Как рассчитать повышение температуры внутри шкафов управления и автоматики

Разработчики электрических и электронных устройств должны учитывать множество факторов для эффективной работы оборудования в шкафах управления, но повышение температуры является одним из самых важных.

Все электронные компоненты выделяют определенное количество тепла, и контроль накопления и рассеивания тепла внутри корпуса электрического шкафа имеет основополагающее значение для обеспечения правильной работы вашего оборудования. В этой статье мы обсудим основы расчета превышения температуры внутри шкафа управления, а также быстро рассмотрим некоторые варианты отвода тепла, производимого внутри корпуса. 

Во-первых, давайте рассмотрим основы того, как электрические компоненты создают это тепло.

Что создает тепло внутри корпуса?

Многие электрические и электронные компоненты, защищенные корпусами для электроники, выделяют тепло при прохождении через них энергии. Типы компонентов, которые часто выделяют тепло, включают:

• Источники питания
• Полупроводниковые приборы
• Сервоприводы
• Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
• Частотно-регулируемые приводы (ЧРП)
• Стартер в сборе
• Реле
• Инверторы
• Клеммные колодки

Лучший способ узнать о характеристиках тепловыделения каждого компонента это проверить спецификации, предоставленные его производителем. Вы найдете значение тепловыделения, обычно измеряемое в ваттах, которое представляет тепловую нагрузку компонента.

Факторы, влияющие на температуру корпуса шкафа автоматики

Помимо тепла, выделяемого компонентами внутри корпуса, на повышение температуры влияют и другие факторы, в том числе описанные ниже.

Н

• екоторые типы материалов и отделки будут рассеивать тепло более эффективно, чем другие. Окрашенная сталь и поликарбонат известны своей способностью излучать тепло более эффективно, чем другие материалы, такие как нержавеющая сталь или необработанный алюминий.

• Поскольку в воздухе повышается температура, многие вертикально установленные шкафы имеют более высокую температуру вверху, чем внизу.

• Состав материала стены, на которой установлен шкаф автоматики, влияет на отвод тепла.

• Наружные шкафы под прямыми солнечными лучами могут поглощать солнечное тепло. Корпуса, окрашенные в белый или другой светлый цвет, будут поглощать меньше тепла, чем корпуса, окрашенные в черный или темный цвет.

• Ориентация корпуса при установке (горизонтальная или вертикальная) также влияет на то, как тепло рассеивается внутри корпуса. Горизонтально установленные электротехнические шкафы могут иметь значительно более сложные механизмы теплопередачи, чем вертикально установленные шкафы управления и автоматики.

Не забывайте об этих факторах при выполнении расчетов уровней тепла в шкафу.

Как рассчитать повышение температуры внутри шкафов

Вот упрощенный набор шагов для расчета повышения температуры корпуса:

• Сначала найдите входную мощность, выраженную в ваттах на квадратный метр.

• Возьмите количество тепла, рассеиваемого внутри корпуса, в ваттах, и разделите его на площадь поверхности корпуса в квадратных метрах.

• На приведенном ниже графике найдите по нижней оси входную мощность в ваттах на квадратный метр.

• Проведите вертикальную линию от этого числа до пересечения с одной из кривых повышения температуры.

• Используйте верхнюю кривую, если ваш корпус изготовлен из необработанного алюминия или нержавеющей стали, и нижнюю кривую, если ваш корпус из неметаллического или окрашенного металла.

• Проведите горизонтальную линию от точки пересечения до вертикальной оси графика. Это приблизительное количество градусов, на которое температура вашего шкафа превысит температуру окружающей среды.

Повышение температуры герметичного корпуса шкафа автоматики

Эти шаги помогут вам получить общее представление о предполагаемой тепловой нагрузке вашего электрического шкафа. Тем не менее, всегда важно, чтобы специалист по электронике провел подробную работу по повышению температуры корпуса шкафа управления, особенно при разработке критически важного устройства, которое может создать угрозу безопасности в случае выхода из строя.

Меры по рассеиванию тепла

Производители устройств используют несколько типов оборудования и методов для отвода тепла, выделяемого внутри корпуса, в том числе:

Рассеивание площади поверхности

Простейший метод управления теплом в корпусе. Рассеивание площади поверхности - это пассивный метод, основанный на естественном излучении тепла через площадь поверхности корпуса. Такой способ может обеспечить достаточный отвод тепла для небольших корпусов, в которых нет компонентов с высоким энергопотреблением, но многим устройствам потребуется нечто большее.

Пассивная вентиляция

Один из простейших способов отвода тепла – это вентиляция, обеспечивающая выход нагретого воздуха из шкафа. Корпуса из поликарбоната доступны с индивидуальными вырезами, которые можно использовать для установки вентиляционных решеток с фильтрами.

Принудительная вентиляция

Устройства с принудительным подачей воздуха, такие как вентиляторы для шкафов управления и внутренние блоки кондиционирования воздуха, могут быть очень эффективными для охлаждения шкафа. Помещениям с ожидаемым высоким уровнем тепла может потребоваться принудительная вентиляция.

Радиаторы

Эти аксессуары устанавливаются внутри корпуса для передачи тепла одному из двух механизмов охлаждения: ряду «ребер», которые отводят тепло более широкой площади поверхности для рассеивания, или жидкой среде, такой как хладагент. В обоих случаях радиатор отводит тепло от компонентов, которые могут быть для него уязвимы.