Обогрев шкафов наружной установки

Обновлено: 08.01.2025

В современном мире развивающейся автоматизации постоянно стоит вопрос - как продлить срок службы используемого оборудования, чтобы оно работало без сбоев и не вышло из строя раньше времени. Оптимальным решением этой задачи является монтаж оборудования в шкаф управления, ведь основная функция шкафа - это защита установленных приборов от влияния окружающей среды: воды, влаги, пыли и так далее. Правильно подобранный шкаф позволяет защитить оборудование от внешних негативных воздействий.

Расчет температуры обогрева и охлаждения шкафа управления

Однако внутри шкафа также присутствуют факторы, отрицательно влияющие на оборудование. Одним из таких факторов является избыточное тепло. Перегрев довольно частая причина выхода из строя различных устройств. Самым распространенным способом охлаждения оборудования является конвекция — охлаждение потоком воздуха. В этом случае вентиляторы служат наиболее простым и экономным средством отвода тепла.

Другим негативно влияющим фактором внутри шкафа выступает холод. Во-первых, большинство оборудования не рассчитано на работу при сильных морозах, поэтому при установке шкафа в неотапливаемом помещении или на улице, и эксплуатации в зимнее время, необходимо устанавливать в шкаф дополнительный обогрев. Во-вторых, холод создает условие для образования конденсата, а это еще один фактор, который способствует выходу оборудования из строя. Существует так называемая точка росы, это температура, ниже которой при определенной влажности воздуха на поверхности образуется конденсат. Чтобы избежать выпадения конденсата на стенках внутри шкафа автоматики, в шкафу необходимо поддерживать температуру выше точки росы. В Таблице 1 представлены значения точки росы для различных показаний окружающей температуры и влажности воздуха. Использование обогревателей в этих случаях позволит избежать такой проблемы.

Таблица 1 — Точка росы

Относительная влажность среды, %	Температура окружающей среды, °C
Относительная влажность среды, %	20	25	30	35	40	45	50	55
40	6	11	15	19	24	28	33	37
50	9	14	19	23	28	32	37	41
60	12	17	21	26	31	36	40	45
70	14	19	24	29	34	38	43	48
80	16	21	26	31	36	41	46	51
90	18	23	28	33	38	43	48	53
100	20	25	30	35	40	45	50	55

Чтобы нейтрализовать все эти факторы и обеспечить долгую службу оборудования, установленного в шкафу, необходимо корректно рассчитать и подобрать комплектующие для поддержания климата внутри шкафа, при этом следует учитывать ряд важных моментов.

Для начала необходимо определить размеры шкафа управления и место его установки. Эти данные необходимы для вычисления эффективной поверхности теплообмена, поверхности, которая может рассеивать тепло в окружающую атмосферу. Чем больше размер шкафа, тем большее количество тепла будет рассеиваться с его поверхности. Соответственно, если необходимо охлаждать автоматику в таком шкафу, нам потребуется меньший объем воздуха, чем если бы мы установили то же самое оборудование в более компактный шкаф. А с обогревом возникает обратная ситуация, обогреть компактный шкаф, проще чем большой. Рассчитать эффективную поверхность теплообмена можно по формулам, приведенным в Таблице 2. Данные формулы взяты из стандарта МЭК 60890, этот документ содержит методику расчета теплообмена при помощи конвекции и естественной вентиляции.

Таблица 2 — Эффективная поверхность теплообмена

Место установки шкафа	Формула расчета
Отдельно стоящий шкаф	A = 1,8 · В · (Ш + Г) + 1,4 · Ш · Г
Шкаф смонтирован на стене	A = 1,4 · Ш · (В + Г) + 1,8 · Г · В
Крайний шкаф, стоящий в ряде	A = 1,4 · Г · (В + Г) + 1,8 · Ш · В
Крайний шкаф, смонтирован на стене	A = 1,4 · В · (Ш + Г) + 1,4 · Ш · Г
Средний шкаф, стоящий в ряде	A = 1,8 · Ш · В + 1,4 · Ш · Г + Г · В
Средний шкаф, смонтирован на стене	A = 1,4 · Ш · (В + Г) + Г · В
Средний шкаф, смонтирован на стене, под козырьком	A = 1,4 · Ш · В + 0,7 · Ш · Г + Г · В

На теплоотвод влияет место установки шкафа. Так, отдельно стоящий шкаф отдает больше тепла в окружающую атмосферу, чем шкаф смонтированный на стене или установленный в один ряд с другими шкафами. Еще одним параметром, влияющим на теплоотвод, является плотность теплового потока, она зависит от константы воздуха. Простыми словами, это скорость, с которой шкаф рассеивает тепло. Этот параметр зависит от атмосферного давления, чем ниже давление, тем хуже рассеивается тепло. А атмосферное давление, в свою очередь, зависит от высоты над уровнем моря. Соответственно, получаем такую зависимость: плотность теплового потока обратно пропорциональна высоте над уровнем моря. Чем выше над уровнем моря установлен шкаф, тем хуже он будет рассеивать тепло. Для средней полосы России высота над уровнем моря составляет 170 метров, и константа воздуха для этого региона будет равна 3,2 м 3 К/Втч.

Помимо размеров и места установки необходимо учитывать из какого материала изготовлен шкаф. Разный материал имеет разный коэффициент теплоотдачи. Этот параметр показывает какое количество теплоты в единицу времени переходит от более нагретого теплоносителя к менее нагретому через 1м 2 эффективной поверхности теплообмена. Например, листовая крашеная сталь имеет коэффициент 5,5 Вт/м 2 К, у нержавеющей стали он равен 4,5 Вт/м 2 К, а коэффициент алюминия равен 12 Вт/м 2 К. Если мы возьмем два шкафа одинакового размера, но из разного материала — один из алюминия, второй из стали, то проще будет охладить шкаф из алюминия, так как он имеет больший коэффициент теплоотдачи и через его поверхность будет рассеиваться большее количество тепла, чем с поверхности стального шкафа.

