Как настроить скорость вращения кулеров (вентиляторов)

Вопрос от пользователя

Добрый день.

Поиграв минут 40-50 в одну компьютерную игру (прим.: название вырезано) — температура процессора вырастает до 70-85 градусов (Цельсия). Поменял термопасту, почистил от пыли — результат такой же.

Вот думаю, можно ли увеличить скорость вращения кулера на процессоре до максимума (а то на мой взгляд он слабо вращается)? Температура без загрузки процессора — 40°C. Кстати, такое возможно из-за жары? А то у нас около 33-36°C за окном…

Артур, Саранск

 

Доброго дня!

Конечно, от температуры помещения, в котором стоит компьютер — сильно зависит и температура компонентов, да и нагрузка на систему охлаждения (поэтому, с перегревом чаще всего, приходится сталкиваться в летнее жаркое время). 👀

То, что у вас температура доходит до 80-85 градусов — явление не нормальное (хотя некоторые производители ноутбуков допускают такой нагрев).

В большинстве случае, можно попробовать выставить настройки вращения кулера на максимум, но я все же бы рекомендовал провести комплекс мер (о них можете узнать из статьи по измерению и контролю температуры процессора, видеокарты, HDD).

Кстати, также часто возникает обратная сторона медали: кулеры вращаются на максимуме и создают сильный шум (в то время, как пользователь вообще ничем не нагружает компьютер, и они могли бы вращаться куда медленнее и тише).

Ниже рассмотрю, как можно отрегулировать их скорость вращения, и на что обратить внимание.

И так…

 

*

Содержание статьи

Увеличение/уменьшение скорости вращения кулеров

Основы, важное примечание

Вообще, на современном компьютере (ноутбуке) скорость вращения кулеров устанавливает материнская плата, на основе данных от

датчиков температуры (т.е. чем она выше — тем быстрее начинают вращаться кулеры ☝) и данных по загрузке.

Параметры, от которых отталкивается мат. плата, обычно, можно задать в BIOS.

 

☝ В чем измеряется скорость вращения кулера

Она измеряется в оборотах в минуту. Обозначается этот показатель, как rpm (к слову, им измеряются все механические устройства, например, те же жесткие диски).

Что касается, кулера, то оптимальная скорость вращения, обычно, составляет порядка 1000-3000 rpm. Но это очень усредненное значение, и сказать точное, какое нужно выставить — нельзя. Этот параметр сильно зависит от типа вашего кулера, для чего он используется, от температуры помещения, от типа радиатора и пр. моментов.

 

Способы, как регулировать скорость вращения:

1. в настройках BIOS (как в него войти). Этот способ не всегда оправдан, т.к. в BIOS нужно заходить, чтобы изменить те или иные параметры (т.е. тратить время, а изменять значения часто требуется оперативно). К тому же, технологии автоматической регулировки (типа Q-Fan, CPU Fan Control, Fan Monitor, Fan Optimize и т.д.) — не всегда работают оптимально (раскручивая кулер на максимум там, где это ненужно).
2. физически отключить шумящий кулер или установить реобас (спец. устройство, позволяющее регулировать вращение кулера). Этот вариант также не всегда оправдан: то отключать кулер, то включать (когда понадобиться), не самая лучшая затея. Тот же реобас — лишние расходы, да и не на каждый компьютер его установишь;

   Реобас

    

3. с помощью специальных утилит. Одна из таких очень известных утилит — это SpeedFan. На мой взгляд, один из самых простых и быстрых вариантов отрегулировать скорость вращения кулеров, установленных на компьютере. В том же BIOS отображаются не все кулеры, например, если оный подключен не к материнской плате. Именно на ней и остановлюсь в этой статье…

 

Способ 1: регулировка с помощью SpeedFan (универсальный вариант)

SpeedFan

Сайт разработчика: http://www.almico.com/sfdownload.php

Бесплатная многофункциональная утилита, позволяющая контролировать температуру компонентов компьютера, а также вести мониторинг за работой кулеров. Кстати, «видит» эта программа почти все кулеры, установленные в системе (в большинстве случаев).

Кроме этого, можно динамически изменять скорость вращения вентиляторов ПК, в зависимости от температуры компонентов.

Все изменяемые значения, статистику работы и пр., программа сохраняет в отдельный log-файл. На основе них, можно посмотреть графики изменения температур, и скоростей вращения вентиляторов.

SpeedFan работает во всех популярных Windows 7, 8, 10 (32/64 bits), поддерживает русский язык (для его выбора, нажмите кнопку «Configure», затем вкладку «Options», см. скриншот ниже).

Выбор русского языка в SpeedFan

 

*

Главное окно и внешний вид программы SpeedFan

После установки и запуска утилиты SpeedFan — перед вами должна появиться вкладка Readings (это и есть главное окно программы — см. скриншот ниже 👇). Я на своем скриншоте условно разбил окно на несколько областей, чтобы прокомментировать и показать, что за что отвечает.

Главное окно программы SpeedFan

1. Блок 1 — поле «CPU Usage» указывает на загрузку процессора и его ядер. Рядом также располагаются кнопки «Minimize» и «Configure», предназначенные для сворачивания программы и ее настройки (соответственно). Есть еще в этом поле галочка «Automatic fan speed» — ее назначение автоматически регулировать температуру (об этом расскажу чуть ниже);
2. Блок 2 — здесь располагаются список обнаруженных датчиков скорости вращения кулеров. Обратите внимание, что у всех у них разное название (SysFan, CPU Fan и пр.) и напротив каждого — свое значение rpm (т.е. скорости вращения в минуту). Часть датчиков показывают rpm по нулям — это «мусорные» значения (на них можно не обращать внимание *).
3. 👉Кстати, в названиях присутствуют непонятные для кого-то аббревиатуры (расшифрую на всякий случай): CPU0 Fan — вентилятор на процессоре (т.е. датчик с кулера, воткнутого в разъем CPU_Fan на мат. плате); Aux Fun, PWR Fun и пр. — аналогично показывается rpm вентиляторов подключенным к данным разъемам на мат. плате;
4. Блок 3 — здесь показана температура компонентов: GPU — видеокарта, CPU — процессор, HDD — жесткий диск. Кстати, здесь также встречаются «мусорные» значения, на которые не стоит обращать внимания (Temp 1, 2 и пр.). Кстати, снимать температуру удобно с помощью AIDA64 (и др. спец. утилит);
5. Блок 4 — а вот этот блок позволяет уменьшать/увеличивать скорость вращения кулеров (задается в процентном отношении). Меняя проценты в графах Speed01, Speed02 — нужно смотреть, какой кулер изменил обороты (т.е. что за что отвечает).

*

Важно!

Список некоторых показателей в SpeedFan не всегда будет совпадать с тем кулером, которым он подписан. Дело все в том, что некоторые сборщики компьютеров подключают (по тем или иным соображениям), например, кулер для процессора не в гнездо CPU Fan.

Поэтому, рекомендую постепенно изменять значения в программе и смотреть на изменения скорости вращения и температуры компонентов (еще лучше, открыть крышу системного бока и визуально смотреть, как изменяется скорость вращения вентиляторов).

 

*

Настройка скорости вращения вентиляторов в SpeedFan

Вариант 1

1. В качестве примера попробует отрегулировать скорость вращения вентилятора процессора. Для этого необходимо обратить внимание на графу «CPU0 Fan» — именно в ней должен отображаться показатель rpm;
2. Далее поочередно меняйте значения в графах «Pwm1», «Pwm2» и др. Когда значение изменили — подождите некоторое время, и смотрите, не изменился ли показать rpm, и температура (см. скрин ниже);
3. Когда найдете нужный Pwm — отрегулируйте скорость вращения кулера на оптимальное число оборотов (о температуре процессора я высказывался здесь, также рекомендую для ознакомления).

Регулировка Pwm

 

*

Вариант 2

Если вы хотите, чтобы был задействован «умный» режим работы

(т.е. чтобы программа динамически меняла скорость вращения, в зависимости от температуры процессора), то необходимо сделать следующее (см. скриншот ниже):

1. открыть конфигурацию программы (прим.: кнопка «Configure»), затем открыть вкладку «Скорости»;
2. далее выбрать строчку, которая отвечает за нужный вам кулер (необходимо предварительно найти экспериментальным путем, как рекомендовал в варианте 1, см. чуть выше в статье);
3. теперь в графы «Минимум» и «Максимум» установите нужные значения в процентах и поставьте галочку «Автоизменение»;
4. в главном окне программы поставьте галочку напротив пункта
   «Автоскорость вентиляторов». Собственно, таким вот образом и регулируется скорость вращения кулеров.

Режим автоскорости вентиляторов

👉 Дополнение!

Желательно также зайти во вкладку «Температуры» и найти датчик температуры процессора.

В его настройках задайте желаемую температуру, которую будет поддерживать программа, и температуру тревоги. Если процессор нагреется до этой тревожной температуры — то SpeedFan начнет раскручивать кулер на полную мощность (до 100%)!

 

 

Способ 2: с помощью утилиты MSI Afterburner (регулировка кулера видеокарты)

MSI Afterburner

Официальный сайт: https://ru.msi.com/page/afterburner

Вообще, эта утилита предназначена для разгона видеокарт (однако, в своем арсенале имеет опции для записи видео, тонкой подстройки кулера, функцию вывода FPS на экран и др.).

Разумеется, все функции утилиты здесь я не рассматриваю, ниже приведу только краткое решение текущей задачи (кстати, MSI Afterburner работает не только на устройствах от «MSI»).

 

1) После запуска MSI Afterburner, нужно зайти в его настройки — кнопка «Settings».

MSI Afterburner — открываем настройки программы

 

2) Далее во вкладке «Основные» порекомендовал бы отметить галочкой «Запускать вместе с Windows».

Запускать вместе с Windows

 

3) После, перейти во вкладку «Кулер» и переставить контрольные точки на графике согласно вашим требованиям. См. на скрин ниже: первая контрольная точка показывает нам, что при температуре в 40°C — кулер будет работать всего на 30% своей мощности.

Передвигаем контрольные точки под нужный режим

Собственно, вам нужно-то всего передвинуть 3-4 точки, и дело «решено»! 👌

 

*

Способ 3: утилиты от производителя (обычно, для игровых устройств)

Мощные игровые ноутбуки (ПК) чаще всего идут со спец. ПО от производителя (и обычно, в его опциях есть возможность детальной настройки работы кулеров). В этом случае нет смысла возиться со SpeedFan (тем более, что она может и не получить доступ к кулеру).

В качестве примера приведу наиболее популярную линейку игровых ноутбуков от MSI. С помощью утилиты Dragon Center можно настраивать очень многие «тонкие» параметры: в том числе и работу кулеров (см. вкладку «Fan Speed» 👇).

FAN SPEED — скорость вращения кулеров (Dragon Center)

 

Чаще всего параметр «Fan Speed» для ручной настройки нужно перевести в режим «Advanced» (расширенный).

Fan Speed — переводим в режим Advanced (т.е. расширенные настройки)

 

А после отрегулировать кулер так, как это нужно вам. Например, если наступило лето (за окном стало жарко) и вы загрузили новый игровой хит — стоит прибавить мощности ☝…

Ручная регулировка кулера видеокарты (GPU) и ЦП (CPU)

Разумеется, у разных производителей могут быть свои решения. Dragon Center — это только пример…

 

*

Способ 4: настройка вращения кулера в BIOS

Не всегда утилиты SpeedFan, MSI Afterburner (и другие) корректно работают (особенно на ноутбуках).

Дело в том, что в BIOS есть специальные функции, отвечающие за автоматическую регулировку скорости вращения кулеров. Называться в каждой версии BIOS они могут по-разному, например, Q-Fan, Fan Monitor, Fan Optomize, CPU Fan Contol и пр.

И сразу отмечу, что далеко не всегда они работают хорошо, по крайне мере SpeedFan позволяет очень точно и тонко отрегулировать работу кулеров, так чтобы они и задачу выполняли, и пользователю не мешали. 👌

Чтобы отключить эти режимы (на фото ниже представлен Q-Fan и CPU Smart Fan Control), необходимо 👉войти в BIOS и перевести эти функции в режим Disable.

Кстати, после этого кулеры заработают на максимальную мощность, возможно станут сильно шуметь (так будет, пока не отрегулируете их работу в SpeedFan (или др. утилите)).

👉 В помощь! Горячие клавиши для входа в меню BIOS, Boot Menu, восстановления из скрытого раздела.

Настройка вращения кулеров в BIOS

Настройки UEFI (AsRock)

 

👉 Важно! 

Во многих средне-ценовых ноутбуках возможность регулировки кулера заблокирована — т.е. ее в принципе нельзя отрегулировать (видимо, производители так защищают пользователя от неумелых действий).

Правда, в некоторых (например, у линейки HP Pavilion) кулер можно отключить (опция «Fan Always On» — кулер отключается, когда вы не нагружаете устройство 👇).

Fan Always On — кулер всегда включен

 

*

На этом сегодня всё, всем удачи и оптимальной работы вентиляторов…

Дополнения приветствуются…

Хорошего дня!

👋

Первая публикация: 31.07.2017

Корректировка: 5.01.2020

Полезный софт:

• Видео-Монтаж

Отличное ПО для создания своих первых видеороликов (все действия идут по шагам!).
Видео сделает даже новичок!

• Ускоритель компьютера

Программа для очистки Windows от «мусора» (удаляет временные файлы, ускоряет систему, оптимизирует реестр).

Другие записи:

Охлаждение и управление вентиляторами

В этом документе предоставлены возможности охлаждения и параметры управления вентиляторами в приложении BIOS Setup для продукции Intel® NUC. Для просмотра или изменения настроек управления системным вентилятором необходимо выполнить следующие действия:

1. Нажмите F2 во время загрузки системы для входа в программу BIOS Setup.
2. Откройте раздел Advanced > Cooling.
3. Настройки вентилятора находятся на панели CPU Fan Header.
4. Нажмите F10 для выхода из программы меню BIOS Setup.

Настройки управления системными вентиляторами в программе BIOS Setup можно изменить в соответствии с потребностяи модели использования вашей системы. Доступные настройки могут различаться в зависимости от модели Intel® NUC. Определения элементов управления вентиляторами приведены в таблице ниже.

Параметр	Описание
Режим управления вентилятором	Fixed: допускает установку фиксированной скорости вентилятора без дальнейших изменений. Возможные варианты: от 20 до 100 процентов с 10-процентным приращением. Custom: позволяет задать скорость вентилятор в зависимости от температуры процессора, минимального рабочего цикла и инкрементального увеличения рабочего цикла (см. раздел «Другие настройки управления вентилятором» ниже). Каждое значение может быть сконфигурировано. Cool: готовая конфигурация, при которой система лучше охлаждается, но работает с более высоким уровнем шума. Balanced: готовая конфигурация, при которой в системе обеспечивается оптимальный баланс между охлаждением и уровнем шума. Quiet: готовая конфигурация, при которой система работает с более низким уровнем шума, но хуже охлаждается. Fanless: скрывает все параметры настройки управления вентилятором.
Minimum Temperature (°C) (Минимальная температура)	Используется для увеличения скорости вентилятора, если температура процессора превышает это значение. Значение вычисляется с помощью показателя Tcontrol за вычетом фиксированного значения.
Minimum Duty cycle (%) (Минимальный цикл нагрузки)	Этот параметр указывает минимальный цикл нагрузки вентилятора.
Duty cycle increment (%/°C) (Приращение цикла нагрузки)	Используется для увеличения скорости вентилятора на это процентное значение для каждого градуса сверх минимальной температуры.

 

Настройки Cool, Balanced и Quiet

В таблице показаны примеры настроек температуры и рабочего цикла для готовых конфигураций:

Параметр	Cool (Охлаждение)	Balanced (Сбалансированная)	Quiet (Бесшумная)
Minimum Temperature (°C) (Минимальная температура)	77	79	81
Minimum Duty Cycle (%) (Мин. цикл нагрузки)	35	30	30
Duty Cycle Increment (%/°C) (Приращение цикла нагрузки)	3	3	2

Заданные значения предназначены для обычной рабочей среды настольного ПК. Эти настройки способствуют минимизации шума вентилятора с должным охлаждением системы в нормальной рабочей среде. Настройки по умолчанию могут быть изменены в различных версиях системной BIOS, поскольку корпорация Intel продолжает их совершенствование для достижения лучшего компромисса между уровнями шума и охлаждением. Возможно, вам потребуется изменить настройки управления вентилятором, если ваша модель использования предполагает любые следующие факторы:

• Пересылка файлов в течение длительного времени
• Нагрузочное тестирование
• Тестирование производительности
• Длительное использование процессоров с нагрузкой более 75 процентов

 

Другие настройки управления вентилятором

Параметр	Описание
Fan Usage (Использование вентилятора)	Этот параметр всегда используется для управления системным вентилятором (другие варианты отсутствуют).
Control Mode (Режим управления)	Этот параметр указывает, как управляется вентилятор, автоматически или вручную. В автоматическом режиме управления (Auto) скорость вентилятора будет изменяться автоматически на основании температурных условий и конфигурации. Параметры Minimum Duty Cycle, Maximum Duty Cycle, Primary Temperature Input и Secondary Temperature Input используются для указания конфигураций для этого режима. В режиме ручного управления вентилятор вращается с фиксированной скоростью. В этом случае для управления используется параметр «Manual Duty Cycle».
Duty cycle increment (%/°C) (Приращение цикла нагрузки)	Используется для увеличения скорости вентилятора на это процентное значение для каждого градуса сверх минимальной температуры.
Manual Duty Cycle (%) (Цикл ручной нагрузки)	Этот параметр доступен только, когда используется режим ручного управления. Он указывает цикл нагрузки для заданной температуры. Внимание! При сконфигурированном ручном управлении любые действия настройки могут привести к изменению цикла нагрузки. Вы обязаны убедиться, что при выбранных настройках система не будет перегреваться
Maximum Duty cycle (%) (Макс. цикл нагрузки)	Этот параметр указывает максимальный цикл нагрузки предлагаемый для вентилятора системы во время нормальной работы). Если температура соответствующего датчика превысит указанное предельное значение для параметра «All-On Temperature», предполагается перезапись цикла нагрузки на 100%, независимо от установки параметра «Maximum Duty Cycle».
Minimum Duty cycle (%) (Минимальный цикл нагрузки)	Этот параметр указывает минимальный цикл нагрузки, устанавливаемый для вентилятора.
Primary Temperature Input (Основные вводные данные температуры)	Этот параметр указывает, какой датчик температуры будет считаться основным источником для принятия решений для управления скоростью вентилятора. Пользователь может выбрать любой из четырех поддерживаемых датчиков температуры. Выбором по умолчанию и обычным считается датчик температуры процессора. Варианты основных входных данных температуры: Processor – температура корпуса процессора PCH – температура корпуса контроллера-концентратора платформы Memory – температура под разъемами SO-DIMM Motherboard – температура под разъемами Mini PCIe*
Secondary Temperature Input (Вторичные вводные данные температуры)	Этот параметр указывает, какой датчик температуры будет считаться вторичным источником для принятия решений для управления скоростью вентилятора. Вы можете выбрать любой из этих четырех датчиков температуры (кроме выбранного в качестве основного для входных данных температуры). Также можно выбрать — «None» (Нет). Варианты вторичных входных данных температуры: Processor – температура корпуса процессора PCH — температура корпуса контроллера-концентратора платформы Memory – температура под разъемами SO-DIMM Motherboard – температура под разъемами Mini PCIe
Under-Speed Threshold (ROM) (Мин. предельная скорость)	Этот параметр указывает предельное значение, ниже которого датчик скорости вентилятора начнет сообщать о несоответствующем статусе.

 

 

Как настроить скорость кулера на процессоре

Причин появления высокого уровня шума, издаваемого компьютером, может быть много: высокие температуры внутри, загрязнение пылью, дешёвый и шумный сам по себе кулер или неправильная настройка его скорости вращения. Если первые три проблемы решаются только механической очисткой и установкой новой системы охлаждения, то последнюю уже можно решить и программно, принудительно снизив скорость вращения кулера.

