تهویه تابلو درایو برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد درایوها بسیار مهم است زیرا آن‌ها کنترل دقیق موتور را در بسیاری از کاربردهای فرآیند صنعتی امکان پذیر می‌کنند.
درایوهای فرکانس متغیر امروزه یک موضوع داغ هستند. پیشرفت در فناوری درایوها و کاهش قیمت باعث پذیرش سریع بازار شده است. صرفه جویی چشمگیر انرژی می‌تواند در یک دوره بازگشت سرمایه داشته باشد و درایوها کنترل دقیق موتور را در بسیاری از کاربردهای فرآیند صنعتی امکان پذیر می‌کنند.
اما درایوها به معنای واقعی کلمه نیز داغ هستند: الکترونیک پیشرفته اجزای نیمه هادی بیشتری را در یک ضریب شکل کوچکتر بسته بندی می‌کند که منجر به تولید گرمای بیشتر می‌شود. دماهای بالا عملکرد را کاهش می‌دهد، قابلیت اطمینان عملیات را مختل می‌کند و عمر دستگاه را کاهش می‌دهد.
روش‌های خنک‌کننده مختلفی از جمله خنک‌کننده هوای غیرفعال با فن‌ها و مبدل‌های حرارتی و خنک‌سازی فعال با تهویه مطبوع و خنک‌کننده‌های آبی مؤثر بوده‌اند.
بنابراین، ما در این مقاله راهنماهای ساده‌ای را برای انتخاب و اندازه راه حل‌های تهویه تابلو درایو ایجاد کرده ایم.
تابلوها باعث گرم شدن بیش از حد می‌شوند(تهویه تابلو درایو)
چالش اصلی تهویه تابلو درایو از این واقعیت ناشی می‌شود که درایوها معمولاً باید در یک محفظه قرار گیرند تا از آن‌ها در برابر عوامل محیطی محافظت شود. این محفظه‌ها گرما را به دام می‌اندازند، که نیاز به محافظت در برابر گرمای بیش از حد دارد.
محفظه‌ها اغلب برای محافظت در برابر خطرات رایج مانند ته نشین شدن گرد و غبار، چکیدن آب و تراکم مایعات خورنده استفاده می‌شوند. به طور فزاینده‌ای، فناوری‌های پیشرفته در درایوهای جدید، مانند فیبر نوری، به محفظه‌هایی با سطوح حفاظتی پیشرفته‌تری نیاز دارند.
و با پذیرش گسترده فناوری درایو در مقیاس وسیع، بسیاری از کاربردها نیازمند محفظه‌هایی هستند که مخصوص محیط‌های چالش برانگیز طراحی شده‌اند، از محفظه‌های مقاوم در برابر آب و هوا و ضربه در فضای باز گرفته تا محفظه های فولادی ضد زنگ محکم مهر و موم شده برای تاسیسات تولید مواد غذایی که باید در برابر تمیز کردن شستشو مقاومت کنند. همانطور زمانی که از یک محفظه محافظت بیشتری می‌شود، به طور طبیعی شروع به نگه داشتن گرمای بیشتری می‌کند، در نتیجه چالش خنک کننده بزرگتری ایجاد می‌کند.
اندازه تابلوها نیز اهمیت زیادی دارد. ابعاد تابلو معمولی در سال‌های اخیر به طور چشمگیری کاهش یافته است تا در فضاهای تنگ‌تر قرار گیرد و در هزینه‌های تابلو صرفه‌جویی شود. در یک اتاق (یک فضای بزرگ) تفاوت دما بین سطح کف و سطح سقف باعث ایجاد جریان کمی هوا به نام همرفت طبیعی می‌شود. هرچه فضا کوچکتر باشد، اجسام کمتری می‌توانند از این اثر خنک کننده بهره مند شوند. بدون جریان هوای کافی، پدیده‌ای به نام «نقاط داغ» به احتمال زیاد در سطح و داخل درایوها ایجاد می‌شود و باعث خرابی وسایل الکترونیکی حساس می‌شود.
در سراسر جهان، حدود یک چهارم کل انرژی الکتریکی برای تامین موتورها در کاربردهای صنعتی استفاده می شود. در ایالات متحده، حدود 40 میلیون موتور 60 تا 65 درصد کل انرژی الکتریکی را مصرف می‌کنند. سه چهارم این موتورها دارای فن، پمپ و بارهای کمپرسور با گشتاور متغیر هستند، انواع کاربردهایی که برای بهره وری انرژی ارائه شده توسط درایوها مناسب هستند.
امروزه تنها حدود 3 درصد از موتورهای AC در حال حاضر توسط درایوها کنترل می‌شوند، اما حدود 30 تا 40 درصد از موتورهای جدید نصب شده در هر سال دارای درایو هستند. بر اساس گزارشی که در سال 2021 تهیه شد، تخمین زده می‌شود که بازار جهانی درایو با رشد سالانه نزدیک به 5 درصد به 25 میلیارد دلار در سال 2027 برسد.
صرفه جویی در انرژی چشمگیر است. درایوها با فعال کردن موتورهای الکتریکی با سرعت کمتر از کامل، مصرف انرژی را کاهش می‌دهند. موتورهای القایی AC پایه برای کارکردن با سرعت ثابت طراحی شده‌اند، اما در استفاده واقعی، سرعت مورد نیاز در نوسان است و معمولاً در حدود 10 درصد مواقع از سرعت کامل استفاده می‌شود.
