آموزشیاینورترویژه

اصول فنی نصب اینورتر یا درایو کنترل دور موتور داخل تابلو برق

نصب اینورتر یا درایو AC

سلام خدمت دوستان عزیز اگر احتمالا شرایط محیطی از محدوده های کار نرمال درایو AC تجاوز کرده باشد، لازم است تغییراتی ایجاد شوند که حفاظت خنک سازی و یا حفاظت محیطی بهتری را فراهم سازیم.

AC converter installation

Technical principles or drive inverter speed control motor installed inside the switchboard

برای درک بهتر این مقاله توصیه میشود مطالعه شود: ۷ پرسشی که در زمان خرید اینورتر باید مطرح شوند

اهمیت خنک نگه داشتن محل نصب اینورتر

رعایت حدود دمایی یک اینورتر AC و حفاظت های وضع شده داخل اینورتر بسیار جدی تر از حدود دمایی برای یک موتور الکتریکی است!

زمان نصب اینورتر لازم است اصول خنک کاری تابلو برق موکداً رعایت شود وگرنه اینورتر فرکانسی استارت نمیخورد یا اینکه بعد از زمان کوتاهی خطاهایی

مثل: OH – OH1 – OH2 بدهد.

با این وجود بسیار غیر محتمل است که یک اینورتر AC در اثر دمای بالا اجاره تخریب به خود بدهد.

اینورتر های AC مدرن، حفاظت گرمایی توکار دارند، معمولا یک قطعه ی اتصال سیلیکونی که بر روی گرماگیر (هیت سینک) نصب شده است. مشکل اصلی قطعی ناشی از دمای بسیار بالا با قطعی مزاحم و مدت از کار افتادگی ناشی از آن، مرتبط است.

هرچند بازدهی یک اینورتر AC مدرن بالا، معمولا ± ۹۷%، است، همه ی آن ها مقدار کمی گرما را عمدتا به علت اتلاف های کموتاسیون در مدارهای برق قدرت تولید می کنند. سطح اتلاف به طراحی اینورتر (VFD)، فرکانس کریر PWM،ارتفاع از سطح دریا ، و مقدار مجاز کلی توان بستگی دارد.

وقتی اینورتر در بار کامل کار می کند، تولید کنندگان الگوهایی را برای اتلاف ( وات) ارائه می دهند.

تدارکات مناسب باید برای پراکندن این گرما به محیط خارجی و برای پرهیز از افزایش دمای درون محفظه ی نصب اینورتر تا سطوح دما یی بالای غیرقابل قبول، صورت گرفته باشد.

اینورتر ها معمولا یا با فن یا بدون فن هستند ( مقادیر مجاز کوچک توانی ) و هم به کمک فن های خنک کننده با مقادیر مجاز توانی بزرگ تر، توسط هوا خنک می شوند. هر مانعی در مقابل هوای خنک کننده که حجمی را به ورودی و از منافذ تخلیه به جریان می اندازد، کارایی خنک سازی را کاهش خواهد داد.

مقدار جریان های حجمی هوای خنک کننده و مقدار اتلاف توان حرارتی،اندازه لوازم تهویه ی تابلو واتاق تجهیزات را تعیین می کند.

خنک سازی به وجود تفاوت دمایی بین هیت سینک و هوای سرد کننده نیز بستگی دارد.

هرچه دمای محیط بالاتر باشد، خنک سازی کم اثرتر خواهد بود. هم مبدل AC و هم موتور برای عمل در محیطی سنجیده شده اند که دما از ۴۰°C تجاوز نمی کند.

وقتی اینورتر های AC درون محفظه ها نصب شده اند، لازم است مراقبتی صورت گیرد تا تضمین کند که گردش هوا درون محفظه در محدوده های دمایی مشخص باقی می ماند. در غیر این صورت، دسته بندی اینورتر ها باید مطابق جدول های حذف دسته بندی تولیدکننده، حذف شود.

معمولا اگر شرایط محیطی نصب اینورتر گرم تر از حد معمول است باید اینورتر را از لحاظ توانی یک یا دو رنج بالاتر انتخاب کرد.