Одним из основных пунктов при выборе шкафа и комплектующих для поддержания климата является само оборудование, которое будет установлено в наш шкаф. Если внутри шкафа смонтированы приборы, выделяющие большое количество тепла: частотники, блоки питания, трансформаторы или другие подобные устройства, то в этом случае нужно обязательно провести расчет и определить требования по дополнительному охлаждению или обогреву шкафа.

Расчет температуры внутри шкафа осуществляется по формуле:

где:
T_r – температура внутри шкафа;
Q_v – тепловыделение установленного оборудования;
k – коэффициент теплоотдачи;
A – эффективная поверхность теплообмена;
T_u – окружающая температура.

Если тепловыделение установленного оборудования неизвестно, его можно самостоятельно посчитать. Данные для расчета тепловыделения различных устройств приведены в Таблице 3.

Таблица 3 — Тепловыделение различного оборудования

Устройство	Формула для расчета	Описание расчета
Преобразователи частоты	Q_пч = Q · 0,05	Суммарная мощность всех ПЧ умножить на 0,05
Блоки питания	Q_бп = Q · 0,1	Суммарная мощность всех БП умножить на 0,1
Автоматы	Q_а = I · 0,2	Суммарный ток всех автоматов умножить на 0,2Вт/А
Пускатели	Q_п = I · 0,4	Суммарный ток всех пускателей умножить на 0,4Вт/А
Трансформаторы	Q_т = Q · 0,1	Суммарная мощность всех трансформаторов умножить на 0,1
Твердотельные реле	Q_р = I · 1,2	Суммарный ток всех нагрузок по каждой фазе умножить на 1,2

Из этих данных рассчитывается тепловыделение Qv (Вт) внутри шкафа, результат суммируется Q_v = Q_пч + Q_бп + Q_а + Q_п + Q_т + Q_р.

После проведения данного расчета станет известна температура внутри шкафа, это позволит определить дальнейшие действия. Если расчетная температура ниже необходимой температуры (Tu P n = A ⋅ k ⋅ ( T u − T i ) P_n=A cdot k cdot (T_u-T_i)

где:
P_n – необходимая мощность обогрева;
A – эффективная поверхность теплообмена;
k – коэффициент теплоотдачи;
T_u – окружающая температура;
T_i – необходимая температура.

Если расчетная температура выше необходимой температуры (Tu > Ti), то нам потребуется дополнительно охлаждение. Так как охлаждение происходит при помощи обдува, следует помнить, что вентилятор не сможет охладить шкаф ниже окружающей температуры, это физически невозможно.

Расчет необходимого для охлаждения объема воздуха в шкафу производится по формуле:

где:
B – необходимый объем воздуха;
Q_v – тепловыделение установленного оборудования;
f – константа воздуха (для средней полосы России равна 3,2 м 3 К/Втч);
T_u – окружающая температура;
T_i – необходимая температура.

При использовании данных расчетов следует помнить, что на вентиляторах и решетках установлен защитный фильтр и он имеет свойство засоряться, особенно если в воздухе присутствует пыль. Как правило, на большинстве производств чистота воздуха не идеальна. При засорении фильтрующего элемента падает производительность установленных вентиляторов, воздухообмен уменьшается и это может привести к перегреву оборудования. Поэтому необходимо уделять особое внимание состоянию фильтров и производить их своевременную замену.

Когда шкаф выбран, произведен температурный расчет и подобраны климатические компоненты, очень важным моментом в поддержании климата является правильная установка этих компонентов. Вентиляторы рекомендуется всегда устанавливать, так чтобы они нагнетали воздух в нижнюю часть шкафа и комплектовать шкаф выходными решетками с фильтрами в верхней части. Вентиляторы поставляются собранными в виде нагнетающего модуля, то есть они засасывают воздух внутрь шкафа и обдувают установленное оборудование. Благодаря этому в шкафу создаётся избыточное давление чистого воздуха, предотвращающее попадание грязного воздуха внутрь через возможные дефекты уплотнения врезанного оборудования. При установке вентиляторов необходимо обратить внимание на воздушный поток собственных вентиляторов в оборудовании. Следует убедиться, что потоки воздуха от вентиляторов и компонентов внутри шкафа не имеют отрицательного воздействия друг на друга. Воздух должен выдуваться по диагонали, это способствует равномерному распределению воздуха в корпусе.

При монтаже обогревателей для лучшего распределения тепла их необходимо устанавливать внизу шкафа. Не стоит размещать обогреватели вплотную к другим приборам, чтобы избежать перегрева оборудования. Если обогреватель не имеет защитного кожуха, существует опасность получения ожога. В таких случаях следует устанавливать обогреватель так, чтобы исключить возможность случайного касания радиатора.

Чтобы вентиляторы и обогреватели постоянно не работали, рекомендуется использовать для их управления терморегуляторы или термостаты. Это позволит уменьшить износ, уменьшить энергопотребление, увеличить срок службы и повысить эффективность вентиляторов и обогревателей.

В данной статье мы рассмотрели основные принципы поддержания температуры в шкафах автоматики. Поддержание климата является очень важным моментом для сохранения работоспособности оборудования. Поэтому следует уделять этому особое внимание.

Подбор компонентов в результате расчета по калькулятору климата в шкафах управления

К статье прилагается калькулятор расчета климатических компонентов. При помощи этого калькулятора легко и быстро производится расчет даже теми специалистами, которые в первый раз столкнулись с такой задачей.

В калькуляторе температуры шкафа необходимо заполнить все поля отмеченные зеленым цветом, после ввода всех данных о высоте, глубине, установленном оборудовании, графе обогрев и охлаждение будут показыны расчетные данные для вашего шкафа. Подробная инструкция прилагается к калькулятору в архиве для скачивания.

