Os fornecedores de dispositivos de feedback de energia para conversores de frequência lembram que, no atual cenário de desenvolvimento industrial na China, os conversores de frequência, como parte dos equipamentos elétricos e de energia, estão cada vez mais presentes na produção industrial. No entanto, a maioria dos usuários não está familiarizada com o ambiente de instalação e a segurança dos conversores de frequência, o que leva a custos instáveis e problemas de segurança. Compreender a instalação e a seleção de conversores de frequência pode ajudar os usuários a economizar custos, reduzir o tempo de inatividade e melhorar a segurança dos sistemas de controle de movimento.
O custo costuma ser o fator determinante na escolha da localização e do método de instalação de inversores de baixa tensão. No entanto, priorizar o custo em detrimento de decisões importantes sobre a instalação de conversores de frequência pode resultar em custos totais de propriedade mais elevados. Também aumentará a possibilidade de desligamentos inesperados e criará potenciais problemas de segurança.
Independentemente de o usuário planejar instalar o conversor de frequência em uma instalação nova ou existente, as seguintes questões ambientais e de segurança devem ser consideradas em primeiro lugar. Somente quando os usuários compreenderem os riscos e benefícios inerentes às opções de instalação, poderão otimizar o desempenho do conversor de frequência.
1. Questões ambientais dos conversores de frequência
A alta temperatura é o maior inimigo da confiabilidade dos conversores de frequência. Se o gerenciamento for ineficaz, o calor pode se acumular na junção do transistor de potência na transmissão. Isso pode levar ao derretimento ou à queima dos componentes. O superaquecimento também pode danificar o módulo de potência inteligente do conversor de frequência. Isso afetará centenas de pequenos componentes discretos e conjuntos que trabalham em conjunto dentro do conversor de frequência.
Do ponto de vista ambiental, instalar um conversor de frequência em um centro de controle de motores (CCM) é uma escolha ideal. A norma UL-845, que estabelece os requisitos e etapas de teste para centros de controle de motores, aborda questões de gerenciamento de superaquecimento em toda a configuração do CCM. Isso significa que os fabricantes de CCM precisam comprovar que o conversor de frequência instalado no CCM não será danificado, ou que o calor gerado pelo conversor de frequência não danificará outros equipamentos dentro do CCM.
No entanto, é importante lembrar que o gerenciamento térmico adequado e os equipamentos de montagem listados na norma UL-845 só podem ser implementados pelos fabricantes de CCM (Centros de Controle de Motores). Mesmo os fabricantes de gabinetes certificados pela UL-508a não podem adicionar conversores de frequência aos CCMs e não podem manter seu inventário em conformidade com a norma UL-845. Se uma unidade dentro do CCM não estiver na lista UL-845, toda a lista de componentes do CCM será invalidada.
If a set of frequency converters is installed inside an industrial control cabinet (ICP) instead of an MCC, it will burden the end user with thermal management. If ICP must be sealed, a set of air conditioning equipment is usually required to maintain the internal temperature within the design limit of the frequency converter (or the limit of other ICP components). A general rule of thumb is that a frequency converter will release approximately 3% of the total power flowing through it as heat radiation to its surrounding environment.
When ventilating the ICP, the total air exchange volume at the highest outdoor temperature must be sufficient to maintain the internal temperature within the design limit range of the frequency converter. Moreover, if the circulating external air contains dust or moisture, filters must be used to eliminate pollution. Maintaining faults and regularly replacing filters can cause components to overheat.
For the frequency converter installed in ICP, another key issue related to heat is to leave sufficient clearance around the frequency converter to achieve normal air flow. Each frequency converter design has minimum clearance requirements, including top, bottom, and side to side, which are crucial for cooling internal boards and components. It is often seen that some inexperienced cabinet manufacturers mistakenly assume that slotted cable conduits will not become obstacles, and therefore arrange them too close to the frequency converter. However, it becomes an obstacle to normal air flow and cannot leave enough clearance, which often leads to premature failure of the frequency converter.
Wall mounted inverters are usually equipped with fans that drive air through the enclosure of the inverter to achieve cooling. And also consider other substances that may exist in the surrounding air, including water vapor, engine oil, dust, chemicals, and gas. These substances may enter the frequency converter and cause damage, or cause residue accumulation, thereby reducing cooling efficiency. Preventing obstacles from obstructing air flow is equally important for wall mounted inverters. Certain gases, such as hydrogen sulfide, should be avoided as they can corrode printed circuit boards and connecting components. Moreover, when using certain transmissions, it is necessary to maintain the relative humidity above the minimum value, because if it is too low, static electricity will become a problem when air flows through the components.
This is particularly important for low-voltage inverters that do not use conformal coatings on their circuit boards. For frequency converters with motor models above 400 horsepower, they are already too large to be installed on walls and can only be installed in independent structures that can be fixed on the floor. These cabinet mounted inverters require a separate air channel to cool the heat sink.
Users should understand the inherent risks and benefits of different installation options in order to optimize the performance of the frequency converter.
2、 Appropriate frequency converter safety
When deciding how and where to install a frequency converter, the safety of the arc needs special attention. The most convincing reason for installing a frequency converter in MCC is that its safety is consistent with the overall design of MCC. When installing frequency converters in MCC, all personnel safety issues are related to the entire MCC decision-making process. If MCC is to have arc resistance performance, the cabinet of the frequency converter must also be able to withstand arcs.
In addition to arc flash protection, there are also other personnel safety issues related to MCC installation: in a UL-845 MCC unit, the frequency converter must be in a tested series combination located on the list (which should be executed by the MCC manufacturer), and its level must meet or exceed the MCC short-circuit rating.
As long as the overall specifications of MCC meet the site conditions, this will ensure that every unit within MCC can be proven to be connected to the system. The human-machine interface (HMI) required for users to access the frequency converter is usually moved to the outside of the equipment unit cabinet door in the form of MCC, unless otherwise specified. This means that when operators want to read, adjust, program, or diagnose faults in the frequency converter on their display screen, they do not need to open the equipment unit cabinet door and expose it to safety hazards inside the cabinet.
If installing a frequency converter inside ICP, multiple safety issues also need to be considered. If the user does not require a short-circuit current rating (SCCR) in the procurement instructions, some ICP manufacturers will kindly provide ICPs with a 5kA rating. This means that users cannot connect ICP to power systems with potential fault current (AFC) above 5kA. However, in reality, a 5kA AFC is unlikely to be achieved in industrial applications, especially when using 480V power supply. Moreover, the requirements for arc flash safety and lockout/tagout typically mean that the main circuit breaker of the ICP must be disconnected, and any operation or connection within the ICP must be locked and tagged before proceeding.
It is extremely difficult to manage multiple circuit breaker devices that run through cabinet doors. When a part of the system is shut down and the entire system must also be shut down, ICP is wiser than MCC or a separate frequency converter. Meanwhile, SCCR is also crucial for wall mounted and cabinet mounted frequency converters. If possible, try to purchase the frequency converter in the form of a combination unit, as the main circuit breaker and overcurrent protection device will be integrated into the complete set of frequency converter equipment. This solves the SCCR problem and other electrical safety issues.
Outro problema relacionado a grandes conversores de frequência é o seu peso geralmente elevado. Por exemplo, técnicos de manutenção frequentemente utilizam ferramentas, guindastes e até empilhadeiras, o que coloca o conversor de frequência e os trabalhadores em risco. Um projeto de chassi que utiliza uma estrutura especial semelhante à de um caminhão pode ser combinado com trilhos internos localizados na parte inferior do gabinete do inversor, proporcionando um método simples e seguro para movimentar componentes pesados do equipamento. A acessibilidade, a segurança, a facilidade de manutenção e a adequação da instalação do conversor de frequência terão impactos a longo prazo que não serão imediatamente aparentes durante as fases de projeto e planejamento. Ao compreender os riscos e benefícios inerentes às diferentes opções de instalação, os usuários podem otimizar o desempenho do inversor ao longo de todo o seu ciclo de vida, reduzindo potencialmente o tempo de inatividade e os riscos à segurança.