В этой статье мы рассмотрим как настроить скорость кулера на процессоре в BIOS и с помощью утилиты SpeedFan. Следуя инструкциям, вы сможете уменьшить шум, издаваемый компьютером или наоборот уменьшить температуру процессора.

Содержание статьи:

Настройка скорости кулера на процессоре

Существует два способа регулировки скорости вращения процессорного кулера: в настройках BIOS и с помощью утилит. Мы рассмотрим оба метода, их преимущества и недостатки, а также тонкости их использования.

Также стоит помнить, что регулировка скорости вращения доступна не для всех кулеров. Если ваш кулер запитан от блока питания при помощи Molex или двухконтактного разъёма на материнской плате, регулировка скорости вращения программным способом доступна не будет.

1. BIOS

Этот способ понизить или повысить скорость кулера на процессоре хорош тем, что не требует установки дополнительного ПО. Процесс регулировки скорости вращения процессорного кулера в этой статье рассмотрим на примере материнской платы ASRock B450 Pro4. Загрузите программу настройки BIOS. Перейдите на вкладку, содержащую настройки системы охлаждения компьютера — H/W Monitor (в настройках BIOS других материнских плат название и расположение настроек может отличаться):

Выберите инструмент FAN-Tastic Tuning. Принцип его работы заключается в том, чтобы задать кривую увеличения скорости вращения кулеров компьютера относительно температуры процессора. Интерфейс управления выглядит следующим образом:

В колонке слева можно выбрать кулер, работу которого вы хотели бы настроить. Возможные варианты подключения кулера CPU обозначены как CPU Fan 1 и CPU Fan 2. Реально процессорный кулер подключён только к одному из них, а именно к CPU Fan 1. На материнской плате все разъёмы подписаны. Уточните предварительно, к какому именно подключён процессорный кулер вашего компьютера.

Выбрав нужный кулер, переходите к настройке. В центре экрана расположен график. По вертикали — скорость вращения кулера, по горизонтали — температура. Изначально доступны четыре варианта предустановки: Silent (тихий), Standard (стандартный), Performance (производительность) и Full Speed (максимальная скорость вращения всех кулеров для обеспечения наилучшего охлаждения).

Чаще всего достаточно просто выбрать вариант Silent, но при желании можно также и изменить какой-либо из четырёх профилей, создав таким образом свой пользовательский.

Вариант предустановки Silent выглядит следующим образом:

Настройка скорости кулера на процессоре при помощи графика удобна, но реализована не для каждой материнской платы. Часто можно встретить и просто вот такую группу параметров:

Это всё тот же FAN-Tastic Tuning, но без удобного графического интерфейса. Здесь можно указать значение скорости вращения кулера в процентах в зависимости от достигнутой температуры.

Завершив настройку, сохраните изменения и выйдите из программы настройки BIOS. Теперь вы знаете как уменьшить скорость кулера на процессоре в BIOS, разберемся ещё как сделать подобное в операционной системе.

2. SpeedFan

SpeedFan — это одна из самых популярных программ для регулировки скорости вращения кулеров. Она проста и функциональна. Допустим, вам нужно снизить скорость вращения процессорного кулера с целью снижения шума. Запустите утилиту. Если в вашем компьютере всё правильно подключено (кулер процессора питается от соответствующего ему разъёма CPU_Fan), то вам нужны две строки: CPU Fan, где указана скорость вращения кулера в данный момент, и CPU, где показана изменяемая процентная величина скорости вращения кулера:

Изменяя значение параметра CPU, следите за оборотами кулера и температурой процессора. Стоит заметить, что утилита SpeedFan некорректно отображает показатели температуры компонентов системы. Для получения корректных значений температур лучше пользоваться параллельно другими программами, например, HWiNFO64.

Не стоит уменьшать значение параметра CPU до 0%, так как это приведёт к полной остановке кулера и к следующему за этим перегреву процессора. Следите за температурами постоянно.

Плюс этого способа заключается в скорости доступа к настройкам — не требуется в процессе работы прерывать её и загружать программу настройки BIOS. Минусы тоже присутствуют — при каждом новом запуске ОС настройки могут слетать.

Выводы

Теперь вы знаете как настроить скорость кулера на процессоре в BIOS или в операционной системе. Это стоит делать аккуратно. Слишком сильное уменьшение скорости вращения кулера процессора, может привести к перегреву и связанным с этим проблемам вплоть до выхода компьютера из строя.

В этой статье мы узнали о двух способах регулировки скорости вращения процессорного кулера, включая процессорный кулер, разобрались в тонкостях выполнения этого процесса.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Как настроить скорость вращения кулера на процессоре, видеокарте и другие: пошаговые инструкции

Работа системы охлаждения компьютера завязана на извечный баланс между шумом и эффективностью. Мощный вентилятор, работающий на 100%, будет раздражать постоянным заметным гулом. Слабый кулер не сможет обеспечить достаточный уровень охлаждения, снижая срок службы железа. Автоматика не всегда справляется с решением вопроса сама, поэтому для регулирования уровня шума и качества охлаждения скорость вращения кулера иногда приходится настраивать вручную.

Когда может потребоваться настройка скорости кулера

Регулировка скорости вращения проводится в BIOS с учётом настроек и температуры на датчиках. В большинстве случаев этого достаточно, но иногда система умной регулировки не справляется. Разбалансировка происходит в следующих условиях:

• разгон процессора/видеокарты, увеличение вольтажа и частоты основных шин;
• замена стандартного системного кулера на более мощный;
• нестандартное подключение вентиляторов, после чего они не отображаются в BIOS;
• устаревание системы охлаждения с шумом на высоких оборотах;
• загрязнение кулера и радиатора пылью.

Если шум и увеличение скорости кулера вызвано перегревом, снижать обороты вручную не стоит. Лучше всего начать с чистки вентиляторов от пыли, для процессора — снять полностью и заменить термопасту на подложке. После нескольких лет эксплуатации эта процедура поможет снизить температуру на 10–20°C.

Стандартный корпусный вентилятор ограничен скоростью около 2500–3000 оборотов в минуту (RPM). На практике устройство редко работает на полную мощность, выдавая около тысячи RPM. Перегрева нет, а кулер всё равно продолжает выдавать несколько тысяч оборотов вхолостую? Придётся исправлять настройки вручную.

Предельный нагрев для большинства элементов ПК — около 80°C. В идеале необходимо держать температуру на уровне 30–40°C: более холодное железо интересно только энтузиастам-оверклокерам, с воздушным охлаждением такого добиться сложно. Проверить информацию по температурным датчикам и скорости вентиляторов можно в информационных приложениях AIDA64 или CPU-Z/GPU-Z.

Как настроить скорость вращения кулера на компьютере

Осуществить настройку можно как программно (правками в BIOS, установкой приложения SpeedFan), так и физически (подключив вентиляторы через реобас). Все способы имеют свои плюсы и минусы, реализуются по-разному для различных устройств.

На ноутбуке

В большинстве случаев шум вентиляторов ноутбука вызван блокированием вентиляционных отверстий или их загрязнением. Снижение скорости кулеров может привести к перегреву и быстрому выходу девайса из строя.

Если шум вызван неправильными настройками, то решается вопрос в несколько шагов.

Через BIOS

1. Перейдите в меню BIOS, нажав в первой фазе загрузки компьютера клавишу Del (на некоторых устройствах — F9 или F12). Способ входа зависит от типа BIOS — AWARD или AMI, а также производителя материнской платы.
   

   Зайдите в настройки BIOS

2. В разделе Power выберите пункт Hardware Monitor, Temperature или любой похожий.
   

   Перейдите во вкладку Power

3. Выберите в настройках нужную скорость кулера.
   

   Выберите нужную скорость вращения кулера

4. Вернитесь в главное меню, выберите пункт Save & Exit. Компьютер перезагрузится автоматически.
   

   Сохраните изменения, после чего компьютер автоматически перезагрузится

В инструкции намеренно были указаны разные версии BIOS — большинство версий от разных производителей железа будут хоть немного, но отличаться друг от друга. Если строки с нужным названием не нашлось, ищите похожую по функционалу или смыслу.

Утилитой SpeedFan

1. Скачайте и установите приложение с официального сайта. В главном окне отображается информация о температуре на датчиках, данные о загрузке процессора и ручная настройка скорости вентилятора. Снимите галочку с пункта «Автонастройка вентиляторов» и выставьте количество оборотов в процентах от максимального.
   

   Во вкладке «Показатели» установите нужный показатель скорости

2. Если фиксированное количество оборотов не устраивает из-за перегрева, необходимую температуру можно выставить в разделе «Конфигурация». Программа будет стремиться к выбранной цифре автоматически.
   

   Установите нужный параметр температуры и сохраните настройки

3. Проконтролируйте температуру в режиме нагрузки, при запуске тяжёлых приложений и игр. Если температура не поднимается выше 50°C — всё в порядке. Сделать это можно как в самой программе SpeedFan, так и в сторонних приложениях, вроде уже упомянутого AIDA64.
   

   С помощью программы можно проконтролировать показатели температуры при максимальной нагрузке

На процессоре

Все способы регулировки кулеров, указанные для ноутбука, отлично работают и для процессоров настольных ПК. Помимо программных методов регулировки, у десктопов есть и физический — подключение вентиляторов через реобас.

Реобас позволяет настраивать скорось без использования программного обеспечения

Реобас или контроллер вентиляторов — устройство, позволяющее управлять скоростью кулеров напрямую. Элементы управления чаще всего выносятся на отдельный пульт или переднюю панель. Главным плюсом использования этого устройства является прямой контроль над подключенными вентиляторами без участия BIOS или дополнительных утилит. Недостатком — громоздкость и избыточность для обычного пользователя.

На покупных контроллерах скорость кулеров регулируется через электронную панель или механическими ручками. Управление реализовано при помощи увеличения или уменьшения частоты импульсов, подаваемых на вентилятор.

Сам процесс корректировки называется ШИМ или широтно-импульсная модуляция. Использовать реобас можно сразу после подключения вентиляторов, до запуска операционной системы.

На видеокарте

Управление охлаждением встроено в большинство программ для разгона видеокарты. Проще всего с этим справляются AMD Catalyst и Riva Tuner — единственный ползунок в разделе Fan точно регулирует количество оборотов.

Для видеокарт от ATI (AMD) следует зайти в меню производительности Catalyst, затем включить режим OverDrive и ручное управление кулером, выставив показатель на нужное значение.

Для видеокарт от AMD скорость вращения кулера настраивается через меню

Устройства от Nvidia настраиваются в меню «Низкоуровневые системные настройки». Здесь галочкой отмечается ручной контроль вентилятора, а затем скорость регулируется ползунком.

Установите ползунок регулировки температуры на нужном параметре и сохраните настройки

Настройка дополнительных вентиляторов

Корпусные вентиляторы также подключаются к материнской плате или реобасу через стандартные разъёмы. Их скорость может быть отрегулирована любым из доступных способов.

При нестандартных способах подключения (например, в блок питания напрямую) такие вентиляторы будут работать всегда на 100% мощности и не станут отображаться ни в BIOS, ни в установленном софте. В таких случаях рекомендуется либо переподключить кулер через простой реобас, либо заменить или отключить его полностью.

Работа вентиляторов на недостаточной мощности может привести к перегреву узлов компьютера, причиняя вред электронике, снижая качество и срок работы. Исправляйте настройки кулеров только в том случае, если вы полностью понимаете, что именно делаете. В течение нескольких дней после правок контролируйте температуру датчиков и следите за возможными проблемами.

Программа для разгона оборотов кулера на ноутбуке

Длительная и активная работа за ноутбуком приводит к тому, что он начинает сильно нагреваться. Особенно это актуально в тёплое время года. Перегревшийся ноутбук может плохо работать, медленно выполнять какие-либо действия или даже самостоятельно выключаться. Это доставляет много проблем и дискомфорта, особенно если работу за переносным компьютером необходимо обязательно выполнить в определённое время. И выход из такой ситуации есть.

Изначально стандартные настройки позволяют системе охлаждения работать только на 50% от своих возможностей. Поэтому можно самостоятельно изменить параметры, не имея при этом специальных знаний по программированию или подготовки. Теперь разберём Как увеличить обороты на кулере.

Способы управления системой охлаждения

Если современные ПК имеют три вентилятора (один на процессор, второй на видео карту и третий на встроенный накопитель), то переносные компьютеры чаще всего имеют один вентилятор. При увеличении силы вентилятора в ноутбуке можно увеличить работу либо одного охлаждающего устройства, либо двух.

Существует два способа регулировать мощность работы охлаждающего устройства:

• использовать BIOS;
• или установить дополнительное ПО.

Но какой бы способ увеличения скорости охлаждающего устройства вы бы ни выбрали, нужно сначала переносной ноутбук привести в порядок. Для этого нужно ноутбук, очистить лопасти вентилятора и все элементы материнской платы, чтобы не было пыли. Так как она ухудшает теплоотдачу, что приводит к увеличению температуры системы. Это можно сделать самостоятельно или обратиться за помощью в специализированные сервисы.

Советуют такую процедуру делать один раз в 6 месяцев.

Разгон кулера через BIOS

Улучшить мощность охлаждающей системы таким способом можно, если материнская плата на вашем переносном компьютере оснащена функцией контроля за системой охлаждения. Управление охлаждающей системой происходит с помощью специальных драйверов. Поднять мощность вентилятора через БИОС можно следующим образом:

1. Войти в БИОС. Чтобы это сделать, необходимо на клавиатуре нажать клавишу Del, когда операционная система будет загружаться. Но клавишей перехода в БИОС также может быть F12 или F9. Какая клавиша является входом в BIOS, зависит от компании, которая производит материнку.
2. Далее открыть раздел Power и перейти в пункт Hardware Monitor.
3. Теперь измените параметры работы системы охлаждения или выберите интеллектуальный режим работы.
4. Сохраните параметры и выйдите из БИОС.

Подраздел Hardware Monitor в разных версиях BIOS может иметь разный внешний вид. Но вы легко сделаете нужные настройки, если знаете, что и где смотреть:

• в строке CPU Min.FAN speed (или CPU FAN Control) вы указываете с какой скоростью будет вращаться кулер;
• в пункте CPU Q-Fan Control (выбираете значение Enable) вы запустите интеллектуальную работу системы охлаждения;
• в строке CPU Fan Profile вы можете выбрать, каким способом будет проходить интеллектуальная работа: Silent кулер будет функционировать бесшумно; Standard вентилятор функционирует только на половину своей мощности; Turbo или Performance кулер разгоняется на максимум;
• в строке CPU Temperature вы указываете температуру процессора. И до этих показателей будет идти процесс охлаждения.

Утилиты для разгона кулера в ноутбуке

Для тех, кто не любит среду БИОС, разработан специальный софт, с помощью которого можно разогнать вентилятор на ноутбуке.

Наиболее эффективными для таких целей оказываются: SpeedFan; AMD OverDrive; Riva Tunes.

Применение утилиты SpeedFan

Эта программа имеет понятный и простой интерфейс. Чтобы с помощью неё разогнать кулер необходимо:

• Установить её. Она скачивается бесплатно в интернете. Установочный файл имеет, примерно, 2,8 МБ. Поэтому для скачивания подойдёт и интернет с невысокой скоростью
• Изменить язык приложения на русский. Для этого в разделе Configure пройти по вкладке Options и выбрать нужный язык. Потом нажать ОК.
• В разделе «Показатели» указать нужную скорость вращения. Зафиксировав, на сколько процентов от своих возможностей он будет функционировать. Здесь также находятся данные о температуре процессора, материнки и встроенного накопителя.
• В разделе «Конфигурация» во вкладке «Температура» указывается температура процессора, материнки и жесткого диска. Система будет придерживаться этих параметров.

Увеличение скорости вентилятора с помощью AMD OverDrive и Riva Tunes

Утилита AMD OverDrive увеличивает мощность работы вентилятора, установленного на ноутбуках с процессором AMD. Чтобы улучшить работу кулера с помощью данного приложения необходимо:

1. Установить программу на переносной компьютер.
2. Запустить программу. И перейти в раздел Fan Control.
3. Найти вкладку Performance Control.
4. Увеличить скорость кулера с помощью ползунков, которые регулируют его силу.
5. Теперь сохранить все изменения. Для этого в разделе Preferences найти пункт Setting. В данном пункте поставить галочку напротив строки «Использовать мои последние настройки». Теперь после включения ноутбука вентилятор будет работать с новой мощностью.

Если же в ваш переносной компьютер встроен процессор Intel, тогда вам нужно установить программу Riva Tunes, которую разработала компания Intel. Настраивается эта утилита точно также, как и предыдущая. Поэтому повторно их описывать нет необходимости.

Ускорить вращение вентилятора ноутбука очень просто. Если следовать вышеописанным инструкциям, вы легко и быстро это сделаете. Однако необходимо учитывать, что ноутбук начинает более громко работать, если в нём увеличить мощности работы вентилятора. Поэтому слушать музыку или смотреть фильмы на переносном компьютере, который сильно шумит не очень комфортно и приятно. И не всем понравится работать за устройством, которое шумит. Громкий звук может отвлекать и мешать концентрироваться. Также ноутбук начинает больше потреблять электроэнергии, при увеличении в нём мощности кулера. Если устройство подсоединено к сети, то проблем в его работе не будет. Но если ноутбук отключён от сети и работает на батареи, то она будет намного быстрее садиться. Также срок её эксплуатации будет намного меньше.

Управление кулером ноутбука – 5 способов (подробная инструкция)

Каждый пользователь ПК должен уметь правильно настраивать систему охлаждения, чтобы в дальнейшем избежать перегрева устройства и преждевременной поломки комплектующих из-за высоких температур. Или чтобы избавиться от постороннего шума и гудения. Осуществлять контроль работы кулера можно с помощью специальных программ или настроек BIOS, именно об этом мы и поговорим в этой статье.

Настройки BIOS

Многие из известных производителей ноутбуков, таких как Asus, Acer, HP, Lenovo, Samsung сделали возможным управление кулером ноутбука из системы ввода-вывода или «BIOS». Данный способ хорош тем, что не требует установки сторонних программ, все что требуется, это:

1. Войти в Биос и открыть раздел «Power».
2. Далее войдите в настройки «HW Monitor Configuration», в нем осуществляется настройка вентилятора.
3. Найдите опцию со значением «Fan Speed» и выберите скорость вращения вентилятора, указывается она в процентном соотношении.
4. После чего сохраните настройки и покиньте биос.

Хочу обратить внимание на то, что настройки могут иметь небольшие различия, в зависимости от вашей версии Bios. Не пугайтесь, в целом схема идентична.

Программа SpeedFan

Широко известная утилита, с ее помощью можно осуществлять управление вентилятором ноутбука, регулировать скоростные обороты при тех или иных температурах и отслеживать состояние жесткого диска. Еще несколько жирных плюсов – бесплатность, простой и понятный интерфейс и поддержка русского языка, так что, смело пользуйтесь.

Итак, разберем более подробно, как настроить кулер на ноутбуке используя SpeedFan:

1. В первую очередь скачиваем, устанавливаем и запускаем приложение.
2. После запуска во вкладке «Readings», слева мы видим информацию о скорости вращения вентилятора, справа отображается температура основных компонентов.
3. Для регулировки кулера переходим в раздел «Configure».
4. Открываем вкладку «Temperatures» и нажимаем по необходимому компоненту, например видеокарте «GPU».
5. И в строке снизу, в опции «Desired» устанавливаем температурный режим (в пределах 40-44 градусов), который система охлаждения должна будет поддерживать, и жмем «ОК».

Так же во вкладке «Speeds» можно задать дополнительные параметры для изменения скорости оборотов лопастей. Здесь присутствуют всего две опции, изменяя их, вы легко измените нижние и верхние границы скоростных оборотов.