По итогам расчетов воспользуйтесь готовым комплектом приборов для климатики в шкафах управления. Готовые наборы охлаждения и обогрева шкафов приведены ниже.

Охлаждение до 24 м 3 /ч

Регулятор температуры внутри шкафа (термостат) для управления кондиционером (диапазон уставок 0. +60 C, 1НО, 10A, ширина 17.5мм, IP20 ) Регулятор внутренней температуры шкафа (термостат) (нагрев/охлаждение, диапазон уставок +5. +60 С, 10А/5А, 24-230VAC/24-60VDC, монтаж на DIN-рейку) в комплекте с фильтрующей прокладкой (116,5х116,5мм, воздушный поток 20 м3/ч, 220 VAC, IP54) Вентилятор с фильтром для электрических щитов, замена 7F.50.8.230.1020 (размер 1, 114х114мм, 230VAC, 24м3/ч, 13Вт, IP54) / Вентилятор с фильтром для электрических щитов, замена 7F.50.9.024.1020 (размер 1, 114х114мм, 24VDC, 24м3/ч, 4Вт, IP54) Решетка с фильтрующей прокладкой (116,5х116,5x16мм, IP54) Решетка с Фильтром на вытяжке для электрических щитов, замена 7F.05.0.000.1000 (размер 1, 114х114мм, IP54) Фильтрующий элемент (размер 1, IP54) Фильтрующая прокладка для вентиляторов/решеток 116,5х116,5мм (несгораемое хим.волокно, IP 54) 5 шт. Защитный кожух для вентиляторов/решеток 116,5х116,5мм (нерж.сталь, уплотнение силикон, IP56)

Охлаждение 24…55 м 3 /ч

Охлаждение 55…105 м 3 /ч

Охлаждение 105…230 м 3 /ч

Охлаждение 230…370 м 3 /ч

Обогрев до 25 Вт

Обогрев 25…50 Вт

Обогрев 50…100 Вт

Обогрев 100…150 Вт

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Хоровец Г.Н.

350000, Краснодарский край, г. Краснодар, ул. им. Митрофана Седина, 145/1
ИНН 2308073661, КПП 231001001

Калькулятор и схема расчета параметров обогрева шкафов управления

Правильный подбор оборудования для микроклимата в шкафу с электроникой – это очень важный фактор, влияющий на стабильность работы электрооборудования. А стабильное и точное функционирование самого управляющего оборудования, находящегося в электрошкафу, влияет и на весь производственный процесс, поскольку сбои в работе управляющих блоков могут привести к остановке и всего производства.

Оптимально подобрать типы нагревателей для обогрева шкафа автоматики вам поможет данный калькулятор, который позволит с легкостью просчитать необходимую вам мощность нагрева в большинстве типичных ситуаций установки шкафа управления. Для большей понятности в статье ниже находится объяснение и описание всех параметров и алгоритмов их расчета.

Если же у вас нестандартная ситуация или вам необходим индивидуальный подход в расчете параметров и подборе оборудования – звоните нам по телефону и получите бесплатный расчет и консультацию по обогреву шкафов автоматики от специалистов компании Элемаг.

Расчет обогрева шкафов управления: параметры и формулы

Стремительный рост технологий не останавливается ни на минуту и с каждым годом становится все больше и больше. Без автоматизированного оборудования уже остается все меньше процессов даже в работе бытовой техники, что уж говорить о производственных линиях. Работоспособность оборудования для автоматизации – очень важная задача, поэтому и методы защиты оборудования все больше совершенствуются.

Самым верным способом для обеспечения сохранности приборов автоматизации считается установка их в защитном металлическом электротехническом шкафу, которые называются шкафами управления и автоматики (ШУ).

Шкафы управления могут защитить электронику от низкой температуры, влажности, пыли, случайных механических повреждений, попадания капель брызг и прочих факторов. Но для всего этого в шкафу управления должно быть установлено дополнительное климатическое оборудование, в подборе которого вам поможет данная статья и наш калькулятор мощности обогрева.

Давайте подробнее рассмотрим основные негативные факторы, которые могут отрицательно сказываться на работоспособности оборудования в шкафу управления.

1. Перегрев

Практически любой электроприбор в процессе своей работы начинает нагреваться и выделять какое-то количество тепла. Воздух в шкафу управления за счет нагрева электрооборудования может очень быстро достичь довольно высоких температур, особенно если снаружи также очень тепло. Высокая температура воздуха в электрощите может привести к перегреванию электроники и как следствие выходу ее из строя. Для того, чтобы этого не случилось, в щитах автоматики рекомендуется устанавливать вентиляторы и вентиляционные решетки. Естественно,вентиляторы и решетки должны быть с фильтрами, чтобы не допустить попадания пыли в шкаф управления.

2. Отрицательные температуры

Для зимнего периода и для северного региона России характерна низкая температура воздуха. Когда шкаф управления размещается не в помещении или в комнате с плохим отоплением, воздух в шкафу автоматики необходимо нагревать, ведь недостаточная температура приводит к поломке оборудования.

Еще одним следствием низкой температуры в электротехническом шкафу управления является выпадение конденсата. Влага образуется на стенках шкафа и на самом оборудовании из-за большой разницы температур, когда уровень температуры воздуха в шкафу достигает так называемой точки росы.

Точкой росы называется граничное значение температуры при определенной влажности, при достижении которой частички водяного пара в воздухе начинают конденсироваться. Посмотреть значения точки росы для определенной температуры и влажности вы можете в таблице ниже.

Относительная влажность среды, %

Температура окружающей среды, °C

Для подбора обогревательного оборудования в шкаф управления нужно произвести расчет мощности нагревательных элементов. Общая формула необходимой мощности нагрева определяется по формуле:

Р = S * k * ( Твнутр – Твнеш ) – Qv

Р – мощность нагрева

S – площадь эффективной поверхности теплообмена

Твнутр – Твнеш – разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа

k – коэффициент теплоотдачи корпуса шкафа управления

Qv – суммарное тепловыделение электроприборов в шкафу

Давайте рассмотрим подробнее каждый из этих параметров.

