Dodávatelia zariadení na spätnú väzbu energie pre frekvenčné meniče pripomínajú, že v súčasnom stave priemyselného rozvoja v Číne sa frekvenčné meniče ako súčasť energetických a elektrických zariadení čoraz viac zapájajú do priemyselnej výroby. Väčšina používateľov však nie je oboznámená s inštalačným prostredím a bezpečnosťou frekvenčných meničov, čo vedie k nestabilným nákladom a bezpečnosti. Pochopenie inštalácie a výberu frekvenčných meničov môže používateľom pomôcť ušetriť náklady, znížiť prestoje a zlepšiť bezpečnosť systémov riadenia pohybu.
Náklady sú často určujúcim faktorom pri výbere miesta a spôsobu inštalácie nízkonapäťových meničov. Uprednostnenie nákladov pred kľúčovými rozhodnutiami týkajúcimi sa inštalácie frekvenčných meničov však môže viesť k vyšším nákladom na vlastníctvo. Zvýši sa tým aj možnosť neočakávaných výpadkov a vzniknú potenciálne bezpečnostné problémy.
Bez ohľadu na to, či používateľ plánuje inštaláciu frekvenčného meniča v novom alebo existujúcom zariadení, mali by sa najskôr zvážiť nasledujúce environmentálne a bezpečnostné otázky. Iba vtedy, keď používatelia pochopia inherentné riziká a výhody možností inštalácie, môžu optimalizovať výkon frekvenčného meniča.
1. Environmentálne problémy frekvenčných meničov
Vysoká teplota je najväčším nepriateľom spoľahlivosti frekvenčných meničov. Ak je riadenie neefektívne, teplo sa môže hromadiť na spoji výkonového tranzistora v prevodovke. To môže viesť k roztaveniu alebo taveniu sociálnych tried. Prehriatie môže tiež poškodiť inteligentný výkonový modul frekvenčného meniča. To bude mať vplyv na stovky malých samostatných komponentov a zostáv, ktoré spolupracujú vo vnútri frekvenčného meniča.
Z environmentálneho hľadiska je inštalácia frekvenčného meniča v riadiacom centre motora (MCC) ideálnou voľbou. UL-845: Požiadavky a kroky testovania pre riadiace centrum motora na riešenie problémov s prehriatím v celom usporiadaní MCC. To znamená, že výrobcovia MCC musia preukázať, že frekvenčný menič nainštalovaný v MCC nebude poškodený alebo že teplo generované frekvenčným meničom nepoškodí iné zariadenia vo vnútri MCC.
Je však dôležité pamätať na to, že správne vybavenie na tepelný manažment a montáž zo zoznamu UL-845 môžu byť nainštalované iba výrobcami MCC. Ani výrobcovia rozvádzačov certifikovaní podľa UL-508a nemôžu do MCC pridať frekvenčné meniče a nemôžu si udržiavať svoj inventár UL-845. Ak jednotka v rámci MCC nie je v zozname UL-845, celý zoznam MCC je neplatný.
Ak je sada frekvenčných meničov nainštalovaná vo vnútri priemyselnej rozvádzacej skrine (ICP) namiesto MCC, zaťaží to koncového používateľa tepelným riadením. Ak musí byť ICP utesnený, na udržanie vnútornej teploty v rámci konštrukčného limitu frekvenčného meniča (alebo limitu iných komponentov ICP) je zvyčajne potrebná sada klimatizačného zariadenia. Všeobecným pravidlom je, že frekvenčný menič uvoľní približne 3 % celkového výkonu, ktorý ním preteká, ako tepelné žiarenie do okolitého prostredia.
Pri vetraní ICP musí byť celkový objem výmeny vzduchu pri najvyššej vonkajšej teplote dostatočný na udržanie vnútornej teploty v rámci konštrukčného limitného rozsahu frekvenčného meniča. Okrem toho, ak cirkulujúci vonkajší vzduch obsahuje prach alebo vlhkosť, musia sa na odstránenie znečistenia použiť filtre. Udržiavanie porúch a pravidelná výmena filtrov môže spôsobiť prehriatie komponentov.
Pre frekvenčný menič nainštalovaný v ICP je ďalším kľúčovým problémom súvisiacim s teplom ponechanie dostatočného priestoru okolo frekvenčného meniča na dosiahnutie normálneho prúdenia vzduchu. Každý návrh frekvenčného meniča má minimálne požiadavky na priestor, vrátane horného, spodného a bočného, ktoré sú kľúčové pre chladenie vnútorných dosiek a komponentov. Často sa stáva, že niektorí neskúsení výrobcovia rozvádzačov sa mylne domnievajú, že drážkované káblové kanály sa nestanú prekážkou, a preto ich umiestňujú príliš blízko k frekvenčnému meniču. Stáva sa však prekážkou normálneho prúdenia vzduchu a nemôže ponechať dostatočný priestor, čo často vedie k predčasnému zlyhaniu frekvenčného meniča.
Nástenné meniče sú zvyčajne vybavené ventilátormi, ktoré preháňajú vzduch cez kryt meniča, aby sa dosiahlo chladenie. Zohľadnite aj ďalšie látky, ktoré sa môžu nachádzať v okolitom vzduchu, vrátane vodnej pary, motorového oleja, prachu, chemikálií a plynu. Tieto látky môžu vniknúť do frekvenčného meniča a spôsobiť poškodenie alebo hromadenie zvyškov, čím sa znižuje účinnosť chladenia. Pre nástenné meniče je rovnako dôležité zabrániť prekážkam, ktoré by bránili prúdeniu vzduchu. Treba sa vyhnúť určitým plynom, ako je sírovodík, pretože môžu korodovať dosky plošných spojov a spojovacie komponenty. Okrem toho je pri používaní určitých prevodoviek potrebné udržiavať relatívnu vlhkosť nad minimálnou hodnotou, pretože ak je príliš nízka, statická elektrina sa stane problémom pri prúdení vzduchu cez komponenty.
