UPS小机中直流无刷风扇在高海拔应用

1、UPS 小机中直流无刷风扇在高海拔应用【摘要】 这篇文章理论分析了在高海拔地区直流无 刷风扇转速增加和风扇工作电流减少，同时试验也证明在高 海拔地区风扇转速增加且风扇工作电流减小，由于直流无刷 风扇在 UPS 小机中应用非常普遍， 且在低成本的 UPS 小机 中往往检测风扇的工作电流大小来判断风扇故障，所以在产 品设计中要考虑高海拔下风扇工作电流大小是否会导致误 判风扇故障。【关键词】 直流无刷风扇 高海拔一、直流无刷风扇工作原理介绍 图 1 为风扇控制电路图，当转子旋转到一定程度后霍尔 采样出的电压经过放大电路放大后再进行比较器比较后控 制图 1 中的开关管 Q1、Q2 轮流导通，两个开关管

2、工作的频 率影响风扇的转速。二、风扇转速确定 在两相控制电路工作情况下，每相绕组中通过 1/2 周期 的矩形波电流。感生电动势的平均值： （ 1）式中， ZD 每相绕组的有效导体数； L 绕组中导线的有 效长度，即磁钢长度； r 电动机中气隙半径； NS 为转速，如 果在风扇与一个采样电阻构成回路，当线圈导通时线圈上感 应的电压与采样电阻 R 的上电压构成： Ea+I*R=U ， Ea 为线 圈产生的感应电动势，而 I 为流过线圈中的电流； （ 2）三、大气压对风扇转速影响 风扇比转速计算式： （ 3）式中： Ns 风扇的比转速， n 主轴转速 r/min ， Q 标准状 态下扇叶进口处的流量

3、 m3/s， Kp 压缩性修正系数 （ 4）标准状态与指定状态主要参数间换算： （5）P 0:标准状态下风机进口处气体的密度Kg/m3 , p指定条件下空气密度P =P/（R*T ） （6）R 气体常数， J/Kg?K 与气体的种类及气体的组成成份有关，T进口气体的开氏温度 K.假设指定状态与标准状态应 用时的环境温度 K 不变， 气体常数 R 不变，在指定状态下风 扇的比转速为N1，在标准状态下风扇的比转速为N0，则利用（ 4）到（ 6）可以得出 （ 7） （ 8）P 0*P1= p 1*P0(9)利用( 7)、( 8)、( 9)得出： = (10)由于高度增加时指定状态下 P1 降低， 从

4、( 2)和( 10) 两个式子得出由于当海拔高度增加时NS 增加，而在( 2)中由于风扇检测电路的供电恒定，当NS 增加时必然采样电阻 R 的采样电压降低。四、高海拔 UPS 小机风扇故障判断影响实验在 UPS 小机中往往通过采样与风扇串联的电阻 R1 上的 电压来判断风扇是否故障，当检测风扇采样电阻电压值在 A 电点电压和 B 点电压之间则认为正常， 当高于 A 点电压或者 低于 B 点电压则认为风扇故障。五、高海拔采样电阻电压试验(1) 4500 米海拔，气压 570mbar， A 点电压： 4.39V ， 采样电压： 2.94V ， B 点电压： 2.93V ；( 2) 3500 米海拔，气 压675mbar, A点电压：4.36V，采样电压：3.32V , B点电 压： 2.91V 总结为：当海拔越高时风扇采样电阻电压降低， 在设计中要正确评估海拔对风扇采样电压的影响以正确设 置判断点，增加风扇故障判断点裕量。参考文献1 雷张伟 . D 类音频功率放大器设