Площадь эффективной поверхности теплообмена

Площадь эффективной поверхности теплообмена – это важный параметр для расчета мощности нагрева шкафа автоматики, который рассчитывается на основе габаритных размеров корпуса с учетом его расположения.

В первую очередь нужно рассчитать площадь каждой стенки шкафа управления и выявить, какие из стенок будут рассеивать тепло. Рассеивающие тепло стенки шкафа находятся в контакте с воздухом. То есть отдельно стоящий электрощит будет иметь все рассеивающие тепло стороны, а закрытый со всех сторон будет иметь только переднюю стенку, рассеивающую тепло.

Площадь рассеивания влияет не только на подбор обогревательного оборудования, но и на выбор моделей приборов для охлаждения воздуха. Например, нам понадобится значительно меньшая мощность вентиляторов, если одно и то же электрооборудование разместить в шкафу большего размера, поскольку площадь поверхности рассеивания будет больше. В случае с нагревательными приборами ситуация противоположная. Чем более компактным будет шкаф, тем проще его обогреть.

Обычно шкафы управления размещаются по одному или в ряд. Для основных типовых вариантов размещения шкафов автоматики существуют быстрые формулы, которые помогут с легкостью вычислить эффективную площадь теплообмена.

A = 1,8 · В · (Ш + Г) + 1,4 · Ш · Г

Расположение на стене

A = 1,4 · Ш · (В + Г) + 1,8 · Г · В

Крайнее место в ряду шкафов

A = 1,4 · Г · (В + Г) + 1,8 · Ш · В

Крайнее место в ряду на стене

A = 1,4 · В · (Ш + Г) + 1,4 · Ш · Г

Расположение в середине ряда

A = 1,8 · Ш · В + 1,4 · Ш · Г + Г · В

В середине ряда на стене

A = 1,4 · Ш · (В + Г) + Г · В

Расположение на стене в середине ряда под козырьком

A = 1,4 · Ш · В + 0,7 · Ш · Г + Г · В

Плотность теплового потока

Данный показатель плотности теплового потока представляет собой скорость рассеивания тепла в электротехническом щите. Он легко вычисляется по таблице на основании значения атмосферного давления. Как мы знаем из курса физики, атмосферное давление тем меньше, чем больше высота над уровнем моря.

При атмосферном давлении с высоким показателем, тепло будет рассеиваться намного больше, чем с низким. В среднем для России высота над уровнем моря равняется 170 метров, поэтому показатель плотности рассеивания будет равен 3,2.

Теплопроводность стенок шкафа автоматики

Еще одним значимым фактором является материал, который применяется при изготовлении корпуса электрощита. Различные типы металлов рассеивают тепло с разной скоростью, поэтому при выборе шкафа управления на это также стоит обратить внимание.

Коэффициент теплоотдачи металла варьируется в значительном диапазоне. Из популярных металлов для электрошкафов автоматики наибольшее значение коэффициента теплоотдачи имеет алюминиевый шкаф – 12. Для нержавеющей стали, к примеру, он составляет всего 4,5, а для окрашенной листовой стали – 5,5.

Судя по значению коэффициента теплоотдачи мы можем сделать вывод, что для охлаждения лучше выбирать алюминиевые шкафы, ведь они будут лучше рассеивать тепло, а вот для обогрева алюминиевые шкафы не очень удачное решение, поскольку стенки такого шкафа автоматики будут очень быстро остывать.

Нагревание электрооборудования в шкафах автоматики

Любые электроприборы при работе способны выделять какое-то тепло. Данный фактор следует также принимать во внимание для расчетов. С определением того, насколько шкаф управления сам по себе нагревается без обогревателей, вам поможет таблица, размещенная ниже. В ней вы можете увидеть наиболее распространенные электроприборы, размещаемые в шкафах управления и формулы для расчета их теплоотдачи.

Конечно же, произвести много этих расчетов вручную может быть затруднительно, мы постараемся со временем усовершенствовать наш калькулятор, чтобы он производил такой расчет в автоматическом режиме. Ну а пока можете воспользоваться таблицей или просто обращайтесь к нашим менеджерам по телефону или через электронную почту и они помогут вам правильно рассчитать показатель теплоотдачи, необходимую мощность обогрева и подберут нужное оборудование для оптимального микроклимата в шкафу автоматики.

Нагрев шкафов автоматики: когда это нужно?

В технической стандартизации и заводских инструкциях на шкафы управления и автоматики указаны пределы температур, при которых это оборудование может нормально функционировать. Например, по стандарту эксплуатации электрического реле в качестве расчетной работы для основных исполнений реле температура окружающей среды не должна выходить за диапазоны -20°С… +40°С, а в стандартных данных эксплуатации шкафов управления различного типа эти пределы не должны выходить за диапазон +5°С…+40°С или в отдельных случаях от -40°С до +40°С.

В зимний период при низких температурных значениях сопротивление трения подвижных частей резко увеличивается. Помимо этого, даже невысокая влажность, возникшая внутри шкафа автоматики, провоцирует их смерзание. Образование конденсата и замерзания системы приводят к отказу в работе воздушных клапанных блоков, находящихся в щитах распределения и автоматики, а также к выходу из строя проводов масляных выключателей, отделительных механизмов, короткозамыкателей, приводов разъединителей и реле. Именно по этим причинам в технической документации и инструкциях указаны температурные пределы функциональности шкафов управления и автоматики, или затребовано использование устройств подогрева.

Бывает, что в клапанах воздушных выключателей возникает проблема утечки сжатого воздуха. В участке утечки резко падает давление и температура воздуха. В данной ситуации независимо от температуры окружающей среды (даже если это положительные значения) может также наблюдаться замерзание подвижных элементов.