هیتر های ضد شبنم

در محیطی که بسته است نقطه شبنم احتمالا در مدت زمانی اتفاق می افتد که اینورتر مورد استفاده قرار نمی گیرد، گرمکن های ضد شبنم و رطوبت می توانند درون تابلو نصب شوند. مدار کنترل باید برای روشن کردن گرمکن به هنگام استارت درایو طراحی شده باشد.

گرمکن یک محیط خشک گرم را درون محفظه برقرار می کند و از کشیده شدن رطوبت به درون محفظه به هنگام خاموش شدن و خنک شدن اینورتر جلوگیری می کند.

اینورتر های AC معمولا برای نصب در یک وضعیت عمودی، برای کمک به خنک سازی همرفتی، طراحی شده اند. در VSD یا VFD های بزرگ تر، خنک سازی به کمک یک یا بیش از یک فن نصب شده در انتها یا نوک گرماگیر (هیت سینک) صورت گرفته است.

بسیاری از مبدل های مدرن دو شکل و تیپ  نصب پیشنهادی را مجاز می دانند:

۱-نصب سطحی

نصب سطحی، جایی که سطح پشتی مبدل بر روی یک سطح عمودی، مانند پشت یک محفظه نصب شده است. مشاهده ی شکل های ۱ و ۲ زیر.

۲-نصب فرو رفته

نصب اینورتر به صورت فرورفته در سینی تابلو، جایی که گرماگیر (هیت سینک) ها بر پشت اینورتر از میان محفظه به درون یک مجرای سرمایشی پیش آمده اند. این به گرما اجازه می دهد تا به صورت موثرتری از گرماگیر پراکنده شود. مشاهده ی شکل ۳.

تفکیک کافی از سایر تجهیزات ضروری است تا به عبور جریان نامحصورهوای خنک کننده از میان گرماگیرها و از میان کارت های کنترل الکترونیکی اجازه دهد.

قاعده ی عملی رایج این است که یک فضای خالی ۱۰۰ میلی متری باید تمام جوانب اینورتر را در بر بگیرد. وقتی بیش از یک اینورتر (VFD) در همان محفظه قرار گرفته باشد، فضاهای خالی رعایت شود و ترجیحا اینورتر ها باید پهلو به پهلو نصب شوند، به جای اینکه یکی بالای دیگری نصب شود.

باید مراقب بود تا از قرار دادن تجهیزات حساس به دما، مانند اضافه بارهای حرارتی، بالای مسیر هوای سرد کننده ی اینورتر جلوگیری کرد.

تدارکات مناسبی باید به منظور پراکنش اتلاف های اینورتر به محیط خارجی صورت گیرد. افزایش دمای درون محفظه تابلو برق باید زیر ماکزیمم دمای مجاز اینورتر نگه داشته شود.

نحوه محاسبه ی ابعاد محفظه تابلو

محفظه باید به اندازه ی کافی بزرگ باشد تا گرمای تولید شده توسط اینورتر یا هر تجهیزات الکتریکی دیگر نصب شده درون محفظه را پراکنده کند. گرمای تولید شده درون محفظه به محیط خارجی، عمدتا با گردش هوا از سطح محفظه، انتقال می یابد.

درنتیجه، مساحت سطح باید به اندازه ی کافی بزرگ باشد تا گرمایی که به صورت درونی تولید شده است را بدون تجاوز دمای درونی از حدود مجاز، پراکنده کند.

