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:

• чистку ПЧ и электрошкафа от пыли. Обычно это производят сжатым воздухом при отключенном питании
• чистку либо замену фильтров вентиляторов, установленных внутри ПЧ и в шкафу
• проведение регулярной замены вентиляторов согласно регламенту, приведенному в инструкции по эксплуатации.

Другие полезные материалы:
Каскадное управление насосами
Настройка устройства плавного пуска
Преимущества векторного управления электродвигателем