Selv i mindre ekstreme klimaer kan frekvensomformere blive udsat for høje temperaturer. De kan eksempelvis blive installeret i kapslinger eller i rum, hvor der ikke er ordentlig ventilation eller aircondition eller tæt på en varmekilde. Dette ses for eksempel ofte i metalindustrien.
Som en global aktør, arbejder vi med en bred vifte af miljøer, hvilket har muliggjort, at vi gang på gang kan bevise overfor vores kunder, at høje temperaturer ikke er noget problem. Derfor vil vi i dette indlæg vejlede dig om, hvordan du sikrer dig, at din frekvensomformer overlever i selv de mest ekstreme forhold.
Hvis vi starter med specifikationstabellen, vil du opdage at hver type frekvensomformer lister både en driftstemperatur og en lagringstemperatur. Du er muligvis ikke opmærksom på, hvilken indvirkning lagringstemperaturen har på din frekvensomformer, men hvis lagringstemperaturen overstiges, eksempelvis hvis din frekvensomformer opbevares i direkte sollys, kan kondensatorerne skades. Elektrolytkondensatorerne, som i dag hyppigst forekommer i frekvensomformere, er specielt følsomme overfor høje temperaturer i lagring. Disse høje temperaturer resulterer i et ophøjet internt tryk i kondensatorerne og fremskynder den naturlige aldringsproces, som finder sted i takt med at elektrolytten tørrer ud med tiden. Hvis din frekvensomformer derimod er afhængig af tyndfilmkondensator, som kan findes i eksempelvis VACON® 100 INDUSTRIAL og VACON® 100 FLOW, vil det være mindre sandsynligt, at din frekvensomformer vil svigte på grund af udvidet lagringstid eller høje lagringstemperaturer.
Pålidelig drift ved fuld belastning
Noget som du med god grund sikkert er bekymret for, er, hvordan din frekvensomformer virker ved eller nær de specificerede maksimum omgivende temperaturer i forbindelse med fuld belastning. Driftstemperaturen er oftest 40 °C, men kan muligvis være højere afhængig af hvilke frekvensomformere, der bruges. Hvis driftstemperaturen derimod overstiges, kan det føre til driftsforstyrrelser i din frekvensomformer. Det kan også reducere levetiden for elektronisk udstyr at blive udsat for høje driftstemperaturer i årevis. En god tommelfingerregel er, at der sker en reduktion i levetiden på omkring 50 % for hver 10 °C over komponentens tilladte maksimale driftstemperatur. Hvis du derfor forventer at skulle arbejde med en høj driftstemperatur, er det vigtigt at vælge en frekvensomformer, som er designet til disse forhold.
En måde, hvorpå frekvensomformere forlænger driftstemperaturområdet opad, er ved hjælp af en indbygget algoritme for belastningsreduktion, som tilpasser og begrænser den afgivne effekt til motoren i takt med at temperaturen stiger. Som du kan forestille dig, er dette en funktion, som både beskytter frekvensomformeren og motoren fra at blive beskadiget af de høje temperaturer. Hvis du derfor har en hårdt belastet applikation, som er tæt på disse maksimale temperaturer, vil det give mening at øge motoreffekten for at sikre en passende drift. Behovet for at reducere belastningen skyldes ikke kun temperaturen, men det er også på grund af det valgte switchmønster og switchfrekvens for IGBT’er. Højere switchfrekvensværdier resulterer i større tab for den samme omgivende driftstemperatur, så derfor vil nogle frekvensomformere begrænse switchfrekvensen, når temperaturen stiger. Andre faktorer, som eksempelvis belastningsperioder, kan også påvirke din frekvensomformer i høje temperaturer.
Valget af den rigtige frekvensomformer til din applikation
Det kan være en svær beslutning at finde den rigtige frekvensomformer til netop din applikation. Danfoss Drives har et bredt udvalg af frekvensomformere, som kan køre med fuld belastning uden reduktion op til 50 °C. Det er muligt for VLT® AQUA Drive FC 202 og VLT® AutomationDrive FC 302 i bestemte kapslingsstørrelser og IP-klasser, at reducere belastningen op til 55 °C. Der bliver et mere begrænset udvalg af frekvensomformere, hvis driftstemperaturen bliver højere end førnævnte. VACON ® 100 X med belastningsreduktion er en velegnet mulighed, da den kombinerer store forsidekøleribbe og overdimensionerede køleblæsere.