مساحت سطح یک محفظه ی مناسب به صورت زیر محاسبه شده است:

محاسبه ی ابعاد محفظه تابلو
محاسبه ی ابعاد محفظه تابلو

که:

  • A – مساحت موثر رسانای گرمایی بر حسب متر مربع ( مجموع مساحت های سطح مستقل از هر سطح دیگری است )
  • P – اتلاف توان تجهیزات تولید گرما بر حسب وات
  • TMax – حداکثر دمای عملکردی مجاز بر حسب درجه ی سلسیوس
  • TAmb – حداکثر دمای هوای محیط خارجی بر حسب درجه ی سلسیوس
  • k – ضریب انتقال حرارتی مواد محفظه

مثال محاسبات //

حداقل سایز یک تابلو برق IP54 را برای یک نمونه اینورتر فرکانسی نوع PWM تنظیم شده در ۲۲ کیلووات محاسبه کنید. فرضیات زیر صورت گرفته اند:

  • اتلاف مبدل در بار کامل مجاز، ۶۰۰ وات است.
  • مبدل در داخل یک اتاقک IP54 که از فولاد ۲ میلی متری ساخته شده است، نصب شده است.
  • محفظه به صورت موثر از خارج درزگیری شده است و حرارت تنها از محفظه با رسانش از میان فولاد و با تابش از سطح خارجی به هوای بیرونی، پراکنش یافته است.
  • اتاقک روی کف، پشت به دیوار، در یک اتاق تهویه با حداکثر دمای محیط ۲۵° مستقر شده است.
  • مبدل می تواند در حداکثر دمای ۵۰°C عمل کند.
  • ضریب انتقال حرارتی، ۵.۵ است ( معمولا برای فولاد ۲ میلی متری رنگ شده ).

گام اول محاسبه ی حداقل مساحت سطح مورد نیاز محفظه است که می تواند با استفاده از فرمول مساحت سطح، انجام شود.

محاسبه ی حداقل مساحت سطح مورد نیاز محفظه
محاسبه ی حداقل مساحت سطح مورد نیاز محفظه

اگر بدنه تابلو روی از کف روی یک دیوار قرار گرفته باشد، این سطح تنها بالا، جلو و دو جانب محفظه در نظر گرفته می شود. یک تابلو برق مناسب می تواند از محدوده ی ابعاد تابلو های استاندارد انتخاب شود یا می توان برای تاسیسات مورد هدف ساخته شود.

در هر دو مورد، مهم است که ابعاد اینورتر را در نظر بگیریم و تضمین کنیم که فضای حداقل ۱۰۰ میلی متری بر روی تمامی جوانب اینورتر وجود دارد و در زمان نصب اینورتر رعایت شده است.

با در نظر گرفتن این نیازمندی ها در ذهن، روند، انتخاب یا برآورد حداقل دو بعد است و بعد سوم می تواند از معادله ی بالا بدست آید. این بعد محاسبه شده سپس باید چک شود تا تایید کند که فضای خالی ۱۰۰ میلی متری موردنیاز در نظر گرفته شده است.

برای یک تابلو برق با ابعاد H×W×D که از کف در مقابل دیوار قرار گرفته است، مساحت موثر رسانای حرارتی:

A = HW + 2HD + WD

با فرض اینکه تابلو برق استاندارد با ارتفاع ۲.۰ متر و عمق ۰.۵ متر انتخاب شده است، پهنا از رابطه ی زیر بدست می آید:

A = 2.0 w + 2 + 0.5 w

A = 2.5 w + 2

با استفاده از مساحت پراکنش گرما، از محاسبه ی بالا:

۴.۳۶ = ۲.۵ w + 2 یا  ۲.۵ w = 2.36

که w = 0.94

بر اساس نیازمندی های پراکنش حرارت، پهنای تابلو برق باید بزرگ تر ۰.۹۴ متر در نظر گرفته شده باشد. در این مورد، پهنای استاندارد ۱.۰ متری انتخاب شده است.

فضاهای خالی اطراف اینورتر

فضاهای خالی اطراف جوانب اینورتر باید بررسی شوند. با ابعاد  H×W×D=700×۳۵۰×۳۰۰ اینورتر نمونه، تابلو انتخاب شده بیش از ۱۰۰ میلی متر فضای خالی را در تمام اطراف اینورتر فراهم می کند و همچنین فضای کافی را برای کابل کشی و سایر اجزا باقی می گذارد.

بر اساس این محاسبه، واضح است که ابعاد کلی اینورتر می تواند با تغییرات زیر، کاهش یابد:

  1. دور کردن تابلو از دیوار، حداقل ۲۰۰ میلی متر
  2. کاهش دمای محیط، نصب تهویه در محیط
  3. فراهم آوردن تهویه برای تابلو برق به منظور بهبود انتقال حرارت
نصب اینورتر سانترنو سری پنتا داخل تابلو فیلتر فن درب ورودی و فن سانتیریفیوژ بک وارد در سقف تابلو
نصب اینورتر سانترنو سری پنتا داخل تابلو فیلتر فن درب ورودی و فن سانتیریفیوژ بک وارد در سقف تابلو

تهویه ی محفظه ها

محفظه می تواند کوچک تر باشد اگر تهویه های دیگری فراهم آمده باشند تا هوای بین درون و بیرون تابلو را تعویض کنند.

تکنیک های تهویه ی متعددی به طور عادی وجود دارند که با اینورتر ها استفاده شده اند، ولی تکنیک های تهویه عمدتا در دو رده بندی قرار می گیرند:

  1. تهویه ی طبیعی
  2. تهویه ی اجباری

تهویه ی طبیعی یا ایجاد گردش هوای طبیعی

به جریان هوای همرفتی سرد کننده از طریق منافذی در نزدیکی انتهای و رأس تابلو برق، اثر ” دودکش “، استناد دارد.

شکل 1 – تهویه ی طبیعی مبدل در یک تابلو برق
شکل ۱ – تهویه ی طبیعی مبدل در یک تابلو برق

تهویه ی اجباری

به جریان هوای سرد کننده ی هدایت شده توسط فن های قرار گرفته در نزدیکی انتها و رأس تابلو برق استناد می شود. حفظ مقدار مجاز IP بالا برای تابلو برق های تهویه شده دشوار است، بنابراین لازم است تابلو برق های تهویه شده در یک محیط حفاظت شده، مانند یک اتاق تجهیزات بدون گرد و غبار قرار بگیرند.

توصیه میشود مطالعه شود: اهمیت IP بدنه تجهیزات اتوماسیون و الکتریکال در صنعت نفت پتروشیمی و گاز

با هدف خنک سازی، حجم معینی از جریان هوا نیاز است تا گرمای تولید شده در درون تابلو برق را به محیط خارج منتقل کند.

جریان هوای مورد نیاز می تواند با فرمول زیر محاسبه شود:

فرمول جریان هوای مورد نیاز در تابلو برق
فرمول جریان هوای مورد نیاز در تابلو برق

که:

  • V – جریان هوای مورد نیاز بر حسب متر مکعب در هر ساعت
  • P – اتلاف توان تجهیزات تولید گرما بر حسب وات
  • TMax – حداکثر دمای عملکردی مجاز مبدل بر حسب درجه ی سلسیوس
  • TAmb – حداکثر دمای محیط خارجی بر حسب درجه ی سلسیوس

 

شکل 2 – تهویه ی اجباری یک اینورتر در تابلو برق
شکل ۲ – تهویه ی اجباری یک اینورتر در تابلو برق

مثال

نیازمندی های تهویه ی جریان هوای اینورتر ۲۲ کیلوواتی مورد استفاده در مثال بالا را با استفاده از همان فرضیات محاسبه کنید.

فرمول نیازمندی های تهویه ی جریان هوای
فرمول نیازمندی های تهویه ی جریان هوای

جریان هوای ۷۵m3h برای حذف گرمای تولید شده در درون محفظه تابلو توسط اینورتر و برای انتقال آن به خارج ضروری است. در این مورد، ابعاد تابلو کاملا بر مبنای حداقل ابعاد فیزیکی مورد نیاز برای اینورتر یا هر تجهیزات دیگر نصب شده در تابلو، می باشد.

این جریان هوا می تواند با جریان همرفتی هوا بدست آید به شرط اینکه سایز منافذ و فیلتر فن های رأسی/انتهایی به اندازه ی کافی بزرگ باشند و مقاومت در مقابل جریان هوا غیرالزاماً توسط پدهای فیلتر کننده ی گرد و غبار محدود نشده باشد. همچنین، فن یاری کننده ی سیستم تهویه برای تحویل جریان هوای مورد نیاز ضروری می باشد.

