EN
ดานนิส ลั่ว · วิศวกรรมแอปพลิเคชัน FANOVA · กันยายน 2569
ผู้ผลิตอุปกรณ์สำหรับการอบผิวเชิงพาณิชย์ในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ส่งชุดแบบแปลนประกอบพัดลมสำหรับโมดูล LED มาให้เรา ตัวกล่องมีขนาด 530 × 453 × 218 มม. และมีน้ำหนัก 7.74 กก. เมื่อประกอบเสร็จสมบูรณ์ ภายในติดตั้งเครื่องเป่าเพียงตัวเดียว ซึ่งจ่ายอากาศผ่านข้อต่อแบบหมุนล็อกห้าตัวและช่องระบายอากาศสี่เหลี่ยมแบบมีแผ่นกั้น ไปยังโมดูล LED บนเตียง
คำถามของลูกค้ามีขอบเขตแคบมาก: ตระกูลพัดลมใดสามารถรักษาระดับการไหลของอากาศให้คงที่ผ่านทางออกขนานหกทางจากแหล่งจ่ายอากาศเพียงแหล่งเดียวได้? สำหรับการระบายความร้อนของโมดูล LED ตัวเลขการไหลของอากาศที่ระบุไว้ในเอกสารข้อมูลจำเพาะไม่ใช่ปัจจัยหลักในการตัดสินใจ แต่แรงดันสถิตต่างหากที่สำคัญ
กล่องระบายความร้อนแบบ LED โมดูลเป็นระบบรวม (manifold) ไม่ใช่ช่องทางอากาศแบบเปิด ลมออกจากพัดลมตัวหนึ่งแล้วต้องแบ่งไปยังข้อต่อแบบหมุนล็อกห้าจุด พร้อมทั้งช่องระบายอากาศแบบบานเกล็ด (louvered port) ข้อต่อแต่ละตัว ท่อส่งลมแต่ละเส้น และใบพัดบานเกล็ดแต่ละใบ ล้วนเพิ่มแรงต้านทานทั้งแบบอนุกรมและแบบขนาน
มีข้อจำกัดสองประการที่ทำให้ข้อกำหนดด้านแรงดันเข้มงวดกว่าการระบายอากาศทั่วไป ประการแรก ตัวกล่องมีขนาดเล็ก จึงจำเป็นต้องใช้พัดลมที่สามารถสร้างแรงดันนั้นได้จากใบพัดที่มีขนาดกะทัดรัด ประการที่สอง ชุดประกอบนี้ติดตั้งอยู่ภายในอุปกรณ์ที่ผู้ใช้งานต้องอยู่ใกล้ชิด ดังนั้นระดับความดันเสียงจึงกลายเป็นส่วนหนึ่งของประสบการณ์การใช้งานผลิตภัณฑ์
เส้นโค้งประสิทธิภาพของพัดลมแต่ละตัวมีจุดปลายสองจุด คือ อัตราการไหลสูงสุดในสภาวะที่ไม่มีแรงต้านใดๆ และความดันสถิตสูงสุดเมื่อทางออกถูกปิดสนิท การติดตั้งจริงจะอยู่ระหว่างสองจุดนี้ ณ จุดตัดกันของเส้นโค้งประสิทธิภาพของพัดลมกับเส้นโค้งความต้านทานของระบบ
หลักปฏิบัติทั่วไปในอุตสาหกรรมนั้นเรียบง่าย พัดลมแบบแกน (axial fan) ให้ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจได้ดีจนถึงความต้านทานของระบบประมาณ 100 พาสคาล ส่วนพัดลมแบบเหวี่ยง (centrifugal blower) เหมาะสำหรับระบบที่มีความต้านทานเกิน 300 พาสคาล และในกรณีที่ความดันรวมของระบบอยู่ระหว่าง 100–200 พาสคาล มักเลือกใช้พัดลมแบบเหวี่ยงเป็นหลัก
เนื่องจากแรงต้านของระบบเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของอัตราการไหล เส้นโค้งความต้านทานของระบบจึงชันขึ้นอย่างรวดเร็ว ปรากฏการณ์นี้ทำให้พัดลมที่ออกแบบมาสำหรับความดันต่ำทำงานได้ไม่ดีในกล่องแยกทาง (branched box) แม้พัดลมแบบแกนจะแสดงค่าอัตราการไหลสูงสุดใกล้เคียงกัน แต่ค่านั้นเกิดขึ้นได้เฉพาะเมื่อแรงต้านเกือบเป็นศูนย์เท่านั้น และเมื่อมีการต่อท่อเชื่อม (coupler) และแผ่นบังลม (louver) เข้าไปแล้ว ประสิทธิภาพของมันจะลดลงอย่างรวดเร็วตามเส้นโค้งของมันเอง
ตอนนี้ ให้นำหลักการข้างต้นไปประยุกต์ใช้กับกล่องระบายความร้อนสำหรับโมดูล LED ที่มีทางออกทั้งหมดหกจุด
| รุ่น | ประเภท | อัตราการไหลของอากาศสูงสุด | ความดันสถิตสูงสุด | พลังงาน | เสียงรบกวน |
|---|---|---|---|---|---|
| FG3G200-2AGL-70 | แบบแกน ขนาด 200 มิลลิเมตร | 1,205 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง | 250 พาสคาล | 45 ว | 62 เดซิเบล (A) |
| FG3G250-2AGL-90 | แบบแกน ขนาด 250 มิลลิเมตร | 1,740 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง | 226 พาสคาล | 80 W | 61 dB(A) |
| FB3G250-2APS-90 | พัดลมแบบแรงเหวี่ยงใบพัดโค้งถอยหลัง ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 250 มิลลิเมตร | 1,590 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง | 762 พาสคาล | 220 วัตต์ | 77.1 เดซิเบล(เอ) |
| FS3G180-2AGL-20 | พัดลมแบบแรงเหวี่ยงทางเดียว ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 180 มิลลิเมตร | 1,320 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง | 1,265 พาสคาล | 495 วัตต์ | 76 เดซิเบล(เอ) |
นั่นคือความดันสถิตประมาณห้าเท่าของพัดลมแกนแบบ 200 มม. ที่ใช้โรเตอร์ขนาดเล็กกว่า — และมากกว่าสิบสองเท่าของขอบเขตเศรษฐกิจ 100 พาสคาล สำหรับพัดลมแกน
สำหรับชุดระบายความร้อนโมดูล LED นี้ FANOVA ระบุให้ใช้เพียงหนึ่งตัว FS3G180-2AGL-20 — พัดลมแรงเหวี่ยงแบบ EC แบบรับลมเข้าทางด้านเดียว พร้อมเรือนหุ้มแบบสปรอล (scroll housing) และโรเตอร์ขนาด 180 มม. การปล่อยลมออกทางแนวรัศมีจากเรือนหุ้มแบบสปรอล เป็นสิ่งที่สร้างความดันสูงขึ้น ส่วนการรับลมเข้าทางด้านเดียวทำให้โครงสร้างโดยรวมมีขนาดกะทัดรัดพอที่จะใส่ลงในกล่องขนาด 530 × 453 × 218 มม.
| พารามิเตอร์ | ค่า |
|---|---|
| รุ่น | FS3G180-2AGL-20 |
| ประเภท | พัดลมแรงเหวี่ยงแบบ EC แบบรับลมเข้าทางด้านเดียว พร้อมเรือนหุ้มแบบสปรอล |
| ความแรงกดดันชื่อ | 230 โวลต์เอซี แบบเฟสเดียว ความถี่ 50/60 เฮิร์ตซ์ (ช่วงแรงดันใช้งาน 184–270 โวลต์เอซี) |
| การดึงปัจจุบัน | 2.2 แอมแปร์ ±10% |
| ความเร็ว | 2,460 รอบต่อนาที ±5% |
| การใช้พลังงาน | 495 วัตต์ ±10% |
| อัตราการไหลของอากาศสูงสุด | 776.8 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที / 1,320 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง |
| ความดันสถิตสูงสุด | 5.06 นิ้วของน้ำ / 1,265 พาสคาล |
| ระดับแรงดันเสียง | 76 เดซิเบล(เอ) ±5 |
| ประเภทความอุดหนา | คลาส B |
| ระดับการคุ้มครอง | IP54 |
| สัญญาณควบคุมขาเข้า | 0–10 โวลต์แบบกระแสตรง หรือ พีดับบลิวเอ็ม |
| สัญญาณเอาต์พุต | เครื่องวัดความเร็วรอบแบบเอฟจี 3 ครั้งต่อการหมุนหนึ่งรอบ |
| อินเทอร์เฟซแบบอนุกรม | อาร์เอส485 โมด์บัส (RSA / RSB) |
| ใบพัด | เส้นผ่านศูนย์กลาง 180 มิลลิเมตร ใบพัด 38 ใบ ทำจากแผ่นเหล็กกล้ารีดร้อน |
| ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางโรเตอร์ | 102 มม. |
| โครงหุ้มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ | อลูมิเนียมหล่อ |
| มอเตอร์ | มอเตอร์แบบโรเตอร์ภายนอกแบบ EC พร้อมตลับลูกปืนแบบบอล ใช้งานแบบ S1 |
| อุณหภูมิในการทำงาน | อุณหภูมิแวดล้อมตั้งแต่ -25 ถึง +60 องศาเซลเซียส |
| อายุการใช้งาน | อายุการใช้งาน 50,000 ชั่วโมง (L10) ที่อุณหภูมิ 40 องศาเซลเซียส |
| น้ำหนัก | 6.5 KG |
| การอนุมัติ | รับรองตามมาตรฐาน CE, RoHS, ISO 9001 และ ErP 2015 |
