

реклама

N=Q*C*P*(Tвнутр-Tнар) , где

N -мощность системы (если вентилятор БП работает на вдув, сюда надо прибавить порядка 50Вт тепловыделения в нем); Q — расход; C — теплоемкость воздуха; P — плотность воздуха; T — температура (внутренняя и наружная соответственно).

Отсюда после подстановки значений С, P и перевода Q из кубометров в секунду в CFM получаем формулу для практического использования:

Q=1,8N/(Твнутр-Тнар)

Эта формула приближенная, поскольку теплоемкость и плотность воздуха зависят от давления и температуры, а они нам точно неизвестны.

Мощность системы получают либо суммированием мощности компонентов, либо просто оценкой. Для средней современной системы эта мощность будет 150-200 Вт, для «навороченной» и разогнанной — порядка 250 Вт. Основной «печкой» является процессор, данные по его мощности можно найти на сайтах производителей или в многочисленных обзорных статьях. При разгоне с поднятием напряжения считаем, что мощность пропорциональна квадрату напряжения (например, при увеличении напряжения с 1,6 до 1,75В мощность увеличится на 20% при той же частоте).

Надо иметь в виду, что в формулу входит «средняя температура по больнице», то есть температура при условии идеального перемешивания воздуха по всему объему. На самом деле такого не бывает, в зависимости от направления потоков и тепловыделения конкретных устройств где-то температура будет выше, а где-то ниже средней. Причем локальное повышение температуры будет как раз вблизи самых горячих элементов, ради которых мы, собственно, эту вентиляцию и затеяли. Поэтому весьма эффективно применение воздуховодов, соединяющих вход кулера (например, процессорного) непосредственно с внешней средой либо его выход с вытяжным вентилятором. В первом случае температура процессора не будет зависеть от температуры в корпусе, во втором температура в корпусе не будет зависеть от тепловыделения процессора.

Рабочая характеристика вентилятора

Рабочая (расходная, напорная) характеристика вентилятора — это зависимость расхода от напора. Чем больше напор (противодавление в корпусе или местные потери, например в воздуховоде), тем меньше будет расход. Много таких характеристик есть, например, на сайте www.evercool.com (поэтому я и взял для примера вентиляторы именно этой фирмы). Подобную характеристику можно построить и для корпуса, только там все наоборот — чем больше давление, тем больше будет расход через вентиляционные отверстия. Наложив одну характеристику на другую, в точке их пересечения получаем рабочую точку вентилятора, показывающую реальный расход при установке вентилятора в данный корпус.

На этом рисунке представлены характеристики 120-мм вентиляторов, также для сравнения дана характеристика самого мощного из 92-мм вентиляторов (кстати, по шуму он примерно равен самому слабому из 120-мм агрегатов). Зеленым цветом показаны расчетные характеристики корпусов: светлая — характеристика «среднего» корпуса без переделок (но с заглушенным отверстием под дополнительный вентилятор на задней стенке, если он там не установлен), темная — характеристика этого корпуса с увеличенной вдвое площадью вентиляционных отверстий (как этого добиться, см. статью «Вентиляция корпусов — мифы и реальность»).

Допустим, корпус охлаждается только одним вентилятором БП, и нужно выбрать, какой вентилятор для этого лучше подходит (это вполне жизненная задача для владельцев десктопов и тауэров с боковым расположением БП). Мы видим, что максимальная производительность у 120-мм вентиляторов высокая, но она быстро падает с ростом напора, и в определенный момент вперед вырывается 92-мм вентилятор. В стандартном корпусе он лишь чуть-чуть уступает самому мощному из 120-мм (точки 1 и 2), заметно опережая два других (точки 3,4). По сравнению с равношумным 12025L 92-мм вентилятор обеспечивает на четверть большую производительность (27 CFM против 22 CFM), а по сравнению с близким по производительности 12025H «малыш» на 4 дБА (в полтора раза) тише. Очевидно, что в данном случае 92-мм вентилятор выглядит предпочтительнее, чем любой из 120-мм.

Читайте также:  От чего зависит скорость тока крови по артериям

Теперь откроем слоты или увеличим площадь вентиляционных отверстий каким-нибудь другим способом (характеристикой корпуса станет темно-зеленая кривая). Видно, что эта мера для самого слабого 120-мм вентилятора эффективнее (точки 3->5), чем его замена на самый сильный без изменений корпуса (точки 3->2). Несмотря на заметную прибавку (около 60%), производительность 120-мм вентиляторов все равно остается вдвое меньше максимальной, в то время как у их 92-мм коллеги она почти достигла пика (замечу, что и в этом случае он остается производительнее «младших» 120-мм). Теперь уже реально обеспечить расход в 40-45 CFM, чего вполне достаточно для хорошего охлаждения умеренно разогнанной системы. Таким образом, и в этом случае 92-мм «карлсон» остается оптимальным выбором по соотношению производительность/шум, не говоря уже о цене. Использование 120-мм вентилятора оправдано только в том случае, если еще больше увеличить площадь вентиляционных отверстий (например, открыванием свободного 5-дюймового отсека, пунктирная линия на графике).