Программа Riva Tuner

Еще одно небольшое, но очень удобное приложение, предназначенное для управления и контроля работы вентилятора. Оно так же абсолютно бесплатное и подходит для любой версии Windows.

Изменить скорость вращения кулера с ее помощью достаточно легко, для этого нужно:

1. Установить и запустить приложение.
2. Перейти в расширенные настройки, затем в раздел «Fan».
3. Управлять оборотами кулера можно двигая специальные ползунки (так же в процентном соотношении).
4. Отрегулировав их, нажмите «ОК», для применения внесенных настроек.

После этого вентилятор ноутбука должен начать работать постоянно и на указанной скорости.

Программа MSI Afterburner

Профессиональная бесплатная утилита, предназначенная в первую очередь для оверлокинга (разгона) карт от компании MSI, подходит как для AMD, так и для Intel. Предоставляет нам не малые возможности, начиная от мониторинга состояния платы и регулировки напряжения на GPU вплоть до управления кулером.

Хочу заметить, что все настройки находятся на первом экране, что на мой взгляд очень удобно. Для того чтобы изменить скорость системы охлаждения, нужно в разделе «Fan Speed» передвинуть ползунок вправо.

Для автоматической регулировки предусмотрена отдельная кнопка «Auto», после ее нажатия, скорость оборотов будет изменяться в зависимости от нагрузки на видеокарту ноутбука.

Программа AMD OverDrive

Не могу обойти стороной и довольно известную утилиту от компании AMD, которая предлагает нам ряд возможностей, включая управление скоростью вентилятора, благодаря чему повысить производительность всего ноутбука.

Необходимо только:

1. Установить и запустить утилиту.
2. После открытия, в первом же окне перейти в раздел «Fan Control», далее во вкладку «Performance Control».
3. Для изменения скорости необходимо передвинуть ползунки.
4. Осталось лишь нажать «OK», чтобы внесенные изменения сохранились.

Теперь вы знаете, как должен работать вентилятор, как его правильно настраивать, управлять им и сможете самостоятельно это сделать.

Еще один способ разобран в этом видео

Как управлять вентилятором — chipenable.ru

Компактные электрические вентиляторы, благодаря невысокой цене, используются для охлаждения оборудования уже больше полувека. Тем не менее только в последние годы технологии управления вентиляторами стали значительно развиваться. В этой статье описано как и почему это развитие имело место быть и предложены некоторые полезные решения для разработчиков. 

Один из трендов электроники — это создание компактных устройств, обладающих богатой функциональностью. Поэтому большинство электронных компонентов приобретают все меньшие размеры. Один из очевидных примеров — современные ноутбуки. Толщина и вес ноутбуков значительно уменьшается, но потребляемая мощность остается прежней или увеличивается. Другой пример — проекционные системы и телевизионные ресиверы. 

В ноутбуках большая часть тепла выделяется процессором, в проекторе — источником света. Это тепло необходимо бесшумно и эффективно удалять из системы. Самый тихий способ избавления от тепла — это использование пассивных охлаждающих компонентов, таких как радиаторы или тепловые трубки. Однако для многих популярных пользовательских устройств такой способ неэффективен и дорог. 

Другой способ удаления тепла — это активное охлаждение с использованием вентиляторов, создающих поток воздуха вокруг нагревающихся компонентов. Однако вентилятор являются источником шума и, кроме того, увеличивает суммарное энергопотребление устройства, что может быть критично при питании от аккумулятора. Также добавление вентилятора увеличивает количество механических компонентов в системе, что отрицательно сказывается на надежности изделия. 

Контроль скорости вращения вентилятора позволяет уменьшить описанные недостатки. Поскольку запуск вентилятора на меньших оборотах снижает шум и энергопотребление и увеличивает срок его службы. 

Существует несколько типов вентиляторов и способов их контроля. Один из вариантов классификации вентиляторов может быть таким:

1. 2-х проводные вентиляторы
2. 3-х проводные вентиляторы
3. 4-х проводные вентиляторы

Методы управления вентиляторами, обсуждаемые в этой статье, такие:

1. управление отсутствует
2. on/ff управление
3. линейное управление
4. низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ, PWM)
5. высокочастотное управление

2-х проводные вентиляторы имеют только выводы питания — плюс и земля. В 3-х проводных вентиляторах добавляется тахометрический выход. На этом выходе присутствует сигнал, частота которого пропорциональна скорости вращения вентилятора. 4-х проводные вентиляторы, помимо выводов питания и тахометрического выхода, имеют вход управления. На этот вход подается ШИМ сигнал и ширина импульса этого сигнала определяет скорость вращения вентилятора. 

2-х проводными вентиляторами можно управлять регулируя напряжение питания или скважность ШИМ сигнала. Однако без тахометрического сигнала невозможно понять на сколько быстро вентилятор вращается. Такая форма управления скоростью вращения вентилятора называется открытым контуром (open-loop).

3-х проводными вентиляторами можно управлять аналогичным образом, но в этом случае у нас есть обратная связь. Можно анализировать тахосигнал и устанавливать требуемую скорость. Такая форма управления называется закрытым контуром (closed-loop).

Если управлять вентилятором регулируя напряжение питания, тахосигнал будет иметь форму меандра. И в этом случае тахосигнал будет всегда валидным, пока на вентиляторе есть напряжение. Такой сигнал показан на рисунке 1 (ideal tach).

При управлении вентилятором с помощью ШИМ — ситуация сложнее. Тахометрический выход вентилятора обычно представляет собой открытый коллектор. Поэтому тахосигнал будет валидным только при наличии напряжения на вентиляторе (on фаза ШИМ сигнала), а при отсутствии (off фаза) он будет подтягиваться к высокому логическому уровню. Таким образом тахосигнал становится «порубленным» управляющим ШИМ сигналом и по нему уже нельзя достоверно определять скорость вращения. Этот сигнал показан на рисунке 1 (tach).

Рисунок 1. Идеальный тахосигнал и тахосигнал при внешнем ШИМ управлении.

Для решения данной проблемы, необходимо периодически включать вентилятор на такой отрезок времени, который позволит получить несколько достоверных циклов тахосигнала. Такой подход реализован в некоторых контроллерах фирмы Analog Device, например в ADM1031 и ADT7460.

4-х проводные вентиляторы имеют ШИМ вход, который управляет коммутацией обмоток вентилятора к плюсовой шине источника питания. Такая схема управления не портит тахосигнал, в отличии от стандартной, где используется внешний ключ и коммутируется отрицательная шина. Переключение обмоток вентилятора создает коммутационный шум. Чтобы «сдвинуть» этот шум за пределы звукового диапазона частоту ШИМ сигнала обычно выбирают больше 20 кГц. 

Еще одно преимущество 4-х проводных вентиляторов — это возможность задания низкой скорости вращения — до 10% от максимальной скорости. На рисунке 2 показана разница между 3-х и 4-х проводными вентиляторами.

Рисунок 2. 3-х и 4-х проводные вентиляторы

Управление отсутствует

Простейший метод управления вентилятором — отсутствие какого-либо управления вообще. Вентилятор просто запускается на максимальной скорости и работает все время. Преимущества такого управления — гарантированное стабильное охлаждение и очень простые внешние цепи. Недостатки — уменьшение срока службы вентилятора, максимальное энергопотребление, даже когда охлаждение не требуется, и непрерывный шум. 

On/off управление

Следующий простейший метод управления — термостатический или on/off. В этом случае вентилятор включается только тогда, когда требуется охлаждение. Условие включения вентилятора устанавливает пользователь, обычно это какое-то пороговое значение температуры. 

Подходящий датчик для on/off управления — это ADM1032. Он имеет выход THERM, который управляется внутренним компаратором. В нормальном состоянии на этом выходе высокий логический уровень, а при превышении порогового температурного значения он переключается на низкий. На рисунке 3 показан пример цепи с использованием ADM1032.

Рисунок 3. Пример on/off управления

Недостаток on/off контроля — это его ограниченность. При включении вентилятора, он запускается на максимальной скорости вращения и создает шум. При выключении он полностью останавливается и шум тоже прекращается. Это очень заметно на слух, поэтому с точки зрения комфорта такой способ управления далеко не оптимальный. 

Линейное управление

При линейном управлении скорость вращения вентилятора изменяется за счет изменения напряжения питания. Для получения низких оборотов напряжение уменьшается, для получения высоких увеличивается. Конечно, есть определенные границы изменения напряжения питания. 

Рассмотрим, например, вентилятор на 12 вольт. Для запуска ему требуется не меньше 7 В и при этом напряжении он, вероятно, будет вращаться с половинной скоростью от своего максимального значения. Когда вентилятор запущен, для поддержания вращения требуется уже меньшее напряжение. Чтобы замедлить вентилятор, мы можем понижать напряжение питание, но до определенного предела, допустим, до 4-х вольт, после чего вентилятор остановится. Эти значения будут отличаться в зависимости от производителя, модели вентилятора и конкретного экземпляра. 

5-и вольтовые вентиляторы позволяют регулировать скорость вращения в еще меньшем диапазоне, поскольку их стартовое напряжение близко к 5 В. Это принципиальный недостаток данного метода. 

Линейное управление вентилятором можно реализовать на микросхеме ADM1028. Она имеет управляющий аналоговый выход, интерфейс для подключения диодного температурного датчика, который обычно используется в процессорах и ПЛИС, и работает от напряжения 3 — 5.5 В. На рисунке 4 показан пример схемы для реализации линейного управления. Микросхема ADM1028 подключается ко входу DAC. 

Рисунок 4. Схема для реализации линейного управления 12-и вольтового вентилятора

Линейный метод управления тише, чем предыдущие. Однако, как вы могли заметить, он обеспечивает маленький диапазон регулировки скорости вращения вентилятора. 12-и вольтовые вентиляторы при напряжении питания от 7 до 12 В, позволяют устанавливать скорость вращения от 1/2 от максимума до максимальной. 5-и вольтовые вентиляторы при запуске от 3,5 — 4 В, вращаются практически с максимальной скоростью и диапазон регулирования у них еще меньше. Кроме того, линейный метод регулирования не оптимален с точки зрения энергопотребления, потому что снижение напряжения питания вентилятора выполняется за счет рассеяния мощности на транзисторе (смотри рисунок 4). И последний недостаток — относительная дороговизна схемы управления. 

Наиболее популярный метод управления скоростью вращения вентилятора — это ШИМ управление. При таком методе управления вентилятор подключается к минусой шине питания через ключ, а на управляющий вход ключа подается ШИМ сигнал. В данном случае к вентилятору всегда приложено либо нулевое, либо рабочее напряжение питания и не возникает таких энергопотерь, как при линейном методе управления. На рисунке 5 показана типовая схема реализующая ШИМ управление. 

Рисунок 5. ШИМ управление.

Преимущество данного метода управления — простота реализации, дешевизна, эффективность и широкий диапазон регулирования скорости вращения. Однако недостатки у этого метода тоже есть. 

Один из недостатков ШИМ управления — это «порча» тахосигнала. Этот недостаток можно устранить, используя так называемую pulse stretching технику, то есть удлиняя импульс ШИМ сигнала на несколько периодов тахосигнала. Конечно, при этом скорость вращения вентилятора может немного увеличится. На рисунке 6 показан пример. 

Рисунок 6. Удлинение импульса для получения информации о скорости вращения.

Другой недостаток ШИМ управления — это коммутационный шум. Во-первых коммутация индуктивной нагрузки вызывает появление помех в цепях питания, во-вторых может возникать акустический шум — пищание, жужжание. Электрические шумы подавляют фильтрами, а для борьбы с акустический шумом частоту ШИМ сигнала поднимают до 20 кГц. 

Также стоит снова упомянуть о 4-х проводных вентиляторах, в которых схема управления уже встроена. В таких вентиляторах коммутируется плюсовая шина питания, что помогает избежать проблем с тахосигналом. Одна из микросхем, предназначенных для реализации ШИМ управления 4-х проводными вентиляторами, — это ADT7467. Условная схема приведена на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема ШИМ управления 4-х проводным вентилятором

Подводя итоги можно сказать, что наиболее предпочтительный метод управления вентилятором — это высокочастотное ШИМ управление, реализованное в 4-х проводных вентиляторах. При таком управлении отсутствует акустический шум, значительные энергопотери и проблемы с тахосигналом. Кроме того, он позволяет менять скорость вращения вентилятора в широком диапазоне. Схема ШИМ управления с коммутацией отрицательной шины обладает практически теми же достоинствами и является более дешевой, но портит тахосигнал. 

По материалам фирмы AnalogDevices. 

Методы регулирования скорости для различных типов двигателей с регулировкой скорости

Казуя ШИРАХАТА

Oriental Motor Co., Ltd. предлагает широкий выбор двигателей с регулировкой скорости. Наши комплекты двигателей с регулировкой скорости включают двигатель, привод (контроллер) и потенциометр, который позволяет легко регулировать скорость. Существует три группы продукции для двигателей с регулировкой скорости. «Блок управления скоростью переменного тока», в котором используется самый популярный однофазный асинхронный двигатель с конденсаторным приводом, небольшой и высокоэффективный «Бесщеточный двигатель постоянного тока» и «Инверторный блок», который объединяет трехфазный асинхронный двигатель с небольшой инвертор.В этой статье объясняется структура, принцип управления скоростью и особенности каждой группы продуктов, а также представлены наши стандартные продукты.

1. Введение

Большое количество двигателей используется для общих целей в нашем окружении, от домашнего оборудования до станков на промышленных предприятиях. Электродвигатель в настоящее время является необходимым и незаменимым источником энергии во многих отраслях промышленности. Эти двигатели имеют самые разные функции и характеристики.Если сосредоточить внимание на сегменте регулирования скорости на рынке двигателей, серводвигатели и шаговые двигатели управляют своей скоростью с помощью последовательности импульсов, в то время как асинхронный двигатель и бесщеточный двигатель постоянного тока регулируют скорость с помощью внешнего резистора и / или напряжения постоянного тока.
В этой статье объясняется структура, принцип управления скоростью и особенности следующих трех групп продуктов, которые могут относительно легко управлять скоростью с помощью аналогового входа.

• Электродвигатель и редукторные электродвигатели переменного тока
• Бесщеточные двигатели постоянного тока и мотор-редукторы
• Инверторный блок

2.Методы регулирования скорости различных двигателей с регулировкой скорости

Метод управления выходом схемы управления скоростью можно условно разделить на две группы: управление фазой и управление инвертором, которые составляют группы продуктов, показанные на рис. 1.

Рис.1 Классификация двигателей с регулировкой скорости

2.1. Двигатели с регулировкой скорости переменного тока

2.1.1. Строительство Motor

Как показано на рис. 2, конструкция однофазного и трехфазного асинхронных двигателей включает статор, на котором намотана первичная обмотка, и цельный алюминиевый ротор в форме корзины, отлитый под давлением.Ротор недорогой, потому что конструкция проста и не использует магнит.

Рис. 2 Конструкция асинхронного двигателя

Когда необходимо управлять скоростью этого двигателя, для определения скорости используется тахогенератор, который присоединяется к двигателю, как показано на рис. 3. Тахогенератор состоит из магнита, подключенного непосредственно к валу двигателя. и катушка статора, которая обнаруживает магнитные полюса и генерирует переменное напряжение с частотой 12 циклов на оборот.Поскольку это напряжение и частота увеличиваются с увеличением скорости вращения, скорость вращения двигателя регулируется на основе этого сигнала.

Рис.3 Система электродвигателя с регулировкой скорости переменного тока

2.1.2. Принцип управления скоростью
Скорость вращения N асинхронного двигателя может быть выражена выражением (1). Когда напряжение, прикладываемое к двигателю, увеличивается и уменьшается, изменяется скольжение s , затем изменяется частота вращения N.
N = 120 · f · (1- s ) / P · · · · · · · · · · · (1)

N : Скорость вращения [об / мин]
F : Частота 〔Гц〕
P : Число полюсов двигателя
S : Скольжение

В случае асинхронного двигателя, показанного на рис. 4, на кривой «Скорость вращения — крутящий момент» существует стабильный диапазон и нестабильный диапазон. Поскольку невозможно надежно работать в нестабильном диапазоне, простое управление напряжением (управление разомкнутым контуром) ограничивается регулированием скорости в узком диапазоне, например N1 ~ N3 на рис.5. Чтобы обеспечить надежную работу даже в вышеупомянутом нестабильном диапазоне, необходимо определять скорость вращения двигателя и использовать механизм регулирования напряжения (управление с обратной связью), который снижает ошибку скорости по сравнению с установить значение.

Рис. 4 Частота вращения — крутящий момент асинхронных двигателей

Рис.5 Простое управление напряжением

Доступные методы управления напряжением включают управление трансформатором или управление фазой.На рис. 6 показано, когда напряжение регулируется с помощью трансформатора. Этот метод не так-то просто сделать с двигателем, регулирующим скорость переменного тока. В качестве альтернативы, напряжение переменного тока можно регулировать, задав время включения / выключения каждого полупериода переменного напряжения (50 или 60 Гц), подаваемого на двигатель, с помощью переключающего элемента (тиристора или симистора), который может напрямую включать и выключать переменный ток. напряжение, как показано на Рис. 7 и Рис. 8. Регулирование скорости достигается методом фазового регулирования путем управления среднеквадратичным значением значение переменного напряжения.

Рис.6 Изменение напряжения трансформатором

Рис.7 Изменение напряжения при фазовом управлении

Рис.8 Цепь управления симистором

Этот метод управления скоростью переменного тока может обеспечить устойчивое управление скоростью за счет регулирования фазы с обратной связью даже в нестабильном диапазоне.
На рис. 9 показана конфигурация системы управления скоростью для электродвигателя управления скоростью переменного тока в виде блок-схемы.

Рис.9 Блок-схема системы электродвигателя с регулировкой скорости переменного тока

Рис.10 Форма сигнала для каждого блока

На рис. 10 показаны формы сигналов каждого блока. Установленное значение скорости d и обнаруженное напряжение e скорости, генерируемое тахогенератором, сравниваются в блоке усилителя сравнения. Затем определяется уровень сигнала напряжения a .
Сигнал напряжения a низкий, когда обнаруженное значение скорости до заданного значения скорости увеличивается, и выше, когда заданное значение скорости уменьшается.Поскольку сигнал запуска выводится в точке, где треугольная волна b пересекается с сигналом напряжения a , определяется время (фазовый угол), когда симистор включен, с уровнем сигнала напряжения a . Когда это время является медленным, напряжение, подаваемое на двигатель, становится низким, и скорость вращения двигателя уменьшается. Пониженная скорость вращения возвращается снова, и управление повторяется, так что разница между определенным значением скорости и установленным значением скорости всегда может быть постоянной.
На рис. 11 показан внешний вид упомянутого выше регулятора скорости. На рис. 11 рабочая точка двигателя образует контур Q-R-S-T-Q с центром на O, и скорость вращения поддерживается между N1 и N2. Этот цикл максимально сокращен за счет повышения точности определения скорости.

Рис.11 Работа регулятора скорости

Двигатель с регулировкой скорости переменного тока имеет следующие особенности при использовании этого регулирования фазы с обратной связью.
1) Поскольку напряжение переменного тока регулируется напрямую, схема управления скоростью может быть сконфигурирована просто потому, что схема сглаживания не нужна, что позволяет получить компактную конструкцию по низкой цене.
2) Таким же образом возможна долговечная конструкция, поскольку нет необходимости в большом алюминиевом электролитическом конденсаторе.
3) Переключение выполняется только один раз в течение каждого полупериода промышленного источника переменного тока, что снижает уровень генерируемого шума.

2.1.3. Характеристики
Электродвигатели переменного тока с регулировкой скорости обычно имеют характеристики «Скорость вращения — крутящий момент», показанные на рис.12.

Рис.12 Характеристики скорости вращения и момента

«Строка безопасной эксплуатации» приведена на рис. 12. «Строка безопасной эксплуатации» представляет собой ограничение, при котором двигатель может работать в непрерывном режиме без превышения максимально допустимой температуры.

2.2. Бесщеточный блок управления скоростью постоянного тока
2.2.1. Конструкция двигателя
Что касается конструкции бесщеточного двигателя, катушка соединена звездой (Y-соединена) с тремя фазами: U, V и W и расположена в статоре, а ротор состоит из магнитов. намагниченный в многополюсной конфигурации, как показано на рис.14.
Внутри статора три ИС Холла расположены как магнитные элементы, так что разность фаз выходного сигнала от каждой ИС Холла будет составлять 120 градусов при каждом повороте ротора.

Рис.14 Конструкция бесщеточного двигателя постоянного тока

2.2.2. Принцип управления скоростью
Как показано на рис. 15, характеристики вращательной скорости-момента бесщеточного двигателя постоянного тока показывают отрицательную наклонную характеристику, когда его скорость не контролируется, что аналогично характеристикам щеточного двигателя постоянного тока.

Рис.15 Характеристики скорости вращения бесщеточного двигателя постоянного тока

Когда нагрузка не приложена и входное напряжение установлено на V2 на рисунке 15, рабочая точка двигателя становится P, а скорость вращения равна N1. Когда прикладывается крутящий момент T1 нагрузки, рабочая точка смещается к Q, а скорость вращения снижается до N2, однако скорость вращения возвращается к N1, если напряжение повышается до V3. Следовательно, поскольку скорость вращения изменяется всякий раз, когда изменяется крутящий момент нагрузки, механизму управления скоростью нужно будет только изменять входное напряжение всякий раз, когда наблюдается изменение скорости, чтобы поддерживать постоянную скорость на линии PR.
Этот контроль напряжения реализуется инвертором в выходной части схемы управления (драйвер). Этот инвертор генерирует трехфазное переменное напряжение из постоянного тока путем включения и выключения, как в последовательности, показанной на рис. 16 (b), с использованием шести переключающих элементов (полевых транзисторов или IGBT), показанных на рис. 16 (а).

Рис. 16 (a) Выходная часть схемы управления (драйвер)

Рис.16 (b) Последовательность переключения

Переключающие элементы подключены к обмотке двигателя, как показано на рис.16 (a), а состояние ВКЛ / ВЫКЛ переключающего элемента определяет, какая катушка статора находится под напряжением и в каком направлении будет течь ток, то есть какая катушка станет полюсом N или полюсом S.
Фактически, положение магнитного полюса ротора определяется ИС Холла, и соответствующий переключающий элемент включается или выключается, как показано на Рис. 16 (b). Например, в случае шага 1 транзисторы Tr1 и Tr6 включаются, и ток течет из фазы U в фазу W. В это время U-фаза возбуждается как полюс N, а фаза W становится полюсом S, и ротор поворачивается на 30 градусов, переходя к шагу 2.Один оборот ротора выполняется повторением этой операции 12 раз (шаги 1 ~ 12).
На рис. 17 показана конфигурация для управления скоростью бесщеточного двигателя постоянного тока в виде блок-схемы.

Рис.17 Блок-схема системы бесщеточного двигателя постоянного тока

Последовательность переключения инвертора определяется сигналом от ИС Холла в части определения положения на блок-схеме, и двигатель вращается.
Затем сигнал от ИС Холла отправляется на датчик скорости, чтобы стать сигналом скорости, и он сравнивается с сигналом установки скорости в блоке усилителя сравнения, который затем генерирует сигнал отклонения.Значение входного тока двигателя определяется блоком настройки ШИМ на основе сигнала отклонения.
Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют следующие особенности.
1) Он имеет высокий КПД, поскольку используется ротор с постоянными магнитами и вторичные потери небольшие.
2) Инерция ротора может быть уменьшена, и достигается высокая скорость реакции.
3) Можно уменьшить размер двигателя, потому что он очень эффективен.
4) Колебания скорости при изменении нагрузки незначительны.

Рис.16 показана типичная последовательность переключения (метод подачи напряжения на 120 градусов). Еще более эффективная система бесщеточного двигателя постоянного тока использует метод возбуждения синусоидальной волны, получая информацию о положении ротора с высоким разрешением из программного обеспечения из сигнала IC Холла. Этот метод обеспечивает малошумный метод управления двигателем, поскольку ток, протекающий через двигатель, не изменяется быстро. (2)

Рис. 18 Сравнение напряжений, прикладываемых с помощью метода возбуждения синусоидальной волны и метода возбуждения 120 градусов

2.2.3. Характеристики
Характеристики скорости вращения и момента вращения бесщеточного двигателя постоянного тока имеют ограниченную область нагрузки в дополнение к области непрерывной работы.
Ограниченная рабочая зона очень эффективна при запуске инерционной нагрузки. Однако, когда работа в ограниченном режиме работы продолжается в течение пяти секунд или более, срабатывает функция защиты водителя от перегрузки, и двигатель замедляется до полной остановки.

2.3. Блок управления скоростью инвертора

2.3.1. Принцип регулирования скорости

Инверторный блок управляет скоростью трехфазного асинхронного двигателя, изменяя частоту f напряжения, подаваемого на двигатель. Инверторный блок изменяет частоту f, изменяя цикл включения / выключения шести переключающих элементов, а скорость вращения (N) двигателя изменяется пропорционально выражению в формуле (1).

N = 120 · f · (1- s ) / P ·· · · · · · · · · (1)

N : Скорость вращения [об / мин]
F : Частота 〔Гц〕
P : Число полюсов двигателя
S : Скольжение

Кроме того, чтобы напряжение, подаваемое на обмотку, имело синусоидальную форму, инвертор регулирует рабочий цикл включения / выключения, как показано на рис.21. Время включения / выключения регулируется таким образом, что среднее напряжение, приложенное к двигателю, приобретает форму синусоиды, путем сравнения треугольной волны, называемой несущим сигналом, с формой сигнала синусоидальной формы. Этот метод называется ШИМ-управлением.

Рис.19 Дежурный контроль ВКЛ / ВЫКЛ

Метод управления скоростью наших инверторных блоков делится на два типа: управление с обратной связью, которое просто изменяет скорость, и управление с обратной связью, которое уменьшает изменение скорости при изменении нагрузки двигателя.
1) Управление без обратной связи
На рис. 22 показана конфигурация управления без обратной связи в виде блок-схемы.

Рис.20 Блок-схема управления разомкнутым контуром

Этот метод используется для изменения входного напряжения и частоты двигателя в соответствии с заданной частотой. Этот метод подходит для изменения скорости и позволяет получить высокие скорости (частоту можно установить до 80 Гц) просто тогда, когда регулирование скорости с изменяющейся нагрузкой не представляет особой важности.
Создаваемый крутящий момент T двигателя показан формулой (2).Исходя из этого соотношения, можно сказать, что крутящий момент также будет постоянным, если сделать постоянным V / f, отношение напряжения V к частоте f.

Ｔ Ｋ ・ Ｉ ・ Ｖ ／ ｆ ・ ・ ・ （２）

Ｔ ： Крутящий момент [Н · м]
Ｖ ： Напряжение источника питания [В]
Ｉ ： Ток двигателя [A]
ｆ ： Частота [Гц]
Ｋ ： Постоянная

Однако чем ниже скорость, тем труднее поддерживать постоянным входное сопротивление асинхронного двигателя при изменении f.Следовательно, чтобы получить постоянный крутящий момент от низкой скорости к высокой скорости, необходимо отрегулировать отношение V / f на низкой скорости в соответствии с характеристиками двигателя, как показано сплошной линией на рисунке 23.

Рис.21 V / f Control

2) Управление с обратной связью
На рис. 24 показана конфигурация блок-схемы системы управления с обратной связью, используемой в нашей серии BHF.

Рис.22 Блок-схема управления по замкнутому контуру

Этот метод определяет разность фаз между напряжением выходного блока инвертора и первичным током, который вычисляет частоту возбуждения, соответствующую нагрузке, с использованием таблицы данных характеристик (рис.25), подготовленный заранее, и регулирует частоту инвертора без необходимости в датчике скорости на двигателе.

Рис.23 Таблица данных характеристик

Используя эту таблицу характеристик и время t обнаруженной разности фаз, инвертор вычисляет выходную частоту инвертора, которая соответствует команде Nset скорости вращения, установленной потенциометром скорости, и выводит ее как выходную частоту инвертора. После получения выходной частоты блок управления U / f вычисляет напряжение, приложенное к двигателю, соответствующее выходной частоте f, и выполняет управление скоростью, управляя инвертором PWM.В результате при приложении нагрузки выходная частота инвертора увеличивается, так что уменьшение скорости вращения может быть компенсировано. (3)

2.3.2. Характеристика с

Характеристики скорости вращения-момента инверторного блока показаны на рис. 26 и 27. Как объяснено в разделе, посвященном двигателю, регулирующему скорость переменного тока, на характеристике крутящего момента нарисована «линия безопасной работы». Эта линия представляет предел для непрерывной работы, а область под этой линией называется областью непрерывной работы.

Рис.24 Характеристики скорости вращения-момента для управления без обратной связи

Рис.25 Характеристики скорости вращения и момента для замкнутого контура управления

3. Резюме

Oriental Motor предлагает три группы продуктов (двигатели с регулированием скорости переменного тока, бесщеточные двигатели с регулировкой скорости постоянного тока и инверторные блоки) для использования в широком диапазоне приложений регулирования скорости. Подходящий продукт для регулирования скорости можно выбрать в соответствии с функцией, производительностью, стоимостью и целью, которые требуются для вашего приложения.
Oriental Motor продолжит работу над разработкой продукции, чтобы в будущем мы могли предлагать продукцию, наилучшим образом отвечающую различным потребностям наших клиентов.

Список литературы

(1) Исследовательская группа по технологиям двигателей переменного тока: «Книга для понимания малых двигателей переменного тока», Kogyo Chosakai Publishing (1998)
(2) Казуо Абэ: «Технология бесшумного привода бесщеточного двигателя», RENGA № 163, стр. 19-25 (2003)
(3) Кодзи Намихана, Масаёши Сато: «Новый метод управления трехфазным асинхронным двигателем», RENGA No.159, стр. 23-28 (1999)

Казуя Сирахата Завод Цуруока, Операции ACIX Подразделение схемотехники Секция разработки схем

Охлаждающие вентиляторы: мониторинг, управление и защита для повышения производительности системы

Вентиляторы широко используются по многим причинам, как индивидуально, так и в составе группы, для обеспечения охлаждения с принудительной конвекцией. Они просты в использовании, обеспечивают необходимый воздушный поток и могут быть установлены в различных шасси и системах.Их принцип действия основан на физических принципах: движущийся воздух эффективно охлаждает объекты, поглощая тепло от объекта, а затем передавая это тепло в другое место для рассеивания. Количество передаваемой энергии зависит от массы движущегося воздуха, удельной теплоты движущегося воздуха и изменения температуры движущегося воздуха.

Принудительное воздушное охлаждение — это реализация хорошо известного принципа тепловой конвекции

После того, как инженер-конструктор определил требуемый минимальный воздушный поток с помощью базового термического анализа (см. «Основные сведения об основах воздушного потока для правильного выбора вентилятора постоянного тока»), включая моделирование источников тепла. , повышение температуры и окружающие условия, в дополнение к обеспечению подходящего пути воздушного потока от воздухозаборника к выпускному отверстию, можно выбрать вентилятор с подходящим размером и воздушным потоком.Затем инженер может просто подключить выбранный вентилятор (ы) к источнику питания и проверить производительность с помощью некоторых базовых тестов на превышение температуры.

Однако, учитывая критическую роль вентиляторов в обеспечении эффективного и адекватного охлаждения в конструкциях с принудительной подачей воздуха, это упрощенный и недальновидный подход. Хотя прямое подключение к источнику питания, безусловно, будет работать, хорошо продуманная конструкция с принудительным воздушным охлаждением на основе вентилятора может сделать гораздо больше. При дополнительном планировании и правильном выборе вентилятора разработчики могут вместо этого обеспечить эффективную и надежную работу с помощью мониторинга, контроля и управления вентиляторами.

Включение / выключение управления вентилятором

Базовое управление вентилятором достаточно простое: достаточно подать питание, чтобы вентилятор включился постоянно. Несмотря на эффективность, это потребляет наибольшее количество энергии, создает постоянный фоновый шум, который может не подходить для всех приложений, и игнорирует тот факт, что вентиляторы имеют долгий, но все же ограниченный срок службы. Альтернативный подход — включать и выключать вентилятор в зависимости от измеренной температуры воздуха по сравнению с предварительно установленным порогом охлаждения (уставкой). Это продлевает срок службы вентилятора, экономит электроэнергию и устраняет акустический шум, когда вентилятор выключен.

Тем не менее, с точки зрения управления температурой, у этого простого управления включением / выключением вентилятора есть недостатки. Во-первых, он вводит термические циклы в охлаждаемые компоненты, поскольку они проходят через последовательности нагрева / охлаждения / нагрева. Такая цикличность способствует преждевременному отказу компонентов, вызванному повторяющимися нагрузками на материалы и соединения из-за различий в температурных коэффициентах. В некоторых случаях этот цикл может быть таким же разрушительным или даже хуже, чем простая непрерывная работа при повышенной температуре.

Во-вторых, существует неизбежный тепловой выброс между моментом включения вентилятора и временем, которое требуется для того, чтобы воздушный поток начал охлаждаться. Это может привести к перегреву до тех пор, пока охлаждение воздушным потоком не «догонит», если только порог «включения» не установлен ниже. Наконец, необходимо добавить гистерезис, чтобы избежать «дребезга» включения / выключения во время работы вентилятора около желаемой уставки температуры.

На приведенном ниже графике показано, как температура может превысить или превысить заданное значение из-за неизбежного теплового запаздывания, где голубая линия представляет желаемую заданную температуру, включая ступенчатое изменение, зеленая линия — циклическое включение / выключение вентилятора и синяя линия — фактическая температура.

График, демонстрирующий тепловую задержку, вызванную включением / выключением охлаждения

В конечном счете, добавление управления вентилятором на основе температуры, включение / выключение экономит энергию, но не увеличивает экономию и не увеличивает срок службы вентилятора настолько, насколько его можно продлить.

Органы управления и защиты вентилятора

Управление вентиляторами имеет решающее значение для реализации потенциала оптимизированных возможностей вентиляторов и систем охлаждения в отношении производительности, эффективности, надежности и срока службы. Современные усовершенствованные конструкции вентиляторов при скромной внешней поддержке в некоторых случаях могут преодолеть ограничения базового управления включением / выключением для критических аспектов работы вентилятора и даже могут защитить от последствий проблем с вентилятором.Они также позволяют разработчикам добавлять функции и возможности, которые оптимизируют систему, включая, помимо прочего, продление срока службы вентиляторов. Различные элементы управления и защиты вентилятора описаны в следующих разделах.

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

Широтно-импульсная модуляция (PWM) добавлена ​​для управления и изменения скорости вентилятора, что приводит к повышению эффективности работы и полному крутящему моменту в большей части диапазона скоростей. Использование управления переменной скоростью на основе ШИМ — это первый шаг к повышению производительности вентилятора и системы, позволяя использовать расширенные алгоритмы управления, которые динамически согласовывают скорость вращения вентилятора с тепловой нагрузкой.В усовершенствованных конструкциях эти алгоритмы могут реализовывать сложные стратегии управления температурным режимом, которые адаптируются к динамике работы, а также учитывают модели использования, затраты на электроэнергию и многое другое как часть своей тактики управления.

Для дополнительного улучшения производительности простое включение / выключение, основанное на пороге циклирование вентилятора (даже с гистерезисом) может быть обновлено до хорошо известных стратегий управления с обратной связью с пропорционально-интегрально-производной (ПИ и ПИД). Это гарантирует, что воздушный поток точно поддерживает желаемую заданную температуру и делает это без недопустимого или превышения охлаждения, несмотря на изменения нагрузки.

Встроенный сигнал тахометра

Встроенный тахометр измеряет скорость вращения вентилятора и сообщает ей импульсный сигнал. Эта функция используется для управления вентилятором с обратной связью с обратной связью и более сложного управления вентилятором. Информация о скорости вращения вентилятора, которую он сообщает, является основным преимуществом для работы системы. Он также выполняет функцию датчика блокировки, если вентилятор внезапно останавливается из-за препятствия, потери мощности или по любой другой причине.

Важно как можно скорее обнаружить проблемы с вентилятором, так как чем раньше это состояние станет известно независимо от причины, тем раньше система, которую она охлаждает, может быть отключена, переведена в состояние покоя для защиты чувствительных компонентов или другие соответствующие действия. инициирован.

Защита от автоматического перезапуска

Защита от автоматического перезапуска определяет, когда двигатель вентилятора не может вращаться, и автоматически отключает ток привода. Это отключение служит двум целям: оно защищает схему привода вентилятора, а отключение тока также может быть обнаружено, чтобы указать контроллеру вентилятора, что существует проблема, поскольку ток вентилятора был уменьшен до нуля, даже если вентилятор был приказано бежать.

Датчик обнаружения / блокировки вращения

Как видно из названия, датчик обнаружения / блокировки вращения используется для определения того, работает двигатель вентилятора или остановлен.Это гарантирует немедленное обнаружение основных проблем при запуске или при текущей работе.

Заключение

Вентиляторы

являются очень эффективным, часто предпочтительным и во многих случаях единственным жизнеспособным решением постоянной проблемы обеспечения потока охлаждающего воздуха, необходимого для удержания систем и компонентов в пределах их безопасной рабочей зоны, таким образом предотвращая немедленный отказ компонентов, а также обеспечивая долгосрочное надежность. Однако это не означает, что простой вентилятор с «всегда включенным» или даже простым управлением включением / выключением является лучшим решением на основе вентиляторов.Сегодняшние системы требуют большей сложности как в блоке вентилятора, так и в его элементах управления, чтобы одновременно обеспечивать адекватное охлаждение с высокой эффективностью и надежностью.

Обладая широким диапазоном физических размеров, характеристик воздушного потока, защиты и управления, CUI Devices предлагает дизайнерам варианты, необходимые для поиска идеального вентилятора для их приоритетных задач.

электронная книга

Загрузите бесплатное полное руководство по управлению температурным режимом

Доступ сейчас

Дополнительные ресурсы

---

У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу cuiinsights @ cuidevices.ком

Заявка на патент США

на устройство привода охлаждающего вентилятора и патентную заявку на метод управления скоростью вращения вентилятора (заявка № 20110293439 от 1 декабря 2011 г.)

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству привода охлаждающего вентилятора и способу управления скоростью вращения вентилятора с использованием устройства, используемого для машины с гидравлическим приводом, такой как строительная машина.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В машине с гидравлическим приводом, такой как строительная машина, скорость вращения гидравлического двигателя, то есть скорость вращения охлаждающего вентилятора, регулируется путем управления скоростью потока масла под давлением, подаваемого в гидравлическую систему. двигатель при подаче масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса для охлаждающего вентилятора, который приводится двигателем, к гидравлическому двигателю, который вращает охлаждающий вентилятор. Затем выполняется управление скоростью вращения охлаждающего вентилятора, так что температура охлаждающей воды двигателя, температура гидравлического масла и т.п. должны иметь желаемую температуру.

В качестве конфигурации для управления скоростью вращения охлаждающего вентилятора предлагается способ управления скоростью вращения вентилятора (например, см. Патентный документ 1) и т.п. ИНЖИР. 9 — блок-схема, описывающая способ управления скоростью вращения вентилятора, раскрытый в Патентном документе 1 как относящийся к уровню техники для изобретения.

Как показано на фиг. 9, согласно способу управления скоростью вращения вентилятора, раскрытому в Патентном документе 1, управление выполняется в системе насос-двигатель, так что привод вентилятора начинается из состояния, при котором скорость вращения вентилятора равна минимальной скорости вращения вентилятора Nmin в момент времени. запуска двигателя (шаг 1 ).Система насос-двигатель состоит из гидравлического двигателя для привода вентилятора и гидравлического насоса для подачи масла под давлением к гидравлическому двигателю. Когда начинается вращение вентилятора, управление выполняется так, чтобы состояние при минимальной скорости вращения Nmin сохранялось, по крайней мере, в течение нескольких секунд (этап 2 ).

После состояния поддержания минимальной скорости вращения вентилятора Nmin, по меньшей мере, в течение нескольких секунд, постепенно выполняется управление для увеличения скорости вращения вентилятора от минимальной скорости вращения вентилятора Nmin (этап 3 ).Затем система насос-двигатель управляется так, что скорость вращения вентилятора увеличивается до целевой скорости Ntf вращения вентилятора, когда проходит, по меньшей мере, несколько секунд после того, как скорость вращения вентилятора постепенно увеличивается (этап 4 ).

Возникновение пикового давления и скачка давления в системе насос-двигатель предотвращается путем выполнения вышеуказанного контроля. Соответственно, предотвращается поломка системы насос-двигатель.

Цитируемый документ Патентный документ

Патентный документ 1: Выложенная заявка на патент Японии №2005-76525

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ Проблемы, решаемые с помощью изобретения

В соответствии с изобретением, описанным в Патентном документе 1, скорость вращения вентилятора поддерживается на минимальной скорости вращения вентилятора Nmin в течение установленного постоянного времени T 1 от пуска двигателя. Затем, по прошествии постоянного времени T 1 , управление скоростью вращения вентилятора для достижения целевой скорости вращения вентилятора Ntf выполняется как постепенное увеличение с постоянным градиентом от минимальной скорости вращения вентилятора Nmin в течение постоянного времени T 2 .В то же время выполняется управление с обратной связью, так что каждая температура определения охлаждаемой жидкости, охлаждаемой вентилятором, достигает каждой целевой температуры.

Таким образом, согласно изобретению, описанному в Патентном документе 1, выполняется управление для постепенного увеличения скорости вращения вентилятора с постоянным градиентом, так что скорость вращения вентилятора достигает целевой скорости вращения вентилятора Ntf от минимальной скорости вращения вентилятора Nmin .

В общем, когда вентилятор и гидравлический двигатель для привода вентилятора ускоряются от состояния с малой скоростью вращения до большой скорости вращения, требуется большой импульс для преодоления силы, вызванной инерцией, для поддержания остановленного состояния гидравлической системы. двигатель или сам вентилятор для запуска вращения вентилятора.

Затем, в соответствии с увеличением скорости вращения вентилятора, требуется меньшее усилие для увеличения скорости вращения вентилятора и гидравлического двигателя. То есть, с увеличенной скоростью вращения, вращение гидравлического двигателя и вентилятора должно поддерживаться как вращающееся с постоянной скоростью из-за силы, обусловленной инерцией гидравлического двигателя и вентилятора. Соответственно, в таких условиях не требуется большого усилия для вращения гидравлического двигателя и вентилятора.

Здесь, когда управление выполняется для постепенного увеличения скорости вращения вентилятора с постоянным градиентом, как описано в Патентном документе 1, объем потока масла под давлением, выпускаемого из гидравлического насоса, не полностью используется для вращения гидравлического двигателя, а объем потока масла неиспользованное масло под давлением должно сливаться в бак через предохранительный клапан, который является защитной схемой гидравлического насоса.

То есть, согласно изобретению, описанному в Патентном документе 1, поскольку не учитывается величина силы из-за инерции гидравлического двигателя и самого вентилятора, управление выполняется для простого постепенного увеличения скорости вращения вентилятора с постоянной градиент. Затем выполняется управление таким образом, чтобы объем потока масла под давлением, необходимый для увеличения скорости вращения вентилятора с постоянным градиентом, подавался в гидравлический двигатель.

Однако, поскольку сила из-за инерции для поддержания остановленного состояния в значительной степени проявляется, когда вентилятор начинает вращаться, скорость вращения увеличивается только постепенно.Соответственно, объем потока масла под давлением, превышающий объем потока масла под давлением, который фактически используется для увеличения скорости вращения вентилятора, должен выпускаться из гидравлического насоса.

В результате объем потока масла под давлением, которое не используется в гидравлическом насосе, будет перенаправляться в резервуар из предохранительного клапана, который является защитной схемой гидравлического насоса. Таким образом, когда масло под давлением, выпускаемое из гидравлического насоса, выбрасывается неэкономично, возникают вредные эффекты, такие как ухудшение расхода топлива двигателем, повышение температуры гидравлического масла и увеличение шума разгрузки.

Изобретение обеспечивает устройство привода охлаждающего вентилятора и способ управления скоростью вращения вентилятора с использованием устройства, способного уменьшить неэкономичные потери объема потока масла под давлением, выпускаемого из гидравлического насоса, когда скорость вращения охлаждающего вентилятора увеличивается до заданного значения. скорость и способность снизить потери энергии.

Средства для решения проблем

Проблемы изобретения могут быть достигнуты с помощью устройства привода охлаждающего вентилятора, описанного в любом из пунктов формулы изобретения 1 — 4 , и способа управления скоростью вращения вентилятора, описанного в пунктах 5 или 6 .

То есть приводное устройство охлаждающего вентилятора в соответствии с настоящим изобретением в основном характеризуется тем, что оно включает в себя: гидравлический насос для охлаждающего вентилятора, причем гидравлический насос приводится в действие двигателем; гидравлический двигатель, в который подается масло под давлением, выходящее из гидравлического насоса, и который вращает охлаждающий вентилятор; датчик температуры масла, определяющий температуру гидравлического масла; датчик температуры воды, определяющий температуру хладагента; датчик частоты вращения, определяющий частоту вращения двигателя; средство управления расходом, которое регулирует расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель; и контроллер, который управляет средством управления скоростью потока, отличающийся тем, что контроллер включает в себя блок задания целевой скорости вращения, который устанавливает целевую скорость вращения охлаждающего вентилятора, блок задания шаблона ускорения, который устанавливает шаблон ускорения для увеличения скорости вращения. охлаждающего вентилятора на целевую скорость вращения и блок вычисления команды скорости вращения, который выдает команду скорости потока масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель, блок задания целевой скорости вращения устанавливает целевую скорость вращения охлаждающего вентилятора на основе на соответствующих сигналах обнаружения от датчика температуры масла, датчика температуры воды и датчика скорости вращения блок установки шаблона ускорения устанавливает шаблон ускорения для увеличения скорости вращения охлаждающего вентилятора до целевой скорости вращения на основе скорости вращения двигатель определяется датчиком частоты вращения, цель скорость вращения охлаждающего вентилятора, установленная в части установки целевой скорости вращения, и величина силы, обусловленной инерцией охлаждающего вентилятора и гидравлического двигателя, и часть вычисления команды скорости вращения вычисляет значение команды для управления средством управления скоростью потока на основе от скорости вращения двигателя, целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора, установленной на участке установки целевой частоты вращения, и шаблона ускорения, установленного на участке установки шаблона ускорения, так что скорость вращения охлаждающего вентилятора увеличивается с текущей скорость вращения до целевой скорости вращения на основе схемы ускорения.

Устройство привода охлаждающего вентилятора в соответствии с изобретением в основном отличается тем, что схема ускорения задается заранее на основе производительности гидравлического двигателя и размера, веса и т.п. охлаждающего вентилятора.

Кроме того, приводное устройство охлаждающего вентилятора в соответствии с изобретением в основном отличается тем, что средство регулирования расхода представляет собой клапан регулирования угла наклонной шайбы, который регулирует угол наклонной шайбы гидравлического насоса с регулируемым рабочим объемом.

Кроме того, приводное устройство охлаждающего вентилятора в соответствии с изобретением в основном отличается тем, что средство управления скоростью потока представляет собой клапан управления скоростью потока, который регулирует скорость потока масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель.

Изобретение также обеспечивает способ управления скоростью вращения вентилятора для управления скоростью вращения вентилятора охлаждающего вентилятора путем подачи масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса охлаждающего вентилятора, к гидравлическому двигателю охлаждающего вентилятора, при этом гидравлический насос приводится в действие. двигателем, и путем управления скоростью потока масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель, что в основном характеризуется тем, что включает: определение целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора через температуру гидравлического масла, температуру хладагента и скорость вращения двигателя. которые обнаруживаются; определение модели ускорения для увеличения скорости вращения охлаждающего вентилятора до целевой скорости вращения через частоту вращения двигателя, определенную целевую скорость вращения охлаждающего вентилятора и величину силы из-за инерции охлаждающего вентилятора и гидравлической системы. мотор; и управление скоростью вращения охлаждающего вентилятора с целью увеличения от текущей скорости вращения до целевой скорости вращения на основе схемы ускорения путем управления скоростью потока масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель, на основе частоты вращения двигателя. , определенная целевая частота вращения охлаждающего вентилятора и схема ускорения.

Кроме того, способ управления скоростью вращения вентилятора в соответствии с изобретением в основном отличается тем, что для ускорения используется схема ускорения, которая устанавливается заранее на основе производительности гидравлического двигателя и размера, веса и т.п. охлаждающего вентилятора. шаблон.

Эффекты изобретения

С помощью изобретения скорость вращения охлаждающего вентилятора может быть увеличена до целевой скорости вращения на основе модели ускорения с учетом величины силы из-за инерции охлаждающего вентилятора и гидравлического двигателя.Соответственно, можно управлять скоростью потока масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель, так, чтобы скорость вращения охлаждающего вентилятора была целевой скоростью вращения, принимая во внимание величину силы из-за инерции охлаждающего вентилятора и гидравлического двигателя. .

Соответственно, можно подавать масло под давлением со скоростью потока, соответствующей фактическому состоянию вращения гидравлического двигателя, к гидравлическому двигателю и уменьшать объем потока масла под давлением, которое должно быть потрачено впустую, без использования в гидравлическом двигателе.Затем можно уменьшить потери энергии и предотвратить возникновение вредных эффектов, таких как ухудшение расхода топлива двигателем, повышение температуры гидравлического масла и повышение уровня шума.

Здесь также можно заранее установить, как получено из экспериментов и т.п., схему ускорения на основе производительности гидравлического двигателя и размера, веса и т.п. охлаждающего вентилятора. Можно выполнять управление с прогнозированием для управления скоростью вращения охлаждающего вентилятора согласно изобретению, используя шаблон ускорения, который задается заранее.Здесь, даже когда каждая температура определения охлаждаемой жидкости, которая должна быть охлаждена охлаждающим вентилятором, колеблется, колебания не влияют на нее, как в случае выполнения управления с обратной связью. Таким образом, можно управлять скоростью вращения охлаждающего вентилятора, чтобы она была целевой скоростью вращения, без влияния колебаний каждой температуры обнаружения.

С этой конфигурацией управление скоростью вращения охлаждающего вентилятора становится простым, так что конфигурация для выполнения управления скоростью вращения охлаждающего вентилятора может быть также упрощена.

Здесь скорость потока масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель, может быть реализована путем управления углом наклонной шайбы гидравлического насоса или путем управления клапаном управления расходом, расположенным в масляном канале, который соединяет гидравлический насос и гидравлический двигатель. , также.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

РИС. 1 представляет собой гидравлическую схему согласно варианту осуществления изобретения.

РИС. 2 — структурная схема контроллера настоящего варианта осуществления.

РИС. 3 — блок-схема управления настоящего варианта осуществления.

РИС. 4 — блок-схема управления скоростью вращения охлаждающего вентилятора согласно настоящему варианту осуществления.

РИС. 5 — схематический вид данных измерений во время подъема вращения охлаждающего вентилятора согласно настоящему варианту осуществления.

РИС. 6 — схематический вид данных измерений во время увеличения вращения охлаждающего вентилятора в предшествующем уровне техники.

РИС. 7 — гидравлическая схема согласно другому варианту осуществления изобретения.

РИС. 8 — гидравлическая схема согласно другому варианту осуществления изобретения.

РИС. 9 — блок-схема, описывающая способ управления скоростью вращения вентилятора в предшествующем уровне техники.

НАИЛУЧШИЙ РЕЖИМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее предпочтительные варианты осуществления изобретения будут конкретно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. Устройство привода охлаждающего вентилятора и способ управления скоростью вращения вентилятора согласно настоящему изобретению могут предпочтительно применяться к рабочему транспортному средству, имеющему охлаждающий вентилятор.

В частности, он предпочтительно применяется к рабочему транспортному средству, двигатель которого часто ускоряется и замедляется. Например, в рабочем транспортном средстве, таком как колесный погрузчик, ускорение и замедление двигателя часто выполняются при многократном выполнении операции возвратно-поступательного движения и операции движения V-образной формы во время операции обработки груза и т.п.

Когда ускорение и замедление двигателя выполняются часто, скорость вращения гидравлического насоса охлаждающего вентилятора, приводимого в действие с вращением двигателя, также увеличивается и уменьшается вместе со скоростью вращения двигателя.Поскольку гидравлический двигатель охлаждающего вентилятора приводится в движение потоком масла под давлением, выходящим из гидравлического насоса охлаждающего вентилятора, скорость вращения гидравлического двигателя охлаждающего вентилятора также зависит от вращения двигателя. В соответствии с ускорением и замедлением двигателя управление скоростью вращения гидравлического двигателя для охлаждающего вентилятора для увеличения до целевой скорости вращения должно выполняться повторно.

В конструкции, отличной от изобретения, часто возникают ситуации неэкономичного расходования объема потока масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса, при увеличении скорости вращения охлаждающего вентилятора до целевой скорости вращения, соответствующей температуре и т. Д.хладагента, который должен охлаждаться охлаждающим вентилятором. Изобретение предпочтительно может быть применено, в частности, к такому рабочему транспортному средству, двигатель которого часто ускоряется и замедляется.

РИС. 1 представляет собой гидравлическую схему, используемую для приводного устройства охлаждающего вентилятора согласно варианту осуществления изобретения. Гидравлический насос с регулируемым рабочим объемом (в дальнейшем называемый гидравлическим насосом 2 ), предназначенный для охлаждающего вентилятора, приводится в действие двигателем 1 . Производительность насоса на каждый оборот (куб.см / об) гидравлического насоса 2 должна регулироваться посредством управления регулирующим клапаном с наклонной шайбой 6 с помощью команды управления от контроллера 7 (не показано, см. Фиг.2).

То есть, угол наклона наклонной шайбы 2 a гидравлического насоса 2 должен регулироваться посредством управления регулирующим клапаном наклонной шайбы 6 , чтобы гидравлический насос 2 мог получить угол наклонной шайбы, соответствующий команде управления от контроллера 7 (см. фиг. 2). Затем можно регулировать расход масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса 2 , с помощью частоты вращения двигателя 1 в это время и угла наклонной шайбы, контролируемого регулирующим клапаном наклонной шайбы 6 , то есть мощность насоса гидронасоса 2 .

Поток масла под давлением, выходящий из гидравлического насоса 2 , подается на гидравлический двигатель 4 охлаждающего вентилятора через переключающий клапан 3 для прямого и обратного вращения. Переключающий клапан 3 может выборочно переключаться между двумя положениями — положением I и положением II — с помощью команды управления от контроллера 7 (не показано, см. Фиг. 2). Например, когда он переключается в положение II на фиг. 1, гидравлический двигатель 4 может вращаться вперед.При переключении в положение I гидравлический двигатель 4 может вращаться в обратном направлении.

Масло под давлением, выбрасываемое из гидравлического двигателя 4 , выбрасывается в резервуар 10 через переключающий клапан 3 . Кроме того, предохранительный клапан 9 расположен между резервуаром 10 и масляным каналом, который соединяет гидравлический насос 2 и переключающий клапан 3 , чтобы контролировать давление насоса, подаваемое на гидравлический двигатель 4 не должно быть заданное давление или выше.

Скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 , который приводится во вращение гидравлическим двигателем 4 , может быть определена датчиком скорости вращения охлаждающего вентилятора 15 . Значение обнаружения, обнаруженное датчиком скорости вращения охлаждающего вентилятора 15 , вводится в контроллер 7 . Вместо прямого определения скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 датчиком скорости вращения охлаждающего вентилятора 15 , также можно косвенно получить скорость вращения гидравлического двигателя 4 , определяя угол наклона наклонной шайбы гидравлический насос 2 или расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , при определении скорости вращения двигателя 1 датчиком частоты вращения двигателя 18 .

Например, как показано на фиг. 7, который описывается ниже, расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , может быть получен благодаря значению управляющего сигнала, управляющего клапаном регулирования расхода 12 , расположенным в масляном канале, который соединяет гидравлический насос. 2 и гидромотор 4 . Таким образом, площадь открытия клапана регулирования расхода 12 регулируется в соответствии со значением управляющего сигнала, управляющего клапаном регулирования расхода 12 .Расход масла под давлением, проходящего через клапан регулирования расхода 12 , может быть получен путем получения площади открытия клапана регулирования расхода 12 из значения управляющего сигнала, управляющего клапаном регулирования расхода 12 .

То есть, поскольку расход масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса 2 , можно получить из частоты вращения двигателя 1 и угла наклонной шайбы гидравлического насоса 2 , расход Масло под давлением, проходящее через клапан регулирования расхода 12 , может быть получено путем определения площади отверстия клапана регулирования расхода 12 .

Гидравлический насос 2 на РИС. 7 и фиг. 8, который описывается ниже, обычно используется также для привода, отличного от гидравлического двигателя 4 , который приводит в движение охлаждающий вентилятор 5 . Соответственно, угол наклона наклонной шайбы гидравлического насоса 2 должен регулироваться в соответствии с требуемой скоростью потока, в том числе для другого привода, кроме гидравлического двигателя 4 . Расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , должен регулироваться с помощью клапана регулирования расхода 12 или клапана регулирования расхода 14 .Здесь вместо гидравлического насоса с переменной производительностью также можно использовать гидравлический насос с постоянной производительностью для гидравлического насоса, показанного на фиг. 7 и 8.

Соответственно, можно косвенно получить скорость вращения гидравлического двигателя 4 , соответствующую расходу масла под давлением, подаваемому в гидравлический двигатель 4 , то есть скорости вращения охлаждающего вентилятор 5 . Таким образом, в случае определения угла наклонной шайбы гидравлического насоса 2 или расхода масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , также можно определить скорость вращения охлаждающего вентилятора. 5 путем определения частоты вращения двигателя 1 .

Далее управление скоростью вращения вентилятора охлаждения в соответствии с изобретением, выполняемое контроллером 7 , будет описано с использованием фиг. 2. Контроллер 7 получает соответствующие входные данные о температуре хладагента, охлаждающего двигатель 1 и т.п., обнаруженной датчиком температуры воды 16 , температуре гидравлического масла, обнаруженной датчиком температуры гидравлического масла 17 , вращающемся частота вращения двигателя 1 , определяемая датчиком частоты вращения двигателя 18 , и частота вращения охлаждающего вентилятора 5 , определяемая датчиком частоты вращения охлаждающего вентилятора 15 .Кроме того, датчик 18 скорости вращения двигателя и датчик 15 скорости вращения вентилятора охлаждения могут выполнять ввод данных только одним из них.

Соответствующие значения обнаружения вводятся в блок 22 установки целевой скорости вращения, который расположен в контроллере 7 . Целевая скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 устанавливается в части 22 установки целевой скорости вращения на основе соответствующих вводимых значений обнаружения.В качестве целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 можно установить целевую скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 , используя график, показанный в левой части фиг. 3, например.

Как показано на графике слева на фиг. 3, можно получить целевую скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 из моделирования, эксперимента и т.п. как связанную с соответствующей температурой обнаружения, введенной в блок 22 установки целевой скорости вращения.

В качестве альтернативы, например, также возможно получить целевую скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 из расчета с соответствующими значениями обнаружения, вводимыми в блок установки целевой скорости вращения 22 , используя метод, подобный статистической обработке. метод и тому подобное. Поскольку изобретение не отличается способом получения целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 , можно использовать любой из различных способов настройки, которые известны в соответствующей области техники, при условии, что они позволяют задавать целевую скорость вращения. скорость охлаждающего вентилятора 5 должна быть соответствующей скоростью вращения, чтобы не вызывать перегрева по температуре хладагента и гидравлического масла.

Шаблон ускорения для увеличения скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 до целевой скорости вращения может быть установлен на участке установки шаблона ускорения 23 на основе текущей скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 , обнаруженной посредством датчик скорости вращения охлаждающего вентилятора 15 , целевая скорость вращения, установленная на участке задания целевой скорости вращения 22 , и величина силы, обусловленной инерцией охлаждающего вентилятора 5 и гидравлического двигателя 4 .

Величину силы, создаваемой инерцией охлаждающего вентилятора 5 и гидравлического двигателя 4 , можно получить из эксперимента, моделирования с использованием значений второго момента инерции и углового ускорения соответствующего охлаждающего вентилятора 5 и гидравлического двигателя. 4 . Значение второго момента инерции можно рассчитать путем расчета конструкции. В качестве альтернативы его также можно получить, как описано ниже.

Например, когда «Ip» обозначает величину силы из-за инерции охлаждающего вентилятора 5 и гидравлического двигателя 4 , величина силы инерции может быть выражена как функция крутящего момента двигателя [ Н · м] гидромотора 4 с установленным охлаждающим вентилятором 5 и угловым ускорением dω / dt [рад / сек · сек] гидравлического двигателя 4 с установленным охлаждающим вентилятором 5 .То есть его можно выразить как Ip = T / (dω / dt).

Тогда крутящий момент T двигателя гидравлического двигателя 4 с установленным охлаждающим вентилятором 5 может быть получен путем получения давления двигателя Pm [МПа] гидравлического двигателя 4 с установленным охлаждающим вентилятором 5 , скорость вращения двигателя Rm [об / мин] гидравлического двигателя 4 с установленным охлаждающим вентилятором 5 , мощность двигателя Qm [куб.см / об] гидравлического двигателя 4 , КПД по крутящему моменту гидравлического двигателя 4 с установленным охлаждающим вентилятором 5 и временем ускорения Δtacc [сек] путем фактического измерения или эксперимента и т.п.

То есть его можно получить как T = Qm × Pm × ηt / (2 × π). Здесь π обозначает угол в радианах. Угол 180 градусов выражается как 1 × π радиан в радианах. Кроме того, угловое ускорение dω / dt может быть выражено как dω / dt = Rm × 2 × π / (60 × Δtacc).

Из уравнений для получения крутящего момента двигателя T и углового ускорения dω / dt гидравлического двигателя 4 , величина «Ip» силы, вызванной инерцией, может быть выражена как Ip = Qm × Pm × ηt / (2 × π) / (Rm × 2 × η / (60 × Δtacc)).То есть значение величины «Ip» силы, обусловленной инерцией, может быть получено путем вычисления уравнения Ip = 60 × Qm × Pm × ηt × Δtacc / (4 × Rm × π × π).

Таким образом, можно установить схему ускорения, как показано на втором графике слева на фиг. 3. Вертикальная ось графика обозначает целевой показатель. Здесь целевой выходной сигнал можно также считать расходом масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 . Как показано на фиг. 3, схема ускорения для постепенного увеличения импульса настроена таким образом, чтобы действовать против силы из-за инерции охлаждающего вентилятора 5 и гидравлического двигателя 4 во время запуска для увеличения текущей скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 на целевую скорость вращения, установленную на участке установки целевой скорости вращения 22 .

На схеме ускорения расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , постепенно увеличивается, так что угловое ускорение гидравлического двигателя 4 постепенно увеличивается со временем с момента запуска. Когда управление ускорением гидравлического двигателя 4 выполняется по схеме ускорения, можно уменьшить объем сбросного потока, который должен быть потрачен впустую, не потребляя при выполнении управления ускорением гидравлического двигателя 4 .

Таким образом, также можно увеличить величину силы за счет инерции, которая предназначена для постепенного поддержания охлаждающего вентилятора 5 и гидравлического двигателя 4 , поддерживая постоянную скорость вращения в соответствии с постепенным увеличением угловое ускорение гидромотора 4 . Как показано на фиг. 3, когда расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , увеличивается квадратично, можно уменьшить объем сбросного потока, который должен быть потрачен впустую, не потребляя его в гидравлическом двигателе 4 .

Затем, когда частота вращения гидравлического двигателя 4 достигнет целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 , можно продолжить подачу масла под давлением в гидравлический двигатель 4 с расходом, необходимым для поддержание достигнутого вращательного состояния.

Как описано выше, шаблон ускорения, установленный на участке установки шаблона ускорения 23 , может быть установлен как основанный на скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 , обнаруженной датчиком скорости вращения охлаждающего вентилятора 15 , целевой скорость вращения, установленная на участке установки целевой скорости вращения 22 , и величина силы, обусловленной инерцией охлаждающего вентилятора 5 и гидравлического двигателя 4 .В качестве альтернативы также можно заранее установить схему ускорения на основе эксперимента, моделирования и т.п.

Даже в том случае, если шаблон ускорения задан заранее, также можно установить разные шаблоны ускорения в соответствии с соответствующими состояниями скорости вращения, с которой начинается увеличение скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 к целевой скорости вращения. В этом случае для увеличения до целевой скорости вращения, ситуации силы из-за инерции охлаждающего вентилятора 5 и гидравлического двигателя 4 изменяются в соответствии с состоянием скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 при время старта.

Соответственно, можно сформировать модели ускорения, эффективно используя ситуации силы из-за инерции в соответствии с условиями скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 во время запуска, соответственно, в соответствии с состояниями охлаждения вентилятор 5 во время запуска. Например, можно сформировать рост диаграммы ускорения, чтобы он был большим. Соответственно, можно достичь состояния целевой скорости вращения раньше, даже когда ситуация силы из-за инерции во время запуска отличается.

Вместо установки разных шаблонов ускорения в соответствии с состоянием скорости вращения, с которой запускается охлаждающий вентилятор 5 , также можно заранее установить только один шаблон ускорения и использовать один установленный шаблон ускорения. В этом случае, так же эффективно используя изогнутую часть диаграммы ускорения, можно соответственно получить точку на изогнутой части диаграммы ускорения, соответствующую скорости вращения, когда охлаждающий вентилятор 5 запускается для ускорения в направлении целевая скорость вращения и точка на изогнутой части шаблона ускорения, соответствующая целевой скорости вращения, а затем, чтобы сформировать изогнутый участок между двумя точками, который будет шаблоном ускорения.

Кстати, поскольку гидравлический насос 2 приводится в движение двигателем 1 , на скорость вращения гидравлического насоса 2 влияют ускорение и замедление скорости вращения двигателя 1 , когда двигатель 1 часто ускоряется и замедляется. Здесь на расход масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса 2 , также должны влиять ускорение и замедление. Соответственно, когда двигатель 1 часто ускоряется и замедляется, управление скоростью вращения гидравлического двигателя 4 выполняется многократно для увеличения до целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 из состояния замедленного вращения. скорость.

Как описано выше, в изобретении можно ускорить вращение гидравлического двигателя 4 по схеме ускорения, соответствующей ситуации, даже когда гидравлический двигатель 4 управляется для ускорения до целевой скорости вращения. вентилятора охлаждения 5 из состояния малой скорости вращения. Соответственно, можно уменьшить расход масла под давлением, который расходуется впустую, не используя его для вращения гидравлического двигателя 4 .Таким образом, можно предотвратить возникновение вредных эффектов, таких как ухудшение расхода топлива двигателем, повышение температуры гидравлического масла и повышение уровня шума.

Как показано на фиг. 2, шаблон ускорения, установленный в блоке 23 задания шаблона ускорения, и целевая скорость вращения, установленная в блоке 22 задания целевой скорости вращения, вводятся в блок 24 вычисления значения команды скорости вращения. Кстати, фиг.3 также указывает на то, что управление должно выполняться на участке коррекции 26 относительно скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 после того, как скорость вращения гидравлического двигателя 4 увеличена до целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 . Здесь продолжается описание управления без управления, которое должно выполняться в блоке 26 коррекции, поскольку управление, которое должно выполняться в блоке 26 коррекции, будет описано позже.

В блоке вычисления значения команды скорости вращения 24 подготавливается управляющий сигнал для средства управления скоростью потока 25 как вычисление значения команды скорости вращения, так что масло под давлением подается в гидравлический двигатель 4 в потоке скорость, необходимая для увеличения текущей скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 до целевой скорости вращения по схеме ускорения. В качестве средства регулирования расхода 25 можно использовать регулирующий клапан с наклонной шайбой 6 (см. ФИГ.1), который регулирует угол наклонной шайбы гидравлического насоса 2 , пока является средством управления скоростью потока масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 . В качестве альтернативы можно использовать клапан регулирования расхода 12 (см. Фиг. 7), клапан регулирования расхода 14 (см. Фиг. 8) или тому подобное, которое обеспечивает часть объема потока нагнетаемого масла под давлением. от гидравлического насоса 2 к приводу, отличному от гидравлического двигателя 4 , и который подает на гидравлический двигатель 4 для управления оставшимся маслом под давлением после подачи на другой привод.

В блоке вычисления значения команды скорости вращения 24 должен быть вычислен управляющий сигнал для управления углом наклонной шайбы гидравлического насоса 2 , когда регулирующий клапан перекоса 6 (см. Фиг.1) должен быть управляемым, и управляющий сигнал для управления площадью открытия клапана регулирования расхода 12 или клапана регулирования расхода 14 соответственно, когда клапан регулирования расхода 12 (см. фиг. 7 ) или расход клапан регулирования расхода 14 (см. РИС.8) подлежит контролю.

Клапан регулирования расхода 12 , показанный на РИС. 7 — модифицированный пример средства управления расходом 25 . Клапан управления расходом 12 в качестве средства регулирования расхода 25 сконфигурирован для размещения в масляном канале, который обеспечивает связь между гидравлическим насосом 2 и гидравлическим двигателем 4 . Клапан управления расходом 12 сконфигурирован для управления площадью отверстия масляного канала, который соединяет гидравлический насос 2 и гидравлический двигатель 4 с помощью команды управления от контроллера 7 (не показан).

Затем расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , уменьшается за счет уменьшения площади отверстия, так что скорость вращения гидравлического двигателя 4 может быть уменьшена. Напротив, расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , увеличивается за счет увеличения площади отверстия, так что скорость вращения гидравлического двигателя 4 может быть увеличена.

Клапан регулирования расхода 14 , показанный на ФИГ.8 — еще один модифицированный пример средства регулирования расхода 25 . Клапан управления расходом 14 сконфигурирован как клапан управления расходом, способный выполнять соединение и разъединение между масляным каналом, который обеспечивает связь между гидравлическим насосом 2 и гидравлическим двигателем 4 , и масляным каналом, который является подключен к резервуару 10 . Клапан управления расходом 14 сконфигурирован для управления площадью отверстия, через которое канал для масла, обеспечивающий связь между гидравлическим насосом 2 и гидравлическим двигателем 4 с резервуаром 10 , управляется управляющим сигналом от контроллера. 7 (без иллюстрации).

Затем расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , увеличивается путем перевода области открытия клапана регулирования потока 14 , подключенного к резервуару 10 , в отключенное состояние или уменьшения площади открытия, так что скорость вращения гидравлического двигателя 4 может быть увеличена. Напротив, расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , может быть уменьшен путем увеличения площади отверстия клапана регулирования расхода 14 , подключенного к резервуару 10 , так что скорость вращения гидромотор 4 можно уменьшить.

Таким образом, управляя средством управления расходом 25 , проиллюстрированным на фиг. 2, управление ускорением на основе модели ускорения может выполняться для гидравлического двигателя 4 , а охлаждающий вентилятор 5 может ускоряться на основе модели ускорения от текущей скорости вращения до целевой скорости вращения.

Таким образом, в соответствии с изобретением можно уменьшить неэкономичные потери объема потока масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса 2 , когда скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 увеличивается до целевой скорости вращения, соответствующей температура и т.п. хладагента, охлаждаемого охлаждающим вентилятором 5 .В частности, изобретение может обеспечить чрезвычайно эффективную работу против рабочего транспортного средства, в котором двигатель 1 часто ускоряется и замедляется.

Здесь РИС. 3 также иллюстрирует блок управления для управления скоростью вращения охлаждающего вентилятора 5 после того, как скорость гидравлического двигателя 4 приближается к состоянию постоянной скорости из ускоренного состояния, как скорость вращения гидравлического двигателя . 4 увеличивается ближе к целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 .Далее описание выполняется для управления после того, как скорость вращения гидравлического двигателя 4 увеличивается ближе к целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 .

Процесс на участке коррекции 26 , проиллюстрированный на фиг. 2 и 3 должны выполняться после того, как частота вращения гидравлического двигателя 4 приблизится приблизительно к целевой скорости вращения. Соответственно, процесс на участке коррекции 26 должен быть пропущен до тех пор, пока скорость вращения гидравлического двигателя 4 , то есть скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 , не приблизится к целевой скорости вращения.

Расход масла под давлением, подаваемого в гидравлический двигатель 4 , должен контролироваться на основе модели ускорения, которая устанавливается на участке установки модели ускорения 23 , в то время как управление ускорением гидравлического двигателя 4 выполняется на основе шаблона ускорения, который задается в части 23 установки шаблона ускорения. Затем, после увеличения скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 ближе к целевой скорости вращения благодаря управлению на основе схемы ускорения, скорость вращения гидравлического двигателя 4 регулируется таким образом, чтобы скорость вращения вентилятор охлаждения 5 поддерживается приблизительно равной целевой скорости вращения.

Здесь может быть случай, когда из-за влияния вековых изменений возникает разница между целевой скоростью вращения охлаждающего вентилятора 5 и фактической скоростью вращения охлаждающего вентилятора 5 . Соответственно, чтобы устранить изменение эффективности с ухудшением из-за длительного изменения, значение целевой скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 корректируется на участке коррекции 26 за счет использования разницы между целевой скоростью вращения охлаждающего вентилятора. 5 и текущая скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 , определенная датчиком скорости вращения охлаждающего вентилятора 15 .Затем предотвращается колебание фактической скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 за счет управления фактической скоростью вращения охлаждающего вентилятора 5 , которая является скорректированной скоростью вращения.

Чтобы выполнить коррекцию целевой скорости вращения, значение скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 корректируется на участке коррекции 26 на основе вышеуказанной разницы.

То есть, описание на основе блока управления, проиллюстрированного на фиг.3, разница между целевой скоростью вращения гидравлического двигателя 4 , которая регулируется на основе модели ускорения, и текущей скоростью вращения охлаждающего вентилятора 5 , обнаруженной датчиком скорости вращения охлаждающего вентилятора 15 , вводится в часть коррекции 26 . Процесс коррекции относительно целевой скорости вращения выполняется в блоке 26 коррекции, соответствующем вышеуказанной разнице, с использованием традиционно известного ПИД-регулирования (P, I и D являются сокращениями соответственно пропорционального, интегрального и производного).

С учетом вышеизложенного можно контролировать небольшую разницу, а фактическую скорость вращения охлаждающего вентилятора 5 можно предотвратить от колебаний.

При ПИД-регулировании совокупное значение отклонения в прошлом получается с помощью интегрального действия, величина текущего отклонения получается с помощью пропорционального действия, а прогнозируемое значение будущего отклонения получается с помощью производного действия. Так называемое ПИД-регулирование, известное в предшествующем уровне техники, представляет собой управление, применяющее весовые коэффициенты соответственно к полученным трем значениям.

Поскольку скорость вращения в основном неизменна, аналогичное управление выполняется как для управления в установившемся состоянии, так и для управления в состоянии коррекции. Здесь ПИД-регулирование не обязательно выполняется во всех случаях.

Далее будет описана последовательность операций управления, которая должна выполняться в изобретении, включая процесс в части 26 коррекции, с использованием блок-схемы на фиг. 4. На этапе S 1 выполняется процесс получения температуры охлаждающего хладагента для охлаждения двигателя 1 и т.п., определяемой датчиком температуры воды 16 , температура масла гидравлической системы определяется гидравлическим маслом. датчик температуры 17 , а частота вращения двигателя 1 определяется датчиком частоты вращения двигателя 18 .После того, как процесс на этапе S 1 завершен, он переходит к этапу S 2 .

На этапе S 2 выполняется процесс для установки окончательной целевой скорости Nt вращения относительно охлаждающего вентилятора 5 , которая должна быть установлена ​​в текущий момент времени t, с использованием части 22 установки целевой скорости вращения. После того, как процесс на этапе S 2 завершен, он переходит к этапу S 3 .

На этапе S 3 выполняется процесс для получения текущей целевой скорости Nc (t) вращения, соответствующей текущему времени t, на основе шаблона ускорения, который задается в части 23 установки шаблона ускорения.Целевая частота вращения Nt — это целевая частота вращения, которая должна быть наконец достигнута охлаждающим вентилятором 5 , установленным в момент времени t. Тогда текущая целевая частота вращения Nc (t) является целевой скоростью вращения на основе модели ускорения в момент времени t в качестве этапа до того, как частота вращения охлаждающего вентилятора 5 достигнет окончательной целевой частоты вращения Nt.

Процесс получения текущей целевой скорости Nc (t) вращения может выполняться с вычислением в блоке вычисления значения команды скорости вращения 24 .После завершения процесса на этапе S 3 он переходит к этапу S 4 .

Значение Nc ( 0 ) в состоянии, когда время t равно нулю, то есть во время запуска двигателя, устанавливается на минимальную скорость вращения вентилятора охлаждения 5 .

На этапе S 4 получается разница между целевой частотой вращения Nt и текущей целевой скоростью вращения Nc (t), и определяется, больше ли разница, чем значение ΔN определения процесса ускорения-замедления, которое составляет заранее поставил из эксперимента и тому подобное.Когда разность больше, чем значение ΔN определения процесса ускорения-замедления, он переходит к этапу S 5 . Когда разность меньше, чем значение ΔN определения процесса ускорения-замедления, он переходит к этапу S 6 . Таким образом, на этапе S 4 определяется, приближается ли текущая целевая скорость Nc (t) вращения в текущий момент t к целевой скорости Nt вращения.

На этапе S 5 выполняется процесс вычисления величины ΔNc прибавления ускорения-замедления.Можно определить, сколько масла под давлением должно быть увеличено в соответствии с моделью ускорения, используя величину добавления ускорения-замедления ΔNc. Величина ΔNc прибавления ускорения-замедления может быть получена как значение функции с использованием целевой скорости Nt вращения и текущей целевой скорости Nc (t) вращения. После того, как процесс на этапе S 5 завершен, он переходит к этапу S 7 .

На этапе S 6 процесс получения величины ΔNc прибавления ускорения-замедления аннулируется.Здесь, при определении того, что разница между целевой скоростью Nt вращения и текущей целевой скоростью Nc (t) мала, должен выполняться процесс увеличения до целевой скорости Nt вращения, то есть процесс установки целевой скорости вращения Nt. скорость Nt вращения должна быть текущей целевой скоростью Nc (t) вращения. После того, как процесс на этапе S 6 завершен, он переходит к этапу S 7 .

На этапе S 7 определяется, достигла ли текущая целевая частота вращения Nc (t) целевой скорости Nt вращения.Когда текущая целевая частота вращения Nc (t) достигает целевой частоты вращения Nt, он переходит к этапу S 8 . В случае недостижения, то есть в случае ускорения, он переходит к этапу S 11 . Короче говоря, в случае недостигнутого действия процесс коррекции 26 пропускается.

На этапе S 8 процесс на участке коррекции 26 на фиг. 3 выполняется. Таким образом, получается управляющее отклонение E между текущей целевой скоростью Nc (t) вращения, соответствующей текущему времени t, и скоростью вращения охлаждающего вентилятора 5 в текущее время t, обнаруженное датчиком скорости вращения охлаждающего вентилятора 15 . .Отклонение управления s может быть вычислено с помощью уравнения связи «ε = Nc (t) -nf. После завершения процесса на этапе S 8 он переходит к этапу S 9 .

На этапе S 9 выполняется процесс вычисления интегрального сложения ∫ (ε) отклонения ε управления от нулевого момента до момента времени t и процесс вычисления дифференциального сложения отклонения Δε. После того, как процесс на этапе S 9 завершен, он переходит к этапу S 10 .

Между прочим, следующий цикл управления, который должен выполняться после завершения текущего цикла управления, должен выполняться со смещением текущего времени t на время t + 1.Соответственно, на этапе S 10 выполняется процесс установки текущей целевой скорости Nc (t) вращения в текущий момент t, равной текущей целевой скорости Nc (t + 1) вращения в момент t + 1. После того, как процесс на этапе S 10 завершен, он переходит к этапу S 13 .

На этапе S 11 , как определено, находясь в процессе ускорения-замедления при определении на этапе S 7 , процесс получения текущей целевой скорости Nc (t + 1) вращения Nc (t + 1) в момент времени t + 1 выполняется как сложение добавляемое значение ускорения-замедления ΔNc, которое получается на этапе S 5 , к значению текущей целевой скорости Nc (t) вращения в текущий момент времени t.После того, как процесс на этапе S 11 завершен, он переходит к этапу S 12 .

На этапе S 12 выполняется процесс аннулирования коррекции с ПИД-управлением при ускорении-замедлении. То есть выполняется процесс установки отклонения c управления равным нулю и процесс установки интегрального сложения ∫ε равным нулю. После того, как процесс на этапе S 12 завершен, он переходит к этапу S 13 . То есть управление для увеличения скорости вращения гидравлического двигателя 4 в соответствии с моделью ускорения выполняется без выполнения ПИД-регулирования при ускорении.

На этапе S 13 выполняется процесс установки управляющей скорости Nf (t + 1) вращения в момент времени t + 1. То есть значение командной скорости Nc (t + 1) вращения в момент времени t + 1 устанавливается как значение сложения значения текущей целевой скорости Nc (t + 1) вращения, полученной в момент времени t + 1. в блоке вычисления команды скорости вращения 24 , умноженное значение контрольного отклонения ε на пропорциональное усиление kp является константой, умноженное значение значения интегральной сложения ∫ε на интегральное усиление Ki является константой, и умноженное значение значения дифференциальной добавки Δε отклонения на дифференциальное усиление Kd, являющееся константой.

Поскольку как значение дифференциального отклонения Δε, так и значение интегральной добавки ∫ε равны нулю при ускорении, Nf (t + 1) остается на Nc (t + 1). После завершения процесса на этапе S 13 он переходит к этапу S 14 .

На этапе S 14 выполняется процесс управления скоростью потока масла под давлением, выпускаемого из гидравлического насоса 2 , так что охлаждающий вентилятор 5 вращается с заданной скоростью вращения Nf (t + 1) который устанавливается на этапе S 13 .Процесс вычисления положения Q (t + 1) наклонной шайбы насоса для управления углом наклонной шайбы гидравлического насоса 2 выполняется для выполнения процесса управления скоростью потока масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса 2 . Здесь положение качающейся шайбы насоса Q (t + 1) обозначается производительностью насоса Q куб.см / об. Однако это также можно указать по углу наклонной шайбы гидронасоса 2 .

Как описано выше, поскольку целевая частота вращения достигается за счет текущей частоты вращения двигателя и производительности насоса, положение Q (t + 1) качающейся шайбы насоса может быть получено как значение функции на основе заданной частоты вращения Nf. (t + 1), которая устанавливается на этапе S 13 , и скорость вращения двигателя ne.В качестве процесса на этапе S 14 , который описан выше, описывается выполнение вычисления положения Q (t + 1) наклонной шайбы насоса. Здесь также можно управлять скоростью вращения гидравлического двигателя 4 , управляя клапаном управления расходом 12 , 14 , как показано на фиг. 7 или фиг. 8. Соответственно, также возможно принять процесс вычисления управляющего сигнала для управления клапаном управления расходом 12 , 14 в качестве процесса на этапе S 14 .После того, как процесс на этапе S 14 завершен, он переходит к этапу S 15 .

На этапе S 15 процесс вывода управляющего сигнала для средства управления скоростью потока 25 на фиг. 3 выполняется. То есть процесс вывода тока управления насосом I (t + 1) для управления регулирующим клапаном 6 с наклонной шайбой на фиг. 1 к средству управления расходом 25 на фиг. 2 выполняется. Ток управления насосом I (t + 1) может быть получен как значение функции положения Q (t + 1) наклонной шайбы насоса.

Когда клапан регулирования расхода 12 , 14 , проиллюстрированный на ФИГ. 7 или фиг. 8 используется в качестве средства управления расходом 25 , можно выводить электрический сигнал для управления положением золотника клапана управления расходом 12 , 14 . После завершения процесса на этапе S 15 он переходит к этапу S 16 .

Здесь последующий цикл управления рассматривается как момент времени t + 1 в текущем цикле управления.Когда выполняется следующий цикл управления, текущее время необходимо перечитать как t. Соответственно, поскольку значение текущей целевой скорости Nc (t + 1) должно использоваться как значение текущей целевой скорости Nc (t) в последующем цикле, процесс установки значения текущей целевой скорости вращения Nc (t + 1) как текущая целевая частота вращения Nc (t) выполняется на этапе S 16 . Когда процесс на этапе S 16 завершается, соответствующие процессы на текущих этапах управления завершаются.

РИС. 5 и 6 — схематические изображения графиков, соответственно показывающих тенденцию измеренных данных во время увеличения скорости вращения охлаждающего вентилятора. ИНЖИР. 5 — график с контролем изобретения. ИНЖИР. 6 — график без контроля изобретения.

На фиг. 5 и 6 соответствующие горизонтальные оси обозначают время в одном масштабе. Соответствующие вертикальные оси связаны с соответствующими графиками на фиг. 5 и 6 обозначают скорость вращения (об / мин) в той же шкале и скорость потока (л / мин) в той же шкале.Фиг. 5 и 6 включают графики, показывающие временные изменения, такие как временное изменение расхода нагнетаемого насоса, временное изменение фактической скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 , временное изменение расхода гидравлического двигателя 4 для использования в гидравлическом двигателе 4 , когда вентилятор охлаждения 5 вращается, и временное изменение потери расхода, сбрасываемого из гидравлического насоса 2 , но должно быть потрачено впустую без использования для вращения гидравлического двигатель 4 .

РИС. 6 указывает на случай, когда расход масла под давлением, выходящего из гидравлического насоса 2 при увеличении текущей скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 до целевой частоты вращения, устанавливается равным расходу масла под давлением, необходимому для вращения вентилятор охлаждения 5 с заданной частотой вращения. Между тем, фиг. 5 показывает случай, когда расход масла под давлением, выпускаемого из гидравлического насоса 2 при увеличении текущей скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 до целевой скорости вращения, регулируется посредством выполнения управления на основе изобретения.

В случае фиг. 6, масло под давлением подается в гидравлический двигатель 4 со скоростью, позволяющей увеличить скорость вращения гидравлического двигателя 4 за один раз до целевой скорости вращения. Соответственно, расход нагнетания насоса, являющийся расходом нагнетаемого потока из гидравлического насоса 2 , должен быть увеличен до желаемого расхода сразу. Затем масло под давлением должно подаваться в гидравлический двигатель 4 с расходом, который сразу увеличивается.

Однако с гидравлическим двигателем 4 и охлаждающим вентилятором 5 скорость вращения не может быть увеличена сразу из-за влияния силы, соответственно, из-за инерции для поддержания остановленного состояния. Соответственно, его следует постепенно увеличивать плавным образом, поскольку график, показывающий изменение во времени фактической скорости вращения охлаждающего вентилятора 5 и изменение скорости потока гидравлического двигателя 4 на фиг.6.

Следовательно, поскольку скорость потока потерь является разницей между скоростью потока нагнетания насоса и скоростью потока, требуемой для гидравлического двигателя 4 , большая величина скорости потока потерь должна генерироваться во время увеличения до целевая частота вращения вентилятора охлаждения 5 .

Напротив, когда управление согласно изобретению, как показано на фиг. 5, график расхода нагнетания насоса и график необходимого расхода для гидромотора 4 можно приподнять по примерно такой же кривой, что указывает примерно на ту же тенденцию.Кроме того, примерно весь объем нагнетаемого потока насоса может быть использован для привода гидравлического двигателя 4 . Кроме того, скорость вращения вентилятора охлаждающего вентилятора может быть увеличена по кривой, что указывает на тенденцию, аналогичную тенденции на графике расхода нагнетания насоса, как согласованную с приводом в действие гидравлического двигателя 4 .

Кроме того, как указано в нижней части фиг. 5, где величина потери потока, являющаяся разницей между скоростью нагнетания насоса и необходимой скоростью потока для гидравлического двигателя 4 , может быть очень малой.Кроме того, как показано на фиг. 6, расход постоянной величины или более постоянно расходуется впустую при выполнении управления приводом гидравлического двигателя 4 . Однако согласно изобретению, показанному на фиг. 5, хотя происходит некоторая потеря скорости потока при увеличении вращения охлаждающего вентилятора 5 до целевой скорости вращения, величина потери потока должна быть чрезвычайно меньшей, чем в случае на фиг. 6.

Кроме того, согласно изобретению по фиг.5, после того, как вращение охлаждающего вентилятора 5 достигает целевой скорости вращения, почти не происходит потери расхода. Соответственно, расход масла под давлением, являющийся расходом нагнетаемого насоса из гидравлического насоса 2 , может эффективно использоваться для приведения в действие гидравлического двигателя 4 . Соответственно, можно предотвратить возникновение вредных эффектов, таких как ухудшение расхода топлива двигателем, повышение температуры гидравлического масла и повышение уровня шума.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Согласно изобретению технические концепции изобретения могут предпочтительно применяться для управления приводом охлаждающего вентилятора, установленного на рабочем транспортном средстве.

ОПИСАНИЕ НОМЕРА

• 2 Гидравлический насос с регулируемым рабочим объемом
• 4 Гидравлический двигатель
• 5 Вентилятор охлаждения
• 6 Регулирующий клапан с качающейся шайбой
• 6 7 7 , 14 Клапан управления скоростью потока
• 22 Часть настройки целевой скорости вращения
• 23 Часть настройки модели ускорения
• 24 Часть вычисления значения команды скорости вращения
• 25 Средство управления скоростью потока
• 26 Корректирующая часть

Асинхронный двигатель — обзор

Частотно-регулируемые приводы

Асинхронные и синхронные двигатели рассчитаны на определенное соотношение напряжения к частоте ( В, / Гц).Напряжение — это напряжение питания двигателя, а частота — это частота питания. Отношение В, / Гц прямо пропорционально величине магнитного потока в магнитном материале двигателя (пластинах сердечника статора и ротора). Крутящий момент, развиваемый на валу двигателя, пропорционален силе вращающегося потока. Тип и количество магнитного материала, используемого в конструкции двигателя, являются факторами, определяющими номинальную мощность двигателя.

При постоянной частоте питающей сети более высокое напряжение вызывает более высокое соотношение В и / Гц и более высокий магнитный поток.При постоянном напряжении питания более низкая частота питания приведет к более высокому соотношению В, / Гц и более высокому потоку. Более высокий магнитный поток увеличивает крутящий момент двигателя. Когда двигатель работает при более высоком напряжении В, / Гц, чем номинальное, возникает перенапряжение, которое может вызвать насыщение статора и магнитного сердечника ротора. Насыщение вызывает перегрев и может привести к отказу двигателя. Когда двигатель работает при напряжении В и / Гц ниже номинального, магнитный поток уменьшается. Уменьшение магнитного потока снижает крутящий момент и влияет на способность двигателя выдерживать нагрузку.

Когда двигатели питаются напрямую от электросети, частота питающей сети остается постоянной, а напряжение и ток изменяются во время запуска двигателя. Во время разгона двигателя до синхронной скорости (синхронные двигатели) или скорости, близкой к синхронной (асинхронные двигатели), ток сначала возрастет в несколько раз по сравнению с номинальным током и вызовет падение напряжения. Более низкое напряжение при постоянной частоте питания означает более низкое соотношение В и / Гц и меньший магнитный поток, который влияет на крутящий момент.Как только двигатель разгоняется, напряжение восстанавливается до значения, близкого к номинальному, а крутящий момент на валу двигателя достигает номинального значения. В этом случае скорость двигателя будет постоянной и синхронной (синхронные двигатели) или близкой к синхронной (асинхронные двигатели). Если двигатели подключены напрямую к электросети, скорость определяется фиксированной частотой сети и не может контролироваться. Для управления скоростью при необходимости используются дополнительные механические системы: демпферы, клапаны, коробки передач, тормоза и т. Д.Механические системы снижают общую эффективность системы. Кроме того, как объяснялось ранее, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность, поэтому поддержание коэффициента мощности может быть проблемой для асинхронных двигателей. Синхронные двигатели не вызывают проблем с коэффициентом мощности, они действительно могут помочь.

Существует четыре категории проблем с двигателями, подключенными непосредственно к сети электропитания: высокий пусковой ток, контроль крутящего момента, контроль скорости и коэффициент мощности (только для асинхронных двигателей).Одним из эффективных способов решения проблем является использование частотно-регулируемых приводов. При использовании частотно-регулируемых приводов питание привода осуществляется от сети, а питание двигателя — от привода.

ЧРП

управляют скоростью и крутящим моментом двигателя, регулируя частоту и величину напряжений и токов, подаваемых на двигатель. Каждый частотно-регулируемый привод имеет три секции: выпрямитель, фильтр с накопителем энергии и инвертор. Типичная концептуальная конфигурация показана на рис. 7.22.

Рис. 7.22. Типичная конфигурация ЧРП.

Выпрямитель берет синусоиду фиксированной частоты и величины напряжения из сети и выпрямляет ее в форму сигнала постоянного тока.

Фильтр принимает форму сигнала постоянного тока от выпрямителя и обеспечивает почти чистый линейный постоянный ток. Накопитель энергии используется для поддержания мгновенного энергетического баланса. Если при сбалансированной трехфазной нагрузке общая мощность остается постоянной от момента к моменту, а с идеальным преобразователем, накопление энергии не потребуется. На практике преобразователям требуется накопитель энергии для хранения энергии, достаточной для питания двигателя в течение коротких интервалов, когда мощность нагрузки превышает входную мощность.Конденсаторы и индукторы используются для хранения энергии.

Инвертор преобразует мощность постоянного тока обратно в переменный ток через набор электронных переключателей (MOSFET (металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор), IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), IGCT (интегрированный тиристор с коммутацией затвора), GTO (затвор) отключающий тиристор) и др.). Эти переключатели, открывая и закрываясь с определенной скоростью и продолжительностью, могут инвертировать постоянный ток и воссоздавать выходные токи и формы сигналов напряжения, которые имитируют синусоидальные формы сигналов переменного тока.Затем двигатель получает питание от выхода инвертора.

Формы выходных сигналов представляют собой сигналы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Они называются сигналами ШИМ, потому что они создаются несколькими импульсами переключателей с короткими интервалами. Величину и частоту сигналов напряжения ШИМ можно регулировать. Изменяя время, импульсы и какие переключатели срабатывают, частота может быть увеличена или уменьшена. Изменяя ширину и длительность импульсов, можно увеличивать и уменьшать среднее напряжение двигателя.Типичная форма сигнала ШИМ с аппроксимируемой синусоидой показана на рис. 7.23.

Рис. 7.23. Типичная форма сигнала ШИМ с аппроксимируемой синусоидой.

При использовании в качестве примера асинхронного двигателя асинхронный двигатель может эффективно работать только при скорости, близкой к синхронной скорости вращающегося поля. Управление скоростью требует непрерывного изменения скорости вращающегося поля, что требует изменения частоты.

Когда выходное напряжение инвертора на каждой выходной частоте инвертора регулируется таким образом, чтобы соотношение В, / Гц поддерживалось постоянным до номинальной скорости, можно получить семейство кривых крутящего момента-скорости, аналогичных рис.7.24.

Рис. 7.24. ЧРП Поставляемый асинхронный двигатель — кривая крутящего момента-скорости с изменением напряжения и частоты и постоянным соотношением В, / Гц.

Точка «a» на рис. 7.24 соответствует крутящему моменту без нагрузки и скорости без нагрузки при частоте питания инвертора 25 Гц. От без нагрузки в точке «a» до полной нагрузки в точке «b» скорость немного снизится. Если требуется поддерживать постоянную скорость из точки «а», регулятор частотно-регулируемого привода повысит частоту, так что рабочая точка при полной нагрузке переместится в точку «с».”Управление частотно-регулируемым приводом также будет повышать напряжение пропорционально увеличению частоты, чтобы поддерживать постоянное соотношение В, / Гц при полной нагрузке и, таким образом, поддерживать крутящий момент при полной нагрузке.

Из рис. 7.24 видно, что момент отрыва постоянен во всех точках ниже номинальной скорости, за исключением низких частот. На низких частотах тяговый момент снижается из-за сопротивления статора. Когда частота приближается к нулю, падение напряжения из-за сопротивления статора становится важным, и уменьшение магнитного потока, вызывающее уменьшение крутящего момента, становится заметным.Этот эффект известен и легко смягчается с помощью низкоскоростного повышения напряжения: увеличения отношения В, / f на низких частотах для восстановления магнитного потока. На рис. 7.25 показан типичный набор кривых крутящий момент-скорость для привода с повышением напряжения на низкой скорости.

Рис. 7.25. График зависимости крутящего момента от частоты вращения асинхронного двигателя с частотно-регулируемым приводом с изменением напряжения и частоты, постоянное соотношение В, / Гц до номинальной скорости и повышение напряжения на низкой скорости.

При превышении номинальной скорости соотношение В, / Гц больше не может поддерживаться постоянным, поскольку напряжение не может превышать номинальное напряжение двигателя во избежание пробоя изоляции двигателя.Увеличение частоты сверх номинальной частоты возможно и приведет к более высокой скорости, но при поддержании напряжения на уровне номинального напряжения и, следовательно, при уменьшении соотношения В и / Гц, плотность магнитного потока и крутящий момент уменьшатся.

Преимущество двигателей, поставляемых с частотно-регулируемым приводом, заключается в том, что двигатель может обеспечивать одинаковый максимальный крутящий момент от нулевой до номинальной скорости. Эта область характеристики крутящий момент-скорость двигателя называется областью «постоянного крутящего момента». Непрерывная работа с максимальным крутящим моментом на практике не выполняется из-за тепловых ограничений.Верхний предел крутящего момента, равный номинальному крутящему моменту двигателя, обычно устанавливается в контроллере.

С двигателями, поставляемыми с частотно-регулируемым приводом, и их наличием высокого крутящего момента на низких скоростях можно избежать проблем пуска, общих для операций с фиксированной частотой (начальное высокое скольжение, высокий пусковой ток, падение напряжения и уменьшение крутящего момента). Двигатель с частотно-регулируемым приводом запускается с низкой частоты, которая постепенно увеличивается. Скорость скольжения ротора всегда мала, и ротор непрерывно работает с оптимальным крутящим моментом.Номинальный крутящий момент доступен на низких скоростях, а пусковой ток не превышает номинального тока полной нагрузки. Двигатель может запускаться от недельной сети электроснабжения, не вызывая нарушений напряжения в питающей сети.

Как упоминалось ранее, двигатель с частотно-регулируемым приводом может развивать любой крутящий момент до номинального крутящего момента на любой скорости вплоть до номинальной. Эта область называется областью «постоянного крутящего момента». При превышении номинальной скорости В, / Гц будет снижаться, потому что напряжение остается постоянным при номинальном напряжении двигателя, ток статора и ротора также остаются постоянными, а скорость и частота увеличиваются, поэтому плотность магнитного потока будет уменьшаться, а крутящий момент будет уменьшаться обратно пропорционально Частота.Эта область характеристики крутящий момент-скорость двигателя называется областью «постоянной мощности». Область постоянной мощности примерно в два раза превышает номинальную скорость. За пределами области постоянной мощности находится область высоких скоростей, где предел тока совпадает с пределом крутящего момента отрыва, который уменьшается обратно пропорционально квадрату частоты, поэтому постоянная мощность не может поддерживаться дальше. Области постоянного крутящего момента, постоянной мощности и высокой скорости показаны на рис. 7.26.

Рис. 7.26. ЧРП предоставил кривую крутящего момента-скорости асинхронного двигателя в области постоянного крутящего момента, постоянной мощности и высокой скорости.

В двигателях с ЧРП важно отметить, что кривые крутящий момент-скорость показывают крутящий момент, который двигатель может создать для каждой частоты, но не то, как долго и может ли двигатель работать в каждом состоянии непрерывно. Если в приложении с двигателем, поставляемым с частотно-регулируемым приводом, используется стандартный асинхронный двигатель, необходимо учитывать ограничения по нагреву. Стандартный промышленный двигатель обычно заключен в корпус с вентилятором, установленным на внешнем валу, который обдувает воздухом внешний корпус с оребрением. Стандартная конструкция и охлаждение двигателя предназначены для непрерывной работы при фиксированной частоте и номинальной скорости, подаваемой в сеть.Когда стандартный промышленный двигатель работает, подключенный к ЧРП, который производит низкую частоту и запускает двигатель на низкой скорости, охлаждение двигателя становится проблемой. Двигатель будет способен создавать номинальный крутящий момент на низкой скорости, но в этих условиях он будет работать при более высоких температурах, что может существенно повлиять на срок службы двигателя или вызвать перегрев и отказ двигателя.

Когда двигатель используется в приложениях с частотно-регулируемым приводом, важно указать сценарии работы, соответствующим образом спроектировать охлаждение и использовать двигатели, подходящие для работы с инвертором.

Помимо охлаждения, при использовании двигателей с частотно-регулируемым приводом при проектировании необходимо учитывать и другие факторы, такие как влияние гармоник от частотно-регулируемого привода к сети, конфигурация кабеля и размер кабеля от частотно-регулируемого привода к двигателю и т. Д.

Гистограмма скорости вращения охлаждающего вентилятора при включении Xantrex …

Жесткая конкуренция и растущие требования клиентов вынуждают производителей автомобилей постоянно разрабатывать более инновационные конструкции, одновременно сокращая время выхода на рынок.Кроме того, автомобильные подсистемы, такие как трансмиссия или подвеска, превратились в сложные мехатронные системы с использованием управляющего программного обеспечения для повышения их производительности. В настоящее время эти системы управления разрабатываются независимо от (а часто и после) механической конструкции автомобиля. Это приводит к неоптимальным результатам, поскольку механическая конструкция автомобиля не учитывает должным образом влияние систем управления. Учитывая сложность мехатронной системы, становится еще более важным сделать правильный выбор с самого начала проектирования.Изменение концептуальных решений на поздних этапах цикла проектирования часто влечет за собой очень высокие затраты и задержки, что усугубляется для сложных продуктов. Хотя вычислительная поддержка во время детального проектирования хорошо известна (например, компьютерное проектирование и программное обеспечение для автоматизированного проектирования), вычислительная поддержка в начале процесса проектирования все еще отсутствует. Поэтому новые проекты часто создаются на основе предыдущих итераций дизайна и опыта, что приводит к фиксации дизайна. В этой диссертации основное внимание уделяется концептуальной фазе проектирования системы, еще до того, как будет определена топологическая композиция системы.На этом этапе необходимо создать и сравнить различные концепции системы. Вычислительный синтез дизайна может революционизировать этот процесс, генерируя на основе вычислений множество альтернативных концепций системы на основе требований проектировщика. Конструкция силовых агрегатов гибридных электромобилей представляет собой случай применения, в котором особенно важна комбинированная конструкция механической системы и системы управления и где возможна большая топологическая изменчивость. Одним из важных показателей эффективности, учитываемых при проектировании таких силовых агрегатов, является расход топлива, который во многом зависит от алгоритма управления, реализованного в контроллере управления энергопотреблением.Кроме того, на рынке доступно большое количество различных топологически различных архитектур силовых агрегатов. Для разных сценариев использования могут быть предпочтительны разные силовые агрегаты, что мотивирует сравнение топологически различных альтернатив. Этот тезис вносит вклад в две области: синтез вычислительного проектирования и автоматическая оценка концепций с обратной связью. На уровне синтеза вычислительного дизайна разрабатываются язык и методология для синтеза топологически различных концепций, которые затем оцениваются при исследовании пространства топологического проектирования для гибридных силовых агрегатов электромобилей.Оптимальное управление используется для оценки эффективности всех этих концепций в замкнутом контуре и, следовательно, для получения первоначального представления о том, какие концепции следует развивать дальше.

Редукторы градирни эволюционировали в соответствии с требованиями клиентов

Скачать версию в формате pdf Коробки передач используются в качестве редукторов скорости для снижения скорости вращения от входящего двигателя к выходному вентилятору градирни.

Отрасли, где требуется отвод технологического тепла, часто используют устанавливаемые на месте градирни, чтобы справляться с тепловой нагрузкой.Градирни оснащены большими вентиляторами и мощными двигателями, которые могут создавать множество проблем, включая чрезмерный шум, вибрацию и расходы. Коробки передач используются для решения этих проблем.

Редукторы играют ключевую роль в увеличении крутящего момента

Редукторы используются в качестве редукторов для снижения скорости вращения от входящего двигателя к выходному вентилятору градирни. Компаниям, эксплуатирующим производственные предприятия большой мощности, например, в химической и энергетической отраслях, требуются градирни с большой мощностью отвода тепла.Без редуктора двигатели градирни были бы массивными, чтобы напрямую обрабатывать крутящий момент, необходимый для вентилятора. Такие большие и тяжелые вещи были бы слишком дорогими и непрактичными. Вместо этого снижение скорости от коробки передач действует как множитель крутящего момента, поддерживая разумный размер двигателя и общую механическую систему более рентабельной.

Понижение скорости от редукторов также оптимизирует производительность вентилятора градирни. По мере увеличения диаметра вентилятора скорость вентилятора должна уменьшаться для поддержания приемлемого уровня шума и вибрации, а также для обеспечения структурной целостности самого вентилятора.Неправильный подбор редуктора по отношению к двигателю и вентилятору может привести к чрезмерной вибрации, шумной работе и повреждению конструкции башни.

В больших градирнях вентилятор обычно работает со скоростью 100-200 об / мин. Наиболее распространенная скорость двигателя — 1800 об / мин, при этом средняя коробка передач должна снизить скорость двигателя примерно в 9-18 раз для достижения желаемой скорости вращения вентилятора. Точное сочетание этого передаточного числа редуктора, конструкции лопастей вентилятора и шага вентилятора способствует определенным характеристикам и энергоэффективности градирни в данном приложении.

Клиенты градирни ищут решения распространенных проблем с редуктором

Операторы и инженеры по обслуживанию градирни приводят несколько общих проблем, связанных с эксплуатацией и обслуживанием редуктора:

• Выпуск 1: Высокие рабочие температуры, которые могут способствовать сокращению рабочих циклов , преждевременный выход из строя коробки передач и внеплановые простои.
• I ssue 2: Чрезмерные уровни шума и вибрации, которые могут привести к нарушениям муниципального шума, проблемам безопасности сотрудников, усталости оборудования и преждевременному выходу из строя.
• Выпуск 3: Экстремальные температурные и влажностные условия в градирне, которые могут быстро вывести из строя механические системы, влияя на уровень шума и срок службы подшипников.
• Выпуск 4: Преждевременный выход из строя подшипника и чрезмерный износ вала ведущей шестерни.
• Выпуск 5: Несколько вариантов коробки передач и вариантов для поддержки планового или внепланового обслуживания и замены

Достижения в конструкции коробки передач Удовлетворение потребностей пользователей

Непрерывные исследования и разработки продуктов привели к нескольким недавним конструкторским нововведениям и усовершенствованиям продукции.Инженеры SPX Cooling Technologies определили следующие решения для решения пяти эксплуатационных проблем редукторов, которые наиболее часто упоминаются руководителями предприятий и инженерами по техническому обслуживанию:

Решение № 1: Для решения проблемы высоких рабочих температур выберите зубчатый привод со встроенными «охлаждающими ребрами». встроен в корпус. Вместо гладкого литья охлаждающие ребра увеличивают площадь поверхности, что позволяет лучше отводить тепло, поскольку воздух нагнетает через редуктор вентилятором градирни. Например, редукторы марки Marley Geareducer® включают охлаждающие ребра, которые увеличивают площадь поверхности на 25-47 процентов по сравнению с другими редукторами градирен.Geareducers также имеют большие внутренние масляные порты, чтобы масло хорошо циркулировало и способствовало снижению рабочих температур в целом.

Результаты: Срок службы масла увеличен, требуется меньше замен масла, а шестерни и подшипники смазываются должным образом, чтобы максимизировать производительность и срок службы.

Решение № 2: Чтобы снизить чрезмерный уровень шума и вибрации, связанный с редукторами, выберите прочные металлические отливки. Выберите коробку передач, спроектированную таким образом, чтобы свести к минимуму прогиб корпуса, связанный с огромным крутящим моментом и осевыми нагрузками, характерными для работы градирни.Например, отливки Marley Geareducers на 40 процентов толще, и они разработаны и изготовлены специально для использования в градирнях.

Результат: Более тихие, безопасные условия труда, меньшая усталость металла и более длительный срок службы.

Решение № 3: Чтобы противодействовать экстремальным условиям температуры и влажности, которым подвергаются зубчатые передачи градирни, стальные прокладки в точках соединения корпуса дают преимущества. Например, стальные прокладки вместо пластиковых входят в состав всех конструкций Marley Geareducer.Пластиковые прокладки, подверженные воздействию температуры и влажности внутри градирни, со временем могут соскользнуть, вызывая изменения допусков, которые влияют на звук и срок службы подшипников.

Результаты: Стальные регулировочные шайбы обеспечивают правильную настройку редуктора и звук регулирующего механизма в экстремальных условиях эксплуатации.

Решение № 4: Для предотвращения преждевременного выхода из строя подшипника и чрезмерного износа вала-шестерни используйте усиленные двухрядные межкаскадные подшипники. Срок службы подшипников 100 000 часов обычно достижим.Также рекомендуется использовать масляное уплотнение подшипника изолирующего типа премиум-класса с фиксированной уплотнительной поверхностью статора для предотвращения износа вала вместо манжетного уплотнения, которое изнашивается относительно вала шестерни. Чтобы проиллюстрировать это, Marley Geareducers включают изолятор подшипника Inpro / Seal *, который продлевает срок службы уплотнения без чрезмерного износа вала.

Результаты: Использование сверхмощных двухрядных подшипников и масляных уплотнений может защитить редукторы от преждевременного износа и продлить срок службы.

Решение № 5: Для расширения возможностей ремонта или замены редуктора и выбора планового или внепланового технического обслуживания выберите надежного поставщика со специальными знаниями о зубчатых передачах и обширным запасом компонентов градирни. Например, SPX Cooling Technologies предлагает специальную внутреннюю группу по оценке коробок передач, имеющую опыт в проверке, ремонте и восстановлении коробок передач марок Marley и Amarillo. Ремонт коробки передач выполняется на заводе-изготовителе SPX, а не по контракту с ремонтными мастерскими.Чтобы ускорить завершение, избежать задержек и дополнительных затрат, в стоимость включена транспортировка на завод и обратно.

Новый вариант для упрощения процесса замены

Недавнее инженерное новшество SPX — расширение линейки Marley Geareducer. Новый Geareducer серии M, дебютировавший в начале 2017 года, упрощает замену редукторов в башнях, устанавливаемых на месте, где в настоящее время не используется Marley Geareducer. Серия M представляет собой прямую замену коробок передач марки Amarillo с соответствующей площадью основания, что значительно упрощает процедуры замены коробки передач.

Для операторов оборудования важна новая жизнеспособная альтернатива замене коробки передач. Серия M исключает трудоемкие переоборудование, такие как ступицы вентиляторов, карданные валы и переходные пластины, а также дополнительные затраты на материалы и время работы в полевых условиях, которые им требуются. Сокращение времени и усилий на месте означает более безопасную установку и меньшее общее время простоя градирни, а также более надежную и доступную установку для завода.

Серия M сочетает в себе доказанную долговечность и характеристики прочных корпусов и подшипников с современными усовершенствованными уплотнениями и встроенным креплением датчика вибрации.Ожидается, что он обеспечит надежную работу в течение 12–15 лет при надлежащем техническом обслуживании до того, как серьезным фактором станет капитальный ремонт или восстановление. Для правильной работы не требуются внешние насосы, фильтры или охладители, что избавляет клиентов от дополнительных непредвиденных расходов и других дополнительных компонентов, которые могут стать проблематичными. Geareducer серии M предоставляет клиентам решения, которые требуются от редукторов для промышленных градирен.

Надежные редукторы снижают «беспокойство при обслуживании»

Операторы предприятий и инженеры по техническому обслуживанию должны эффективно решать различные проблемы обслуживания градирни, будь то запланированные или внеплановые.Поиск здравого смысла и долгосрочных решений наиболее распространенных проблем не только упрощает текущее обслуживание и ремонт, но и значительно снижает беспокойство по поводу обслуживания. Надежные редукторы и надежные поставщики обеспечивают чувство безопасности, что проблемы технического обслуживания и обслуживания можно решать методически, а не в кризисном режиме.

Об авторе, Джером Дженнингс

Джером Дженнингс — глобальный менеджер по продукции для компонентов, устанавливаемых на месте, в компании SPX Cooling Technologies, расположенной в Оверленд-Парке, штат Канзас.

Оптимизация RTU — Western Cooling Efficiency Center

ЦЕЛЬ И РЕЗУЛЬТАТЫ

2019

В рамках этого проекта, финансируемого компанией Southern California Edison, измерялась производительность новейшего технологического двигателя с переключаемым сопротивлением ротора (SRM) номинальной мощностью 3 л.с. частотно-регулируемый привод (ЧРП) в лабораторных испытаниях и односкоростной асинхронный двигатель номинальной мощностью 3 л.с. для полевых испытаний.

Подход к лабораторным испытаниям

Базовые характеристики и характеристики новых технологий были охарактеризованы с использованием двух различных испытательных установок: 1) настольный динамометр; и 2) комнатный вентилятор лабораторного RTU. Для стендовых динамометрических испытаний каждый двигатель / привод был испытан в семи различных условиях нагрузки на шести разных скоростях. Для лабораторного RTU каждый вентилятор / двигатель / привод был испытан в трех условиях с фиксированным сопротивлением при семи различных скоростях вентилятора.

Результаты лаборатории

Результаты лабораторных испытаний динамометра и RTU показывают, что SRM с высоким полюсом ротора с программно-управляемым инвертором является многообещающим вариантом для снижения мощности вентилятора по сравнению с асинхронным двигателем аналогичного размера.

При динамометрических испытаниях для семи различных условий нагрузки SRM с высоким полюсом ротора потреблял на 9,2–36,2% меньше энергии, чем базовый асинхронный двигатель и система с частотно-регулируемым приводом для создания такого же крутящего момента. При лабораторных испытаниях RTU высокий полюс ротора SRM снизил энергоемкость вентилятора при модернизации существующей конфигурации ремня и вентилятора. В среднем SRM с высоким полюсом ротора снизил энергоемкость вентилятора на 16,9%, 17,5% и 21,3% для условий низкого, среднего и высокого сопротивления потоку воздуха.

Подход к полевым испытаниям

Полевые испытания проводились в период с 1 ноября 2017 г. по 31 августа 2018 г. Полевой участок в Короне, Калифорния, был выбран для тестирования на основании предыдущих оценок, выполненных в этом месте. В течение периода испытаний 10-тонный RTU работал с базовым вентилятором с постоянной скоростью, а затем был модернизирован с использованием новейшей технологии SRM с высоким полюсом ротора.

Модернизированный двигатель работал в двух режимах: 1) с постоянной скоростью, соответствующей скорости вращения исходного базового двигателя; и 2) регулируемая скорость, чтобы продемонстрировать дополнительную экономию энергии, возможную за счет реализации управления вентилятором с регулируемой скоростью.Мощность двигателя, статическое давление между приточным и возвратным каналами, поток приточного воздуха, а также сухой термометр приточного и возвратного воздуха и относительная влажность (RH) были использованы для сравнения характеристик базовой линии с новой технологией.

Результаты полевых испытаний

Во время полевых испытаний базовый двигатель потреблял 0,94–1,21 киловатт (кВт) при работе со скоростью 1725 об / мин. При той же скорости вращения высокий полюс ротора SRM потреблял 0,617 — 1,083 кВт. В среднем он снизил требуемую потребляемую мощность на 15% по сравнению с базовой линией и смог получить эту экономию при средней энергоемкости 11.На 2% ниже, чем у базового двигателя.

При работе с переменной скоростью была достигнута дополнительная экономия за счет снижения скорости воздушного потока, когда полный воздушный поток не требовался. Во время части полевых испытаний с регулируемой частотой вращения SRM с высоким полюсом ротора потреблял 0,855 кВт при работе на 1294 об / мин (75% полной скорости) для охлаждения ступени 1 и 0,131 кВт при работе со скоростью 690 об / мин (40% от полной скорости). ) для циркуляции воздуха.

Рекомендации

Основываясь на результатах исследования, SRM с высоким полюсом ротора и программно-управляемыми инверторами обладают потенциалом для экономии энергии и снижения спроса по сравнению с асинхронными двигателями с постоянной скоростью, а также с асинхронными двигателями, управляемыми частотно-регулируемыми приводами в приложениях с вентиляторами RTU для помещений.Экономия была достигнута за счет технологических различий, которые позволяют SRM с высоким полюсом ротора работать с более высокой эффективностью в диапазоне условий нагрузки и скорости.

2018

При финансовой поддержке от Southern California Edison, WCEC разработала комбинированный пакет оптимизации модернизации, который может повысить эффективность RTU, снизить пиковое потребление электроэнергии и поддерживать чистую мощность на пике. Пакет оптимизации включает частотно-регулируемый привод (VFD) для снижения скорости компрессора и предварительный охладитель воздуха конденсатора.Исследователи протестировали эту упаковку в большом розничном магазине в Короне, Калифорния. Был выбран 10-тонный RTU, который обслуживал часть складского помещения, который был оснащен двумя частотно-регулируемыми приводами (по одному на каждый компрессор) и предварительным охладителем воздуха конденсатора. Производительность RTU с пакетом оптимизации сравнивалась с производительностью того же устройства без пакета оптимизации.

Полевые испытания показали, что комбинированный пакет модернизации имеет потенциал для значительной экономии энергии. В среднем при работе обоих компрессоров КПД увеличился на 23%, полезная мощность снизилась на 9%, а потребляемая мощность снизилась на 26%.Кроме того, характеристики комбинированной модернизации практически не зависели от температуры наружного воздуха. Таким образом, наибольшее улучшение производительности было зафиксировано в самых жарких условиях наружного воздуха: КПД увеличился на 33%, полезная мощность не изменилась, а потребляемая мощность снизилась на 33%.

No related posts.