Cybenetic Lüftertests: Eine detaillierte Erklärung eines neuen Labels für die Industrie

Lüfter sind in der Elektronik allgegenwärtig und sorgen für die Kühlung hitzeempfindlicher Komponenten. Sie werden oft übersehen, da sie ihre Arbeit zuverlässig über lange Zeiträume verrichten, bis sie schließlich versagen. In diesem Artikel beleuchten wir detailliert, wie Lüfter bewertet und nach ihrer Leistung eingestuft werden.

Lüfterbetrieb und Lagerarten

Die wichtigsten Komponenten eines Lüfters sind sein Lager und die Welle, an der das Lüfterblatt befestigt ist. Das Lager ist ein stationärer Zylinder, in dem sich die Welle dreht. Um hohe Zuverlässigkeit und geringen Geräuschpegel zu gewährleisten, muss die Reibung zwischen Welle und Lager minimiert werden. In den meisten Fällen kommt Öl als Schmiermittel zum Einsatz. Es gibt aber auch andere Methoden (z. B. Teflon-beschichtete Oberflächen).

Wenn das Öl nicht richtig im Lager eingeschlossen ist, verringert sich seine Menge mit der Zeit, was zu erhöhter Reibung führt. Dies verlangsamt die Lüfterdrehung, erhöht die Geräuschentwicklung und kann schließlich zum Ausfall des Lüfters führen.

Die gängigsten Lagerarten in PC-Kühllüftern sind:

• Gleitlager: Am wenigsten zuverlässig
• Rifle-Lager: Verbesserte Zuverlässigkeit gegenüber Gleitlagern
• Doppelkugellager (DBB): Hohe Temperaturbeständigkeit, typischerweise Lagergeräusche bei niedrigen Drehzahlen
• Flüssigdynamiklager (FDB) und Hydrodynamiklager (HDB): Noch zuverlässiger als DBB-Lager, keine Lagergeräusche bei niedrigen Drehzahlen
• Magnetlager: Hohe Temperaturbeständigkeit, keine Lagergeräusche bei niedrigen Drehzahlen, teuer

Testausrüstung

Hauptinstrument für Lüftermessungen ist das LW-9266 Fan PQ Performance Measurement Apparatus [1]. Dieses hochentwickelte wissenschaftliche Instrument wird in Taiwan von Long Win hergestellt.

Technische Spezifikationen des LW-9266:

• Hersteller: Long Win Science & Technology Corporation
• Luftdurchsatzrate: 2,4 – 250 CFM
• Genauigkeit der Luftdurchsatzrate: <3,5% INFS
• Wiederholgenauigkeit: < 2%
• Statischer Druck: 0-20mmAq (100mmAq mit dem Hochdruck-Drosselgerät)
• Abmessungen: 0,7 (B) x 2,2 (L) x 1,6 (H) m
• Stromversorgung: 220VAC, 5A, Einphasig, 50/60Hz
• Basierend auf Standards: ISO 5801-2007, AMCA 210-0, ASHRAE 51-2007, IEC 61591-2005, GB/T 1236-200

Zusätzlich zur Long Win Maschine verwenden man:

• Geräuschtestumgebung: Halbanechoischer Raum mit < 6 dB(A) Geräuschpegel
• Bedingungen: 25 (±2) Grad Celsius, 40-50% Luftfeuchtigkeit
• Schallanalysator: Bruel & Kjaer 2270-S G4
• Mikrofon: Bruel & Kjaer Typ 4955-A
• Mikrofonkalibrator: Bruel & Kjaer Typ 4231
• Datenlogger: Picoscope TC-08 [2]

Lüfterleistung: P-Q-Kurve

Jeder Lüfter, ob DC- oder AC-betrieben, hat eine charakteristische Kurve namens P-Q. Diese Kurve zeigt die Korrelation zwischen dem Luftstrom des Lüfters und seinem statischen Druck.

• Luftstrom: Die Gesamtmenge an Luft, die der Lüfter pro Zeiteinheit schiebt oder erzeugt. Gemessen in Kubikfuß pro Minute (CFM).
• Statischer Druck: Der Winddruck des Lüfters in einem vollständig geschlossenen Kanal. Gemessen in Pascal (Pa), Zoll Wasser (inH2O) oder Millimeter Wasser (mmAq).

Normierte Geräuschtests

Lüfter bei voller Geschwindigkeit zu testen, zeigt nur einen kleinen Teil ihrer Leistung, da sie in den meisten Fällen nicht mit voller Geschwindigkeit betrieben werden. Bei voller Geschwindigkeit ist die Geräuschentwicklung extrem hoch und die Lebensdauer stark beeinträchtigt.

Daher wird die Lüftergeschwindigkeit typischerweise gemäß den thermischen Lasten geregelt. Es ist daher wichtig, jeden Lüfter unter den gleichen Bedingungen zu testen.

Quelle: Cybenetics