Что лучше подшипник качения или скольжения в вентиляторе
Какой тип подшипника в вентиляторе лучше и в каких случаях?
Всем привет! Сегодня разберем, какой лучше подшипник для кулера в системном блоке, для процессорного вентилятора, если это блок питания, какие у них сроки службы, на что влияет конструкция и как сильно.
Сравним подшипники скольжения или качения и скольжения или гидродинамический — какие лучше и почему. О том, сколько охладителей должно быть в компьютере, вы можете почитать вот тут.
Напомню о конструкции вентилятора. Крыльчатка посажена на магнитный вал, который приводится в действие силой электромагнитной индукции.
Ток проходит в нескольких электрических катушках, которые установлены рядом с посадочным местом для вала. От конструкции подшипника, который удерживает вал на посадочном месте, во многом зависит эффективность системы охлаждения ПК.
О типах подшипниках в вентиляторе
Сегодня, в основном, в кулерах используются следующие виды:
Скольжения
Самый простой тип. Состоит из покрытой антифрикционным материалом втулки, в которой вращается ось вентилятора. В исправном состоянии издает минимальный уровень шума, но при износе втулки начинает ощутимо гудеть. Самый дешевый вид, который используется преимущественно в вентиляторах для корпуса ПК.
С винтовой нарезкой
На втулке и оси есть специальная нарезка, благодаря которой рециркулирует смазка. Служат гораздо дольше вышеописанного типа. Кроме этого, ничем не отличаются. Стоят чуть дороже.
Гидродинамический
Вращение вала осуществляется в слое смазки, а втулка удерживается внутри из-за разницы давлений.
Издает наименьший уровень шума из перечисленных девайсов, а по стоимости находится посредине между подшипниками скольжения и качения. Используется в дорогих моделях корпусных вентиляторов и дешевых процессорных.
Качения
В кулерах используются радиальные подшипники, оборудованные двумя кольцами с шариками внутри. Довольно шумный вид, и стоит дороже. Однако и ресурс у них существенно выше, чем у всех предыдущих типов. Используются в дорогих процессорных крыльчатках и видеокартах, а также в блоках питания.
Качения керамические
По конструкции не отличаются от предыдущего типа.
Кардинальное отличие в использовании керамики, которая при контакте создает намного меньше шума по сравнению с металлом, как в предыдущем случае. Самые дорогие из представленных в этом обзоре, но и откатают по максимуму.
С каким типом покупать кулера
На мой взгляд, шумные подшипники качения больше подойдут для серверной или стрим-хаты, где и без них всегда довольно шумно.
Для домашнего ПК или тихого офиса лучше взять бесшумные подшипники скольжения, а если интересует ресурс, отдать предпочтение керамическим.
Особенно это важно, если компьютер установлен в той же комнате, где вы обычно спите, а на ночь вы его не выключаете — например, фармите АФК ресурсы в корейской ММОПРГ или там криптовалюты, а также по религиозным убеждениям.
В конце добавлю: при выборе, обращайте вниманье на параметр шума в технических характеристиках к товару. Сейчас есть очень много различных крутых производителей, которые имеют свои запатентованные технологии и может быть так, что уровень шума будет ниже чем ожидается.
Также советую ознакомиться с инструкцией «Как правильно ставить кулер на корпус». Поделитесь этом постом в социальных сетях, чтобы помочь продвижению моего блога. До завтра!
Даже для новичков в сфере майнинга ясна как день необходимость обеспечивать аппаратуру надлежащим теплоотведением. Это краеугольный камень успешного майнера, ведь никакое оборудование не прослужит вам хоть сколько-нибудь достойный срок при постоянном перегреве, а нагрузка при добыче криптовалюты на него колоссальная.
Люди различными способами пытаются бороться с повышением температуры и охлаждают как помещения, так и саму аппаратуру (как охладить видеокарту, вентиляция майнинг ферм и асиков). Для большинства электронных систем, размещаемых как в специальных крытых боксах, так и легко продуваемом каркасе, справедливо будет утверждать, что вентиляторы — это одно из лучших решений для охлаждения. Поэтому, приобретая майнинг-машины, обязательно нужно закупиться и вентиляторами.