Параллельное и последовательное включение вентиляторов

При параллельном включении вентиляторов (то есть когда они все работают в одну сторону) их расходы складываются. При последовательном включении (когда один работает на вдув, другой на выдув или они установлены друг за другом, например в некоторых БП) складываются их напоры. Для иллюстрации на рис.3 показаны характеристики вентилятора 9225M (красная линия), двух таких же вентиляторов при последовательном (синяя линия) и параллельном (коричневая линия) включении.

реклама

Сформулируем еще одну типовую задачу. Есть стандартный корпус с двумя отверстиями под дополнительные вентиляторы: одно на задней стенке (на выдув), второе на передней (на вдув). В БП установлен вентилятор 9225М, необходимо установкой еще одного такого же обеспечить наибольшее снижение температуры в корпусе.

Сначала найдем расход в исходном корпусе, он равен 24 CFM (точка 1). Добавление переднего (точка 5) вентилятора прибавляет 5 CFM, а заднего (точка 4) 4 CFM. То есть передний вентилятор (редкий случай!) оказывается даже эффективнее заднего, но абсолютная прибавка все равно мизерна. Кстати, если передний вентилятор закрыт развитой декоративной решеткой (что скорее правило, чем исключение), из-за потерь напора в ней он скорее всего уступит заднему.

Теперь откроем слоты в корпусе. Без дополнительного вентилятора прибавка будет 11 CFM (это вдвое больше, чем при установке второго вентилятора в исходный корпус, точка 2), установка переднего вентилятора практически ничего не дает (точка 3), а установка заднего (точка 6) прибавит 22 CFM к исходному. Последний вариант дает самую большую прибавку, фактически удваивая исходный расход. Такая конфигурация оказывается чуть эффективнее и тише на 3 дБА, чем установка самого мощного 120-мм вентилятора «в гордом одиночестве». Возможности для дальнейшего улучшения вентиляции надо искать, как и в первом примере, на пути увеличения площади вентиляционных отверстий.

В заключение посмотрим, что дает любимое развлечение «самоделкиных» — врезка 120-мм вентилятора на вдув в боковую стенку. С точки зрения вентиляции это мероприятие имеет два последствия. Во-первых, добавляется новый последовательно включенный вентилятор, его характеристика (в сумме с имеющейся парой 9225М на выдув) показана на рис.3 коричневой штриховой линией. Во-вторых, в корпусе появляется новая дыра изрядного размера, и теперь корпус уже описывается на том же рисунке штриховой зеленой линией. На их пересечении (точка 10) находим расход- 75 CFM. Подставив это значение в формулу, получим падение температуры — 4-5 градусов. А если этот вентилятор выключить? Тогда мы перемещаемся в точку 9, расход падает на 10%, а температура в корпусе вырастет (о ужас!) аж на полградуса. Иными словами, эффект от дыры тут намного больше, чем от стоящего в ней вентилятора. Правда, вентилятор обычно дует на процессор, снабжая его свежим воздухом, поэтому повышение температуры процессора при выключении вентилятора будет более заметным. Однако для этой цели вполне хватит и самого слабого из 120-мм вентиляторов (особенно если снабдить его хотя бы коротким воздуховодом), свои уши тоже надо поберечь.

Источник

Расчет силы тока по мощности, напряжению, сопротивлению

Бесплатный калькулятор расчета силы тока по мощности и напряжению/сопротивлению – рассчитайте силу тока в однофазной или трехфазной сети в ОДИН КЛИК!

Если вы хотите узнать как рассчитать силу тока в цепи по мощности, напряжению или сопротивлению, то предлагаем воспользоваться данным онлайн-калькулятором. Программа выполняет расчет для сетей постоянного и переменного тока (однофазные 220 В, трехфазные 380 В) по закону Ома. Рекомендуем без необходимости не изменять значение коэффициента мощности (cos φ) и оставлять равным 0.95. Знание величины силы тока позволяет подобрать оптимальный материал и диаметр кабеля, установить надежные предохранители и автоматические выключатели, которые способны защитить квартиру от возможных перегрузок. Нажмите на кнопку, чтобы получить результат.

Смежные нормативные документы:

  • СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
  • СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
  • СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
  • ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности»
  • ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация»
  • ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий»
Читайте также:  Определитель мощности тока 8 букв кроссворд

Формулы расчета силы тока

Электрический ток — это направленное упорядоченное движение заряженных частиц.
Сила тока (I) — это, количество тока, прошедшего за единицу времени сквозь поперечное сечение проводника. Международная единица измерения — Ампер (А / A).

— Сила тока через мощность и напряжение (постоянный ток): I = P / U
— Сила тока через мощность и напряжение (переменный ток однофазный): I = P / (U × cosφ)
— Сила тока через мощность и напряжение (переменный ток трехфазный): I = P / (U × cosφ × √3)
— Сила тока через мощность и сопротивление: I = √(P / R)
— Сила тока через напряжение и сопротивление: I = U / R

  • P – мощность, Вт;
  • U – напряжение, В;
  • R – сопротивление, Ом;
  • cos φ – коэффициент мощности.

Коэффициент мощности cos φ – относительная скалярная величина, которая характеризует насколько эффективно расходуется электрическая энергия. У бытовых приборов данный коэффициент практически всегда находится в диапазоне от 0.90 до 1.00.

Источник



Anikeev’s blog

У любого компьютерного вентилятора есть разъём, чтобы подключать его к питанию. Усилием воли вентилятор крутиться не будет, поэтому надо его обеспечить электричеством. Разберёмся, что такое вольты, амперы и прочее.

В вольтах измеряется напряжение. От подаваемого напряжения зависит скорость вращения вентилятора, а от неё — эффективность охлаждения, количество продуваемого воздуха и уровень шума. Например, если на вентилятор подать не ожидаемые 12 В, а всего 9 В, то он будет медленнее крутиться и меньше шуметь.

В амперах измеряется сила тока. Она никак особо не влияет на эффективность и указывается на вентиляторах для понимания, сколько электричества будет жрать конкретный экземпляр.

Два контакта (2-pin) это плюс и минус. Может показаться, что такие модели безнадёжно устарели, но именно они устанавливаются в блоки питания. Штука в том, что блок питания — ограниченная в размерах коробочка, в которой известны все компоненты. То есть блок питания может сам себе померить температуру и, исходя из этого, подать нужное напряжение на вентилятор. Если напряжение максимальное, а температура всё равно не сбивается, значит вентилятор неисправен и надо как-то самоотключиться. Двухконтактные вентиляторы в блоках питания регулируются самим блоком питания. Но в более общем смысле это и правда тупые вентиляторы. В самих компьютерах они практически не используются и это правильно. А если и используются, то крутят постоянно на максимальной скорости. И это не хорошо.

Три контакта (3-pin) это ранний «стандарт» компьютерных вентиляторов. Помимо двух проводов питания появился третий — по нему считываются показания о частоте вращения. Вероятно, эта схема пришла из серверного оборудования, где надо вовремя понять, что вентилятор не крутится (ибо сдох) или крутится значительно медленнее (оброс пылью). В первую очередь таким вентилятором обзавёлся процессор, ведь если вертушка не крутится, то это тревожно — значит, надо контролировать обороты.

Начиная с трёхпиновых моделей компьютеры научились управлять скоростью вращения. Ну, не прямо уж управлять. Просто в биосе появилась возможность выбрать одно из трёх значений, обычно они были такие:

  • Silent — тихий, самое низкое напряжение, что-то около 7 В
  • Normal — золотая середина с напряжением в районе 9 В
  • Performance — производительный режим с чистыми 12 В

Штука в том, что полноценный вентилятор на 12 В при подаче такого напряжения очень сильно шумел, на 7 В был практически бесшумен, а на 5 В просто отказывался раскручиваться.

Вот ещё проблема — ни ты, ни компьютер не знают, с какой скоростью должен вращаться конкретный вентилятор. Для одного норма 600 оборотов в минуту, для другого — 1600. Поэтому трёхпиновая система лишь следила, чтобы обороты просто присутствовали и этот мониторинг работал только для процессорного разъёма CPU_FAN, ведь в него уж точно что-то должно быть подключено. В остальные разъёмы на материнской плате дополнительные вентиляторы подключались по желанию, поэтому они не мониторились — ну какой смысл вопить, что SYS_FAN2 не крутится, если в этот разъём вообще ничего не подключено?

Четыре контакта (4-pin) — это современный компьютерный стандарт. Четвертый контакт используется для передачи температуры и управляющих сигналов. Теперь материнка знает, с какой скоростью крутится вентилятор и может регулировать его обороты в более широких пределах. При первоначальном включении на такие вентиляторы подаётся максимальное напряжение, чтобы наверняка их стартануть, а уже потом напряжение снижается, чтобы не созжавать лишнего шума. И вообще — смотрите видео! 🙂

Смотрите также

Разъем питания RTX 3080 и его перегрев

Что такое KVM свич, зачем он нужен и как работает

Как быть эффективным управленцем и распустить отдел за месяц

Что делать, если новый холодильник греется и долго гудит

Источник