Охлаждение шкафа с частотным преобразователем

Обновлено: 23.01.2025

Частый вопрос - как рассчитать охлаждение электрошкафа? С одной стороны - это комплексный вопрос, с другой, есть две простые формулы, которые позволяют определить необходимое охлаждение электрошкафа через расчёт изменения температуры.

Большинство электронных приборов и компонентов при своей работе выделяют избыточное тепло. Чем опасен перегрев - перегрев электронных компонентов приводит к их ускоренной деградации с последующим выходом из строя. Так как температура большинства электронных компонентов ограничена до 70°C, максимальная температура охлаждающего воздуха, окружающего преобразователь (температура окружающей среды) или подаваемого в него (охлаждающий воздух), ограничена до 50°C. Для некоторых типов устройств и приложений граница составляет 40°C. Стандартно эта информация указана в руководстве по эксплуатации и в технических параметрах устройств. Также отметим, что внутренняя переходная температура между электронными компонентами и радиатором приблизительно находится между 125°C и 150°C.

Как может быть реализовано охлаждения электрошкафа?

конвекционное охлаждение
принудительное воздушное охлаждение шкафа
принудительное воздушное охлаждение через вентиляционные каналы
жидкостное охлаждение
охлаждение с помощью теплообменников и кондиционеров

Какие данные необходимы для расчета охлаждения?

Выделяемая тепловая энергия при полной нагрузке
(= температура окружающей среды внутри электрошкафа).
Максимальная температура воздуха вне электрошкафа или температура подаваемого в электрошкаф воздуха.
Данные расчетов изменения температуры.

Общая мощность тепловых потерь

Общая мощность тепловых потерь - это сумма всех потерь энергии в электрошкафу. Оно должно учитывать все находящиеся в электрошкафу устройства, излучающие тепло, к примеру, трансформаторы, дроссели, блоки питания, преобразователи со всеми принадлежностями и т. д.

Тепловые потери преобразователя

КПД преобразователя указывается равным 97% или 95% – 97%. Но эти данные относятся не к указанной в справочнике “мощности привода”, а к используемой преобразователем электроэнергии.

Например, преобразователь 7,5 кВт с двигателем 7,5 кВт отдает 7,5 кВт механической энергии на валу.

Но по физическим причинам возникают механические и электрические потери в силовой системе привода (преобразователь двигатель механика). Поэтому мощность преобразователя на 7,5 кВт механической мощности равна приблизительно от 9 до 10 кВт электрической (около 10-12 кВА).

Также, к сожалению, не всегда для каждого преобразователя или его опции доступны данные по тепловыделению.

Если данные отсутствуют, то за величину потерь при полной нагрузке преобразователя можно взять 6% от номинального значения в кВт.

Для нагрузок ниже полной могут использоваться пропорциональные полной нагрузке значения, но не ниже 25% от потерь при полной нагрузке .

У преобразователей низкой мощности (ниже 1 кВт) потери выше.
Потери у преобразователей со встроенными или без встроенных фильтров практически идентичны.

Тепловыделение от комплектующих

Преобразователи часто комплектуются входными или выходными дросселями. Тепловыделение этих компонентов также должны быть включены в общее тепловыделение электрошкафа (вместе с другим оборудованием).

И здесь тепловыделение для режима частичной нагрузки может быть рассчитаны заново, но уже не ниже 50% .

Если в электрошкафу установлены тормозные резисторы, то их тепловыделение (в зависимости от нагрузочного цикла) в обязательном порядке должно быть учтено в вычислениях! А лучший вариант вынести тормозные резисторы на крышу шкафа.

Для расчёта необходимо знать мощность потерь для всех компонентов электрошкафа:

Определение температуры в помещении и температуры охлаждающего воздуха

Важно определить температуру воздуха, поступающего в электрошкаф. Необходимо учитывать время года, инсоляцию и другое оборудование. Значения температуры на большой производстве, на котором в летний период работает всё оборудование, могут кардинально отличаться от таковых в зимний период.

Собственно необходимо рассчитать прирост температуры.

Для расчета прироста температуры в электрошкафу можно использовать две простые формулы.