С точки зрения потребителя, их можно классифицировать по-разному. Но, как нам кажется, самым информативным будет разделить их по типу подшипников: а) качения или б) скольжения. Ведь вентиляторы способны развивать огромную скорость вращения — до нескольких тысяч оборотов/мин. С точки зрения рентабельности и эффективности, они превосходят любое иное приспособление. Но на таких скоростях подшипник подвергается колоссальной нагрузке. И нужно хорошо проанализировать, какой вентилятор лучше всего подойдет для майнера с учетом режима работы и прочих иных особенностей.
Какие характеристики вентилятора важны?
Когда мы говорим о хорошем вентиляторе с точки зрения потребителя, то можно выделить следующие важные характеристики:
Если вентилятор очень шумный, а вы занимаетесь майнингом в домашних условиях, да ещё и на асике, то можете забыть о комфорте и уюте. Вас постоянно будет преследовать ощущение, что находитесь в какой-то промзоне, а не у себя в жилище. На шум прямо влияет то, какой подшипник установлен в вентиляторе. Поэтому очень важно определить, что подходит для лучше.
Если говорим об износе, то тут тоже всё довольно очевидно. Так как подшипники являются ключевым звеном в работе вентилятора, то и износ напрямую будет зависеть от качества и типа последнего. Взять, например, подшипник скольжения: это наиболее дешевый тип, который не показывает хорошего срока службы. Но он и недорогой. Из вышесказанного вытекает последний пункт потребительской выгоды — стоимость. Тут необходимо будет рассчитывать энергозатраты на вентиляцию, эффективность приобретённых моделей и их конкретную стоимость. Если с первой и последней характеристикой всё понятно, то вот эффективность оценить бывает чуть сложнее. Проще всего смотреть на количество оборотов/мин.
Подробнее разберем разные виды подшипников вентиляторов, поговорим об их отличиях, плюсах и минусах.
Подшипники скольжения (втулка)
Наиболее демократичный вариант подшипников. Вентиляторы с такими подшипниками служат в целом недолго, но и цена не кусается. Относительно других показателей — они вначале своей эксплуатации практически не шумят, но с износом начинают производить довольно много шума. Их конструкция подразумевает наличие вала, втулки и смазывающего элемента между ними. В начале эксплуатации такие подшипники показывают себя отлично: они не шумные, стоят не дорого и ничем не уступают другим видам подшипников. Но отличительной чертой является то, что они крайне зависимы от срока использования. Про такие подшипники справедливо утверждение: чем дальше, тем хуже.
Ещё одним плюсом конструкций с такими подшипниками является их крепкая конструкция. Такие вентиляторы тяжело вывести из строя, простота добавляет надёжности. Маловероятны сбои, а даже если что-то произойдёт — то много денег вы не потеряете. Если говорить детально, то замена вентиляторов при скольжении будет проводится не сильно чаще, чем при качении, но только при одном условии. Если температура в помещении не будет превышать 20 градусов. В таком случае смазочная жидкость будет очень медленно испаряться и, как следствие, вентилятор не будет выходить из строя быстро.
Подшипники на скольжения, они же подшипники на втулке, используются практически на всех вентиляторах для видеокарт по причине того, что они тише (на фото родной вентилятор для видеокарты Gigabyte 75 мм после 2 лет работы)
Как правило, вентиляторы на втулке используются на всех вентиляторах, которые работают на скорости в среднем до 3000 об/минуту.
На видео показан пожалуй один из самых скоростных вентиляторов на втулке Delta AFB1212SH, удобно использовать для обдува ферм в каркасах, а также их можно поставить на вдув в закрытые корпусы для майнинга с не очень горячими картами уровня gigabyte 1060 или RX580.
Подшипники качения
Такие детали многие из вас знают с детства. Они состоят из двух колец, шариков, сепаратора. Подшипники качения по праву заслуживают свою популярность, ведь во многом они являются тем самым золотым балансом соотношения цены, износа и шума. Для майнера очень важно и то, что они не чувствительны к температуре, в отличие от подшипников скольжения.
