Электр үйлерінің жылу шашырату әсерін қалай қамтамасыз етуге болады?

Электр үйлеріндегі жылу жүктемелерін түсіну

Қуат компоненттерінен пайда болатын ішкі жылу өндіруді сандық бағалау

Біз орнататын электр панельдерінде қуат компоненттері үздіксіз жұмыс істейтіндіктен, ішкі жағдай әдетте қатты қызып кетеді. Мысалы, трансформаторлар, жиілік өзгерткіштер (VFD) және коммутациялық құрылғылар – бұл құрылғылар жұмыс істеген кезде кіріс энергиясының шамамен 3-8 пайызын жылу ретінде жоғалтады. Стандартты 500 кВА трансформаторды алайық – ол шамамен 15 киловатт жылу энергиясын бөліп шығаруы мүмкін. IEC 60076-2023 стандартына сәйкес, жабдық жобаланған температурасынан тіпті 10 градус Цельсийге асса, оның қызмет ету мерзімі шамамен екі есе қысқарады. Сондықтан дұрыс жылу жүктемесін есептеу жүйені дұрыс жобалау үшін өте маңызды. Бұл шкафтардың ішінде қанша жылу жиналатынын анықтағанда, техниктер әдетте компоненттердің ватт сипаттамаларын, әр бөлшектің жұмыс істеу жиілігін және өндірушілер ұсынған ПӘК кестелерін ескереді.

Сыртқы жылу әсерлерін бағалау: Қоршаған орта жағдайлары мен күн сәулесінің әсері

Сыртқы жағдайлар жылулық кернеуді одан да нашарлатады. Күн шамамен квадрат метріне 150 ватт жылу беруі мүмкін, ал ауа температурасы 40 градус Цельсийден жоғары көтерілгенде табиғи суыту процесінің тиімділігі шамамен 30 пайызға төмендейді. Маусымдар бойынша болатын өзгерістер инженерлерді ескі статикалық модельдерді пайдаланудан гөрі динамикалық ойлауға итермелейді. Бұл ылғалды емес аймақтардағы зауыттар үшін ерекше маңызды, өйткені мәнерек климатты аймақтарға қарағанда машиналарға нақты 25% артық суыту қуаты қажет. Жабдықтарды ақыл-ойлы орындарға орнату тікелей күн сәулесін азайтады және жергілікті жел бағыттарын тиімді пайдалануға мүмкіндік береді, сондықтан жылу қосымша жүйелерсіз өздігінен шашылып кетеді.

Электр қондырғылары үшін тиімді жылу шығару әдістерін таңдау

Пассивті шешімдер: Жылу алмастырғыштар, жылулық интерфейсті материалдар және жылулық түтіктер

Пассивті суыту табиғаттың өзіндік жылыту және салқындату процестерін пайдалану арқылы жүзеге асады, яғни сыртқы электр көзіне мүлде мұқтаж емес. Біз алюминий немесе мыс радиаторлары туралы сөйлескен кезде, олар конвекция мен сәулелену арқылы жылудың шығуы үшін тікелей кеңістік жасайды. Тиімді конструкциялар құрылғының температурасын шамамен 15-тен 20 градус Цельсийге дейін төмендетуі мүмкін. Өнеркәсіпте TIM (жылулық интерфейсті материалдар) деп аталатын материалдар бөлшектер мен суыту беттерінің арасындағы ауа саңылауларын толтырады. Бұл жылудың берілуін ауа арқылы берілуіне қарағанда кейде бес есе жақсартады. Жылу түтіктері де тым тамаша. Олар сұйық буға айналып, кейін қайтадан сұйыққа айналу принципі бойынша жұмыс істейді және жылуды өте тиімді тасиды. Бұл түтіктер қанша болса да, қатты мыстан 90 пайызға көбірек жылу тасиды. Электр жабдықтары өндірушілері бұл пассивті суыту әдістерін он жылдан астам уақыт бойы ешқандай күтімсіз жұмыс істеуі және электр энергиясына шығын болмауы себебінен өте тартымды деп санайды.