Резкий спад давления и примерзание локальных участков оборудования имеют место и в клапанах редукторного типа, которые находятся в распределительных шкафах воздушных выключателей направленных на подачу воздуха в вентиляционную систему внутренних полостей опорной изоляции. По этой причине нагревательные приборы в щитах автоматики воздушных выключателей необходимо подключать уже при +5°С окружающей среды. Вторую секцию обогрева включают при падении температуры ниже -30 °С.

Требования к использованию обогревателей шкафов автоматики распространяется не только на аппаратуру, установленную на открытых площадках, но и на оборудование, помещенное в отдельно стоящие металлические шкафы (к примеру, КРУН).

Нагрев шкафов КРУН специальными обогревательными устройствами нужен также и для предотвращения выпадения росы на изоляционные поверхности находящиеся внутри шкафа. Выпадение росы на изоляционные материалы спровоцировали множество аварийных ситуаций, так как в КРУН обычно применяют внутреннюю изоляцию с уменьшенной сравнительно с изоляцией наружной установки длиной пути токов утечки на поверхности изолирующих материалов. Внутренняя изоляция априори не рассчитана на появление конденсата или выпадение росы, а металлический корпус оборудования обычно недостаточно герметичен и не имеет защиты от возникновения влаги попавшей извне. По этой причине, обогреватели шкафов автоматики требуется подключать даже при плюсовых температурах в периоды возможного выпадения росы и в условия повышенной влажности окружающей среды.

Включение в работу нагревателей может осуществляться в ручном режиме дежурным персоналом или за счет автоматических устройств управления. Температурные значения при которых нагревателей начинает функционировать определяются на основе местной инструкции и зависят от вида шкафа управления и автоматики, климатических условий и опыта эксплуатации.

При снижении температуры масла боковых выключателей до - 25 °С наблюдается снижение двигательной скорости контактов при операции отключения на 20 %. Сильное снижение скорости движения контактов приводит к длительному обтеканию током шунтирующих резисторов, их поломке, перекрытию изоляции внутри бака и взрыву.

Существует масса случаев, при которых аварийные повреждения выключателей случались из-за перекрытий внутри баков. Обычно такой казус происходит при включении электрического подогрева через 5 и более часов в условиях -25 °С мороза. В таких условиях происходит скопление и замерзание влаги на дне бака и в процессе нагрева немного оттаявшие части льда всплывают на поверхность.

Влага в баки попадает из-за неплотно прилегающих крышек приводов, плохо уплотненных креплений приводных механизмов к бакам, выводов от трансформаторов тока.

Компания "ЭЛЕМАГ ТПК" предлагает высококачественные нагреватели шкафов автоматики и управления под заказ для любого типа оборудования. Наши специалисты на основе полученных данных при заказе проведут полный расчет нагревателя (ОША) под параметры конкретного шкафа и после утверждения заказчиком осуществят его сборку. Помимо стандартных решений обогревателей шкафов автоматики мы предлагаем рассмотреть нестандартные варианты оснастки отдельных элементов, с которыми можно ознакомиться у нас на сайте.

Заказать нагреватель шкафа автоматики и управления от "ЭЛЕМАГ ТПК" можно заполнив форму на сайте или прозвонив по указанным номерам телефона. Работаем со всеми регионами России.

Калькулятор расчета мощности обогревателя шкафа автоматики ОША

Основным критерием для оптимального подбора нагревательного оборудования для шкафа автоматики является мощность нагревательного элемента, которая необходима для прогрева объема шкафа и габариты шкафа управления. Основная формула расчета базируется на таких переменных, как площадь поверхности корпуса шкафа управления, разница температур между наружной и внутренней температурой. На расчет влияет также материал, из которого изготовлен шкаф управления, особенности его размещения, объем выделяемого тепла от электрических компонентов в шкафу.

Также есть дополнительные факторы, которые не могут учитываться стандартной формулой, поэтому данный калькулятор размещается в качестве быстрого инструмента предварительного расчета. Для детального подробного расчета и консультации обращайтесь к нашим специалистам. Расчет и консультация предоставляются абсолютно бесплатно!

Расчет параметров нагревателей шкафа автоматики

Современный мир развивается стремительными темпами, автоматизация всех процессов производства становится все более распространенной задачей. В связи с этим актуальным становится вопрос увеличения срока службы различного электротехнического оборудования.

Самым оптимальным решением задачи защиты электрооборудования является размещение его в защитных шкафах. Электротехнические шкафы защищают приборы внутри от воздействия пыли, влажности, капель воды и прочих негативных воздействий. Правильный подбор шкафа автоматики позволяет обеспечить вашему оборудованию максимальный уровень безопасности от негативного влияния окружающей среды.

Внутри самого шкафа автоматики также имеются различные факторы, которые могут отрицательно сказаться на функциональности оборудования.

Перегрев

Электроприборы, размещаемые в шкафу автоматики, выделяют определенное тепло. При высокой температуре окружающей среды они могут перегреваться, что в большинстве случаев приводит к выходу оборудования из строя. В данном случае необходимо обеспечить достаточную вентиляцию воздуха, помочь с чем могут вентиляторы для шкафов автоматики.

Низкие температуры

Вторым важным фактором, который отрицательно сказывается на работоспособности оборудования, является холод. Большинство приборов абсолютно не рассчитаны на работу при отрицательных температурах, поэтому очень важно установить дополнительные обогреватели в шкафу автоматики, если он расположен на улице или в помещении с недостаточным отоплением.

Низкие температуры воздуха приводят к еще одной проблеме внутри шкафов управления – выпадению конденсата. Конденсат будет появляться в том случае, если температура внутри шкафа будет ниже точки росы. Точка росы – это предельная температура, при которой частицы влаги в воздухе начинают конденсироваться. При использовании обогревателей ОША температура внутри шкафа будет нормализоваться, и конденсат выпадать не будет.

