Не игнорируйте контроль температуры электрического оборудования в шкафах автоматики

Избегайте повреждения электрического оборудования, используя активные системы нагрева и охлаждения для ваших шкафов управления и автоматики.

Почти всегда производителями указывается оптимальный температурный диапазон для качественной работы электрооборудования. Этот диапазон определяется условиями, которые обеспечат защиту надежности, производительности, эффективности и физической целостности устройств. При более высоких температурах или при слишком низких эффективность оборудования снижается, что может привести к повреждению или отказу компонентов. Например, современный частотно-регулируемый привод (VFD) обычно имеет КПД от 93 до 97 процентов и рассчитан на работу при температуре ниже 40 ° C. На каждый градус выше максимальной предполагаемой рабочей температуры эффективность снижается на 2 процента.

Помимо повышенного риска отказа оборудования, высокая или низкая рабочая температура может привести к долгосрочным затратам из-за снижения надежности и срока службы. Для бизнеса это может означать непредвиденные расходы, связанные с частым обслуживанием, отказом компонентов, простоем запасных частей и, в некоторых случаях, заменой всей системы. К счастью, этой дополнительной стоимости, которая может составлять от десятков тысяч до сотен тысяч долларов, можно избежать, предусмотрев приобретение системы контроля температуры в шкафу автоматики.

Причины повреждения электрооборудования, связанные с температурой

Срок службы и безотказная работа электрооборудования во многом определяется условиями окружающей среды и режимом работы. Каждый компонент или тип электрического оборудования имеет собственную максимальную рабочую температуру, указанную производителем. Ну и, естественно, минусовые температуры будет крайне негативно сказываться на работоспособности устройств, быстро выводя их из строя.

Опасность высоких температур

Во многих технологических процессах высокая рабочая температура может увеличить потенциальную опасность для работы оборудования. Некоторые из распространенных рисков, связанных с высоким перегревом:

• Неожиданное отключение оборудования. Некоторые производители программируют компоненты оборудования на отключение при высоких температурах.

• Ухудшение производительности. Высокая температура может вызвать неустойчивую работу оборудования и привести к нежелательным результатам.

• Повреждение оборудования. Оборудование, работающее за пределами рабочей температуры, указанной производителем, может выйти из строя, что потребует ремонта или даже замены. ПЛК и контроллеры электрических контуров не допускают высоких температур.

• Уменьшение срока службы. Постоянное воздействие высоких температур ускоряет старение оборудования. Компоненты усерднее работают при высоких температурах и, таким образом, больше изнашиваются, что сокращает срок службы оборудования.

• Пожароопасность. Редкие, но все же случающиеся факты чрезмерного нагрева внутри шкафа могут привести к расплавлению частей оборудования и даже к возгоранию в некоторых случаях.

Большинство производителей подчеркивают влияние температуры на свое оборудование, указывая наиболее оптимальные значения, а также  включая коэффициент снижения производительности для работы при высоких температурах. В результате очень важно определить наиболее критический компонент и контролировать температуру в соответствии с диапазоном рабочих температур оборудования.

Эффективная система контроля температуры повышает надежность и срок службы системы шкафа, контролируя температуру внутри шкафа для удовлетворения требований к рабочей температуре наиболее критического компонента.

Опасность низких температур

Низкие температуры окружающей среды по-разному влияют на электрическое оборудование. Две основные проблемы, вызывающие беспокойство у оборудования, работающего при низких температурах, - это безопасность и функциональность. Общие риски, связанные с низкой температурой:

• Проблемы с запуском оборудования. Запуск двигателей и частотно-регулируемых приводов при низких температурах затруднен, поскольку масло и смазка теряют свои смазочные свойства.

• Свойства материала. Низкие температуры сильно влияют на свойства материалов, особенно пластмасс и эластомеров, используемых в производстве электрического оборудования. Низкие температуры могут сделать материалы небезопасными и непригодными для использования.

• Возникновение дуги из-за конденсации. Водяной пар в воздухе конденсируется при низкой температуре. Изоляторы теряют свои свойства при низких температурах. Комбинированный эффект контактирующих проводов может вызвать возникновение дуги и повысить риск возгорания.

