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 大功率驱动柜冷却方式的选择

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麦福明
侠士

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楼主    2019-07-10 14:14:30
主题:大功率驱动柜冷却方式的选择 精华帖 

最近去客户现场,看到客户的S120 驱动柜,驱动器功率aim+alm+mm 功率500kw,设备厂商选用威图的原装柜和原装空调,用空调做电柜的冷却。结果驱动器报过热报警,无法使用,后来只能在柜门上开通风孔,把电柜上面密封板拿开,驱动器才能开机长时间工作。

这里和大家探讨一下:

什么情况下电柜用空调冷却?

什么情况下用驱动器本身风扇强制风冷?

什么情况下用水冷?


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华山松柏
奇侠

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1楼    2019-07-10 15:01:57
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

一般来说空调是首选,但不是有了 空调就万事大吉了,空调的保养,变频器的保养都必须跟上,特别是变频器的散热,原因是长时间的使用后散热片上会有大量的灰尘堆积在上面。当然如果发热量特别大而空调制冷又跟不上的话又当别论。

学无止境
kdrjl
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2楼    2019-07-10 15:33:18
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

用空调我想应该是周围环境极差状态,所以把驱动柜体密闭,采用空调制冷实现局部环境温度保持正常环境温度。但是空调的缺点是,成本高,冷热交换能力有限。


强迫风冷,是驱动柜最常见的冷却形式,它要求周围环境温度不能太高(40度以内),并具有足够的空间和进出风口的截面积。


水冷,对于安装尺寸受限的场所,要求驱动柜体积小,且散热效果好的场所。过去一提水冷,都会谈虎变色。因为漏水导致驱动系统短路的问题很头疼。现在好像这方面的问题基本没。水冷系统比较贵吧?


如果是我,会用风冷和水冷方案,不会采用空调冷却方案。除非现场需要环境仓,那我也会把驱动控制柜置于环境仓之外的。


个见。

我是你的朋友
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至圣

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4楼    2019-07-10 16:50:24
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

个人观点,建空调房是解决电柜冷却的比较有效的方法。

电柜空调,如果处理不当(凝结水)有炸机的可能,早前我有一帖发过,一套德国设备因电柜空调凝结水处理不当,造成电柜大面积电气炸机的惨状,说起来问题非常严重不为过。

痛定思痛,因为现场场地限制,没有选择的余地,只能为各设备电控柜间空调房,自此,电气冷却、干净等一系列问题都一了百了的解决了。

麦福明
侠士

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6楼    2019-07-10 19:53:22
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

最好的办法是把电控柜放到空调房间里,应该是冷却成本最低了。

在印刷行业,有一种方案是不做电柜,把驱动器和控制放在一个类似集装箱里,用家用空调进行冷却。

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至圣

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16楼    2019-07-11 17:06:46
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

至于大家说的风冷,我曾经给一台西门子394KW直流电机改造过风冷方式。

原风冷4KW电机就近安装,冷却空气用无纺布过滤,由于工厂环境很差,一天运行下来那块无纺布基本成了一块防雨布,严重影响到电机的散热问题。

由于工厂空间影响,上部有15T行车通过,我只能通过几个弯曲才做好的,镀锌板做通风管道,直接从工厂边的配电房处引入一个通风口,也是考虑到空间气温和湿度的原因。现在,好多了,也不需要老是为那块防雨布担心了,对电机冷却的维保工作明显降低。真所谓长疼不如短疼,大大的疼一次,嘿嘿,问题反而痊愈了。

看似小问题,如果遇见还真的头痛。

Zane
至圣

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18楼    2019-07-11 23:14:45
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

 

 

 


大功率驱动柜,一个是西门子原装的,一个是自己成套的,要设计通风通道的


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yming
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22楼    2019-07-12 21:13:09
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

我的经验就是柜内正压。所有缝隙都在出风;什么灰尘、水雾都进不来。

送风压力大于出风压力。做好进风过滤、温度控制,算好流量就可以了。


要点是进风过滤器。过滤效果好,截面要足够大。


学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
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至圣

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27楼    2019-07-13 11:30:58
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

我的空调房是采用隔热岩棉板,板厚大概50mm,隔热保温、防火非常好,再加一个5匹的立式空调进行对电柜的冷却,效果还是好的。另外,这个空调房由于相对密封,外界的灰尘什么的就不容易进入到电柜的那些功率元件的散热器上,之前,一个季度用氮气吹扫,现在基本是一年吹扫一次了,降低了人工工作量。

你为什么要镀锌钢网?通风循环、热交换原因?没有这个必要,就是靠空调的内机换热器进行热交换。

说实在现在国内空调质量确实做的不错的,到是那些所谓的电柜空调(用过3、4个品牌的)使用一、二年效果明显下降。

28楼说的有道理,我也是在空调房的顶部,挂了一个直径600mm的轴流风扇进行热交换的。

zcomin
至圣

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35楼    2019-07-15 01:04:31
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择
S120水冷的是变频器上面走电缆,水管在下面,加压力流量监控,有泄漏容易发现,也不会导致大的问题。
S120书本型模块,有风道外置的型号,即穿柜式散热。
再有电柜可以在电柜门只按装空调的交换器,压缩机外置,这样功率大 。威图的也可以的。
S120装机装柜型功率单元有二代的,用了新一代的功率器件,发热量更少。
LLLWH
奇侠

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43楼    2019-07-17 11:21:45
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

  大功率驱动器,发热量最大,也最怕热的是IGBT功率模组,整流模组,温度过高对它自己伤害最大。而一般电子板,即使是开关电源的电子板。不用外加的散热方式。一般也问题不大,因为它自身发热量太小了。

  对大型的轧钢厂,功率特别大的驱动器,空调我认为不是最好的方案。我见到过加空调的。对动辄几万安培电流的装置的发热量,空调安装了不少,问题也不少,那么多的空调感觉还是不够给力,现象就是所有空调都是长期运行,无法间歇运行,而空调这么用不说这个电费有多少。就是这个空调的故障率大幅上升。而空调的维修又很专业。经常维修人员不能及时到位,或维修慢,影响设备正常运行。

   有的轧钢厂处理的就比较好。因为大功率装置发热最大功率部分是独立的柜子,所以在柜子顶板加镀锌铁皮制作的粗大的通风管道,把这最大的热量强制抽出去。这样柜子所在的房间温度就不会太高。因为热量大部分都抽走了。这时运行空调的效果就好一些。当然缺点就是循环风带来的灰尘污染柜内,需要加通风过滤,定期清灰。

  对一些制造业数控机床众多的车间,有的是采用整个车间空调化。因为这些设备的发热量并不大。有些不是空调车间的老厂房,在最热的时候建议打开所有配电柜们,关闭配电柜的空调,因为车间环境温度一般最大也就接近40度。柜内大功率驱动器都有自己的风机散热。维持和环境温度接近是可以的。热天最多一个月的时间,这时再清灰关闭配电柜门。实际证明是有效的。因为大部分数控系统配电柜配的空调功率都偏小,最热的天它已经无法平衡柜内温度。机床会经常报各种乱七八糟的警,门一打开,都没事了。


yming
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44楼    2019-07-17 17:59:48
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

不是的。


普及一下知识:


物体的温度,本质上是一类能量(热能)。 其本质上是原子(分子)的振动;


传热,是振动(幅度)大的传递到旁边振动幅度小的;依次传递。对于绝热系统,最终达到振动一致,即温度一致(热平衡)。


热传递的速度:取决于温度梯度。同样条件,梯度越大,传热速度越快。(流量越大传热越快)


导热速度:与材料性质相关,通常导电物体也是导热物体(不绝对)。对于气体来说,分子距离远,导热不好。


热容量:温度变化一摄氏度所需要的能量。(我记得水是最大的)


气压:物体所受的气压,实质上是气体分子以一定速度碰撞物体的冲量平均值。它也影响物体的传热效率。


柜顶引风机的目的:

热空气比重轻,柜顶风机目的是将其排出。不得积累,导致影响驱动装置自带风机的传热(包括柜内温度;风机流量)。


机柜下端送风机:要求压力,流量大于柜顶引风;从上述所知,送风温度低一些,压力大一些,空气密度较大。有利于传热。送风质量只要求干净,无尘埃;温度较低一些即可;湿度以不结露为准(90%也可以)。多生产线、多点时,使用进风管道最简单可靠。


柜内风道设计:根据驱动装置的散热风道来设计;使其有基本气流通路走向的通道。这完全取决于该装置原始设计。你能做的就是加装隔板;设计进风道;尽量减少气流流经不必要的表面。(所有流经的表面就会带来灰尘积累的隐患。对吧?绝对无气流;绝对干净。)


柜内正压,是保证柜内装置、元器件常年干净的最好的方法。

学而时习之,不亦说乎?温故而知新,不亦乐乎?
WWCWWC
至圣

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45楼    2019-07-19 17:28:11
精华帖  主题:回复:大功率驱动柜冷却方式的选择

空调房图示:

说实在,原电柜空调的风道设计还是蛮有意思的,冷风的出风口用扁型pvc管及软连接直接连接到发热元件的入风口,出风口上方为空调的进风口。

另一则空调房:

空调房采用5mm厚度的防火岩棉板,隔热保温,防火。该空调房因现场环境限制,主机架在空调房屋顶,房子温度显示在另一侧,方便操作员监控。

由于工厂环境因素,类似的空调房在工厂应用还很多。主要针对于大功率元件、发热量大的控制柜;另外,针对于工作环境要求高的精密设备,如三坐标检测室、激光标刻机工作室均安装有空调房。

由于,让空调更能够方便与发热元件的热交换,我拆卸了电柜门,这样一来,公司的安全督察找上门来了,以至于我无力应对而索性把控制空调房上锁为止,躲避安检,但是这个总不是办法。

在公司另外针对于环境非常恶劣的电柜降温,到是一个方法。如给涂装工厂的众多机器人控制柜,因为机器人实际热耗散相对于大功率元件要小的多,但是,空气中的粉尘非常多,很快会堵塞到控制柜的轴流风扇,依靠清理、吹扫更本无法实际解决问题,后来索性放弃了清理、吹扫,而改为用冷风管道降温(直接在控制柜开冷风口,进入控制柜,相当于大家在讨论的控制柜正压方式),这样解决了拆卸柜门的安全问题,但是,这种方法仅仅只是针对小功率器件的。

在没有条件使用空调降温的环境下,采用风机强迫冷却一定要选择好采样的冷却空气源,如果有条件在工厂早期设计设备布局前提前设计好大功率设备的冷却降温,有利于整体工厂的布局合理性和使用的可靠性,同时,降低日常维保的工作强度。

另一个建议是针对岗位上员工的工作环境,过去在没有完善工厂冷却风管前,排风扇是工厂主要夏季冷却装置。由于是属于移动设备,乱拉乱设排风扇电源线的现象在夏季到处都是。为排除安全隐患,化大力气改造工厂的水冷风管装置,这样可以杜绝大部分岗位的用电安全问题。


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