Точка росы зависит от влажности воздуха. В таблице ниже представлены данные о значениях точки росы для определенной влажности окружающей среды.

Для нейтрализации всех негативных факторов, влияющих на работу электрооборудования в электротехнических шкафах управления, нужно произвести правильный расчет параметров обогрева и на их основе подобрать оптимальный набор обогревателей ОША. Для расчета нужно учитывать множество особенностей, которые мы рассмотрим подробнее.

Габариты шкафа автоматики и место расположения

Первым делом нужно измерить габариты шкафа управления и уточнить тип его расположения. На основе этих параметров производится вычисление таких величин:

Эффективная площадь поверхности теплообмена

Площадь поверхности, рассеивающей тепло в окружающую среду

Очевидно, что чем больше будет размер щита управления, тем большей будет площадь поверхности, рассеивающей тепло. Таким образом для охлаждения электроники в шкафу автоматики большего объема понадобится меньший объем охлажденного воздуха, чем для охлаждения того же оборудования в щите меньшего объема.

А в случае обогрева ситуация абсолютно противоположная. Нагреть воздух в шкафу меньшего объема намного проще, чем в большом, плюс к этому, теплоотдача от стенок компактного шкафа будет меньше.

Для проведения расчета эффективной поверхности теплообмена можно воспользоваться данными из таблицы:

Как видно по данным таблицы, не только площадь поверхности шкафа важна, но и то, как он расположен. Если шкаф стоит отдельно, то тепло с поверхности будет отдаваться от всех стенок щита управления, а размещенный на стене в середине ряда будет отдавать тепло с намного меньшей площади.

От константы воздуха зависит еще один участвующий в расчетах параметр – плотность теплового потока. По сути это скорость рассеивания тепла внутри электротехнического щита управления. Данный параметр имеет обратно пропорциональную зависимость от значения атмосферного давления. Чем оно ниже, тем дольше будет происходить рассеивание тепла. Как всем известно из курса школьной физики, чем выше точка над уровнем моря, тем меньше будет атмосферное давление. Следовательно, чем выше над уровнем моря будет расположен шкаф управления, тем хуже будет рассеиваться тепло.

Для России в средней полосе высота над уровнем моря равна 170 м, следовательно, константа воздуха для средней полосы России равна 3,2 м3К/Втч.

Материал корпуса шкафа управления

Материал, использующийся при изготовлении корпуса электрощита, является также немаловажным параметром, ведь от него зависит коэффициент теплоотдачи.

Коэффициент теплоотдачи – это количество теплоты, которое за единицу времени переходит через квадратный метр эффективной поверхности теплообмена от более нагретого к менее нагретому теплоносителю.

Для примера шкаф из листовой стали с окрашенной поверхностью будет иметь К=5,5, в случае с нержавейкой К=4,5, а для алюминия коэффициент будет равен 12. Таким образом, если сравнить два щита управления с равными габаритами, но один будет алюминиевый, а второй стальной, то снизить температуру алюминиевого щита управления будет намного проще, ведь его поверхности будут быстрее остывать и передавать тепло окружающей среде. Именно поэтому алюминий часто используется в качестве материала для радиаторов охлаждения.

Тепловыделение оборудования в шкафу управления

Немаловажным критерием для выбора корпуса шкафа управления и климатического оборудования внутри является сами электроприборы. Различное оборудование выделяет различное количество тепла. Есть приборы, которые значительно нагреваются, например, блоки питания, трансформаторы, частотники, реле. Если в вашем шкафу автоматики присутствуют перечисленные или подобные приборы, обязательно включите в расчет суммарную теплоотдачу от них.

Расчет внутренней температуры шкафа управления

Температура внутри шкафа вычисляется по формуле:

Где Твнут – температура внутри шкафа управления,

Тнар – температура окружающей среды

Qv – тепловыделение от установленных в шкафу приборов

k – коэффициент теплоотдачи материала корпуса

А – эффективная поверхность теплообмена

В случае, если вы не знаете точный показатель тепловыделения оборудования вашего ШУ, то подсчитать его самостоятельно вам поможет следующая таблица:

Формула для расчета

Q_пч = суммарная мощность * 0,05

Q_бп = суммарная мощность * 0,1

Q_а = суммарный ток * 0,2

Q_п = суммарный ток * 0,4

Q_т = суммарная мощность * 0,1

Q_р = суммарный ток нагрузок по каждой фазе * 1,2

Тепловыделение суммарное Qv считается как сумма тепловыделения всех элементов.

Таким образом в результате расчетов мы получим внутреннюю температуру шкафа управления и поймем, является ли она достаточной для стабильного функционирования оборудования. Если вычисленная температура меньше, чем оптимальная, то в электрощите нужен дополнительный обогрев при помощи обогревателей ОША.

Расчет мощности обогрева шкафа автоматики

Мощность, необходимая для обогрева шкафа автоматики, рассчитывается по формуле:

Р=А* k*(Твнутр-Твнеш) - Qv

Где Р – мощность нагревателей

Твнеш-Твнутр – разница температур между температурой внутри шкафа и окружающей средой

k – коэффициент теплоотдачи материала корпуса шкафа

Qv – суммарное тепловыделение оборудования

На основе полученной мощности производится подбор обогревателей ОША и других климатических устройств. Вы можете произвести расчет самостоятельно, использовав калькулятор на данной странице, и выбрать необходимую модель нагревателя ОША исходя из полученного показателя мощности. Или же просто обращайтесь к нашим специалистам за бесплатной консультацией и расчетами по телефону или через форму заказа звонка прямо сейчас!

ОША - это все для обеспечения оптимального микроклимата в шкафах управления и автоматики: обогреватели, вентиляторы, системы управления влажностью и климат-контроль.

Обогреватели шкафов автоматики и управления - узнайте все, что вам нужно знать

Корпусам, в которых размещается ваше основное электрическое оборудование, требуется небольшая дополнительная помощь, чтобы согреться в холодные зимние месяцы. Узнайте, что нужно учитывать при покупке обогревателя электрического шкафа!

