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#Neues aus der Industrie
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Welcher ist der richtige Temperatursollwert für mein Schaltschrank?
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Schaltschränke dienen dazu, elektrische Geräte vor widrigen Umwelteinflüssen wie Schmutz, anderen Partikeln, Feuchtigkeit oder Chemikalien zu schützen, die Komponenten beschädigen könnten.
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Durch die Unterbringung der elektrischen Geräte in einem sicheren Gehäuse oder einer sicheren Box ist das Personal zudem vor elektrischen Gefahren wie Stromschlag, Lichtbogenblitz und Verbrennungen geschützt. Elektrische Geräte erzeugen jedoch Wärme als Nebenprodukt ihres Betriebs. Wenn die Wärmebelastung der elektrischen Geräte in einem Gehäuse die durch natürliche Konvektion erreichte Wärmeabfuhr übersteigt, steigt die Temperatur im Inneren des Gehäuses. Da die Leistung und Lebensdauer von elektrischen Geräten mit zunehmender Temperatur abnimmt, muss diese übermäßige Wärme abgeführt werden, um die Temperatur innerhalb akzeptabler Betriebsgrenzen zu halten. Die Faustregel warnt, dass sich die Lebensdauer elektrischer Komponenten bei jeder 10°C mehr als ihrer Nenntemperaturgrenze halbiert.
Wenn die Konvektionskühlung die Temperatur in einer geschlossenen Umgebung nicht erfolgreich regeln kann, können Kühlgeräte die Lebensdauer und Leistung der geschlossenen elektrischen Komponenten beibehalten. Kühlaggregate sorgen für eine Kühlung im geschlossenen Kreislauf, wobei ein Kältekreislauf verwendet wird, um die Wärme an die Außenseite eines abgedichteten Gehäuses zu leiten, während die mechanische Isolierung des Gehäuses von der Umgebungsumgebung aufrechterhalten wird. Übermäßige Feuchtigkeit kondensiert am Verdampfer, der sich auf der Gehäuseseite des geschlossenen Kreislaufs befindet, wo sie effektiv entfernt werden kann, um die Luftfeuchtigkeit niedrig und die elektrischen Komponenten trocken zu halten. Diese Funktionen sind in der Regel sehr wertvoll, aber zu viel von dem Guten kann die Wirksamkeit dieser Einheiten beeinträchtigen - und tatsächlich Komponenten beschädigen. Um die Sicherheit und Effizienz eines Gehäuses nicht zu gefährden, muss der Bediener den Temperatursollwert für jedes Gehäusekühlgerät optimal einstellen.
Wann ist ein Kühlgerät für ein Elektrogehäuse zu verwenden?
alle Komponenten, die üblicherweise in Schaltschränken untergebracht sind, erzeugen Wärme: Frequenzumrichter (VFDs), Servoantriebe, speicherprogrammierbare Steuerungen (SPSs), Starterkits, Stromversorgungen, Wechselrichter, Relais, Klemmenleisten, Kontrollleuchten, Transformatoren und mehr. Viele dieser Vorrichtungen sind für den Betrieb bis 60°C (140°F) ausgelegt; wärmeerzeugende Halbleitervorrichtungen, wie Diodengleichrichter und Transistorwechselrichter, erzeugen jedoch erhebliche Mengen an Wärme, die auf benachbarte Schaltungen abstrahlt. Um diese Temperatur in Schach zu halten, werden Kühlkörper zur Ableitung verwendet, und eine niedrigere Betriebstemperatur ist erforderlich, damit die Konvektion des Kühlkörpers wirksam ist. Infolgedessen ist eine gemeinsame Bewertung für VFDs bei 40°C (104°F) deutlich niedriger.
Bei ungünstigen, hochtemperaturbeständigen Umgebungsbedingungen kann die Konvektion allein - ob passiv durch Entlüftung des Gehäuses und Ableitung des Oberflächenbereichs oder gezwungen durch den Einsatz von Lüftern zur Wärmeabfuhr - nicht ausreichend eine akzeptable Betriebstemperatur aufrechterhalten. Mit anderen Worten, wenn die Temperatur außerhalb der Box die im Inneren der Box vorgesehene Solltemperatur überschreitet, wird die Konvektionskühlung nicht funktionieren. In diesen Fällen muss eine aktive Kühlung eingesetzt werden. Zu diesem Zweck wird häufig die Gehäuseklimaanlage oder das "Kühlaggregat" verwendet.
Faktoren zur Bestimmung des optimalen Sollwerts
Das Gehäusekühlaggregat soll elektrische Geräte in einer akzeptablen Arbeitsumgebung halten, aber diese Umgebung ist nicht dasselbe wie der 22,2°C (72°F) Komfortbereich, den Menschen gerne erleben würden. Vielmehr ist eine höhere Temperatur der Arbeitsumgebung akzeptabel - und in den meisten Fällen für elektrische Geräte erwünscht. Wie bereits erwähnt, überschreitet die zulässige Umgebungstemperatur für die meisten elektrischen Geräte 40°C (104°F) und eine übermäßige Kühlung kann zu mehreren Fallstricken führen.
Kondensation - immer ein Anliegen für elektrische Geräte, da Feuchtigkeit Korrosion verursacht, den spezifischen Widerstand beeinträchtigt und das Risiko von Kurzschlüssen, Geräteausfällen, Funkenbildung und Feuerformen auf Oberflächen erhöht, deren Temperatur unter den Taupunkt fällt. Es ist üblich, dass der Verdampfer kälter als der Taupunkt ist, und Kühlgeräte erleichtern das Management der Kondensation, die sich am Verdampfer durch Sammeln und Entleeren oder Abbrennen bildet. Probleme entstehen, wenn die Lufttemperatur im Gehäuse unter den Taupunkt sinkt, was zur Bildung von Kondensation an den elektrischen Komponenten selbst führt. Das Risiko von Kondensationsproblemen steigt mit der Absenkung des Temperatursollwerts des Kühlaggregats oder der Erhöhung der Taupunkttemperatur durch einen Anstieg der relativen Luftfeuchtigkeit. Energieverbrauch und Energieeffizienz sind ständige Anliegen der Betriebsleiter, und Gehäusekühlgeräte sollten in diesen Bereichen nicht von der Prüfung ausgenommen werden, da die kompressorgestützte Kältetechnik einen erheblichen Stromverbrauch hat. Übermäßige Kühlung führt zu Energieverschwendung, erhöhten Kosten und unnötigem Verschleiß der Kühlgeräte selbst. Darüber hinaus zirkuliert durch die unnötige Laufzeit mehr Luft durch das Kühlaggregat, was zu einem erhöhten Wartungsbedarf beim Austausch von Filtern, Spülkondensatoren und Reinigungskomponenten führt. Dies gilt insbesondere in Umgebungen mit staubigen, verschmutzten Luftschadstoffen. Wärmeenergie ist auch eine notwendige Komponente für die optimale Leistung des Kältekreislaufs des Kühlaggregats. Der Verdampfer ist der Wärmetauscher, der für die Übertragung der Wärmeenergie der Gehäuseluft in den Kältekreislauf verantwortlich ist, wo sie an die Umgebungsumgebung am Kondensator abgegeben werden kann. Diese Wärmeenergieübertragung nimmt mit zunehmender Temperaturdifferenz zwischen der Oberflächentemperatur des Verdampfers und der Lufttemperatur im Gehäuse zu. Mit anderen Worten, der Kältekreislauf arbeitet weniger effizient, wenn die Gehäuselufttemperatur niedriger ist.
Ein weiteres Leistungsrisiko besteht sowohl in der Kondensatbildung am Verdampfer als auch in der mangelnden Wärmeübertragung auf den Kältekreislauf, da der Sollwert zu niedrig ist. Da der Verdampfer selbst sehr kalt werden kann, kann ein fehlender Wärmeenergietransfer dazu führen, dass sich am Verdampfer bildende Kondensation zu Eis wird. Da Eis die Fähigkeit des Verdampfers zum Wärmeaustausch beeinträchtigt, wird das Problem kaskadiert und es bildet sich mehr Eis, was letztendlich zu einem Ausfall des Kältekreislaufs insgesamt führt. In diesem Fall wird dem Gehäuse keine Wärme entzogen und die von der Steuerung des Kühlaggregats erfasste hohe Temperatur signalisiert, dass zusätzliche Arbeiten des Kältemittelverdichters erforderlich sind. Das wiederum unterstützt die weitere Bildung von Eis und führt zu einer verschärften negativen Situation. Dies führt letztendlich zu einer Beeinträchtigung oder einem Ausfall der elektrischen Ausrüstung im Inneren des Gehäuses aufgrund übermäßiger Hitze.
Kühlgeräte sorgen für eine effektive und effiziente Temperaturregelung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Kühlgeräte - wenn sie richtig aufgestellt sind - ein hervorragendes Verfahren zur aktiven Kühlung eines Schaltschranks darstellen, um elektrische Geräte vor Temperaturen zu schützen, die über ihre zulässigen Betriebsgrenzen hinausgehen.