Nogle applikationer kræver en frekvensomformer, som er regelmæssigt udsat for en temperatur på 70 °C. For disse mere krævende driftsbetingelser, har Danfoss Drives et unikt velegnet produkt: VACON ® 20 Cold Plate. Denne frekvensomformer, eller nærmere betegnet frekvensomformermodul, består af en plan overflade, hvor det meste af varmetabet er koncentreret. Ved at fastgøre overfladen til et køleelement, som eksempelvis et kølelegeme med store køleribbe eller væskekølet varmeudveksler, kan VACON ® 20 Cold Plate pålideligt køre ved udsædvanligt høje temperaturer.
Overvej, hvor du placerer din frekvensomformer
At vælge din frekvensomformer med den rette driftstemperatur er ikke alt. Sommetider kan din applikation være så krævende, at der ikke synes at være en valgmulighed, som opfylder alle dine behov. I disse tilfælde skal du aktivt kæmpe for at holde den omgivende temperatur nede på et acceptabelt niveau. Installationsmetoden og placeringen af din frekvensomformer spiller en stor rolle i fremgangsmåden, for at holde den omgivende temperatur under kontrol. For frekvensomformere, som er placeret i elektronikrum eller monteret i et kabinet indendørs, er den typiske løsning at bruge aircondition, som også holder rummet eller kapslingen tørt. I forbindelse med store installationer, kan det blive en dyr løsning, hvis det eneste udstyr som bliver nedkølet, er frekvensomformeren.
For at mindske installationsprisen for luftkølede frekvensomformerinstallationer, kan man anvende en ”back-channel cooling” løsning - også kaldt en flangemontering. Dette resulterer i, at størstedelen af varmen bliver ledt uden for kapslingen eller rummet, som reducerer både størrelse og kølebehov. Denne løsning holder det meste af det elektroniske udstyr inden for panelet, hvorimod køleren stikker frem igennem panelet, hvor det kan blive kølet med en ekstern luftgennemstrømning eller en separat luftkanal. Når din applikation har et stort energibehov, på grund af store stelstørrelser eller flere frekvensomformere installeret på samme sted, kan man nemt se fordelen ved denne installationsmetode; effektivitet og procesforbedringer er kombineret med en reduktion i energi- og serviceomkostninger.
Hvad med væskekøling?
På grund af pladsbehov, højere driftshøjder eller særdeles høje temperaturer er luftkøling ikke altid nok. VACON ® NXP Liquid Cooled serien tilbyder en imponerende effekttæthed, fordi væskekøling er langt mere effektiv til varmeoverførsel end luftkøling. En anden fordel er, at der ikke behøves et separat rum og derfor reduceres installationsomkostningerne. På grund af de små ventilatorer på VACON® NXP Liquid Cooled Drive modulerne er den meget støjsvag.
Ikke alle frekvensomformere er dog placeret indenfor. Til dig, som har en frekvensomformer siddende udenfor; glem ikke at IP66 kapslinger har en maksimum driftstemperatur, også selvom de er beregnet til udendørsbrug. Hvis din frekvensomformer er placeret i direkte sollys, vil temperaturen inde i frekvensomformeren stige og vil med sikkerhed have en betydning for driften. Hvis det ikke er muligt at placere den i skyggen, er det bedste råd, at opsætte noget, som vil skærme for solens ultraviolette stråler.
Høje temperaturer har altså dets unikke udfordringer. Ved at træffe velovervejede og velinformerede beslutninger kan du være med til at sikre, at din investering fungerer pålideligt i flere år frem. Danfoss Drives har arbejdet med installationer i nogle af de varmeste miljøer rundt i verdenen. Derfor kan du stole på, at vi hjælper dig med at sikre, at du har den mest optimale løsning.