Если вам не посчастливилось жить и работать в тропическом климате, можно с уверенностью сказать, что вашему оборудованию потребуется дополнительный нагрев. Корпусам, в которых размещается ваше хрупкое и важное электрическое оборудование, нужна небольшая дополнительная помощь, чтобы согреться в холодные зимние месяцы.

Температура до отрицательных -20 С и даже ниже регистрируется на регулярной основе. Фактически, большинство регионов России в зимний период достигают минимальных значений температуры значительно ниже оптимальных для производителя уровней температуры для электрического оборудования.

Когда температура внутри корпуса увеличивается или уменьшается, это может отрицательно повлиять на электрические компоненты внутри.

Оптимальная рабочая температура для большинства электрического оборудования составляет от 40 до 50 градусов по Цельсию, с минимальными значениями от 20 градусов для стандартного оборудования до 4 градусов ниже нуля для специализированного оборудования.

Температура может легко колебаться от -1 до -10 градусов в течение одного дня, и даже в типично теплых климатических условиях по-прежнему отмечаются отрицательные температуры в своих прогнозах.

Лучше быть готовым, чем быть пойманным незащищенным, что сделает ваш шкаф управления уязвимым для простоя из-за сбоя электрической системы.

1. Факторы, влияющие на температуру

Температура окружающего воздуха

Это не шокирует. Если холодно, то температура самого корпуса и компонентов внутри будет близка к этой температуре. Температура окружающей среды - это просто причудливый термин для обозначения комнатной температуры или температуры окружающей среды.

Электроника, как и вы, будет становиться холодной или горячей в зависимости от окружающего климата. Им требуется дополнительная помощь для поддержания комфортной рабочей температуры, такая как обогреватели и кондиционеры, как и нам.

Солнечный свет

Хотя солнечный свет не способствует повышению температуры, которую мы ощущаем, тепловое излучение от солнца может помочь согреть такие объекты, как тротуар, песок, трава и ваше жилище.

Отсутствие солнечного света может означать более низкие температуры. Зимние дни короче и означают меньшее количество часов светового дня, что означает меньше возможностей для уличных шкафов управления получать тепло от солнца.

Согласно исследованию Университета Сан-Хосе, проведенному в 2002 году, температура в закрытых автомобилях с простым серым салоном повышается примерно на 10 градусов по за 10 минут; 15 градусов за 20 минут; 17 градуса за полчаса; 22 градуса за 1 час; и 25-27 градусов в течение 2-4 часов при нахождении на солнце.

Это дает вам довольно хорошее представление о том, сколько солнечного света может повлиять на температуру в вашем шкафу автоматики.

Холодный ветер - это когда температура объекта снижается за счет проходящего потока воздуха с более низкой температурой. Это может повлиять на температуру в шкафу, нарушив пограничный слой вокруг объектов, нагретых конвекцией.

Разрушая пограничный слой, ветер может заменить теплый воздух у поверхности более холодным. Это может увеличить скорость потери тепла, что снижает температуру окружающей среды вокруг объекта.

Ветер также может затруднить удержание тепла в шкафах автоматики, если они не изолированы должным образом. Вентилируемые корпуса не могут удерживать тепло так же, как изолированные и герметичные.

Незапечатанные отверстия также могут пропускать вредную воду, снег и пыль, что может негативно повлиять на работу вашей электроники.

Влажность может иметь огромное влияние на колебания температуры. Из-за недостаточной влажности в засушливых регионах будет видна огромная разница в температуре днем и ночью.

2. Воздействие холода на электрическое оборудование и шкафы автоматики.

Электрические системы состоят из тысяч компонентов, каждый из которых имеет определенные рабочие температуры и условия, в которых они работают наилучшим образом.

Когда температура опускается ниже точки замерзания, сильные холода могут сильно повлиять на эти компоненты.

Если шкафы не отапливаются должным образом для борьбы с низкими температурами, с вашим оборудованием может произойти следующее:

Металл может потерять пластичность , стать более хрупким, что влияет на его способность выдерживать удары и взрывное давление. Это может снизить надежность металлических корпусов и поставить под угрозу их целостность для защиты от взрывов.

Дифференциальное расширение также необходимо учитывать, если для плотно прилегающих стыков пламегасителей используются разные материалы. Пути пламени должны оставаться открытыми, чтобы обеспечить надлежащую защиту от взрыва.

Если вы живете в районе, где возможно или вероятно, что окружающая среда останется ниже оптимальных рабочих температур вашего компонента, важно выбрать оборудование, которое может выдерживать низкие температуры окружающей среды или иметь способ повышения температуры, например обогреватели шкафов автоматики ОША .

3. Зачем нагревать корпус?

БЕЗОПАСНОСТЬ И РАБОТА

Обеспечение безопасности и функциональности является основной задачей систем обогрева в электрических шкафах. От правильной работы всего оборудования зависит весь ваш производственный процесс; отказ даже одного компонента может иметь катастрофические последствия для производительности.

В чрезвычайно холодных условиях безопасность и функциональность могут быть поставлены под угрозу. Низкие температуры могут иметь огромное влияние на работу электрических компонентов.

Использование обогревателя корпуса предотвращает негативное воздействие холода на эти компоненты. Он обеспечивает оптимальную работу оборудования при сохранении его целостности, что особенно важно для корпусов, расположенных в опасных зонах.

4. Преимущества обогрева корпуса обогревателями ОША

Обогреватель ОША удаляет влагу и предотвращает конденсацию

Негативное воздействие влаги и коррозии можно избежать, если относительная влажность воздуха внутри шкафа остается ниже 60 процентов. Когда влажность достигает 65 процентов, вероятность возникновения проблем, связанных с влажностью и коррозией, возрастает.