เตียงอบผิวไม่ใช่หน่วยปรับอากาศติดตั้งบนหลังคา เครื่องเป่าลมตั้งอยู่ภายในตู้เดียวกันกับผู้ใช้ ระดับความดันเสียงจึงไม่ใช่เพียงค่าจำเพาะพื้นฐานอีกต่อไป แต่กลายเป็นส่วนหนึ่งของประสบการณ์การใช้งานผลิตภัณฑ์
ระดับเสียง 76 เดซิเบล(เอ) คือราคาที่ต้องจ่ายเพื่อแรงดัน 1,265 พาสคาล ถ้าจำนวนช่องออกหรือความยาวท่อของคุณอนุญาตให้ใช้แรงดันต่ำกว่านี้ รุ่น FS3G180-2AGL-90 จะทำงานได้เท่ากันที่ระดับเสียง 70 เดซิเบล(เอ) และกำลังไฟ 200 วัตต์ แทนที่จะเป็น 495 วัตต์ เราเลือกใช้รุ่นแรงดันสูงกว่าเพราะแผนผังการจัดวางช่องออกทั้งหกช่องกำหนดเช่นนั้น และเนื่องจากระบบควบคุมความเร็วสามารถชดเชยความต่างของกำลังไฟส่วนใหญ่ได้ในภาวะการใช้งานปกติ
นี่คือจุดที่พัดลมแบบ EC แตกต่างจากพัดลมแบบ AC ที่ทำงานด้วยความเร็วคงที่ ช่องสัญญาณเข้าแบบ 0-10 VDC หรือ PWM ทำให้ตัวควบคุมสามารถปรับความเร็วได้อย่างต่อเนื่อง ตัวตรวจวัดอุณหภูมิแบบเทอร์มิสเทอร์บนโมดูล LED จะวัดอุณหภูมิที่ข้อต่อ ดังนั้นพัดลมจะเพิ่มความเร็วขึ้นก็ต่อเมื่อโมดูลร้อนจริง และในช่วงที่ระบบไม่ทำงาน (idle) พัดลมจะหมุนด้วยความเร็วต่ำ
การใช้พลังงานที่ 495 วัตต์แบบเต็มความเร็วเป็นเวลา 3,650 ชั่วโมงต่อปี จะสิ้นเปลืองพลังงานรวม 1,807 กิโลวัตต์-ชั่วโมง เนื่องจากกำลังของพัดลมลดลงโดยประมาณตามกำลังสามของความเร็ว การใช้งานที่ความเร็วต่ำเป็นส่วนใหญ่จึงช่วยลดค่าพลังงานรวมได้อย่างมาก
โรเตอร์ขนาด 180 มม. แบบเดียวกันนี้มีให้เลือกใช้ที่จุดการทำงานอื่นๆ ด้วย หากท่านกำลังพัฒนาชุดระบบระบายความร้อนสำหรับโมดูล LED แทนที่จะเป็นรุ่นเดียวเท่านั้น:
คำถามสามข้อเป็นตัวตัดสินว่าคุณจำเป็นต้องใช้พัดลมแบบแรงเหวี่ยง หรือสามารถใช้พัดลมแบบแกนได้ต่อไป
ข้อแรก นับจำนวนช่องจ่ายลม และรวมความยาวของท่อทั้งหมด ทุกระบบที่แยกแขนง ทุกระบบที่มีความยาวเกินไม่กี่เมตร หรือทุกระบบที่มีแผ่นบังลมหรือตัวกรอง จะทำให้คุณต้องเลือกพัดลมที่สามารถสร้างความดันสถิตสูง
ข้อที่สอง ให้พิจารณาจากเส้นโค้งของระบบ ไม่ใช่จากค่าการไหลในสภาวะไม่มีแรงต้าน ประมาณค่าความต้านทานของแต่ละองค์ประกอบ แล้วเพิ่มสำรองอีก 10 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นหาจุดที่เส้นโค้งประสิทธิภาพของพัดลมตัดผ่านค่าดังกล่าว — ขั้นตอนนี้เป็นตัวกำหนดข้อกำหนดการระบายความร้อนของโมดูล LED ส่วนใหญ่
ข้อที่สาม ตัดสินใจว่าภาระงานมีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่ หากมีการเปลี่ยนแปลง การใช้พัดลมแบบ EC ที่รองรับสัญญาณควบคุม 0–10 โวลต์แบบกระแสตรง จะคืนทุนส่วนต่างของราคาจากการลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน และสัญญาณ FG ยังช่วยตรวจจับข้อผิดพลาดได้อีกด้วย
พัดลมรุ่น FS3G180-2AGL-20 ที่ระบุไว้นี้สามารถระบายความร้อนให้กับโมดูล LED ตามแบบผังที่กำหนดได้โดยใช้ใบพัดเพียงหนึ่งตัว: อัตราการไหลของอากาศ 1,320 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง และแรงดัน 1,265 พาสคาล จากใบพัดเส้นผ่านศูนย์กลาง 180 มิลลิเมตร ภายในกล่องขนาด 530 × 453 × 218 มิลลิเมตร การควบคุมความเร็วช่วยให้ผู้ผลิตปรับอัตราการไหลของอากาศให้สอดคล้องกับอุณหภูมิที่ข้อต่อของ LED แทนที่จะให้พัดลมทำงานเต็มกำลังอย่างต่อเนื่อง และเอาต์พุตสัญญาณจับความเร็ว (FG) รองรับการตรวจจับข้อบกพร่องในระดับผลิตภัณฑ์
