Поставщики устройств обратной связи для преобразователей частоты напоминают, что в условиях современного развития промышленности Китая преобразователи частоты, как часть силового и электротехнического оборудования, всё чаще используются в промышленном производстве. Однако большинство пользователей не знакомы с условиями установки и безопасностью преобразователей частоты, что приводит к нестабильности затрат и снижению безопасности. Понимание принципов установки и выбора преобразователей частоты может помочь пользователям сократить расходы, сократить время простоя и повысить безопасность систем управления движением.
Стоимость часто является определяющим фактором при выборе места и способа установки низковольтных инверторов. Однако приоритет стоимости над ключевыми решениями по установке преобразователей частоты может привести к увеличению стоимости владения. Это также увеличит вероятность непредвиденных отключений и создаст потенциальные проблемы безопасности.
Независимо от того, планирует ли пользователь установить преобразователь частоты на новом или существующем объекте, в первую очередь следует учесть следующие вопросы охраны окружающей среды и безопасности. Только осознав присущие каждому варианту установки риски и преимущества, пользователь сможет оптимизировать работу преобразователя частоты.
1. Экологические проблемы преобразователей частоты
Высокая температура — главный враг надёжности преобразователей частоты. При неэффективном управлении тепло может накапливаться на переходе силового транзистора в трансмиссии. Это может привести к расплавлению или оплавлению сочленений. Перегрев также может повредить интеллектуальный силовой модуль преобразователя частоты. Это повлияет на работу сотен небольших дискретных компонентов и узлов, работающих вместе внутри преобразователя частоты.
С точки зрения экологии, установка преобразователя частоты в центре управления электродвигателями (ЦУД) является идеальным выбором. UL-845: Требования и этапы испытаний для центра управления электродвигателями для решения проблем управления перегревом во всей системе ЦУД. Это означает, что производители ЦУД должны доказать, что преобразователь частоты, установленный в ЦУД, не будет поврежден, или что выделяемое им тепло не повредит другое оборудование внутри ЦУД.
Однако важно помнить, что надлежащее оборудование для терморегулирования и сборки, включенное в список UL-845, может быть установлено только производителями MCC. Даже производители шкафов, сертифицированные по UL-508a, не могут добавлять преобразователи частоты в список MCC и поддерживать свой ассортимент в соответствии с UL-845. Если устройство из списка MCC не входит в список UL-845, весь список MCC становится недействительным.
Если комплект преобразователей частоты устанавливается внутри промышленного шкафа управления (ШПУ) вместо ЦУД, это создаст для конечного пользователя лишнюю нагрузку по управлению температурой. Если ШПУ должен быть герметичным, обычно требуется система кондиционирования воздуха для поддержания внутренней температуры в пределах проектного предела преобразователя частоты (или предела других компонентов ШПУ). Как правило, преобразователь частоты выделяет в окружающую среду около 3% от общей мощности, проходящей через него, в виде теплового излучения.
При вентиляции ИСП общий объём воздухообмена при максимальной температуре наружного воздуха должен быть достаточным для поддержания внутренней температуры в пределах проектного диапазона преобразователя частоты. Кроме того, если циркулирующий наружный воздух содержит пыль или влагу, необходимо использовать фильтры для устранения загрязнений. Устранение неисправностей и регулярная замена фильтров могут привести к перегреву компонентов.
Для преобразователя частоты, установленного в ICP, ещё одним ключевым вопросом, связанным с нагревом, является обеспечение достаточного свободного пространства вокруг него для обеспечения нормальной циркуляции воздуха. Каждая конструкция преобразователя частоты имеет минимальные требования к свободному пространству, включая пространство сверху, снизу и по бокам, которые критически важны для охлаждения внутренних плат и компонентов. Часто можно увидеть, как некоторые неопытные производители шкафов ошибочно полагают, что щелевые кабельные каналы не будут создавать помех, и поэтому располагают их слишком близко к преобразователю частоты. Однако это становится препятствием для нормальной циркуляции воздуха и не позволяет обеспечить достаточное свободное пространство, что часто приводит к преждевременному выходу преобразователя частоты из строя.
Настенные инверторы обычно оснащены вентиляторами, которые прогоняют воздух через корпус инвертора для охлаждения. Также следует учитывать другие вещества, которые могут присутствовать в окружающем воздухе, включая водяной пар, моторное масло, пыль, химикаты и газ. Эти вещества могут попасть в преобразователь частоты и вызвать повреждение или накопление отложений, тем самым снижая эффективность охлаждения. Не менее важно для настенных инверторов предотвратить препятствия, препятствующие потоку воздуха. Следует избегать некоторых газов, таких как сероводород, поскольку они могут вызывать коррозию печатных плат и соединительных компонентов. Кроме того, при использовании некоторых трансмиссий необходимо поддерживать относительную влажность выше минимального значения, поскольку если она слишком низкая, статическое электричество станет проблемой при прохождении воздуха через компоненты.
Это особенно важно для низковольтных инверторов, печатные платы которых не имеют конформных покрытий. Преобразователи частоты с двигателями мощностью более 400 лошадиных сил уже слишком громоздки для настенного монтажа и могут быть установлены только в отдельных конструкциях, которые можно закрепить на полу. Для инверторов, монтируемых в шкафу, требуется отдельный воздушный канал для охлаждения радиатора.
Пользователи должны понимать присущие риски и преимущества различных вариантов установки, чтобы оптимизировать производительность преобразователя частоты.
2. Соответствующая безопасность преобразователя частоты
При выборе способа и места установки преобразователя частоты особое внимание следует уделять безопасности, связанной с дугой. Наиболее убедительным аргументом в пользу установки преобразователя частоты в распределительном устройстве (ЩРУ) является соответствие его безопасности общей конструкции ЩРУ. При установке преобразователей частоты в ЩРУ все вопросы безопасности персонала связаны со всем процессом принятия решений в ЩРУ. Для обеспечения дугостойкости ЩРУ шкаф преобразователя частоты также должен быть устойчивым к дуге.
Помимо защиты от дугового разряда, существуют и другие проблемы безопасности персонала, связанные с установкой MCC: в блоке MCC UL-845 преобразователь частоты должен быть в проверенной последовательной комбинации, указанной в списке (который должен быть составлен производителем MCC), а его уровень должен соответствовать или превышать номинальную стойкость MCC к коротким замыканиям.
Если общие характеристики MCC соответствуют условиям объекта, это гарантирует, что каждый блок в MCC будет подтверждён подключением к системе. Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ), необходимый для доступа пользователей к преобразователю частоты, обычно выносится на внешнюю сторону дверцы шкафа оборудования в виде MCC, если не указано иное. Это означает, что когда операторы хотят считывать показания, настраивать, программировать или диагностировать неисправности преобразователя частоты на экране дисплея, им не нужно открывать дверцу шкафа оборудования и подвергать его воздействию опасностей, находящихся внутри шкафа.
При установке преобразователя частоты внутри ICP необходимо учитывать ряд вопросов безопасности. Если в инструкции по закупке не требуется номинальный ток короткого замыкания (SCCR), некоторые производители ICP любезно предоставляют ICP с номиналом 5 кА. Это означает, что пользователи не смогут подключать ICP к системам электропитания с потенциальным током короткого замыкания (AFC) выше 5 кА. Однако в действительности AFC 5 кА вряд ли будет достигнут в промышленных условиях, особенно при использовании источника питания 480 В. Более того, требования к дуговой безопасности и блокировке/маркировке обычно подразумевают, что главный автоматический выключатель ICP должен быть отключен, а любые операции или соединения внутри ICP должны быть заблокированы и маркированы перед началом работы.
Управление несколькими автоматическими выключателями, проходящим через дверцы шкафа, крайне сложно. При отключении части системы и необходимости отключения всей системы в целом, ICP эффективнее, чем MCC или отдельный преобразователь частоты. В то же время, SCCR также критически важен для настенных и шкафных преобразователей частоты. По возможности, старайтесь приобретать преобразователь частоты в виде комбинированного устройства, поскольку главный автоматический выключатель и устройство защиты от перегрузки по току будут интегрированы в полный комплект оборудования преобразователя частоты. Это решает проблему SCCR и другие проблемы электробезопасности.
Другая проблема, связанная с большими преобразователями частоты, заключается в их обычном весе. Например, специалисты по техническому обслуживанию часто используют инструменты, краны и даже вилочные погрузчики, что подвергает риску преобразователь частоты и рабочих. Конструкция шасси, использующая специальную сборку, похожую на грузовик, может быть совмещена с внутренними направляющими, расположенными в нижней части корпуса инвертора, обеспечивая простой и безопасный способ перемещения тяжелого оборудования. Доступность, безопасность, ремонтопригодность и целесообразность установки преобразователя частоты будут иметь долгосрочные последствия, которые не будут сразу очевидны на этапах проектирования и планирования. Понимая присущие риски и преимущества различных вариантов установки, пользователи могут оптимизировать производительность инвертора на протяжении всего его жизненного цикла, потенциально сокращая при этом время простоя и риски для безопасности.