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機柜加熱器在電氣控制柜中的安裝要點介紹說明

2022-11-18


電氣控制機柜用于保護電氣設備免受不利環(huán)境影響,例如可能損壞組件的污垢、其他微粒、濕氣或化學物質(zhì)。此外,通過將電氣設備安裝在安全的外殼或盒子內(nèi),可以保護人員免受電擊、電弧閃光和燒傷等電氣危害。然而,電氣設備會產(chǎn)生熱量作為其運行的副產(chǎn)品。當機殼內(nèi)電氣設備的熱負荷超過自然對流的散熱量時,機殼內(nèi)的溫度就會升高。由于電氣設備的性能和壽命會隨著溫度的升高而降低,因此必須去除這些過多的熱量,以將溫度保持在可接受的工作范圍內(nèi)。

當對流冷卻無法在封閉環(huán)境中成功調(diào)節(jié)溫度時,冷卻裝置可以保持封閉電氣元件的使用壽命和性能。冷卻裝置提供閉環(huán)冷卻,使用制冷循環(huán)將熱量轉(zhuǎn)移到密封外殼的外部,同時保持外殼與周圍環(huán)境的機械隔離。過多的水分會在蒸發(fā)器上凝結(jié),該蒸發(fā)器位于封閉回路的外殼側(cè),可有效去除水分,以保持濕度水平和電氣元件干燥。這些功能通常提供很大的價值;但是,過多的好東西會降低這些單元的功效并實際上會損壞組件。為避免危及安全和效率,設計了外殼以確保,image.png


何時為電氣控制機柜使用冷卻裝置
通常安裝在電氣控制機柜內(nèi)的許多加熱器:變頻驅(qū)動器 (VFD)、伺服驅(qū)動器、可編程邏輯控制器 (PLC)、入門套件、電源、逆變器、繼電器、接線端子、指示燈、變壓器等。其中許多設備的額定工作溫度為 60°C (140°F);然而,發(fā)熱的半導體器件,如二極管整流器和晶體管逆變器,會產(chǎn)生大量的熱量,這些熱量會輻射到相鄰的電路。為了控制該溫度,散熱器用于散熱,并且需要較低的工作環(huán)境溫度額定值才能使散熱器的對流有效。因此,VFD 的常見額定值在 40°C (104°F) 時顯著降低。

當存在不利的高溫環(huán)境條件時,單獨的對流——無論是通過外殼通風和表面積耗散的被動方式,還是通過使用風扇強制排出熱量——都無法充分維持可接受的工作溫度。換句話說,如果箱外的溫度超過箱內(nèi)的目標溫度,對流冷卻將不起作用。在這些情況下,必須使用主動冷卻。封閉式空調(diào)或“冷卻裝置”通常用于此目的。

確定蕞佳設定點的因素
柜機冷卻裝置機柜加熱器旨在將電氣設備保持在可接受的工作環(huán)境中,但這種環(huán)境與人們希望體驗的 72°F (22.2°C) 舒適空間不同。相反,較高的工作環(huán)境溫度是可以接受的,并且在大多數(shù)情況下對于電氣設備來說是需要的。如前所述,大多數(shù)電氣設備可接受的工作環(huán)境溫度超過 40°C (104°F),過度冷卻會導致一些缺陷。


能源消耗和效率是運營管理人員一直關注的問題,并且機柜加熱器冷卻裝置不應免除這些領域的審查,因為基于壓縮機的制冷技術消耗大量電力。過度冷卻會導致能源浪費、成本增加以及冷卻裝置本身不必要的磨損。此外,不必要的運行時間使更多的空氣通過冷卻裝置循環(huán),導致更換過濾器、沖洗冷凝器和清潔組件的維護需求增加。在具有多塵、骯臟的空氣污染物的環(huán)境中尤其如此。即使是采用免維護、無過濾器設計的高效裝置,如百能堡 DTS 系列側(cè)裝式冷卻裝置,也不易因污垢堆積而堵塞,如果溫度設置得太低,可能會隨著時間的推移而受到影響。熱能也是冷卻單元制冷循環(huán)蕞佳性能的必要組成部分。蒸發(fā)器是熱交換器,負責將機殼空氣的熱能傳遞到制冷回路,在冷凝器處將其排放到周圍環(huán)境中。這種熱能傳遞隨著蒸發(fā)器表面溫度和外殼內(nèi)空氣溫度之間的溫差增加而增加。換言之,當機殼空氣溫度較低時,制冷回路以較低效率的方式運行。蒸發(fā)器是熱交換器,負責將機殼空氣的熱能傳遞到制冷回路,在冷凝器處將其排放到周圍環(huán)境中。這種熱能傳遞隨著蒸發(fā)器表面溫度和外殼內(nèi)空氣溫度之間的溫差增加而增加。換言之,當機殼空氣溫度較低時,制冷回路以較低效率的方式運行。蒸發(fā)器是熱交換器,負責將機殼空氣的熱能傳遞到制冷回路,在冷凝器處將其排放到周圍環(huán)境中。這種熱能傳遞隨著蒸發(fā)器表面溫度和外殼內(nèi)空氣溫度之間的溫差增加而增加。換言之,當機柜空氣溫度較低時,制冷回路以較低效率的方式運行。詳情頁_02.jpg

冷凝 - 始終是電氣設備的一個問題,因為濕氣會導致腐蝕、損害電阻率,并增加短路、設備故障、火花和火災的風險 - 在溫度低于路點的表面上形成。蒸發(fā)器的溫度通常低于路點,而百能堡冷卻裝置通過收集和排放或燃燒來促進對蒸發(fā)器上形成的冷凝的管理。當外殼內(nèi)的空氣溫度低于路點時,就會出現(xiàn)問題,導致電氣元件本身形成冷凝水。隨著冷卻裝置的溫度設定點降低,或路點溫度因相對濕度的增加而升高,冷凝問題的風險增加。

另一個性能風險涉及在蒸發(fā)器上形成冷凝,以及由于設定點太低,缺乏足夠的熱能傳遞到制冷循環(huán)。由于蒸發(fā)器本身會變得非常冷,因此缺乏熱能傳遞會導致蒸發(fā)器上形成的冷凝水變成冰。由于冰會影響蒸發(fā)器的熱交換能力,因此問題會級聯(lián),形成更多的冰,蕞終導致制冷循環(huán)完全中斷。如果發(fā)生這種情況,熱量不會從外殼中排出,并且冷卻單元的控制器感應到的高溫會發(fā)出需要制冷劑壓縮機額外工作的信號。這反過來又支持冰的持續(xù)形成并導致復雜的負面情況。蕞終,

熱點故障排除
機柜加熱器冷卻裝置需要注意的一個重要性能特征是設定點滯后(或死區(qū))。制造商可以將控制器設定點設計在死區(qū)的低點、高點或中點。百能堡使用具有 4°C 滯后 (+2°C / -2°C) 和 95°F (35°C) 的出廠默認設置的中點技術。這意味著制冷循環(huán)將在 98.6°F (37°C) 時開啟,然后在 91.4°F (33°C) 時關閉。此默認設置適用于大多數(shù)應用程序;但是,用戶可以更改設定點以適應特定情況和要求。

冷卻單元識別的控制溫度是氣流通過外殼后返回冷卻單元的溫度。這不是外殼內(nèi)的溫度。重要的是要注意外殼內(nèi)部的溫度不是均勻的;因為熱量是由位于整個外殼特定位置的組件產(chǎn)生的。由于電氣元件本身會阻礙氣流,因此完全可能出現(xiàn)熱點并且應該引起關注。熱點可能是由于組件布局效率低下、空氣流通不良或無效,或兩者兼而有之。當 VFD 等關鍵部件因過熱而出現(xiàn)問題時,第衣反應可能是調(diào)低機箱上冷卻單元的恒溫器。雖然很誘人,這可能不是蕞理想的糾正措施,實際上可能導致更具破壞性的情況,因為問題的根本原因可能沒有得到解決。熱成像可以幫助識別熱點,手先的糾正措施是將關鍵組件重新定位到空氣循環(huán)改善的區(qū)域,或者在機柜內(nèi)戰(zhàn)略性地放置循環(huán)風扇以減輕熱點。

冷卻裝置機柜加熱器提供有效、高效的溫度調(diào)節(jié)
總之,正確設置冷卻裝置為電氣外殼的主動冷卻提供了一種極好的方法,以防止電氣設備暴露在超出其可接受的操作限制的溫度下。大多數(shù)電氣設備可接受的工作溫度為 40°C (104°F) 或更高,過度冷卻會浪費能源,不必要地增加成本,增加維護負擔,并且實際上可能構成運行威脅。通常,電氣外殼冷卻裝置的蕞佳溫度設定點約為 95°F (35°C),但必須了解冷卻裝置的滯后功能,以達到冷卻裝置氣流的實際目標溫度,因為這可能不是設定點溫度。
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