UPS小機中直流無刷風(fēng)扇在高海拔應(yīng)用

萬英飛 張良鈺

【摘要】 這篇文章理論分析了在高海拔地區(qū)直流無刷風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增加和風(fēng)扇工作電流減少，同時試驗也證明在高海拔地區(qū)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速增加且風(fēng)扇工作電流減小，由于直流無刷風(fēng)扇在UPS小機中應(yīng)用非常普遍， 且在低成本的UPS小機中往往檢測風(fēng)扇的工作電流大小來判斷風(fēng)扇故障，所以在產(chǎn)品設(shè)計中要考慮高海拔下風(fēng)扇工作電流大小是否會導(dǎo)致誤判風(fēng)扇故障。

【關(guān)鍵詞】 直流無刷風(fēng)扇 高海拔

一、直流無刷風(fēng)扇工作原理介紹

圖1為風(fēng)扇控制電路圖，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到一定程度后霍爾采樣出的電壓經(jīng)過放大電路放大后再進(jìn)行比較器比較后控制圖1中的開關(guān)管Q1、Q2輪流導(dǎo)通，兩個開關(guān)管工作的頻率影響風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。

二、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速確定

在兩相控制電路工作情況下，每相繞組中通過1/2周期的矩形波電流。感生電動勢的平均值：

■ （1）

式中， ZD每相繞組的有效導(dǎo)體數(shù)；L繞組中導(dǎo)線的有效長度，即磁鋼長度；r電動機中氣隙半徑；NS為轉(zhuǎn)速，如果在風(fēng)扇與一個采樣電阻構(gòu)成回路，當(dāng)線圈導(dǎo)通時線圈上感應(yīng)的電壓與采樣電阻R的上電壓構(gòu)成：Ea+I*R=U， Ea為線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，而I為流過線圈中的電流；

■ （2）

三、大氣壓對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速影響

風(fēng)扇比轉(zhuǎn)速計算式：

■ （3）

式中：Ns風(fēng)扇的比轉(zhuǎn)速，n主軸轉(zhuǎn)速r/min，Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下扇葉進(jìn)口處的流量m3/s，Kp 壓縮性修正系數(shù)

■ （4）

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與指定狀態(tài)主要參數(shù)間換算：

■ ■ （5）

ρ0：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機進(jìn)口處氣體的密度Kg/m3，ρ指定條件下空氣密度

ρ=P/（R*T） （6）

R氣體常數(shù)，J/Kg·K與氣體的種類及氣體的組成成份有關(guān)， T進(jìn)口氣體的開氏溫度K.假設(shè)指定狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)應(yīng)用時的環(huán)境溫度K不變，氣體常數(shù)R不變，在指定狀態(tài)下風(fēng)扇的比轉(zhuǎn)速為N1，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)扇的比轉(zhuǎn)速為N0，則利用（4）到（6）可以得出

■ （7）

■ （8）

ρ0*P1=ρ1*P0 （9）

利用（7）、（8）、（9）得出：

■=■ （10）

由于高度增加時指定狀態(tài)下P1降低， 從（2）和（10）兩個式子得出由于當(dāng)海拔高度增加時NS增加，而在（2））中由于風(fēng)扇檢測電路的供電恒定，當(dāng)NS增加時必然采樣電阻R的采樣電壓降低。

四、高海拔UPS小機風(fēng)扇故障判斷影響實驗

在UPS小機中往往通過采樣與風(fēng)扇串聯(lián)的電阻R1上的電壓來判斷風(fēng)扇是否故障，當(dāng)檢測風(fēng)扇采樣電阻電壓值在A電點電壓和B點電壓之間則認(rèn)為正常，當(dāng)高于A點電壓或者低于B點電壓則認(rèn)為風(fēng)扇故障。

五、高海拔采樣電阻電壓試驗

（1）4500米海拔，氣壓570mbar， A點電壓：4.39V，采樣電壓：2.94V，B點電壓：2.93V；（2）3500米海拔，氣壓675mbar，A點電壓：4.36V，采樣電壓：3.32V，B點電壓：2.91V總結(jié)為：當(dāng)海拔越高時風(fēng)扇采樣電阻電壓降低，在設(shè)計中要正確評估海拔對風(fēng)扇采樣電壓的影響以正確設(shè)置判斷點，增加風(fēng)扇故障判斷點裕量。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 雷張偉. D類音頻功率放大器設(shè)計. 電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文. 2002年6月

[2] 周惠潮. 常用電子元件及典型應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社. 2005年5月