صرفه جویی در انرژی را می‌توان با استفاده از قوانین محاسبه کرد: توان الکتریکی کشیده شده متناسب با مکعب سرعت چرخش است. بنابراین، کاهش سرعت پمپ یا فن تا 75 درصد، مصرف انرژی را نزدیک به 60 درصد کاهش می دهد و سرعت 50 درصد تقریباً 90 درصد صرفه جویی می‌کند.
از این افزایش بهره وری، لازم است اتلاف انرژی نسبتاً حداقلی در حدود 3٪ به دلیل اتلاف حرارت از درایو کم شود. این اتلاف گرما از درایو برای تعیین کمیت مهم است، نه به دلیل تأثیر مالی آن، که در مقایسه با بهره وری کلی استفاده از فناوری حداقل است، بلکه برای خطری که گرمای بیش از حد برای الکترونیک درایو در صورت گرمای محبوس شده در محفظه ایجاد می‌کند، مهم است. مجاز است از حد مجاز دمایی فراتر رود.
دو نوع روش خنک کننده وجود دارد که اولین روش که به آن خنک کننده غیرفعال می‌گویند و دومی خنک کننده فعال است. هر دو نوع از قانون دوم ترمودینامیک استفاده می‌کنند که به زبان ساده این است که انرژی از منبع بالاتر به منبع پایین‌تر می‌رود. خنک کننده غیرفعال از مسیر طبیعی انتقال حرارت با انتقال گرما از منبع دمای بالاتر به منبع دمای پایین‌تر استفاده می‌کند. نمونه بارز آن فیلتر فن‌ها هستند. فن‌های فیلتر هوای سردتر محیط را به داخل تابلو منتقل می‌کنند که در آن هوا گرما را جذب می‌کند تا زمانی که تمام شود و گرما در محیط پخش شود.
سرمایش فعال نیاز به یک منبع انرژی دارد که در سیستم قرار داده شود تا مسیری برای انتقال گرما ایجاد شود. این معمولاً با استفاده از چرخه فشرده سازی بخار انجام می‌شود. سیکل فشرده سازی بخار دارای چهار بخش اصلی است، یک کمپرسور، یک کندانسور، یک دستگاه دریچه گاز و یک اواپراتور. چرخه با کمپرسور شروع می‌شود که در آن انرژی وارد سیستم می‌شود. سپس گاز تحت فشار کم و دمای پایین وارد کمپرسور می‌شود و در آنجا فشرده می‌شود که باعث می‌شود گاز تحت فشار و دمای بالا از کمپرسور خارج شود. در مرحله بعد، گاز از طریق کندانسور عبور می‌کند که در آن گرما حذف می‌شود و باعث می‌شود گاز به یک مایع اشباع یا سرد تبدیل شود. سپس گاز از دستگاه دریچه گاز عبور می‌کند که در آنجا فشار و دمای آن کاهش می‌یابد. در نهایت، گاز از اواپراتور عبور می‌کند، جایی که گرما جذب می‌شود و آن را به گاز فشار پایین و دمای پایین تبدیل می‌کند، جایی که چرخه می‌تواند تکرار شود.
تصمیم گیری در مورد زمان استفاده از خنک سازی غیرفعال و فعال نسبتاً ساده است. اگر دمای محیط شما کمتر از دمای تابلو مورد نظر شما باشد می‌توان از یک واحد خنک کننده غیرفعال استفاده کرد که برای صرفه جویی در انرژی مطلوب است. خنک کننده غیرفعال به طور قابل توجهی انرژی کمتری نسبت به خنک کننده فعال مصرف می‌کند، زیرا خنک کننده غیرفعال نیازی به وارد کردن انرژی به سیستم برای ایجاد مسیری برای انتقال حرارت ندارد. اگر دمای محیط شما بالاتر از دمای تابلو مورد نظرتان باشد باید از یک واحد فعال استفاده کنید.
روشی ساده برای محاسبه نیازهای خنک کننده
در اینجا یک روش ساده برای محاسبه نیازهای خنک کننده برای هر دو روش خنک کننده فعال و خنک کننده غیرفعال وجود دارد.
قانون کلی خنک کننده فعال
درایوها معمولاً بر حسب اسب بخار (HP) اندازه می‌شوند و سیستم های خنک کننده با واحد حرارتی بریتانیا (BTU یا BTU/h برای ساعت BTU) اندازه گیری می‌شوند. اما چگونه می توان از HP به BTU/h تبدیل کرد؟ در اینجا قانون کلی برای تهویه هوا و خنک کننده آب وجود دارد:
75 BTU/h برای هر 1 اسب بخار مورد نیاز است
به عبارت دیگر، برای یک درایو با ۱۰۰ اسب بخار (تقریبا معتدل ۷۵ کیلووات)، 7500 BTU/h خنک کننده(تهویه تابلو درایو) مورد نیاز است. این قاعده کلی به شرح زیر است:
3 درصد از انرژی الکتریکی در درایو به گرما تبدیل می‌شود.
1 اسب بخار = 746 وات
746 وات x 3% اتلاف حرارت = 22 وات اتلاف حرارت در هر 1 اسب بخار
1 وات = 3.4 Btu/h
22 وات x 3.4 BTU/h = 75 BTU/h در هر 1 اسب بخار
بدون دیدگاه