• Образование льда. Образование льда на корпусе оборудования увеличивает риск короткого замыкания и выхода из строя электрических цепей.

Влажность: следствие колебания температуры

Для нормальной работы электрического оборудования производители обычно устанавливают относительную влажность 60 процентов (± 30 процентов) при температуре от 30 до 40 ° C без конденсации. Хотя внешнему оборудованию больше угрожает влажность и конденсация, внутреннее оборудование в условиях высокой влажности также подвержено сбоям без надлежащей системы управления конденсатом. Влажность в корпусе может быть вредной для электрического оборудования, вызывая коррозию, поглощение влаги, короткое замыкание и преждевременное старение.

Попадание воды на незащищенные металлические поверхности электрооборудования вызывает коррозию. Коррозионные соединения в чувствительном оборудовании могут быть непоправимы. Таким образом, стыки требуют замены, что увеличивает расходы. Наличие электрического поля и влаги может вызвать электромиграцию, которую можно рассматривать как образование ямок и дендритов на металлических поверхностях, контактирующих с изолятором.

Полимеры, используемые в электрическом оборудовании для изоляции, теряют свои свойства, когда они впитывают влагу из воздуха. Это может вызвать проблемы с оборудованием. Влага в воздухе (обычно смешанная с твердыми частицами) является хорошим проводником электричества. Когда капли воды соприкасаются с электрическими цепями, они могут вызвать короткое замыкание или полную поломку компонентов цепи. Кроме того, влажность увеличивает старение оборудования за счет увеличения скорости износа компонентов.

Обогреватели ОША для устранения низкой температуры и влажности

Для того, чтобы исключить негативное воздействие температуры на оборудование в вашем шкафу автоматики, мы можем предложить вам наши обогреватели шкафов автоматики ОША. Мы являемся производителями обогревателей для шкафов управления и уже много лет постоянно совершенствуем конструкцию и технологию обогрева для создания максимально качественных обогревателей ОША, способных решить любую задачу по обогреву шкафов. У нас вы найдете обогреватели ОША с алюминиевыми радиаторами, ОША с вентиляторами, а также специальную линию обогревателей шкафов с пылевлагозащитой.

Контроль перегрева

Помимо повышенного риска отказа оборудования, высокая рабочая температура может привести к долгосрочным затратам из-за снижения надежности и срока службы.

Создание тепла и влажности в корпусе

Контроль температуры имеет решающее значение для защиты электрооборудования, но какие факторы способствуют возникновению тепла и влажности? Какие факторы следует учитывать в спецификациях?

• Первичный источник тепла исходит от самого электрического оборудования внутри корпуса. Второй закон термодинамики ограничивает количество полезной работы, которую может произвести машина. Отсюда следует, что ни одна система не может работать со 100-процентной эффективностью. Таким образом, оставшаяся энергия используется для преодоления трения или выделяется в окружающую среду в виде потерянного тепла. Эта потерянная энергия увеличивает температуру воздуха в помещении и температуру компонентов оборудования, создавая цикл тепловыделения.

• Вторичный источник тепловой нагрузки в кожухе исходит из окружающей среды. Обычными источниками внешнего тепла являются теплопередача за счет температуры окружающей среды, притока солнечного тепла и другого оборудования, расположенного поблизости от шкафа.

Когда температура наружного окружающего воздуха превышает рабочую температуру оборудования, теплопередача вызывает повышение температуры воздуха внутри шкафа. Скорость теплового потока зависит от величины разницы температур, материала корпуса и материала изоляционной облицовки.

Падающее солнечное излучение может вызвать повышение внутренней температуры наружного шкафа. Степень, в которой солнечное тепло может увеличить температуру корпуса, зависит от таких факторов, как расположение корпуса, изоляционное покрытие корпуса, цвет и текстура внешнего шкафа управления, температура и влажность окружающей среды, состав воздуха в помещении, параметры высоты и ветра.

Внутренние и наружные шкафы автоматики обычно располагаются рядом с другим оборудованием. Тепловое воздействие промышленного оборудования, такого как доменные печи, промышленные печи и литейное оборудование, вблизи шкафа управления может привести к повышению его внутренней температуры.

Естественная конвекция против активного охлаждения

Общее заблуждение заключается в том, что количество тепла, рассеиваемого оборудованием, недостаточно, чтобы гарантировать установку активной системы контроля температуры. Чаще всего инженеры устраняют тепло, увеличивая размер шкафа или добавляя систему вентиляции, которая использует естественную конвекцию. Хотя это более дешевый вариант, для многих случаев этого недостаточно, поскольку оборудование постоянно требует активного контроля температуры.

Есть несколько препятствий к использованию естественной конвекции в качестве решения для контроля температуры в помещении, в том числе:

• Горячие точки. Тепло внутри корпуса поднимается вверх. Без системы вентиляции, которая учитывает это, будет разница температур между областями внутри шкафа. Это явление может привести к появлению горячих точек, которые могут перерасти в каскадное повышение температуры в этих областях. Горячие точки могут привести к отказу оборудования из-за повышенной температуры.

• Отсутствие раннего предупреждения. Отсутствие активной системы охлаждения делает невозможным охлаждение шкафа до температуры ниже окружающей среды, что может привести к снижению производительности оборудования или отказу, если температура окружающей среды выше, чем указанная рабочая температура оборудования. Высокая температура внутри корпуса не может быть обнаружена сразу, потому что естественная конвекция не использует метрологическое оборудование или цифровые контроллеры для отправки сигналов высокой температуры.

• Ограничения окружающей среды. Естественная конвекция слишком сильно зависит от ветров внутри и снаружи помещений. Следовательно, любое изменение режима ветра может привести к недостаточному охлаждению шкафа. Использование воздуха для естественной конвекции распространяется и на состав воздуха. Кожухи, расположенные в суровых условиях окружающей среды, например на нефтехимических предприятиях, не могут зависеть от естественной конвекции для эффективного охлаждения, поскольку это может привести к загрязнению кожуха. Использование фильтров с естественной конвекцией ограничено из-за отсутствия вентилятора, который бы активно перемещал воздух через корпус. В потоке присутствует внутреннее падение давления, связанное со всеми фильтрами.

• Обязательное охлаждение по замкнутому циклу. Для некоторых приложений требуются герметичные корпуса. В этих случаях требуется замкнутая система охлаждения. Для естественной конвекции требуются помещения большего размера и эффективная система вентиляции, обеспечивающая охлаждение, чистый и сухой воздух для отвода тепла. Ограниченное пространство и экстремальные условия окружающей среды могут оказаться неблагоприятными для естественной конвекции для охлаждения шкафа.

Решения по контролю температуры

Решения по контролю температуры варьируются от простых вентиляторов с фильтрами до обогревателей шкафов управления и кондиционеров. Выбор решения зависит от вашего случая. Стоимость варьируется в зависимости от сложности решения и требований.

На что способна система контроля температуры?

Независимо от области применения эффективная система контроля температуры повышает надежность и срок службы системы шкафов за счет таких факторов:

• Контроль температуры внутри корпуса для соответствия требованиям к рабочей температуре наиболее критического компонента.

• Сведение к минимуму загрязняющих веществ, диспергированного масла и влаги из воздуха внутри шкафа.

• Снижение влажности и эффективное обращение с конденсатом, не требующее слива воды или потребления энергии.

• Обеспечение удаленного мониторинга и контроля температуры в помещении и производительности кондиционера.

• Эффективная защита оборудования от потенциально опасных условий окружающей среды.

• Снижение коммунальных расходов, связанных с низкой эффективностью работы оборудования при высоких температурах.

• Минимизация затрат на обслуживание и необходимость ремонта и замены комплектующих.

• Устранение затрат на вышедшее из строя оборудование, приводящее к простою.

На сайте ОША вы найдете решение любой задачи по поддержанию оптимального микроклимата в шкафах управления, начиная с обогревателей нашего производства и заканчивая различными терморегулирующими устройствами. Если вы не нашли того, что вам нужно или же не можете определиться, что больше подойдет – обращайтесь к нашим специалистам по телефону, мы проконсультируем вас и подберем нужное оборудование из широкого ассортимента товаров, которых еще нет на сайте.