Toto je obzvlášť dôležité pre nízkonapäťové meniče, ktoré na svojich doskách plošných spojov nepoužívajú konformné povrchové úpravy. Frekvenčné meniče s motormi s výkonom nad 400 koní sú už príliš veľké na inštaláciu na steny a možno ich inštalovať iba do samostatných konštrukcií, ktoré je možné upevniť na podlahu. Tieto meniče montované do skrinky vyžadujú samostatný vzduchový kanál na chladenie chladiča.
Používatelia by mali pochopiť inherentné riziká a výhody rôznych možností inštalácie, aby mohli optimalizovať výkon frekvenčného meniča.
2. Vhodná bezpečnosť frekvenčného meniča
Pri rozhodovaní o tom, ako a kde nainštalovať frekvenčný menič, je potrebné venovať osobitnú pozornosť bezpečnosti oblúka. Najpresvedčivejším dôvodom pre inštaláciu frekvenčného meniča v MCC je, že jeho bezpečnosť je v súlade s celkovou konštrukciou MCC. Pri inštalácii frekvenčných meničov v MCC sú všetky otázky bezpečnosti personálu spojené s celým rozhodovacím procesom MCC. Ak má mať MCC odolnosť voči oblúku, musí byť aj skrinka frekvenčného meniča schopná odolať oblúkom.
Okrem ochrany pred oblúkovým výbojom existujú aj ďalšie otázky bezpečnosti personálu súvisiace s inštaláciou MCC: v jednotke MCC podľa UL-845 musí byť frekvenčný menič v testovanej sériovej kombinácii uvedenej v zozname (ktorú by mal vykonať výrobca MCC) a jeho úroveň musí spĺňať alebo prekročiť menovitú odolnosť voči skratu MCC.
Pokiaľ celkové špecifikácie MCC spĺňajú podmienky na mieste, zabezpečí sa, že každá jednotka v rámci MCC je preukázateľne pripojená k systému. Rozhranie človek-stroj (HMI) potrebné na prístup používateľov k frekvenčnému meniču je zvyčajne presunuté von z dverí skrinky zariadenia vo forme MCC, pokiaľ nie je uvedené inak. To znamená, že keď chcú operátori čítať, nastavovať, programovať alebo diagnostikovať poruchy frekvenčného meniča na obrazovke, nemusia otvárať dvere skrinky zariadenia a vystavovať ho bezpečnostným rizikám vo vnútri skrinky.
Ak inštalujete frekvenčný menič do ICP, je potrebné zvážiť aj viacero bezpečnostných otázok. Ak používateľ v pokynoch na obstaranie nepožaduje menovitý skratový prúd (SCCR), niektorí výrobcovia ICP láskavo poskytnú ICP s menovitým prúdom 5 kA. To znamená, že používatelia nemôžu pripojiť ICP k napájacím systémom s potenciálnym poruchovým prúdom (AFC) nad 5 kA. V skutočnosti je však v priemyselných aplikáciách nepravdepodobné dosiahnuť AFC 5 kA, najmä pri použití napájacieho zdroja 480 V. Okrem toho požiadavky na bezpečnosť pred oblúkovým výbojom a uzamknutie/označenie zvyčajne znamenajú, že hlavný istič ICP musí byť odpojený a akákoľvek operácia alebo pripojenie v rámci ICP musí byť pred pokračovaním uzamknuté a označené.
Je mimoriadne ťažké spravovať viacero ističov, ktoré prechádzajú cez dvierka rozvádzacej skrinky. Keď je časť systému vypnutá a musí sa vypnúť aj celý systém, ICP je rozumnejšie ako MCC alebo samostatný frekvenčný menič. SCCR je zároveň kľúčový aj pre nástenné a rozvádzacie frekvenčné meniče. Ak je to možné, skúste si frekvenčný menič zakúpiť vo forme kombinovanej jednotky, pretože hlavný istič a nadprúdová ochrana budú integrované do kompletnej sady frekvenčného meniča. Tým sa rieši problém SCCR a ďalšie problémy s elektrickou bezpečnosťou.
Ďalším problémom súvisiacim s veľkými frekvenčnými meničmi je, že sú zvyčajne ťažké. Napríklad technici údržby často používajú nástroje, žeriavy a dokonca aj vysokozdvižné vozíky, čo vystavuje frekvenčný menič a pracovníkov riziku. Konštrukcia podvozku, ktorá využíva špeciálnu zostavu podobnú nákladnému vozidlu, môže byť spárovaná s vnútornými koľajnicami umiestnenými v spodnej časti skrinky meniča, čo poskytuje jednoduchý a bezpečný spôsob premiestňovania ťažkých komponentov zariadení. Prístupnosť, bezpečnosť, údržba a vhodnosť inštalácie frekvenčného meniča budú mať dlhodobé vplyvy, ktoré sa počas fázy návrhu a plánovania okamžite neprejavia. Pochopením inherentných rizík a výhod rôznych možností inštalácie môžu používatelia optimalizovať výkon meniča počas celej jeho životnosti a zároveň potenciálne znížiť prestoje a bezpečnostné riziká.