Белсенді суыту опциялары: Сүзгіштері бар желдеткіштер, ауа-ауа жылу алмастырғыштар және қоршау кондиционер құрылғылары

Белсенді салқындату жүйелері орташа температура қауіпсіз деп есептелетін деңгейден асып кеткенде немесе ішкі жылу шығарылуы пассивті әдістермен шегеруге қарағанда жоғары болған кезде іске қосылады. NEMA 4 санатына ие желдеткіштер шамамен минутына 300 текше фут (кубикалық фут) салқындатылған ауаны ығыстырып, шаңнан қорғайды және орташа жылу сұранысы бар жағдайлар үшін жақсы жұмыс істейді. Ауадан ауаға ауыстырғыштар ішкі және сыртқы ауа арасында IP54 стандартына сай тосқауыл құрады, ал бұл құрылғылар жылу өткізу арқылы шамамен 2-3 киловатт артық жылуды жоя алады. Сыртқы электр станциялары немесе шөл климатында орналасқан ғимараттар сияқты қиын жағдайларда 5 киловатттан асатын жылу жүктемесіне қарамастан, заттарды тұрақты 25 градус Цельсийде ұстау үшін арнайы AC қондырғылары қажет. Еріксіз ауа шешімдері кейде ыстық нүктелердің температурасын шамамен 35 градус Цельсийге дейін төмендетеді, бірақ олар өздерінің дұрыс оптимизацияланған пассивті аналогтарына қарағанда әдетте 15 пайызға көбірек қуат қажет ететіндіктен, белгілі бір құнына ие.

Электр қондырғыларында оптималды ауа ағыны мен компоненттердің орналасуын жобалау

Қыздыру аймақтарынан аулақ болу және табиғи конвекциялық жолдарды қамтамасыз ету үшін стратегиялық орналастыру

Компоненттердің қалай орналастырылуы термиялық жобалау шешімдерінде үлкен рөл атқарады. Жиілікті реттейтін құрылғылар сияқты жоғары жылу бөлетін құрылғыларды орнату кезінде оларды ауа ағыны жақсы болатын жерлерге жақын орнату маңызды, бірақ бұл қыздыру аймақтары сезімтал құралдардан алыстақ болуы керек. Неліктен? Себебі электромагниттік бөгеуілдер мәселелер тудыруы мүмкін, зерттеулер оның барлық термиялық байланысты бұзылулардың үштен бірінен көбіне үлес қосатынын көрсетеді. Жылу бөлетін құрылғылардың айналасында ауаның табиғи түрде жоғары көтерілуі үшін кем дегенде 20% бос кеңістік қалдырыңыз. Бұл вентиляторлар мен сорғыштар жұмыс істемей-ақ суық ауаның өзінен-өзі жоғары көтерілетін түтін әсерін жасауға ұқсайды. Бұл қарапайым әдіс ішкі температураны шынымен де 15 градус Цельсийге дейін төмендетуі мүмкін. Ауа ағынының бітелуі жүйенің барлық бойынша тегіс жұмыс істеуіне кедергі жасайтын қыздыру аймақтарын туғызатындықтан, орындау арасындағы қашықтықты дұрыс етіп жобалау да маңызды.

CFD-білдіретін Қоршының Желдетуі мен Бөгеттерді Басқару

Есептеуіш гидродинамикасы (CFD) модельдеуін қолдану шын мәніндегі өндіріс басталғанға дейін құрылғылардағы ауыр жылулық проблемаларды анықтауға мүмкіндік береді. Инженерлер құрылғылар ішіндегі ауа ағынын, беттер бойынша қысым өзгерістерін модельдей отырып, компоненттердің қай жерлерде қызып кетуі мүмкін екенін анықтайды және осылайша әдетте көзге көрінбейтін түрлі мәселелерді табады. Мысалы, жаман желдеткіш орналасуы ауаның тегіс ағуына емес, турбуленттікке әкеледі, ал кейбір аймақтарға мүлдем ауа жетпейтіндіктен ыстық нүктелерге айналады. Бірнеше инженерлік компаниялардың зерттеулері көрсеткендей, CFD әдістерін пайдаланып корпус жинақтарын тиімдестірген кезде өнімдер жылуды стандартты конструкциялармен салыстырғанда шамамен 40 пайызға тиімдірек шашады. CFD талдаудың максималды пайдасын алу үшін практикалық кеңестерге желдеткіш тесіктерін ауаның тегіс ағуын қамтамасыз ету үшін дәл қажет бұрышқа бұру, электр сымдарын негізгі желдеткіш каналдардан алыстата ұстау және шығару тесіктерінің кіріс тесіктерінен айтарлықтай үлкен болуын қамтамасыз ету жатады — әдетте табиғи конвекциялық ағындарды жасау үшін 20-30 пайызға үлкен болуы тиімді. Дизайн процесінің басында осындай симуляцияны жүргізу кейіннен туындайтын қымбатқа түсетін қайта жобалауларды болдырмау арқылы болашақта ақша үнемдеуге мүмкіндік береді, сонымен қатар өндірушілердің сақтауы тиіс құрылымдық және экологиялық қауіпсіздік талаптарын сақтай отырып, барлық компоненттердің қауіпсіз температуралық диапазондар ішінде қалуына көмектеседі.