Постоянная температура внутри корпуса предотвратит образование конденсата. Это связано с тем, что обогреватель ОША устраняет колебания температуры и снижает вероятность скопления влаги

Обогреватель ОША предотвращает выход из строя и простои оборудования

Поддерживая постоянную температуру внутри корпуса, обогреватель шкафов ОША эффективно продлевает срок службы электрического оборудования и предотвращает вероятность отказа системы. Это гарантирует, что системы не будут работать сверхурочно.

Обогреватели предотвращают образование конденсата, который может повредить чувствительную электронику и привести к прекращению ее работы

Обогреватель ОША поддерживает работу оборудования на оптимальном уровне

Производители указывают оптимальные рабочие температуры для всех электрических элементов. Сохранение корпусов в этом оптимальном температурном диапазоне позволяет электрическому оборудованию функционировать долго и эффективно.

Если компоненты будут оставаться в зоне идеальных температур, это может продлить срок службы компонентов, предотвращая перегрузку

Обогреватель ОША предотвращает коррозию

Влага - естественный враг электрического оборудования. В сочетании с агрессивными газами и пылью он вызывает атмосферную коррозию, что может привести к выходу из строя важных компонентов, таких как автоматические выключатели, шины, реле, интегральные платы и трансформаторы

5. Типы обогревателей корпуса шкафа управления

Есть много типов обогревателей, разной мощности, возможностей крепления и особенностей функционирования. Независимо от того, насколько сложен ваш производственный процесс, у ОША есть обогреватель шкафа автоматики для удовлетворения ваших конкретных потребностей .

Обогреватели шкафа автоматики серии ОША

Обогреватели ОША используют конвекцию для обогрева корпусов. Нагреватели используют токи конвекции воздуха для циркуляции воздуха через корпус обогревателя и через нагревательный элемент, заставляя воздух нагреваться, увеличивая его объем, заставляя его подниматься.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока весь воздух внутри шкафа не нагреется. В результате возникает конвекционный поток, который непрерывно циркулирует нагретый воздух, поддерживая нужную температуру в шкафу.

Обогреватели ОША производятся с алюминиевым радиатором и нихромовым нагревательным элементом в миканитовой изоляции. Эти компактные электронагреватели имеются в диапазоне мощностей от 50 до 250 Вт.

Удобное крепление на DIN рейку позволит легко и просто установить нагревательный элемент в шкаф управления, а встроенный биметаллический термостат не позволит обогревателю перегреться, отключив питание при достижении 115 С и включая его только после охлаждения ниже 90 С.

Обогреватели ОША без вентилятора - самый простой из надежных методов обогрева шкафа. Мы производим нагревательные элементы ОША либо в стандартных вариантах моделей, либо же можем сделать для вас индивидуальный нагревательный элемент по вашим эскизам.

Обогреватели шкафов ОША-в с вентилятором

Если существует необходимость в дополнительном воздухообмене внутри корпуса шкафа управления, выбирайте модель ОШАв с вентилятором.

Обогреватель шкафа автоматики с вентилятором (ОШАв) обеспечивает лучшую конвекцию воздуха, поэтому применяется в шкафах электрооборудования, в которых необходимо нагреть определенный элемент или затруднено перемещение воздуха. Нагревательным элементом в ОШАв, так же, как и в модели без вентилятора, служит реостатная лента фирмы «RESCAL», изолированная слоем термостойкого миканита (слюдопласта).

В зонах, где есть риск попадания в корпус шкафа автоматики пыли и частиц влаги или снега нужно применять обогреватели ОША в пылавлагозащищенном исполнении.

Визуально они не сильно отличаются от стандартных ОША, все дело в исполнении выводов электропитания. В серии ОШАз электровыводы полностью герметизированы, поэтому не боятся попадания влаги и пыли на нагреватель.

Уровень защиты данных нагревательных элементов соответствует классу защиты IP54.

Взрывозащищенные нагреватели шкафов автоматики

Взрывозащищенные обогреватели ОША-Р - единственные обогреватели, предназначенные для использования во взрывоопасных зонах. Они представлены в широком ассортименте мощностей и размеров и гарантируют надежную работу в случаях, когда есть необходимость во взрывозащите.

Убедитесь, что вы покупаете подходящий обогреватель в соответствии с конкретными требованиями вашего шкафа управления и свойств окружающей среды.

6. Что нужно знать, чтобы выбрать подходящий обогреватель корпуса

1. Какая мощность вам нужна?

Различные модели и типы обогревателей будут иметь разную мощность. Узнайте, какая у вас потребляемая мощность, чтобы подобрать обогреватель, подходящий для вашего применения. Для этого вам может понадобиться консультация специалистов или же вы можете воспользоваться нашим калькулятором обогревателей ОША.

2. Какой обогреватель ОША вам нужен?

Если ваш корпус расположен в опасной зоне, он будет иметь специальные сертификаты, чтобы соответствовать стандартам безопасной работы и эффективно предотвращать взрывы.

Некоторые типы обогревателей ограничены ориентацией установки или конструкционным материалом. Хорошо иметь представление о ваших ограничениях по пространству или о несовместимости каких-либо материалов в корпусе.

3. Как вы будете контролировать температуру корпуса?

Многие обогреватели корпуса оснащены собственной системой регулирования температуры или термостатом, но для точной температуры воздуха в шкафу потребуется дополнительный регулятор температуры. Убедитесь, что вы знаете, как установить пределы температуры, чтобы поддерживать тепло там, где оно вам нужно.

Остались вопросы по изделиям для обогрева корпуса шкафа автоматики?

Потребности настолько сильно различаются от случая к случаю, что трудно определить, что подойдет лучше всего.

Но вам повезло! Персонал компании ОША очень хорошо осведомлен, сможет ответить на любые ваши вопросы, и позаботится о том, чтобы вы получили идеальное отопительное оборудование. Свяжитесь с нами по телефону, чтобы получить квалифицированную консультацию прямо сейчас!

Читайте также: