作者:Digi-Key工程师 Rick Wiens
这是风扇选型及应用指南的附属网页,阐述了用于描述Digi-Key交流和直流风扇特性属性的不同值。
下图表示在撰写本文时Digi-Key销售的交流和直流风扇所列特定功能的相对次数。截至目前,最常见的情况是缺少具体列举的特性,直流风扇具有某些已列特性的可能性大约是交流风扇的两倍。
整个行业的风扇特性集及其文档并没有很好地实现标准化,因此,最好对所列举的特性进行非准确化解释;某些特别常见的特性或行为可能被某个厂商视为特性,但另一个厂商则不然。
报警
风扇的报警特性通常是指用于指示存在缺陷、故障或超过/低于阈值情况的信号层输出。最常见的是锁定转子传感器,名称不同,功能和实现方式可能也会有所差异;如需了解器件行为,请查阅厂商文档。
自动重启
自动重启特性表明,器件将在故障(例如锁定转子或过热情况)清除后尝试恢复运行,而不是采取闭锁的自我保护行为,需要移除电源并重新应用,才能重启器件。这是极其常见的特性,无论是否被列为特性,均可能包含在器件功能中。
电容
“电容”特性适用于规格书具体提到某种电容的器件。此特性最常指的是包括永久分体式电容(也称为电容运转)感应电机的交流输入风扇,但偶尔也适用于其他情况下。
上图是基于PSC电机的典型风扇示例,重点标出了电容。典型PSC电机的结构比电子换向型电机简单,但通常能效较低。一般来说,与罩极电机相比,PSC电机体现了同样高效率/高复杂性的权衡,而罩极电机便是小型交流风扇常用的第三种类型。
根据最初的产品质量、温度和其他应用因素,PSC电机中的电容有可能先于风扇轴承系统发生故障。虽然通常相比轴承系统,这种装置更加便于用户更换,但如果免维护的使用寿命较为重要,则应考虑这种故障机制。
保形涂层
风扇的保形涂层特性表明其电气/电子部件已涂有耐环境密封材料,以减少由大气污染物引起的故障风险。需要注意的是,并非所有包含类似保护措施的器件都会将之列为一项特性。特别是带有IP等级的器件,如果没有其他防护措施,则有可能采用保形涂层,以免湿气进入。
双速
双速风扇特性并非特别常见,但在交流输入器件中较为多见。它是指以两种标称转速中的任意一种运行的器件,通常通过切换交流电源电压连接的3条输入引线中的两条来选择转速。
上图便是这样的例子,标签图示重点标出了速度选择的不同连接情况。
双电压
双电压风扇特性是指能够在两种不同的标称电源电压下(如交流115V和交流230V)运转的交流输入风扇。这通常意味着采用感应电机技术的风扇具有两组绕组,可以串联或并联,以便在两种标称电源电压下运行。这类机组的额定电压通常以“X/Y VAC”形式列出,表明外施电压在X或Y的某个有限范围内才能正常运行。这类器件通常配备四根电源引线,示例如上所示;请注意标签上表现两种配置必要连接的接线图。
采用电子换向型电机的更为现代的器件也可能列出双电压特性,突出与不同标称输入电压的兼容性。这类器件通常只配备两根电源引线,并且由于许多器件能够在宽范围内的任何电源电压下正常运行,因此其额定电压通常以“X~Y VAC”格式列出
电子换向
电子换向特性表明风扇电机是基于永磁体交流电、无刷直流电或者通过电子手段形成旋转的类似架构,而不是通过更传统的电机架构,使用电刷或交流电振荡特性来达到相同目标。目前生产的所有直流输入风扇几乎都属于这种类型,因此很少提及该特性。但对交流风扇而言,这属于实质性区别,尽管电源电压和频率的变化很大,但它能够实现稳定的风扇性能,提高速度控制的灵活性以及运行效率。这类器件的额定电压通常采用“X~Y VAC”形式,这表示能够在所示范围内的任一点上运行,而不是像具有双电压特性的感应电机类器件那样在有限的列值范围内运转。
电子换向型交流风扇示例如上图所示。与之前所示的双电压示例相比,只提供两根引线;在交流115~230V范围内的任何电源电压下工作时,无需改变接线配置。
风扇性能传感器
风扇性能传感器功能是指Comair Rotron制造的选定器件上的信号层状态输出,旨在提供逻辑兼容的输出信号,指示风扇速度是否超过某些预定水平。
以下摘录自配备FPS的MC24B3NDN规格书,旨在描述该输出的行为,重点标出了输出改变逻辑状态的风扇速度。
GR-487
GR-487风扇特性表明,器件已按照Telcordia GR-487标准的某些内容进行测试,最典型的是对盐雾环境的耐腐蚀性。该特性更常用于直流而非交流风扇。
套件
套件特性是指与通常单独出售的附件设备(如过滤器、百叶、护罩、电源适配器、安装支架等)共同包装或预装的风扇。以下是以套装形式出售的两个产品示例。
锁定转子保护
锁定转子保护特性表明风扇的电机结构在某种程度上受到保护,以免转子出现物理上无法旋转的情况,例如受到外来物体的干扰或轴承故障。保护程度从最低保护(例如“风扇可能因持续故障而无法运行,但预计不会着火”)到全面保护(例如“锁定转子状态可无限期保持,不会对器件造成不良影响”)均可适用。应当注意的是,此类保护的概念不同于由锁定转子传感器特性所发出的通知。虽然锁定转子传感器功能属于一种选件,但某种形式的锁定转子保护几乎是通用的安全功能,无论是否将之列为一种特性,任何小型风扇均可能提供。
锁定转子传感器
锁定转子传感器特性表明风扇提供某种形式的状态输出信号,指示风扇转子是否在物理层面无法移动,例如受到外来物体的干扰或轴承故障。提供锁定转子状态通知的概念不同于针对这种状态的保护;可以想象一下,配备锁定转子传感器的器件依靠外部器件来监控所提供的状态信号,并断开电源,以免损坏。锁定转子和转速传感器输出的区别在于,前者在运行过程中保持稳定的逻辑电平,无法用于确定实际的风扇转速。
永久分体式电容电机
永久分体式电容电机是一种单相交流感应电机,通过永久连接的电容(而非启动后断开的电容)来产生相移的输入电压,与辅助绕组一起使用,以提高启动转矩,并在一定转速范围内运行。如列为特性,此电机代表基于这种电机架构的风扇。请注意,在许多情况下,这在功能上等同于“电容”特性。
PWM控制
PWM控制特性表示通过低电平输入信号(通常是方波)控制的变速风扇,风扇转速与所采用的信号占空比成正比。
以下摘录自9GA0612P6S001规格手册,描述了该器件的输入信号占空比和相应转速之间的关系。图中的虚线部分表示器件行为不太容易预测的区域,不建议在该区域运行。
如需深入了解PWM控制输入的典型应用和特性,请参见电气接口部分。
反向气流
反向气流特性表明,风扇向其机械结构常见类型的相反方向移动空气。管轴式风扇最常使用这一特性,通过支柱吸入而非排出空气。此特性不是特别常见,很容易与可逆流动的概念混淆
可逆流动
可逆流动特性适用于能够改变器件空气运动方向的风扇。此特性并不常见,很容易与反向气流的概念混淆。
以下摘录自9RF0924P1H001规格书,说明该示例如何通过调整所采用的控制信号的惯例解释,将可逆流动特性的控制与速度控制特性相结合。
盐雾等级
据描述取得盐雾等级的风扇已在某种程度上测试或认证了盐雾环境中的性能(例如按照Telcordia GR-487标准规定)。该特性更常用于交流而非直流风扇。
转速传感器(Tach)
转速传感器或转速表特性能够以某种与风扇转速相关的形式提供低电平输出信号,通常为方波,风扇转子每转半圈为一个完整周期。与锁定转子信号的不同之处在于,它在正常运行期间没有稳定的逻辑电平,因此在简单检测锁定转子情况时不太方便。如需深入了解典型应用,请参见电气接口部分。
热过载保护
具有热过载保护功能的风扇配备一些方案,能够在过热情况下提供一定程度的故障保护措施。该特性在交流输入风扇中更加常见,直流风扇的类似特性通常被称为“锁定转子保护”。两者的基本目标都是在额定电压下发生锁定转子时降低火灾风险,然而,热过载保护的概念更为广泛,包括由其他原因(如环境温度过高)引起的热过载。
确切的实现方式和行为可能有所不同;一些器件可能采用一次性保险丝,一旦跳闸,器件就无法使用;另一些器件配有有限操作寿命的热机械开关,还有些器件拥有能够实现几乎无限操作循环的电子保护机制。
另一项通常不会列举的热保护技术是阻抗保护概念;在采用这种保护方式的器件中,电机绕组的电感和电阻组合足以将电流限制在某个值,在适用额定电压时不会出现不安全的器件温度上升情况。重要的是,这种保护机制只在环境温度低于某个指定最大值时发挥作用。
热敏电阻/外接热敏电阻
热敏电阻风扇特性是指使用热敏电阻温度传感器集成基于温度的速度控制所需资源,该传感器要么集成在器件内部,实现本地温度测量,要么从外部连接,实现远程温度测量。
如下方示例所示,外接热敏电阻的器件通常与指定的热敏电阻组件一同使用。并非必须使用这种建议组件;具有类似特性的其他热敏电阻器件也可能产生类似行为。