آرایش های  نصب پیشنهادی

Alternative mounting arrangements

یکی از مشکلات اصلی مرتبط با تهویه ی تابلو های اینورتر این است که دست یابی به یک مقدار مجاز IP بالا برای یک تابلو تهویه شده دشوار است! علاوه بر این، اگر فیلترها استفاده شده باشند، مشکل نگهداری دیگری معرفی می شود، فیلترها نیاز به چک شدن و جایگزینی بر اساس اصول با قاعده ای دارند.

راه حلی که به سرعت به شهرت می رسد و گروه مهندسی الکترومارکت نیز بیشترین استفاده را از این روش میکند، نصب فرورفته است. این تکنیک اکنون توسط بسیاری از تولیدکنندگان اینورتر پذیرفته شده است.

بیشترین گرمای تولید شده توسط یک اینورتر AC مرتبط با اجزای برق قدرت، مانند مدول یکسو کننده، مدول IGBT، خازن ها، راکتور DC و منبع برق است. این موارد معمولا بر روی پایه ی گرماگیر(هیت سینک) اینورتر نصب شده اند و بیشتر گرما از سطوح این گرماگیر منتشر می شود. مدارهای کنترل دیجیتال گرمای بسیار زیادی، تولید نمی کنند، شاید در حد چندین وات.

شکل 3 – اینورتر نصب شده با گرماگیر در خارج تابلو
شکل ۳ – اینورتر نصب شده با گرماگیر در خارج تابلو

اگر گرماگیر از وسط سطح مونتاژ پشتی محفظه فرو رفته باشد، بیشتر گرما به محیطی خارج از تابلو انتشار خواهد یافت. بخش اینورتر با مدارهای کنترل در داخل محفظه باقی می ماند. با درزگیری مناسب اطراف اینورتر، محفظه می تواند نسبتا کوچک باشد و بدون نیاز به تهویه ی جریان هوای تحمیلی یا همرفتی در > IP54 ارزیابی شود.

نصب اینورتر با گرماگیر در خارج تابلو توسط تیم مهندسی الکترومارکت
نصب اینورتر با گرماگیر در خارج تابلو توسط تیم مهندسی الکترومارکت

بخش گرماگیر که به بیرون از تابلو بیرون زده است می تواند در معرض محیطی با مقدار مجاز IP پایین تر ( مثلا IP20) قرار بگیرد یا می تواند طوری آرایش یابد که به درون سیستم مجرایی هوای سرد کننده که حرارت را به خارج ساختمان منتقل می کند، پیش رود.

شکل ۳ آرایش مونتاژ این نوع اینورتر با گرماگیر هایی که به درون مجرای خنک سازی پیش می آیند، نشان می دهد.

مرجع// درایوهای سرعت و برق قدرت متغیر کاربردی توسط Malcolm Barnes Amazon

با تشکر از مطالعه شما .الکترومارکت را به اشتراک بگذارید. 🙂

محبت و دانش را به اشتراک بگذاریم

“نظرات شما را میخوانیم و به آن ها فکر میکنیم.

اگر روش های دیگری را که حاصل از مطالعه و تجربه شما دوستان عزیز است با ما به اشتراک بگذارید خوشحال میشویم لطفا در قسمت نظرات عنوان فرمایید.

ما در ۲۴ ساعت از ۷ روز هفته منتظر شنیدن صدای شما هستیم
۰۲۱۴۳۸۴۴۴۴۰
۰۲۱۴۳۸۴۴۴۴۱
۰۹۱۲۲۶۵۹۱۵۴
برچسب ها

یوسف رجبی

یوسف-مهندسی کنترل صنعتی,برنامه نویس و بنیان گذار الکترومارکت طراح و برنامه نویس سیستم های مبتنی بر اتوماسیون صنعتی.طراح پروژه های انرژی سیوینگ بر پایه تکنیک های نوین, حرفه ای در برنامه نویسی اتوکد,ای پلن و طراحی وب سایت

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن