Қыздыру мәселелері бар ма? Бұзылмайтын электр шкафы жылу мәселелерін шешеді

Электр шкафтарындағы жылу жиналу туралы түсінік

Электр шкафтарындағы ішкі және сыртқы жылу көздері

Біз күн сайын орнататын электр шкафтарымыз ішкі және сыртқы көздерден туындайтын қатаң жылулық қиындықтармен күреседі. Осы шкафтардың ішінде қуат қорекпендері, қозғалтқыш жетектері сияқты элементтер бар, олардың жұмыс істеу кезінде шамамен 15% энергия жылу ретінде шығындалады. Ал сыртта? Күн сәулесі де қатты әсер етеді. Ашық аспан астындағы қораптардың беткі температурасы жиі қоршаған ортадан 20 градус Цельсийге дейін жоғары болады. Сондай-ақ жақын маңда жүргізілетін өндірістік процестерді де ұмытпау керек. Металл құю цехтары, химиялық өңдеу аймақтары — олар біздің жабдықтарымызға әсер ететін жылу шығарады. Барлық осы факторларды ескерсек, тығыз орнатылған жүйелерде кейде жылу жүктемесі текше метрге 500 ватттан аса өсуі мүмкін. Болашақта жабдықтың сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін термиялық жоспарлауды дұрыс жобалау сатысынан бастау қажет.

Қыздырудың белгілерін анықтау: Компоненттердегі кернеуден бастап жүйенің істен шығуына дейін

Жабдықтар тым ыстық бола бастағанда реле қалайсыз жұмыс істеуі, PLC-лер қалыптыдан баяу жұмыс істеуі және температураның үнемі өзгеруінен ішкі жағында ылғал жиналуы сияқты көрінетін белгілер пайда болады. Нақты мәселелер жағдай нашарлаған кезде туындайды. Біз PCB плата өткізгіштерінің тот басқан жерлерінде қоңыр дақтар пайда болуы, пішінін жоғалтқан метал шкафтар мен жарылып шығар екендей үсіп кеткен конденсаторлар сияқты компоненттерде физикалық зақымдануларды байқаймыз. Егер осы мәселелерді елемесек, аса ауыр салдарларға әкеледі. Изоляциялық кедергі қажетті мәннен (әдетте 1 миллион ом шамасында) 70% төмен түседі және тұрақты ыстықта болған кезде қосқыштардың істен шығу ықтималдығы анағұрлым жиілейді. Бұл күтпеген тоқтап қалулардың көбейіп, компанияларға уақыт пен ақша жоғалтуға әкелетінін білдіреді.

Қоршаған ортаның температурасы электр шкафын салқындату тиімділігіне қалай әсер етеді

Суыту жүйелерінің тиімділігі шынымен жабдықтың ішіндегі температура мен оны қоршаған ауа арасындағы айырмашылыққа байланысты. Айналадағы ортаның температурасы 25 градус Цельсийден (77 Фаренгейт) жоғары көтерілген сайын (яғни 77 Фаренгейт), табиғи конвекция одан әрі жақсы жұмыс істемейді. Осы нүктеден кейін әрбір 10 градусқа температураның өсуі тиімділікті шамамен 35% төмендетеді. Сыртқы температура шамамен 40 градус Цельсийге (немесе 104 Фаренгейтке) жеткенде, жағдай қатаңдайды. Осы сәтте көптеген герметизацияланған қораптар қауіпті 55 градус (131 Фаренгейтке жуық) деңгейінен асып кетеді, бұл жартылай өткізгіштердің істен шығуының экспоненциалды өсуінің басталуын білдіреді. Осындай қаупілерге байланысты жоғары температуралы аймақтарда немесе ауа ағыны нашар болатын орындарда белсенді суыту шешімдері міндетті болып табылады.

Жылу өнімділігін оптималды ету үшін ұзақ қызмет ететін электр шкафтарын жобалау

Материалды таңдау: алюминий, болат және композитті қораптар

Қоршаулар үшін таңдайтын материалымыз олардың жылумен қалай жұмыс істейтініне және уақыт өте келе қаншалықты ұзақ пайдаланылатынына байланысты өте маңызды. Мысалы, алюминийді алайық. Ол жылуды шамамен 205 ватт/метр Кельвин жылдамдықпен өткізеді, бұл болатқа қарағанда үштен бес есе жоғары көрсеткіш. Бұл алюминийдің жылуды пассивті түрде әлдеқайда тиімді шашыратуы мүмкіндігін береді, сондықтан ол ауа алмасу жүйелері мен үлкен күн энергиясы фермалары сияқты қолданыстарда өте жақсы жұмыс істейді. Ал болаттың да өз орны бар, себебі ол конструкциялық тұрғыдан әлдеқайда берік, сондықтан көптеген ауыр өнеркәсіптер жылуды тек шамамен 45 ватт/метр Кельвин ғана өткізетініне қарамастан оны таңдайды. Бұл төменгі көрсеткіш көбінесе қосымша суыту шешімдерін қажет етеді. Содан кейін шыны талшықпен күшейтілген полиэфир сияқты композит нұсқалар бар. Бұл материалдар коррозияға өте жақсы төзеді және орташа жылуды шыдай алады, сондықтан химикаттар болатын қиын орындарда немесе теңізде тұзды ауа басқа материалдарды тез бүлдіретін офшор платформаларында олар жақсы таңдау болып табылады.

IP және NEMA/UL рейтингтері: Қорғауды жылу қажеттілігіне сәйкестендіру

Қоршаған ортаны қорғау рейтингтерін дұрыс таңдау — бұл жылумен басқару үшін жабдыққа нақты қажетті нәрсені анықтау. Мысалы, IP54 рейтингі бар корпустар шаң мен су брызгілерінен қорғайды, бірақ әлі де ауаны еркін өткізеді, бұл заттардың өздігінен салқындауына көмектеседі. Содан кейін май мен салқындатқыш сұйықтықтарды ішке түсуінен сақтайды, бірақ ауа ағынын толығымен тоқтатпайтын NEMA 12 шкафтары бар. Бұл компоненттердің қайтымсыз қызып кетуіне жеткілікті конвекциялық салқындауды қамтамасыз етеді. Ылғал немесе химикаттар проблема болып табылатын жағдайлар үшін UL Type 4X сертификатталған конструкциялар қолданылады. Олар жүйенің барлық бойынша арнайы су ыстыратын сүзгілер мен ұқыпты орналастырылған желдеткіштерді пайдаланады. Бұл конфигурация сыртқы жағдайлар қиын болған кезде де ішкі температураны тұрақты ұстап, корпус ішінде таза жұмыс ортасын сақтайды. Көптеген өнеркәсіптік кәсіпорындар бұл комбинация өздерінің нақты қолданыстары үшін ең жақсы нәтиже беретінін байқайды.

Табиғи ауа ағыны мен жылуға төзімділік үшін инновациялық дизайндар

Қазіргі уақытта шкафтардың дизайны пассивті суыту саласында барған сайын ойлағыш болып келеді. Перфорацияланған шатырлар, бұрышталған жалюзилер және ыстық ауаны ішкі сезімтал электрондық бөлшектерден жоғарыға және алыстауға жылжытатындай етіп сатылас орналастырылған компоненттер секілді мүмкіндіктер бірлесіп жұмыс істейді. ABB-нің 2022 жылғы жылу зерттеуіне сәйкес, бұл тәсіл ішкі температураны нақты түрде 8-ден 12 градус Цельсийге дейін төмендетуі мүмкін. Тағы бір маңызды инновация — барлық қосылыстарда орнатылған жылу өткізгіш полимер сақиналар. Бұл арнайы материалдар жылуды сыртқа шығаруға мүмкіндік береді, бірақ шаң мен ылғалды әлі де сырттай ұстап тұрады, бұл шөлдерде немесе тропиктік аймақтарда орналасқан күн энергиясы фермаларында немесе жел турбиналарында қолданылатын жабдықтар үшін өте маңызды, өйткені мұнда температураның шекті көрсеткіштері жиі кездеседі.

Жоғары жылу бөлетін электр шкафтары үшін белсенді суыту шешімдері

Сенімді белсенді суытуды қамтамасыз ету үшін шкаф кондиционерлері мен желдеткіштерін қолдану

Ең жоғары температура жағдайларымен жұмыс істеген кезде активті суыту жүйелері шкаф кондиционерлерін айнымалы жылдамдықты желдеткіштермен бірге пайдаланады, осылайша ішкі жағдайды тым ыстық болудан сақтайды. Бұл суыту құрылғылары сыртқы температура 45 градус Цельсийден жоғары болған кезде де жақсы жұмыс істейді. Оларда тұрақты түрде жағдайды бақылап, ауа ағынын реттейтін термиялық датчиктер бар. Бұл жүйелердің негізгі артықшылығы - дәстүрлі жүйелер сияқты үнемі жұмыс істемейді. Олар тек қажет болған кезде ғана іске қосылады, бұл электр энергиясын 30-50 пайызға дейін үнемдеуге мүмкіндік береді. Бұл машиналар көп жылу бөлетін зауыттар немесе қанша энергия сақталып немесе шығарылып тұрғанына байланысты температура әрдайым өзгеріп отыратын аккумулятор сақтау құрылғылары сияқты орындар үшін үлкен маңызы бар.