Если выбирать вентиляторы на шариковых подшипниках, то надо приготовиться к более высокому уровню шума. Конечно, если взять именно весь суммарный шум за все время использования, то шариковые подшипники и тут выиграют, однако это не значит, что они тихие. Такой недостаток они сполна компенсируют сроком службы в два-два с половиной раза больше, нежели у аналогов на подшипниках скольжения — от 90000 до 110 000 часов. Такие вентиляторы очень распространены в среде профессиональных майнеров, где эффективность выходит на первый план. Они хоть и выше по стоимости закупки, нежели предыдущие модели, зато срок износа гораздо выше.
В майнинге очень важно постоянно обеспечивать теплоотвод оборудованию. Поэтому более надёжные, длительные в эксплуатации вентиляторы на подшипниках качения чаще находятся в арсенале криптоэнтузиастов. Ведь если вышел вентилятор из строя, то есть шанс поломки и основного оборудования. А это ой какие большие затраты.
Существуют и другие интересные модели подшипников. Однако если мы говорим о вентиляторах, то распространение получили именно на скольжении и качении, поэтому целесообразнее сравнивать именно их. Сравнивая, обозначим сильные стороны каждого «+», а проигрывающие конкуренту соответственно «-». Приведем всё это в таблице, дабы вам было удобнее ориентироваться:
Типы подшипников в корпусных вентиляторах
Содержание
Содержание
Активное охлаждение компонентов компьютера уже давно ни для кого не является новостью. Пользователи так сильно увлечены воздушными потоками, давлением внутри корпуса, что забывают о том, что не каждый вентилятор подходит на отведенную ему роль в полной мере. И не последнее значение в этом играет тип подшипника вентилятора.
Немного истории
Изначально подшипники выглядели совсем не так как сейчас. Как следует из названия, это то, во что упирается шип.
Простая конструкция за счет малого диаметра оси создает большое отношение плеч рычага и даже большой коэффициент трения не создает существенного противодействия вращению. А что бы износ был как можно меньше, в качестве подшипника используется более твердый материал. Сегодня такая конструкция встречается в механических часах.
Так или иначе прогресс взял свое, и современные конструкции уже более совершенны.
Подшипник скольжения
Традиционный спутник бюджетных вентиляторов. Внешне максимально простая конструкция, состоящая из латунной втулки и стального вала, но в своей работе не так уж и проста.
Небольшая разница в диаметре вала и втулки заполнена маслом. При вращении вала силы трения между валом и маслом нагнетают масло в место соприкосновения вала и втулки, создавая давление масляного клина. Если это давление будет достаточно большим, оно предотвращает контакт вала и втулки.
h — толщина слоя смазки, ω — угловая скорость вращения вала, d — диаметр вала, P — величина нагрузки, s —средний зазор, e — эксцентриситет
Как видно из рисунка слабым местом этого подшипника является то, что давление прилагается только с одной стороны вала — это не способствует гашению вибраций, а даже наоборот вызывает их при малой величине нагрузки.
По мере работы нагрев делает масло более жидким, что уменьшает давление масляного клина. Также нагрев способствует ускорению испарения масла и в итоге вал с втулкой начинает контактировать. При повышении окружающей температуры на 20 градусов срок эксплуатации такого подшипника снижается в 3 раза. То есть, для вентилятора с обычным подшипником скольжения наиболее удачным будет место с низкой температурой. А для уменьшения, микровибраций, которые изнашивают втулку и в итоге становятся слышимыми вибрациями нужна нагрузка на вал. Такие условия в сборке башенного типа актуальны только на фронтальной панели.
По мере усовершенствования этого типа подшипника появились самосмазывающиеся вариации, а также с винтовой нарезкой. Их особенностью является большее количество масла, доступное для смазки, а также некоторое подобие насоса за счет винтовых конструкций, обеспечивающее циркуляцию масла в любом положении.
Использование полиоксиметилена (POM) также идет на пользу. Этот материал частенько используют в редукторах дешевого электроинструмента. Но в данном случае это замена мягкой втулки из медного сплава, которая в редукторе рассыпалась бы моментально. Полимерный материал уменьшает коэффициент сухого трения и появление частиц с абразивными свойствами, которые в свою очередь ускоряют износ.