Формула для шкафа с конвекционным охлаждением (естественное охлаждение)

Если внешний воздух в электрошкаф не подается и если охлаждающий вентилятор для воздухообмена в электрошкафу не установлен, то прирост температуры может быть рассчитан из общей мощности тепловыделения излучаемой в электрошкафу и облучаемой поверхности электрошкафа следующим образом:

Охлаждение преобразователя частоты

Такое сложное электронное устройство, как преобразователь частоты (ПЧ), требует тщательного подхода к вопросу охлаждения.

Что и почему греется в ПЧ

В современной электронике сильнее всего нагреваются полупроводники. В случае с преобразователями частоты наибольшее количество тепла выделяют IGBT-транзисторы. Несмотря на то, что они работают в ключевом режиме, их нагрев является определяющим, особенно при работе на мощности, близкой или превышающей номинальную.

Тормозной резистор во время торможения также может быть мощным источником тепла, поэтому его устанавливают на расстоянии или за пределами электрошкафа.

Что влияет на температуру частотного преобразователя

Температура окружающей среды. В данном случае это не погода за окном, а температура внутри электрошкафа, в котором установлен частотный преобразователь. В нормальных условиях температура внутри шкафа может превышать температуру в помещении на 15…20 °С, доходя до +40…+50 °С. Эти температуры являются максимальными рабочими для большинства частотных преобразователей. Производители рекомендуют снижать номинальный ток частотника при высоких температурах окружающей среды.

Номинальный ток. При низком номинальном токе, когда мощность двигателя и преобразователя выбрана с запасом, нагрев может быть очень незначительным. В этом случае можно обойтись без принудительного охлаждения. Однако при номинальной мощности и перегрузках нагрев ПЧ становится заметным. Именно поэтому производители не рекомендуют частые разгоны и торможения – во время этих режимов происходит особенно интенсивное тепловыделение.

Частота ШИМ. Это рабочая частота IGBT-транзисторов. Чем выше ее значение, тем больше нагревается IGBT-модуль. Не рекомендуется поднимать частоту ШИМ выше 8 кГц, если в этом нет особой необходимости. Некоторые производители в руководствах по эксплуатации приводят таблицы или графики, иллюстрирующие падение номинального выходного тока ПЧ при повышении температуры и частоты ШИМ.

Правильная установка ПЧ

Существуют определенные правила установки частотного преобразователя, соблюдение которых обеспечит его качественное охлаждение.

ПЧ необходимо монтировать на металлическую поверхность и только в вертикальном положении. Вокруг преобразователя должно быть свободное место для конвекции воздуха.
Поскольку пыль затрудняет процесс охлаждения, необходимо минимизировать ее попадание в шкаф, где установлен ПЧ. Обычно преобразователи имеют класс защиты IP20, поэтому для их монтажа используют электрошкафы с более высоким уровнем защиты (IP54 и выше).
Шкаф, в который устанавливается преобразователь, должен иметь внутри свободную конвекцию воздуха. Для лучшего охлаждения необходимо использовать принудительную вентиляцию. В особо тяжелых условиях эксплуатации может потребоваться применение систем кондиционирования.
Когда в шкафу установлено несколько преобразователей частоты, они должны быть расположены на расстоянии не менее 5 см друг от друга.

Управление охлаждением

Охлаждение частотного преобразователя обеспечивается встроенным вентилятором, который «снимает» горячий воздух с радиаторов IGBT-модулей. Таких вентиляторов может быть несколько, они могут устанавливаться как в верхней, так и в нижней частях ПЧ.

Работа вентилятора в постоянном режиме не всегда целесообразна, ведь при этом он загрязняется и уменьшается его ресурс. Поэтому в ПЧ может быть реализовано несколько режимов работы встроенных вентиляторов, настройка которых производится в программном меню:

Вентилятор работает всегда, когда на ПЧ подано питание.
Вентилятор включается при пуске, выключается при остановке привода или по команде “STOP”.
Вентилятор включается при пуске, выключается через некоторое время после остановки привода.
Вентилятор включается в зависимости от температуры радиатора (предпочтительный режим).
Вентилятор выключен всегда (нежелательный режим).

Обычно в частотном преобразователе осуществляется постоянный контроль температуры с помощью встроенных датчиков. При перегреве выдается ошибка, и привод останавливается. Для контроля охлаждения также применяют вентиляторы с обратной связью (контроль вращения).

Стоит сказать, что целесообразно управлять не только встроенными вентиляторами, но и вентиляторами охлаждения шкафа. Для этого можно установить внутрь шкафа термоконтроллер (термореле), по сигналу которого будет подаваться питание на вентилятор. Это особенно полезно, если шкаф установлен в месте, где температура существенно меняется в течение суток или в течение года. Таким образом не только экономится ресурс вентилятора, но и отпадает необходимость технического обслуживания воздушного фильтра в холодное время.

Техническое обслуживание

Чтобы охлаждение преобразователя частоты происходило без проблем, необходимо регулярно проводить техническое обслуживание. ТО включает в себя:

Частотное регулирование от А до Я

Управление электродвигателем на основе изменения частоты напряжения питания расширило возможности для повышения производительности и энергоэффективности. В России и странах СНГ приводную технику можно встретить в разных отраслях: например, решения на основе преобразователей частоты всё чаще реализуют в энергетике и жилищно-коммунальном хозяйстве. Наиболее распространены применения с насосами, вентиляторами, компрессорами.

Управление производительностью

Изначально у преобразователя частоты была задача повысить эффективность асинхронного электродвигателя. Классическая модель представляет собой систему плавного изменения частоты вращения и крутящего момента привода. Процесс построен на зависимости скорости вращения магнитного поля от частоты переменного питающего напряжения.

Наибольшее распространение получили электронные преобразователи. В основе конструкции силовая часть на полупроводниках (транзисторах или тиристорах) и схема управления на базе микроконтроллера.

Скалярный принцип регулирования преобразователем обеспечивает напряжение определённой частоты и амплитуды. Это востребовано в применениях с изменением скорости вращения ротора в зависимости от нагрузки. Нижний предел в 10 % от номинала и управление несколькими двигателями максимально увеличивает эффективность эксплуатации насосов и вентиляторов.

Векторный режим даёт на выходе постоянную частоту вращения ротора вне зависимости от нагрузки. В результате достигается позиционирование точного положения вала и поддержание частоты вращения, регулирование момента при низких скоростях и пуск двигателя с но минальным моментом. Такие решения востребованы там, где необходимы безотказность и производительность.

Пуск и настройка преобразователя частоты возможны с панели оператора устройства или через персональный компьютер. Наличие русскоязычного интерфейса удобно для эксплуатирующего персонала. Подключение по дискретным входам и «сухим» контактам делает частотный преобразователь исполнительным механизмом внешней системы управления. Ряд моделей можно запрограммировать по событиям для автоматизированных процессов.

От простого к сложному

Эра массового применения преобразователей частоты началась в 1968 году, когда концерн Danfoss первым в мире приступил к серийному производству приводной техники — это была модель VLT 5. С тех пор конструкторы компании добились многого: сегодня в линейке десятки универсальных, профессиональных и специализированных серий низковольтных и высоковольтных преобразователей частоты и тысячи вариантов исполнения. За прошедшие полвека выпущено порядка 25 млн устройств.

Возможности приводной техники разнообразны. Модели представлены в диапазоне мощностей от 0,18 кВт до нескольких мегаватт с широким спектром номиналов и напряжений. Частотные преобразователи совместимы со всеми типами электродвигателей и источниками питания. Функционал позволяет иметь непосредственную связь с питающей сетью и промежуточное звено постоянного тока, возможно подключение трёхфазного двигателя в однофазную сеть. В большинстве моделей настройка конфигурации происходит автоматически.

Удобство модульной платформы — в гибком подборе необходимых силовых опций в зависимости от применения. К примеру, DC/DC-преобразователь способен повысить напряжение для потребностей привода. Выпрямитель на IGBT-транзисторах производит рекуперацию энергии в сеть. Сетевой преобразователь из постоянного тока создаёт сеть переменного тока.

На российском рынке под разными брендами представлено множество частотных преобразователей, различных по конструкции, принципу действия, способу управления. Среди производителей такие марки как Schneider Electric, ABB, Siemens, Hyundai, Toshiba, Hitachi, «Веспер» и др. Специально для отечественного рынка Danfoss разрабатывает и производит в Российской Федерации ряд наиболее востребованных моделей. В программе развития концерна — дальнейшее расширение мощностей в Подмосковье.

Сегодня в линейке Danfoss имеются десятки универсальных, профессиональных и специализированных серий низковольтных и высоковольтных преобразователей частоты и тысячи вариантов исполнения.

Выбираем модель

На первый взгляд, подобрать частотный преобразователь для конкретного применения достаточно сложно: у каждого производителя своя классификация и особые конструкторские решения. Однако на практике всё решают несколько основных моментов.

Первое, что влияет на выбор частотного преобразователя, — сфера применения. Все преобразователи частоты осуществляют плавное регулирование скорости и снижение пусковых токов. При этом общепромышленные модели имеют унифицированные возможности — в зависимости от научно-технического потенциала производителя, а для решения конкретных инженерных задач разрабатывают специализированный функционал.

Как в жилищно-коммунальной сфере, так и в энергетике специализированные устройства управляют насосами в тепловых пунктах и котельных, на объектах водоснабжения. Уникальные алгоритмы отвечают за автоматизацию работы приводов в вентиляционных установках и функционирование компрессоров в холодоснабжении. Есть решения для противопожарных систем в зданиях и оптимизации лифтов.

Для удобства потребителей компания Danfoss называет серии преобразователей частоты согласно их предназначению, например, VLT HVAC Drive, AQUA Drive, Lift Drive, Micro Drive или VACON 100 FLOW.

Второй момент — определение подходящей под проект модели и её типоразмера. Здесь необходимо соблюдать правило двух неравенств: номинальный ток устройства всегда превышает номинал двигателя, и максимальный ток также должен быть больше.

Соотношение максимального и номинального момента может составлять от 110 до 250 %.

Следует помнить, что под максимальным током преобразователя частоты подразумевается перегрузочный ток, который он обеспечивает в течение одной минуты. Максимальный ток двигателя зависит от момента при запуске и напрямую связан с типом применения.

Практика показывает, что для насосных и вентиляторных решений достаточно перегрузки 110 %, а для автоматизации — 150–160 %. Когда возникает потребность увеличить это значение, просто выбирают частотный преобразователь большего типоразмера.

При подборе учитывают напряжение питающей сети и тип двигателя, выбирают дополнительные опции. В частности, для интеграции в системы управления автоматикой здания (BMS) или программно-аппаратные комплексы сбора данных и диспетчерского контроля (SCADA) предусматривают сетевые интерфейсы.

Характеристики преобразователя частоты и степень необходимой защиты корпуса должны соответствовать условиям эксплуатации: температуре окружающей среды, уровню влажности, высоте над уровнем моря и сейсмичности района. Важен и способ монтажа — на стену, напольное исполнение или в шкафу.

Для быстрого подбора оборудования ряд производителей предлагает онлайн сервис, такой как конфигуратор Danfoss. В специальное приложение достаточно ввести исходные данные, чтобы получить оптимальную конфигурацию преобразователя частоты под конкретное применение и условия по приобретению выбранного оборудования.

При подборе частотных преобразователей учитывают напряжение питающей сети и тип двигателя, выбирают дополнительные опции. Например, для интеграции в системы BMS или программно-аппаратные комплексы SCADA предусматривают сетевые интерфейсы.

Функционал для систем ОВиК Функционал частотных приводов, используемых в HVAC-отрасли, оптимален именно для автоматизации управления систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Целевые назначения: фанкойлы, приточные и вытяжные вентиляторы, воздушные и холодильные компрессоры, чиллеры. Встроенная функция пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулирования изменяет производительность системы в зависимости от текущего перепада.

Одна из новинок сегмента — интегрированный преобразователь давления воздуха, который способен контролировать сразу четыре зоны перепада давлений. Оригинальное решение упрощает рабочую схему, не требует применения датчиков на вентиляторах и фильтрах. Дискретные выходы и протоколы связи обеспечивают передачу данных в комплексы BMS и SCADA.

Лучшие модели имеют встроенный контроль загрязнения фильтров и обрыва ремня, пожарный режим, температурный диапазон эксплуатации от –25 до +50 °C. Цифровые решения позволяют настраивать через смартфон или планшет работу как частотного преобразователя, так электродвигателя. Отличия специализированных устройств типа AQUA и FLOW заключаются во встроенных функциях для насосных агрегатов. Сюда входят регулирование расхода и управление обратным клапаном, компенсация потерь давления в трубопроводе.

«Спящий режим» производит автоматическое отключение насоса при низком водоразборе и включение при его повышении. Как известно, на насосных агрегатах плохо сказываются низкие обороты, и лучше не переходить порог в 20–25 %.

«Контроль утечек» реализован на контроле давления, а «компенсация расхода» на принципе уменьшения гидравлического сопротивления в системе со снижением расхода. Безотказную работу оборудования гарантирует защита от «сухого хода».

Встроенный каскадный контроллер необходим при эксплуатации насосной группы: он регулирует скорость одного агрегата, затем по необходимости происходит подключение следующих. Более эффективен режим «ведущий/ведомый» (master/slave), когда преобразователь частоты управляет всей группой. В этом случае насосы синхронизированы между собой и имеют одну скорость.

Регулирование насосов по сигналу обратной связи в больших диапазонах обеспечивает ПИД-регулятор. Наличие в устройстве постоянного и переменного момента позволяет управлять любыми насосными агрегатами: центробежными, осевыми, поршневыми, плунжерными.

Для насосов с невысокой степенью автоматизации и регулирования вентиляторов и бытовых дымососов административных и производственных помещений производители предлагают упрощённые модели. К примеру, преобразователи частоты типа HVAC Basic Drive и Micro Drive оснащены минимально необходимым защитным функционалом при полном наборе регулирующих опций.

Способы управления частотным преобразователем

Существует несколько способов управления частотным преобразователем. В процессе работы ПЧ происходит оперативный контроль следующих функций:

Пуск – Останов (Старт – Стоп). Управление началом вращения и торможением подключенного двигателя.
Установка скорости. Настройка рабочей скорости привода.
Аварийный останов. Аварийное снятие силового питания, сигнал разрешения работы.

Эти изменения в работе ПЧ производятся путем подачи сигналов с внешних устройств либо с панели управления. Остальными параметрами можно управлять исключительно с панели управления, причем некоторые из них активны только при выключенном двигателе.

Способы управления могут быть следующими:

управление с помощью клавиатуры (панели управления) частотного преобразователя
управление с помощью пульта ДУ
аналоговый вход (изменение текущей скорости вращения двигателя)
дискретные входы (изменение различных состояний и параметров преобразователя)
последовательный интерфейс RS-485 либо его аналог

Рассмотрим управление преобразователем на примере ПЧ Prostar PR6000.

Управление с помощью пульта ДУ

В отличие от панели управления пульт может иметь кабель длиной до 500 м, по которому передаются сигналы последовательного интерфейса.

Пульт управления имеет клавиши RUN (Пуск), STOP/RESET (Стоп/Сброс), JOG (работа в импульсном или толчковом режиме). Также можно сбрасывать ошибки, менять значение частоты и направление вращения двигателя, изменять прочие параметры.

Управление через аналоговый вход

В преобразователе частоты PR6000 имеется два аналоговых входа – AI1 и AI2. Это выгодно отличает его от других моделей с одним аналоговым входом.

Управление через дискретные входы

У преобразователя PR6000 имеется 8 дискретных (цифровых) входов: FWD (вперед/стоп), REW (назад/стоп) и 6 входов DI1…DI6.

Дискретные входы DI1…DI6 являются многофункциональными, они программируются на разные функции, которые запускаются при активации соответствующего входа.

Управление через последовательный интерфейс

При работе через интерфейс RS-485 преобразователь частоты управляется контроллером либо персональным компьютером через специальный адаптер-преобразователь RS-485/RS-232.

Через этот интерфейс преобразователь может не только принимать команды на изменения параметров и состояния, но и выдавать информацию о своем текущем состоянии на другие устройства. Также по интерфейсу RS-485 может поддерживаться связь с другими преобразователями.

Далее поговорим о способах оперативного управления режимами ПЧ.

Старт/Стоп двигателя

Запуск и останов двигателя может производиться следующими способами.

С панели управления преобразователя частоты. Для этого используются кнопки RUN, STOP/RESET. Если нужен кратковременный запуск, используется кнопка JOG.
Подачей сигнала на дискретные входы FWD, REW при двухпроводном управлении. Для трехпроводного управления нужно задействовать один из дискретных входов DI1…DI6 и запрограммировать его соответствующим образом. Режим выбирается параметром Р077. Любой из этих входов можно также использовать для импульсного запуска (команда JOG). При двухпроводном управлении для работы двигателя необходим постоянный сигнал на соответствующих входах. При трехпроводном достаточно кратковременного сигнала.
Через последовательный интерфейс командами с контроллера. Выбор источника команды Старт/Стоп в ПЧ Prostar PR6000 производится в параметре Р006.

Двухпроводное управление пуском/остановом

Трехпроводное управление пуском/остановом

Управление частотой

ПЧ может управлять скоростью несколькими способами в зависимости от конкретного оборудования.

Управление скоростью при помощи переменного резистора, установленного на клавиатуре (панели управления) ПЧ.
Дискретное изменение при помощи клавиш панели управления Вверх/Вниз.
Дискретное изменение при помощи контактов (любых двух), подключенных ко входам DI1…DI6. При активации соответствующего дискретного входа происходит уменьшение либо увеличение скорости в заданных пределах с заданным шагом.
Примечание. В вариантах 2 и 3 при включении питания двигатель запускается на частоту, установленную в параметре Р005. В процессе работы частоту можно оперативно изменять. Если измененное значение частоты необходимо запомнить, используется параметр Р155.
Задание скорости при помощи аналоговых сигналов напряжения или тока, поступающих на входы AI1, AI2. Аналоговые сигналы могут комбинироваться в разных вариантах.
Задание в соответствии с частотой импульсов на входе DI6.
Через интерфейс RS-485 от контроллера. Выбор канала управления частотой осуществляется параметром Р004. Верхняя и нижняя рабочие частоты устанавливаются в параметрах Р009 и Р010. Скорость работы двигателя в импульсном (толчковом) режиме JOG задается параметром Р052.

Аварийный останов ПЧ

Кроме штатного останова функцией Стоп с заданным замедлением используются два способа экстренного останова двигателя и отключения ПЧ.

Шкаф с преобразователем частоты

Использование частотных преобразователей в электроприводе насосов и насосных установок позволяет оптимизировать управление, существенно увеличивает срок службы трубопроводной системы и самих агрегатов, повышает производительность, снижает потребление электроэнергии и эксплуатационные расходы. Комплектовать каждый агрегат преобразователем частоты и индивидуальной станцией управления в большинстве случаев экономически невыгодно. На насосных станциях различного назначения используют шкафы управления.

Сферы применения шкафов управления на базе преобразователей частоты

Шкафы управления электропроводом насосных агрегатов используют:

В централизованных и автономных системах водоснабжения. Шкафы с преобразователями применяются на насосных станциях водозабора, орошения, подачи воды бытового и хозяйственного назначения в здания и сооружения.
В системах подачи горячей воды и отопления. Шкафы управления обеспечивают регулирования производительности насосных агрегатов по температуре, расходу, давлению в сети.
В промышленных системах охлаждения. Электрооборудование на базе частотных преобразователей обеспечивает отвод тепла и эффективное охлаждение промышленного оборудования.
В технологических линиях пищевой, химической и других отраслях промышленности. Для обеспечения согласованной работы дозаторов и других элементов технологической цепочки широко применяют шкафы на базе преобразователей частоты.
В системах пожаротушения. Шкаф управления обеспечивает оптимальный режим работы жокей-насоса, автоматический пуск основных агрегатов при пожаре и связь с другими инженерными системами.

Управление осуществляется в автоматическом режиме. При возникновении внештатных ситуаций и аварий предусмотрен ручной пуск и отключение насосных агрегатов.

Состав шкафа управления на базе частотного преобразователя

Шкафы управления насосными установками и станциями состоят из устройств автоматики, аппаратов защиты, средств индикации и других элементов. Они содержат:

Автоматические выключатели, устройства защитного отключения. Эти устройства выполняют функцию коммутации и защиты силовых и управляющих цепей.
Частотный преобразователь. ПЧ выполняет функцию регулирования производительности насосных агрегатов и защиты приводных электродвигателей.
Систему автоматического включения резерва. При перебоях в электроснабжении АВР осуществляет переключение питания на резервную линию, генератор или АКБ. При появлении напряжения в сети, осуществляется обратное переключение.
Управляющий контроллер. Это устройство используются для контроля, задания режимов работы насосного оборудования и передачи данных на высший уровень АСУТП. В шкафах управления двумя-тремя агрегатами применяется упрощенная схема без контроллера. В этом случае частотные преобразователи выполняют функции ПИД-регулятора.
Электромонтажную арматуру. Этот элемент используется для соединения токоведущих линий.
ЖК-панель и индикаторные лампы. Такое оборудование служит для отображения режимов работы, сигнализации о ненормальных и аварийных режимах работы, индикации состояния всех элементов станции водоподачи.
Устройства для накопления, обработки и передачи информации. В сложных многоуровневых системах автоматизации шкафы содержат концентраторы, маршрутизаторы и другую аппаратуру для сбора и отправки данных на удаленные пункты.
Систему вентиляции и подогрева, обеспечивающую отвод тепла от электроаппаратов и поддержание заданного температурного режима. При разработке управляющих шкафов необходимо выдерживать расстояния до других электроаппаратов и стенок для эффективного охлаждения. В отдельных случаях рекомендуется установка отдельных вентиляторов.

Преимущества шкафов управления

Возможность использовать аппаратуру и оборудование в незащищенном от пыли и влаги корпусе.
Удобный доступ для настройки, проведения технического обслуживания и ремонта оборудования.
Контроль характеристик, режимов работы насосов и станции в целом.
Снижение потребления электроэнергии за счет оптимизации характеристик сети.
Экономия затрат на ремонт трубопровода, запорно-регулирующей арматуры. Удлинение промежутка между техническими обслуживаниями и ремонтами насосов.
Снижение вероятности гидравлических ударов при пуске и отключении.
Сокращение числа обслуживающего персонала.

При размещении частотного преобразователя в шкафу, соединения нужно выполнять экранированными кабелями. При необходимости нужно устанавливать фильтры для защиты от электромагнитных помех или применять преобразователи частоты со встроенными ЭМФ.

Функции шкафа управления

Функционал этого оборудования проектируется в соответствии с особенностями насосной станции. Обычно шкафы управления должны обеспечивать:

При помощи частотного преобразователя, коммутационных электроаппаратов, контроллера реализуются различные алгоритмы автоматического управления, ручные режимы с заданием параметров с панели или диспетчерского пункта, а также осуществляется прямой пуск.

Подключение и ввод щита управления на базе частотного преобразователя к насосам

При подключении насосов необходимо использовать силовые и контрольные кабели, рекомендуемого производителем сечения. Монтаж выполняется в следующем порядке:

Установка и фиксация шкафа.
Монтаж датчиков температуры и давления на трубопроводе.
Подключение силового кабеля от вводного автомата.
Присоединение контрольных кабелей от датчиков и к удаленным пунктам управления.
Настройка частотного преобразователя и программирование контроллера.
Пробный пуск и корректировка.

Шкафы на базе частотных преобразователей можно проектировать как для управления группой насосов, так и для больших станций с несколькими десятками мощных агрегатов. За счет снижения затрат на обслуживание, ремонт, электроэнергию, оптимизации управления, шкафы на базе частотных преобразователей дают хороший экономический эффект. Средний срок их окупаемости составляет 2 года.

Читайте также: