Меню

За 1 мин пропеллер вентилятора совершает 1200 оборотов



2.2. Основные типы задач кинематики вращения тела вокруг оси

В зависимости от того, что задано в условии задачи и что требуется определить, различают следующие два основных типа задач.

1. Исследуется движение тела в целом. В этих задачах вначале нужно получить законы (2.1)–(2.3) и, используя связь между ними, определить требуемую величину (см. задачи 2.1 и 2.2).

2. Требуется определить скорости и ускорения отдельных точек тела. Для решения задач этого типа вначале надо установить кинематические характеристики движения всего тела в целом, т.е. найти  ,  и  . После чего по формулам (2.4), (2.5), (2.6), (2.7) определить скорости и ускорения точек тела (см. задачу 2.3).

Пропеллер самолета, делающий 1200 об/мин, после выключения двигателя останавливается через 8 с. Сколько оборотов сделал пропеллер за это время, если считать его вращение равнозамедленным?

Вначале получим законы вращения пропеллера (2.1), (2.2) и (2.3). По условию задачи пропеллер вращается равнозамедленно, из этого следует, что

.

, (а)

. (б)

Начальной угловой скоростью при замедленном вращении будет та, которую пропеллер имел до выключения двигателя. Следовательно, . В момент остановки при t1 = 8 с угловая скорость тела  1 = 0. Подставляя эти значения в уравнение (а), получим

.

Отсюда .

Если обозначить число сделанных пропеллером за время t1 оборотов через N1, то угол поворота за то же время будет равен

.

Подставляя найденные значения  и  1 в уравнение (б), получим

.

Отсюда оборотов.

Найти закон вращения тела вокруг оси, если известны следующие данные: угловая скорость изменяется пропорционально t 2 , начальный угол поворота  = 2 рад, для заданного момента времени t1 = 3 с угловое ускорение  1 = -5  1/с 2 .

По условию задачи модуль угловой скорости  изменяется пропорционально t 2 . Обозначая неизвестный коэффициент пропорциональности буквой k, имеем

. (в)

Найдем  , беря производные по времени от обеих частей равенства (в),

.

Определим коэффициент k из условия, что при t1 = 3 с угловое ускорение 1/с 2 : или.

Подставляя значение k в уравнение (в), получим

.

Учитывая, что , будем иметь.

Умножая обе части этого уравнения на dt и интегрируя, находим

.

В начальный момент при t = 0  = 2 рад, следовательно, c = 2.

Таким образом, радиан.

В период разгона ротор электродвигателя вращается по закону , где t – с, – рад.

Определить в конце 4-й секунды линейную скорость, вращательное, осестремительное и полное ускорения точки, лежащей на ободе ротора, если диаметр ротора D = 40 см.

По заданному уравнению вращения ротора находим его угловую скорость и угловое ускорение ,.

Подставляя значение t1 = 4 с в выражение для  и  , найдем

1/с,

1/с 2 .

Определим модули линейной скорости, вращательного и осестремительного ускорений в этот же момент времени по формулам (2.4), (2.5) и (2.6)

м/с;

м/с 2 ;

м/с 2 .

Модуль полного ускорения точки обода ротора определим по формуле (2.7)

м/с 2 .

Источник

Как выбрать вентилятор для корпуса

Содержание

Содержание

Сколь бы много внимания ни привлекали системы жидкостного охлаждения, какие бы рекорды ни ставили энтузиасты, применяющие минусовые температуры — большинство рядовых компьютеров и прочей бытовой электроники все равно будет использовать традиционные «воздушные» системы охлаждения.

И это вовсе не удивительно. Воздух бесплатен и доступен абсолютно везде и в любых количествах. А «воздушные» кулеры по сравнению с жидкостными и прочими системами охлаждения — гораздо проще конструктивно, намного меньше стоят и не требуют особых навыков для их установки и обслуживания.

Однако, чтобы воздух можно было использовать для охлаждения, его необходимо направить к радиатору, и обеспечить необходимую циркуляцию. А следовательно — в конструкции кулера необходим элемент, создающий, фокусирующий и направляющий воздушные потоки.

В типовых корпусах и системах охлаждения, не рассчитанных на работу в пассивном режиме, таковыми элементами выступают вентиляторы. И именно от них во многом зависят эффективность и прочие характеристики систем охлаждения.

В этом гайде будут рассмотрены основные вопросы, возникающие при выборе корпусных вентиляторов, и даны соответствующие рекомендации.

Форм-фактор и габаритные размеры

Да, именно этот пункт стоит первым в списке, несмотря на всю его очевидность.

Основная характеристика вентилятора, как стандартизированного устройства — это его размеры. Вентилятор, который вы планируете приобрести, должен соответствовать своему посадочному месту или креплению. Купите модель большего, чем нужно, размера, и корпус компьютера придется распиливать, удаляя мешающие вентилятору детали. Возьмете более мелкий вентилятор — он может не подойти под стандартное крепление кулера, а в корпусе может попросту не оказаться нужных монтажных отверстий.

Для компьютерных корпусов, процессорных кулеров и радиаторов СЖО чаще всего используются вентиляторы стандартных типоразмеров: 80×80, 92х92, 120х120 и 140х140 мм.

Вентиляторы меньших размеров — 25х25, 30х30, 40х40, 50х50, 60х60 мм — обыкновенно используются для охлаждения компактной техники — такой, как роутеры и NAS. Хотя их тоже можно использовать в обычных десктопах, например, для установки на радиаторы чипсета и VRM материнской платы.

Стоит также отметить, что понятие «типоразмер» описывает не только габариты корпуса вентилятора, но и расположение монтажных отверстий на нем. И это также важный момент.

Кулеры иногда используют вентиляторы, имеющие необычную форму. Например, вентилятор, формально являющийся 120-миллиметровым, использует крепление, соответствующее 92-мм модели. Или у 140-мм модели монтажные отверстия соответствуют 120-миилиметровой вертушке. Заменить вентилятор в таком случае можно либо на модель аналогичной формы, либо — на вентилятор меньшего типоразмера, что понизит эффективность кулера.

Читайте также:  Дефлектор лобового стекла шкода октавия а7 оригинал

Отдельно стоит упомянуть и толщину вентилятора. И не только в контексте того, впишется ли вентилятор в ваш корпус.

Чем толще рамка вентилятора, тем толще и сама крыльчатка. Чем толще крыльчатка, тем больше площадь лопастей. Чем больше площадь лопастей, тем сильнее воздушный поток от вентилятора при прочих равных условиях.

Стандартный корпусной вентилятор имеет толщину около 25 мм с незначительными отклонениями. Это вполне компромиссный вариант: вентилятор не настолько толстый, чтобы мешать другим комплектующим, но достаточно эффективный.

Однако есть и другие варианты.

Низкопрофильные вентиляторы высотой около 15 миллиметров применяются преимущественно в кулерах для HTPC, где крайне важна экономия пространства. Их недостатком закономерно выступает меньшая эффективность: маленькие лопасти создают меньший воздушный поток, и, что важнее, — меньшее статическое давление. Так что эффективность кулера может сильно понизиться, а «закачать» объем воздуха в корпус вентилятор и вовсе не сможет.

Вентиляторы с большей толщиной (30–40 мм.), как правило, обладают и более мощной крыльчаткой. Они, напротив, гораздо эффективнее, но и гораздо шумнее стандартных вертушек, если сравнивать их на одинаковых оборотах. Кроме того, не всегда их можно установить, не уперевшись (буквально!) в другие комплектующие.

Впрочем, иногда толщина рамки бывает увеличена из-за наличия у вентилятора подсветки или других элементов дизайна. В таком случае проблема габаритов остается, а вот никаких реальных преимуществ вы не получаете.

Тип разъема питания

Вентилятор, как нетрудно догадаться, питается электричеством. Следовательно, чтобы он начал работать, его надо к чему-то подключить. И желательно, чтобы это самое «чему-то» было штатным разъемом внутри корпуса компьютера.

Вариантов, на самом деле, не так уж много:

Разъем питания 2-pin, что вполне логично, имеет только два контакта: плюс и минус. Датчик скорости вращения отсутствует, регулировка оборотов через PWM — тоже. Впрочем, этот разъем в современных ПК практически не используется, найти его там можно разве что в блоках питания, и то лишь тех, где провода от вентилятора не впаяны в плату. Впрочем, и там разъем 2-pin постепенно становится редкостью.

Разъем 3-pin распространен гораздо больше, и до сих пор не сдает свои позиции. От предыдущего варианта отличается наличием третьего контакта, отвечающего за мониторинг оборотов. Регулировка скорости происходит за счет изменения напряжения, PWM отсутствует. Хотя, благодаря унификации, подключить такой вентилятор можно и к разъему 4-pin.

Сам же разъем 4-pin отличается еще одним контактом — собственно, PWM (или ШИМ). Конечно, таким вентилятором можно управлять и по старинке, понижая или повышая напряжение, однако PWM обеспечивает более широкие пределы и более плавную регулировку.

Стоит отметить, что вентиляторы могут иметь сразу два разъема: 4-pin Male и 4-pin Female. Фактически это встроенный разветвитель, благодаря которому к одному разъему на материнской плате можно подключить два вентилятора. Разумеется, обороты будут отслеживаться только по одному вентилятору, а вот скорость вращения будет регулироваться у обоих. И это, кстати, весьма полезная функция, если у вас бюджетная материнская плата с малым количеством разъемов под корпусные вентиляторы.

Разъем Molex предполагает подключение вентилятора напрямую к блоку питания и работу на фиксированных оборотах. В современных ПК это может казаться анахронизмом, но в отдельных случаях возможность подключения вентилятора напрямую к БП может оказаться полезной.

Разъемы 5-pin или 6-pin — это, чаще всего, проприетарное решение ряда производителей, рассчитанное на подключение вентиляторов к фирменной панели управления, либо к фирменному интерфейсу, позволяющему управлять подсветкой и скоростью вращения вентиляторов через фирменную же утилиту. Если у вас есть соответствующее устройство, можно приобретать и вентилятор. Если же нет — использовать его вы сможете, но сильно потеряете в функционале.

Впрочем, из этого правила есть и исключения. К примеру, разъем 6-pin у вентиляторов Aerocool серии Eclipse может подключаться к комплектному переходнику на совершенно стандартные 4-pin разъем питания и 3-контактный разъем подсветки (а точнее — 5V-RGB + VDG). Таким образом, вентилятор хоть и оснащен нестандартным разъемом питания, но подключить его можно и без дополнительных устройств.

Разъем USB 2.0 (9-pin) — это также фирменное решение, встречающееся у некоторых моделей вентиляторов Thermaltake Riing и Pure. В этом случае контакты, отвечающие за питание, мониторинг оборотов и подсветку объединены в одну колодку для подключения к фирменному контроллеру. Подключать такой разъем можно и к стандартной 4-конактной колодке на материнской плате — но в этом случае 5 из 9 контактов останутся не задействованы, и подсветка работать не будет.

И да: хотя в названии и фигурирует аббревиатура USB, посредством этого интерфейса к материнской плате подключается именно контроллер, а не сами вентиляторы.

Тип разъема подсветки

Если вентилятор оснащен RGB или aRGB-подсветкой, но при этом не использует проприетарный разъем — значит, его подсветка подключается к стандартному разъему на материнской плате. И тут есть свои варианты.

Читайте также:  Вентилятор конденсатора lg 4680jb1035c

3pin (5V-D-G) — собственно, разъем для адресной подсветки, использующей 5-вольтовые светодиоды для индивидуального управления каждым, и, как результат, выстраивания более сложных цветовых схем.

4pin (12V-R-G-B) — разъем для «обычной» RGB-подсветки, поддерживающей одновременно только один цвет.

Как нетрудно догадаться, ключевое отличие между разъемами — напряжение: 5 вольт и 12 вольт соответственно. Именно поэтому два типа разъемов подсветки несовместимы: вентилятор, рассчитанный на 5 вольт, при подключении к 12 вольтам выйдет из строя. И хорошо, если только в части подсветки.

В эту картину мира категорически не вписывается разъем 4pin (5V-R-G-B), присутствующий, например, у некоторых вентиляторов Gelid, ID-Cooling и Deepcool. Однако его существование объясняется очень просто: этот разъем также рассчитан на подключение ко внешнему контроллеру.

В каталоге ДНС представлены вентиляторы и с 9-контактным разъемом подсветки, но в данном случае под ним понимается не какой-то отдельный стандарт, а все тот же 9-контактный фирменный разъем Thermaltake, о котором сказано выше.

Регулировка оборотов

Если брать в расчет только разъем питания вентилятора, то можно предположить, что регулировка скорости вращения возможна тремя способами: изменением напряжения, использованием ШИМ или же через фирменный блок управления и утилиту от производителя.

На деле каждый из этих способов может быть реализован несколькими путями.

Так, регулировку по напряжению можно возложить на BIOS материнской платы, в котором задается датчик температуры, в зависимости от которого будут меняться обороты, а также сам график изменения оборотов.

Но можно также использовать переходник с резистором, понижающим приходящее на вентилятор напряжение. Ступень регулировки получается только одна, но зато настраивать ничего не надо — только подключить переходник.

Более функциональный вариант — использование подстроечного резистора, который позволяет настраивать сопротивление в относительно широких пределах. В таком случае скорость работы вентилятора можно менять при включенной системе, и в гораздо более широких пределах. Причем подстроечный резистор может быть один, а может объединяться в реобас — блок из нескольких резисторов, управляющих несколькими вентиляторами.

Еще более продвинутая разновидность — использование внешнего термодатчика, который можно закрепить на радиаторе или (в некоторых случаях) на самом охлаждаемом элементе. Разумеется, использовать такой вентилятор на кулере ЦПУ особого смысла нет — там температура прекрасно измеряется своими датчиками. А вот если вы заменили кулер видеокарты на альтернативный, а материнская плата о температуре ГПУ не знает, или же приделали радиатор VRM к плате, на которой его изначально не было — такой вентилятор сильно упростит дальнейшую эксплуатацию системы.

Регулировка посредством PWM требует подключения вентилятора к разъему 4-pin, в остальном же никакой разницы с точки зрения пользователя с 3-pin не будет. Кривая роста оборотов в зависимости от температур, как правило, уже заложена в BIOS платы, и единственное, чем она может отличаться от аналогичной кривой регулировки по напряжению — меньшее значение минимальных оборотов. Но, разумеется, ее также можно модифицировать самостоятельно — как и переназначать датчик, в зависимости от которого вентилятор будет изменять скорость.

Софтовая регулировка доступна фирменным вентиляторам и наборам вентиляторов, либо штатным вертушкам готовых СЖО. Как правило, для ее реализации необходимы не только сами вертушки, но и контроллер, подключающийся к ПК через шину USB и, собственно, управляющий подсветкой и оборотами вертушек. Причем первая часть функционала в данном случае выступает основной, поскольку регулировать обороты можно и обозначенными выше способами.

Максимальная и минимальная скорость вращения

Чем выше скорость вращения вентилятора — тем выше его эффективность, но и шума от него больше. Чем ниже скорость — тем тише работает вентилятор, но и воздушный поток слабее, а температуры комплектующих в вашем компьютере — выше.

Соответственно, выбор вентилятора — это поиск компромисса между акустическим комфортом и эффективностью охлаждения.

Однако не стоит думать, что если в характеристиках вашего вентилятора написано, к примеру «500–2000 об/мин», то работать он будет только в двух указанных режимах. Это — только верхняя и нижняя граница оборотов, реальное же количество ступеней регулировки будет зависеть от выбранного вами способа из предыдущего абзаца.

Также следует помнить, что вентиляторы разного типоразмера нельзя сравнивать исключительно по рабочим оборотам. Сила создаваемого вентилятором воздушного потока — а, следовательно, и уровень шума! — зависят не только от скорости, но и от характеристик крыльчатки.

Например, на 2000 оборотов в минуту условный 120-мм вентилятор способен создать поток силой в 80 кубических футов в минуту. Когда такое количество воздуха будет рассеиваться в теле радиатора — уровень шума будет безгранично далек от комфортного.

Но условный 92-мм вентилятор с низкопрофильной 15-мм вертушкой на тех же 2000 об/мин будет прогонять через себя порядка 25 кубических футов в минуту — и разницу в уровне шума на примере этих цифр вы уже сами можете представить.

При выборе вентиляторов можно ориентироваться на следующие условные диапазоны:

  • 140 мм — 500–1200/1300 об/мин.
  • 120 мм — 700–1600 об/мин.
  • 92 мм — 900–2000 об/мин.
  • 80 мм — 1000–2500 об/мин.
Читайте также:  Клапан вентилятор 125 мм бесшумный

Эти значения, разумеется, совершенно условные. Они не учитывают индивидуальных характеристик вертушек, и лишь описывают пределы, при которых вентиляторы будут работать тихо в режиме простоя, и обеспечат эффективное охлаждение при высоких нагрузках.

Тип подшипника

Вентилятор, помимо всего прочего — это один из немногих элементов компьютера, выполняющих чисто механическую работу. А следовательно, огромное значение при выборе вертушки имеют тип и характеристики ее основного узла — подшипника, обеспечивающего вращение.

В компьютерных вентиляторах наиболее распространены следующие типы подшипников:

Подшипник скольжения или втулка — это простейший и самый дешевый вариант, в котором происходит трение двух поверхностей в среде смазки. Такая конструкция является самой дешевой, поэтому и вентиляторы на подшипнике скольжения, как правило, стоят недорого.

Парадоксально, но втулка — это еще и один из самых тихих подшипников, механические призвуки в работе такого вентилятора фактически отсутствуют.

Обратная сторона медали — крайне ограниченный срок службы. Втулка, из какого бы материала она ни была сделана, со временем разрушается от трения, и вентилятор начинает издавать посторонние шумы, вибрировать при работе, а со временем и вовсе выходит из строя. Зачастую срок службы подшипников скольжения составляет год-полтора, а менее качественные модели могут проработать и меньше.

Кроме того, ввиду особенностей своей конструкции, втулка крайне плохо переносит высокие температуры, а также не может использоваться в горизонтальном положении — смазка в таком случае быстро вытекает, и износ подшипника резко ускоряется.

Подшипник качения или шарикоподшипник использует иной принцип работы: подшипник представляет собой два кольца, между которыми находятся металлические шарики, обеспечивающие вращение.

Этот тип подшипника — фактически полная противоположность втулки. Шарики крайне долговечны и могут работать едва ли не десятилетиями. Им абсолютно все равно, в каком положении и при каких температурах предстоит вращаться… но обратной стороной является повышенный уровень механического шума.

Избавиться от шума позволяют керамические подшипники качения — они еще более долговечны и еще более индифферентны к температурам, однако стоят такие подшипники дороже всех прочих типов (даже дороже качественного гидродинамика!), а встречаются крайне редко.

Гидродинамический подшипник — по сути дальнейшее развитие идей втулки. Камера такого подшипника герметична, а трение происходит в слое смазки, постоянном и исключающем прямой контакт трущихся деталей.

Качественный гидродинамик может даже превосходить шарикоподшипник по сроку службы, и однозначно выигрывать у него по уровню шума, поскольку здесь он не отличается от втулки. Минус же здесь очевиден: высокая цена гидродинамического подшипника, сохраняющаяся и по сей день. Дешевые же вентиляторы, заявляющие о наличии гидродинамика — как правило, основаны на все той же втулке.

Разновидность гидродинамического подшипника — подшипник масляного давления (SSO). Отличается увеличенной толщиной гидродинамического слоя, а для исключения возможности смещения вал центрируется магнитом в основании вентилятора. Стоят такие подшипники чуть дешевле керамических подшипников качения, а встречаются столь же редко, и разумеется — преимущественно в вентиляторах топовых брендов.

В подшипниках с магнитным центрированием ось вентилятора «подвешивается» в магнитном поле, вследствие чего исключается механический контакт трущихся поверхностей. Подшипник закономерно оказывается самым долговечным, самым тихим и самым дорогостоящим вариантом, а распространенность его даже ниже, чем у керамических и SSO.

Критерии и варианты выбора

Если вам нужен обдув чипсета, зоны VRM материнской платы, или вы устанавливаете вентилятор в корпус греющегося Wi-Fi-роутера, обратите внимание на компактные варианты в размерах от 20 до 50 мм.

Такие вентиляторы легко установить в нужные вам места, а весь создаваемый ими воздушный поток будет сфокусирован на охлаждаемом элементе. Единственный здесь совет — обратите внимание на модели с более «долгоиграющими» подшипниками, а то придется повторять работу через год.

Если вам нужны вентиляторы в низкопрофильный корпус для HTPC или офисный корпус — обратите внимание на стандартные модели в типоразмерах 80х80 и 92х92 мм, причем здесь также желательно выбирать подшипники с долгим сроком службы.

В случае HTPC или кастомных корпусов могут пригодиться и низкопрофильные вентиляторы — согласитесь, мало радости от эффективного охлаждения процессора или видеокарты, если из-за «толстого» вентилятора корпус попросту не закрывается.

Для домашнего компьютера в стандартном корпусе формата АТХ подойдут любые вентиляторы стандартных типоразмеров: 92х92, 120х120, 140х140 мм. В зависимости от ваших целей можно будет обратить внимание на тихие модели, наиболее бюджетные варианты или наиболее долговечные.

В случае же, если компьютер собирается в определенной цветовой гамме, стоит предусмотреть либо соответствующее сочетание цветов рамки и крыльчатки вентилятора, либо наличие подсветки: обычной настраиваемой, либо адресной, позволяющей реализовать большее количество эффектов.

Если же световые эффекты — более важная характеристика даже по сравнению с основной задачей вентилятора — есть смысл рассмотреть фирменные комплекты вертушек, предлагающие собственные контроллеры и ПО для управления подсветкой.

Материал обновлен пользователем Bitterleaf.

Источник