Все эти ухищрения не устраняют полностью недостатки конструкции подшипника скольжения, хотя и позволяют ему проработать несколько лет даже в неудачном положении. Наиболее живучим будет вентилятор, имеющий защиту IP6X. В нем применяется герметизирующая втулка для защиты от пыли, которая также мешает испаряться и вытекать маслу.
Гидродинамический подшипник
Считается вечным, ведь пока в нем есть масло, вал и втулка не могут соприкоснуться. Это обеспечивается особым профилем либо втулки, либо вала, обеспечивающих повышенное давление в некоторых участках. Обычно это встречные косые углубления на втулке. Их проще выполнить в мягком металле, не нарушая балансировки вала. Но на практике может встретиться все что угодно, щедро сдобренное маркетинговыми названиями.
Как видно по результатам моделирования, повышенное давление действует на вал со всех сторон. За счет этого вал меньше вибрирует и практически исключается контакт со втулкой. Но главная проблема подшипников скольжения — высыхание масла тут тоже присутствует. И добавляется еще одна: в лежачем положении масло, по мере высыхания, либо скопится в масляной камере (при этом некоторые конструкции исключают достаточное поступление масла за счет капиллярного эффекта), либо постепенно будет покидать подшипник через недостаточно герметичное уплотнение вала.
И ко всему этому еще добавляется очень большая восприимчивость к работе на низких оборотах. Давление масла зависит от оборотов, и если они будут недостаточны, то гидродинамический подшипник превращается в обычный подшипник скольжения. Недаром производители зачастую ограничивают нижнюю частоту вращения вентиляторов с гидродинамическими подшипниками в 600 оборотов в минуту. Но даже с таким ограничением пользователи отмечают появление посторонних звуков.
Подшипники с магнитным центрированием
Большая часть вентиляторов пользуется магнитной левитацией за счет притяжения постоянного магнита ротора и полюсов статора. Убедиться в наличии магнитной левитации просто — достаточно вдоль оси потолкать крыльчатку. Она свободно перемещается на некоторое расстояние и тут же возвращается. В вентиляторах с магнитным центрированием добавляют еще один магнит, придающий больше жесткости, и упор оси вала, который может быть выполнен как из пластика, так и из гидродинамического подшипника.
Дополнительная жесткость уменьшает вибрацию вала на низких оборотах и позволяет гидродинамическому подшипнику работать на любых оборотах и в любом положении.
Подшипник качения
Как можно понять из названия, принцип его работы основан на качении. Чем тверже материал, меньше шероховатость поверхности и точнее детали, тем дольше прослужит такой подшипник. Чем ниже рабочие обороты в подшипнике качения, тем дольше он проработает (даже в перерасчете на суммарное количество оборотов).
Ориентация в пространстве на работе никак не сказывается, поэтому вентиляторы на его основе можно применять в любой части сборки.
Но такой подшипник шумный, что делает его применение на низких оборотах бессмысленной затеей, и с течением времени создаваемый шум растет постепенно. Наиболее долговечная разновидность выполняется из керамики.
А самую тихую модификацию без сепаратора, в которой шарики не создают шума постукиванием друг о друга, скорее всего в компьютерных вентиляторах мы никогда и не увидим.
Заключение
Подшипники компьютерных вентиляторов имеют свои слабые и сильные стороны, учитывая которые можно избежать ускоренной поломки и бессмысленных трат.
Обычный подшипник скольжения дешевый, быстро выходит из строя, но на фронтальной панели может прослужить вполне долго.
Самосмазывающиеся подшипники, особенно с применением пластика (POM) и класса защиты IP6Х могут работать в любой части сборки, не уступая в долговечности другим типам.
Гидродинамический подшипник в самом простом исполнении даже капризнее чем обычный подшипник скольжения. Оптимальным будет использование на оборотах, близких к максимальным, если избегать «лежачего» положения.
Магнитное центрирование позволяет гидродинамическим подшипникам работать в любом положении и оборотах.
Подшипник качения самый надежный, но шумный. Зачастую заранее предупреждает о своей грядущей поломке повышенным шумом, что позволяет избежать внезапной остановки.
Ликбез по системам охлаждения. Занятие второе: вентиляторы, технические нюансы
В современных технологиях охлаждения компьютеров вентиляторы играют ведущую роль. Будучи главным компонентом систем принудительного воздушного охлаждения, они находят применение в процессорных кулерах, охлаждающих устройствах для жестких дисков и видеокарт, компьютерных корпусах, блоках питания, периферийной технике и т.д. На нашем первом занятии мы уже проработали большую часть основополагающих моментов, относящихся к вентиляторам, разобрались с их фундаментальными параметрами, характеристиками и эксплуатационными свойствами. Сегодня мы вновь обратимся к этим устройствам, более подробно рассмотрим их с инженерно-технической точки зрения и постараемся не упустить из виду все важнейшие технические нюансы.
Строение и особенности функционирования вентиляторов
Современные вентиляторы постоянного тока строятся на одно- или двухфазовых вентильных двигателях. Собственно, сами эти двигатели можно условно разделить на две основные составляющие: схему управления и индукторную машину. Индукторная машина повсеместно представляет собой связку ротор-статор, где ротором является кольцевой постоянный магнит, а статором четырехполюсный (гораздо реже шестиполюсный) индуктор.
Что же касается схемы управления, то она реализуется производителями по-разному. Наиболее распространенный вариант основывается на использовании микросхемы-драйвера с интегрированным датчиком Холла (обычно используются микросхемы Analog Technology ATS276/277 или их клоны), которая осуществляет согласованную коммутацию фаз индуктора, позволяя последнему индуцировать вращающееся магнитное поле в пространстве статор-ротор и привести в движение ротор. Наряду с простыми схемами, в некоторых продвинутых вентиляторах могут применяться гораздо более сложные и многофункциональные микросхемы-драйверы, имеющие на борту тахометрический контроль, цепи защиты питающей сети и детектирования стопора крыльчатки (яркий пример микросхема Sanyo LB1663). Но пока, к сожалению, подобные схемы управления не получили широкого признания среди производителей и являются скорее исключением, чем правилом.
Начнем с подшипника скольжения. В недалеком прошлом этот подшипник пользовался немалой популярностью у производителей благодаря низкой себестоимости и относительно простой технологии «приготовления» вентиляторов на его основе. Действительно, эту конструкцию вряд ли можно назвать сложной: сам подшипник скольжения представляет собой примитивную бронзовую втулку, стальной вал ротора закрепляется в подшипнике с помощью пластикового стопорного кольца, дополнительно к этому втулка закупоривается двумя резиновыми прокладками (сальниками), нахлобученными на вал с каждого ее торца (сальники служат в качестве препятствия вытеканию смазки из зазора вал-подшипник).
На первый взгляд все выглядит вполне пристойно. Но если внимательно присмотреться к подшипнику скольжения, просто нельзя не заметить несколько серьезных недостатков, принижающих его в наших глазах.
Первый недостаток. Так как между внутренней поверхностью подшипника и валом имеется небольшой зазор, в процессе вращения вал крыльчатки «дребезжит» внутри подшипника (иными словами, наблюдаются биения вала). В результате он оказывает сильное абразивное действие на подшипник: в поперечном сечении отверстие подшипника приобретает форму эллипса вместо окружности (наблюдается так называемая эллипсность подшипника). В итоге вал начинает вращаться неустойчиво, весьма значительно повышается уровень шума (в спектре шума вентилятора появляются резкие импульсные всплески скрипы, стуки и т.п.), а также увеличивается потребление мощности от питающей сети, что сопровождается ощутимым нагревом вентилятора. В случае дисбаланса крыльчатки все это может привести к быстрому разрушению подшипника и выходу вентилятора из строя.
Второй недостаток. Смазка в зазоре вал-подшипник имеет вредную привычку вытекать (несмотря на сальники и прочие предосторожности) из этого самого зазора. Как результат, трущаяся пара вал-подшипник начинает взаимодействовать «насухо», падает скорость вращения крыльчатки и существенно возрастает уровень шума.
Третий недостаток. Для предотвращения эллипсности подшипника и увеличения срока службы вентилятора зазор вал-подшипник стараются сократить. Однако при недостаточной (или некачественной) смазке внутри подшипника старт двигателя затрудняется, что приводит к росту потребления тока и увеличению рассеиваемой мощности (в запущенных случаях к стопору крыльчатки и выходу вентилятора из строя). В конечном итоге, срок службы вентилятора никак не увеличивается, а наоборот, только сокращается.
Четвертый недостаток. Вентиляторы на подшипниках скольжения не способны надежно функционировать в условиях высокой температуры окружающей среды. Уже при температурах выше 50-60°C срок службы таких вентиляторов резко сокращается, и на практике не превышает 5 тыс. часов.
Все эти недостатки, сдобренные наплевательским отношением к качеству выпускаемых изделий со стороны некоторых «экономных» производителей, ставят под серьезное сомнение целесообразность применения вентиляторов на подшипниках скольжения в системах охлаждения компьютеров, где в первую очередь важна их надежность, а не солидные с виду технические характеристики. Такие вентиляторы, конечно, очень дешевы, чем обычно и привлекают незадачливых покупателей. Но, как известно, скупой платит дважды (а то и большее число раз). Ведь если речь заходит об отказе вентилятора процессорного кулера, то при определенном стечении обстоятельств пользователю придется приобретать не только новый вентилятор, но и новый процессор.
Теперь обратимся к «комбинированной» конструкции симбиозу подшипника скольжения и подшипника качения.
Нельзя сказать, что такой «комбо-драйв» решает все проблемы, тем не менее, положительные сдвиги тут все-таки есть.
Во-первых, подшипник скольжения в такой конструкции играет лишь вспомогательную роль (выступает в качестве своеобразного шунта). Основная нагрузка ложится здесь уже на плечи шарикового подшипника. И так как трение качения меньше трения скольжения, старт двигателя облегчается, рассеваемая вентилятором мощность уменьшается.
Во-вторых, комбинированная конструкция менее восприимчива к весовому дисбалансу крыльчатки. Биения вала в значительной мере гасятся подшипником качения, и вероятность возникновения эллипсности втулки или ее механического разрушения сведена к минимуму (конечно, это имеет место только при условии соблюдения строгих технических норм на производстве и тщательном контроле качества готовых изделий).
Наконец, в третьих, «комбинированные» вентиляторы могут более или менее нормально функционировать даже в сложных эксплуатационных условиях (при высоких температурах окружающей среды и повышенной влажности воздуха).
Однако по-прежнему остается нерешенной принципиальная проблема утечки масла из зазора между валом и втулкой, которая может обернуться падением оборотов крыльчатки и повышением уровня шума, производимого вентилятором. В последнее время эту неприятность пытаются замять путем использования вязких или даже консистентных смазок. Но в некоторых изделиях это только усугубляет ситуацию: смазка все равно вытесняется из зазора, или, что еще хуже, загустевает с образованием твердых микрочастиц. В самых запущенных случаях вал просто заклинивает, и вентилятор выходит из строя.
Итак, в плане сегодняшнего занятия осталось рассмотрение еще одной конфигурации вентилятора на двух подшипниках качения.
По правде говоря, такая конструкция тоже не является панацеей от всех бед, но как бы то ни было, вентиляторы на двух подшипниках качения можно смело зачислить в разряд предпочтительных и наиболее оптимальных решений для процессорных кулеров, блоков питания и компьютерных корпусов.
Главнейшее преимущество структуры из двух подшипников качения это высокая надежность и долговечность вентиляторов на их основе. Два шарикоподшипника гармонично дополняют друг друга, обеспечивают легкий старт двигателя и устойчивое вращение крыльчатки. Потребляемая мощность у таких вентиляторов, как правило, ниже, чем у изделий на комбинированном подшипнике или подшипнике скольжения, что существенно облегчает тепловой режим и повышает надежность их функционирования. Ко всему прочему, вентиляторы на двух подшипниках качения нетребовательны к смазке, проблема утечки масла уничтожена в них как класс.
Второе главное преимущество вентилятор на двух подшипниках качения представляет собой отлично сбалансированную конструкцию. Спиральная пружина, устанавливаемая на валу между первым подшипником и крыльчаткой, в значительной мере нейтрализует возможный дисбаланс ротора, а остаточные биения вала взаимно компенсируют два подшипника качения. Как результат, вентилятор стабильно функционирует практически в любом положении относительно вектора силы тяжести.
Наконец, третье главное преимущество вентиляторы на двух подшипниках качения способны надежно и долговременно функционировать в условиях очень высоких температур окружающей среды (вплоть до 70-90°C)
Пожалуй, единственный серьезный недостаток таких вентиляторов это их высокая стоимость. Но справедливости ради следует отметить, что в технологическом отношении высококачественные миниатюрные подшипники качения являются очень сложными и трудоемкими изделиями (стоимость одного высокоточного подшипника качения может достигать 3-5 долларов и даже выше, в то время как стоимость миниатюрного подшипника скольжения обычно не превышает 10 центов). Поэтому высокие цены, по которым предлагаются качественные вентиляторы явление вполне объективное и неизбежное. Тут уж ничего не поделаешь. Как ни крути, здоровье компьютерной системы дороже.
Что ж, давайте на этой оптимистичной ноте завершим наши разборки с электромеханическими нюансами вентиляторов, и, собравшись с силами, сделаем последний рывок на сегодня рассмотрим еще один важный технический нюанс, но уже аэродинамического плана.
Характеристическая кривая (расходная характеристика) вентилятора
На прошлом занятии мы уже рассмотрели одну из важнейших характеристик любого вентилятора его производительность (так называемый расход). Этот параметр обязательно указывается в технических документах на вентиляторы и позволяет объективно оценить их эффективность. Однако, оперируя этими значениями, многие пользователи зачастую забывают, что указанная производительность на деле имеет место только в предельно идеализированной ситуации, когда вентилятор работает, так сказать, на открытом воздухе, и на пути воздушного потока нет никаких препятствий. В реальных эксплуатационных условиях вентилятор обязательно устанавливается в какой-либо системе, будь то компьютерный корпус, блок питания, радиатор, воздуховод и т.п. Совершенно очевидно, что все перечисленные объекты в значительной мере препятствуют движению воздушного потока, формируемого вентилятором (говоря по-научному, гидравлическое сопротивление рабочей сети вентилятора отлично от нуля). Как результат, реальная производительность вентилятора в конкретных эксплуатационных условиях может быть намного ниже тех значений объемной скорости воздушного потока, что обычно указаны на упаковках вентиляторов, процессорных кулеров и т.п.
Помимо производительности, любой вентилятор обладает еще одним важным аэродинамическим параметром статическим давлением. Эта величина измеряется в дюймах (или миллиметрах) водяного столба и показывает разность между давлением воздушного потока, формируемого вентилятором и давлением в окружающей среде (атмосферным давлением).
Существует четкая (однозначная) взаимосвязь между производительностью вентилятора и статическим давлением его воздушного потока. Она экспериментально определяется в лабораторных условиях (в специализированной барокамере) и носит название «характеристическая кривая» (в инженерно-технической практике «расходная характеристика») вентилятора.
Две крайние точки этой кривой как раз и фигурируют в технических документах, публикуемых производителями. В качестве «статического давления» берется давление воздушного потока при его нулевой объемной скорости (нулевой производительности), т.е. когда вентилятор работает «вхолостую» (потока как такового нет вообще). Такой вариант развития событий наблюдается в том случае, если резистивное действие (гидравлическое сопротивление) тракта настолько велико, что вентилятор просто-напросто не может «протолкнуть» воздух в этот самый тракт. Надо отметить, что подобная ситуация в практике систем охлаждения компьютеров не встречается, но в других областях применения вентиляторов все-таки может иметь место.
Ну, а в качестве «производительности» берется объемная скорость потока при нулевом статическом давлении, т.е. когда вентилятор работает в полную силу и не испытывает никаких затруднений со стороны рабочего тракта (по сути этого тракта нет вообще). На практике такая ситуация принципиально неосуществима и может быть смоделирована только в специализированной барокамере, о которой говорилось выше.
Итак, на сегодня, пожалуй, уже достаточно. На нашем следующем занятии мы продолжим разговор о расходной характеристике вентиляторов и подробно разберем вопросы ее практического применения. Спасибо за внимание и до встречи!