Электр қондырғыларының қораптарындағы экологиялық қорғаныс пен жылу өткізгіштікті теңестіру

Өнеркәсіптік жабдықтармен жұмыс істейтін инженерлер үшін қораптарға келгенде мұнымен әрдайым теңгерім орнату керек. Олар IP66 немесе NEMA 4X сияқты қатаң экологиялық талаптарға сай болуы керек, бірақ бір уақытта жылудың шығуына жеткілікті мөлшерде мүмкіндік беруі керек, әйтпесе жабдық қызып кетеді. Маңызды жүйелер үшін шаңнан, судан және коррозияға ұшыратын заттардан сенімді қорғаныс алу – сөзсіз өте маңызды. Бірақ егер біз герметизациялауға тым көп көңіл бөлсек, онда жылу ішінде қамалып қалады және компоненттердің шығындалуын тездетеді. Мысалы, сығылғыш прокладкаларды алайық. Олар сыртқы әсерлерден қорғау үшін өте жақсы жұмыс істейді, бірақ жылудың жиналуын реттеу үшін басқа шаралар қажет. Әдетте бұл қорап қабырғаларына жылу өткізгіш материалдар қосу немесе конструкцияға жылу шашарғыш орнату дегенді білдіреді. Әйтпесе барлық қорғаныс шаралары шешім емес, проблеманың бөлігіне айналады.

Ауа ағынының қажеттілігі мен қолайсыз жағдайлардан қорғау арасындағы айырмашылықты жабуға желдету шешімдері көмектеседі. Бөгет сүзгілері бар рәсімделген желдеткіштер жуу кезінде шаңнан, коррозиядан және су әсерінен жабдықты қорғай отырып, ауаны қозғалыста ұстайды. Желдеткіштерге NEMA стандарты бойынша бағаланған желдеткіштермен жақсы жұмыс істейді. Жылулық бақылау үшін қарастыруға тұрарлық бірнеше тәсілдер бар. Жылулық интерфейс материалдары ыстық бөлшектерден қорап қабырғаларына жылу беруді жақсартады. Сонымен қатар, қорап сыртындағы температураның тербелісінен қорғау үшін оқшаулау материалдарын мақсатты түрде орнатуға болады. Бұл әдістер белгілі бір орындарда ерекше маңызды болып табылады. Ылғалдылығы жоғары жағалау аймақтарында конденсацияға қарсы нагревательлер ылғалдан болатын зақымдануды болдырмау үшін үлкен пайда әкеледі. Дәл сондай, тікелей күн сәулесіне ұшырайтын жабдықтар жылу жиналуды азайту үшін не шағылдырушы қаптамаларға, не көлеңке құрылымдарына ие болуы керек. IP және NEMA рейтингтерін қараған кезде, бізге экологиялық қорғаныс пен жылулық бақылау — бұл бөлек мәселелер емес, деген айқын дәлел көрінеді. Олар уақыт өте қуат тарату жүйелерінде сенімді жұмыс істеу үшін бір-біріне тәуелді.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Электр үйлеріндегі жылу жүктеме дегеніміз не?

Жылу жүктеме негізінен трансформаторлар, жиілік өзгерткіштер (VFD) және ажыратқыштар сияқты қуат компоненттерінің ішкі жылу шығаруы мен қоршаған ортаның температурасы мен күн сәулесінің әсері сияқты сыртқы ықпалдар нәтижесінде электр қораптарының ішінде пайда болатын жылу энергиясының мөлшерін білдіреді.

Электр үйлері үшін пассивті және белсенді суыту әдістері қалай ерекшеленеді?

Пассивті суыту радиаторлар мен жылу түтіктері сияқты табиғи процестерге және материалдарға сүйенеді, ал белсенді суыту электр қораптарындағы артық жылуды басқару үшін сүзгілі желдеткіштер мен қораптық кондиционерлер сияқты механикалық жүйелерді қамтиды.

Электр қораптарын жобалауда ЕСД-ның рөлі қандай?

Есептеуіш гидродинамика (CFD) өндіріс процесінен бұрын потенциалды ыстық нүктелер мен қысым өзгерістерін анықтау және жою үшін қораптардың ішіндегі ауа ағынын модельдеу мен оптимизациялау үшін қолданылады.

Қоршаған ортаны қорғау мен жылу өнімділігін тепе-теңдікте ұстау неге маңызды?

Бұл екі аспектіні теңестіру электр қораптарының орташаға қойылатын талаптарға сай болуын, қосымша қыздырудың алдын алу арқылы шаңнан, судан және коррозиядан қорғаумен қатар жылу шығарудың жеткілікті болуын қамтамасыз етеді.