Тұйық циклді суыту жүйелері: Тазалық пен әсер етушілікті сақтау

Тұйықталған салқындату жүйелері компоненттердің қызмет ету мерзімін ұзартады, себебі олар жүйеге сыртқы ауа түсуін болдырмайды. Айналасындағы әдеттегі ауаны сорып алуға орнына, бұл жүйелер ішкі және сыртқы арнайы жылу алмастырғыштар арқылы жылуды тасымалдайды. Өткен жылы жарияланған зерттеулерге сәйкес, шаңды өнеркәсіптік аймақтарда немесе теңіз жағалауында орналасқан компоненттер мұндай тәсілді қолданған кезде шамамен 40% ұзақ қызмет етеді. Оның себебі неде? Шаң бөлшектері мен тұзды су буы жабдыққа түгел, онда уақыт өте келе зақымдануға әкелуі мүмкін. Бұл жартылай өткізгіштерді өндіру зауыттары мен теңізде орналасқан мұнай платформалары сияқты жерлерде маңызды, мұнда жабдықтың істен шығуы ақшаға тиеді және тоқтап қалуға әкеледі.

Зерттеу жағдайы: Белсенді жылу реттеу арқылы жабдықтың істен шығуын болдырмау

Бір күн энергиясы инверторы жасаушысы бұл ерекше гибридті суыту жүйесін орнатқаннан кейін күтпеген тоқтап қалуларды жуық сегізден бір бөлікке дейін азайтты. Бұл жүйе қуат компоненттері үшін сұйықтықпен суытылатын пластиналарды шкафтағы әдеттегі кондиционерлермен біріктіреді. Нәтижесінде не болды? Тіпті барлық жабдықтар максималды жұмыс істеп тұрған кезде де, ішкі температура проблема туғызатын деңгейден 22 градусқа төмен тұрақты түрде сақталды. Жұмсақ плата элементтеріне қызу зақым келмеуі арқасында жөндеу жұмыстары әр жарты жылда рет емес, екі жылда бір рет өткізілуі мүмкін болды. Сонымен қатар, бұл өзгерістер компанияны бизнес саласындағы бәрі қадағалайтын маңызды қауіпсіздік талаптары UL 508A-ға сай келуін сақтап қалды.

Тұрақты және жөндеуді аз қажет ететін электр шкафтары үшін пассивті суыту стратегиялары

Пассивті жылу шашыратудағы жылулық сәулелену, конвекция және жылу өткізгіштік

Пассивті суыту негізінен үш негізгі механизм арқылы жұмыс істейді. Біріншісі — бұл сәулелену, яғни бөлшектер жылуын инфрақызыл толқындар ретінде шығарады. Кейін конвекция келеді, онда ыстық ауа табиғи түрде жоғары көтеріліп, жабдықтың жоғарғы тесіктері арқылы сыртқа шығады. Үшінші әдіс — бұл жылуды өткізу, әдетте алюминий сияқты металдан жасалған радиаторлар арқылы жылуды сезімтал компоненттерден алыстатады. Пассивті жүйелердің тартымдылығы — оларға механикалық бөлшектер немесе сыртқы электр көздері қажет болмайды. Осындай қарапайымдылыққа қарамастан, көптеген зауыттар бұл әдістердің жұмыс істеу температурасын қабылданатын деңгейде ұстау үшін жеткілікті екенін табады. Өткен жылы Thermal Systems Journal журналында жарияланған зерттеуге сәйкес, өнеркәсіптің оннан сегіз бөлігі шынымен тек пассивті әдістерді қолдана отырып, қауіпсіздік шектерінде қалады.

IP Дәрежесін Шиеленістірмей Сыртқы Ауданды және Вентиляцияны Максималдандыру

Жаңа дизайн тәсілдері артық жылулықты шығаруға және экологиялық тұрғыдан таза болуды сақтауға көмектеседі. Шкафтардың толқын тәрізді немесе желбезек тәрізді қабырғалары болған кезде, шынында да жылудың сәулеленуі мен конвекция арқылы таралуы үшін бетінің ауданы 25-40 пайызға дейін артады. Бұл желдеткіштердегі дефлекторлар ауа ағынын бағыттау үшін екі еселеп жұмыс істейді, бірақ көптеген адамдардың маңызды санайтын IP54 және IP65 стандарттарына сәйкес тозаң мен суға төзімді болып қалады. Кабель ену нүктелері герметиктікті бұзбай-ақ ыстық ауаны шығаруға мүмкіндік береді. Мысалы, алюминийден жасалған корпусқа назар аударыңыз. Өндірушілер желдеткіштерді дұрыс орналастырған кезде, температура қатты болаттан жасалған үлгілермен салыстырғанда ішінде 8-12 градус Цельсийге дейін төмендейді. Бұл жүктеме астында жабдықтың жұмыс істеуіне үлкен әсер етеді.

Қатаң орталарда Пассивті және Активті Суыту тәсілдерін қашан таңдау керек

Пассивті суыту 35 градус Цельсий немесе 95 Фаренгейт шамасында тұрақты болатын орындарда өте жақсы жұмыс істейді. Сонымен қатар, әрбір шкафта 500 Вт-тан аспайтын жылу бөлінетін, сондай-ақ қашықта орналасқан немесе минималды техникалық қызмет көрсетуді қажет ететін жүйелер үшін де қолайлы. Алайда, жылу мөлшері 800 Вт-тан асқан кезде немесе сыртқы температура қалыпты диапазоннан көп тербелгенде активті суыту қажеттілікке айналады. Дәл осылай, температураны екі градустан аспайтын дәлдікпен реттеуді талап ететін қолданбалар үшін де бұл қажет. Гибридті тәсілдер осы екі шеткі жағдайдың арасындағы нұсқаны ұсынады. Олар көбінесе пассивті әдістерге сүйенеді, бірақ сұраныс кенеттен өскенде желдеткіштер немесе суытқыштар сияқты қосымша суыту компоненттерін қосады. Бұл аралас әдіс энергияны үнемдеуге және қалыпты жұмыс жағдайын сақтауға көмектеседі.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Электр шкафтарында қызып кетудің кең таралған көрсеткіштері қандай?

Қыздырудың белгілеріне жабдықтың ерекше мінез-күйі, өнімділіктің төмендеуі, ішкі бөлікте ылғалдың жиналуы, PCB плата сияқты компоненттердегі физикалық зақымданулар және конденсаторлардың ісінуі жатады. Ысып кету изоляциялық кедергінің төмендеуіне және компоненттің шығып қалуына әкелуі мүмкін.

Электр шкафтарын жобалауда материалдарды таңдаудың маңызы қандай?

Материалды таңдау жылумен жұмыс істеуге және беріктікке әсер етеді. Алюминий жоғары жылу өткізгіштігі арқасында жылуды тиімді шашыратады, сондықтан желдету жүйелері мен күн электр станциялары үшін қолайлы. Болат конструкциялық беріктікті ұсынады, бірақ қосымша суыту шараларын қажет етеді. Композитті материалдар коррозияға төзімді және орташа жылуды басқарады, қиын химиялық орталар үшін идеалды.

Электр шкафтарын жобалауда IP және NEMA/UL бағалауларының маңызы қандай?

Қоршаған ортаны қорғау рейтингтері шкафтардың жылу басқару қажеттіліктерін қамтамасыз етуіне кепілдік береді. IP54 санатындағы корпус әдеттегі ауа ағынын жеңілдетеді, ал NEMA 12 шкафтар май мен суытқыш заттардан қорғайды. UL Type 4X конструкциялары ылғалды және химиялық заттарға толы орталарға сәйкес келеді және тұрақты температураны сақтайды.

Жартылай салқындату стратегиялары қалай жұмыс істейді?

Жартылай салқындату механикалық бөлшектерді немесе сыртқы электр энергиясын қолданбай, сәулелену, конвекция және жылуөткізгіштікті пайдаланады. Кең тараған әдістерге жылу шашыратқыштар мен табиғи жылу тарату арқылы қауіпсіз жұмыс істеу температурасын сақтау үшін мақсатты түрде жобаланған шкафтар жатады.