Главная → Статьи → Как рассчитать повышение температуры внутри шкафов управления и автоматики
Анбик

Как рассчитать повышение температуры внутри шкафов управления и автоматики

Содержание:

Создание эффективных электрических и электронных устройств требует от разработчиков внимательного учета множества аспектов, среди которых температура является одним из самых критически важных факторов.

Каждый электронный компонент генерирует определённое количество тепла. Поэтому контроль за накоплением и рассевом тепловой энергии в пределах электрического шкафа становится решающим для надёжной работы всего оборудования. В данной статье мы рассмотрим основные принципы расчёта повышения температуры внутри шкафа управления и briefly обсудим различные методы отвода тепла, возникающего в его пределах.

Для начала, давайте проанализируем, каким образом электрические компоненты производят тепло.

Что создает тепло внутри корпуса?

Множество электрических и электронных компонентов, заключенных в защитные корпуса, генерируют тепло в процессе передачи энергии. К числу таких компонентов, как правило, относятся:

  • Источники питания
  • Полупроводниковые устройства
  • Сервоприводы
  • Программируемые логические контроллеры (ПЛК)
  • Частотно-регулируемые приводы (ЧРП)
  • Стартеры в сборе
  • Реле
  • Инверторы
  • Клеммные колодки

Чтобы получить полное представление о характеристиках тепловыделения каждого из этих компонентов, целесообразно ознакомиться со спецификациями, которые предоставляет производитель. В документации обычно указывается значение тепловыделения, измеряемое в ваттах, что позволяет оценить тепловую нагрузку, создаваемую компонентом.

Факторы, влияющие на температуру корпуса шкафа автоматики

При проектировании систем климатического контроля внутри защитных оболочек необходимо принимать во внимание не только тепловую мощность установленных приборов, но и комплекс внешних условий. Первостепенное значение здесь имеет выбор конструктивных материалов. Опыт показывает, что поликарбонатные конструкции и окрашенная листовая сталь отдают избыточное тепло в окружающую среду гораздо лучше, нежели аналогичные изделия из нержавеющей стали или чистого алюминия без покрытия.

Существенное влияние на внутренний микроклимат оказывает и характер движения воздушных потоков. В силу законов физики теплый воздух устремляется кверху, из-за чего в высоких вертикальных колоннах температура в верхней части всегда будет превышать показатели у основания. Кроме того, немаловажную роль играет стена, на которой закреплен пульт управления, поскольку ее материал может либо поглощать тепло, либо выступать в качестве теплового барьера.

При эксплуатации оборудования вне помещений решающим фактором становится солнечная радиация. Степень нагрева корпуса под воздействием прямых солнечных лучей во многом определяется цветом его поверхности. Светлые и белые эмали отражают большую часть излучения, минимизируя тепловую нагрузку, тогда как темная окраска способствует интенсивному поглощению энергии.

Помимо прочего, на эффективность теплообмена влияет пространственная ориентация оборудования. При горизонтальном монтаже распределительных шкафов возникают сложные аэродинамические процессы, которые значительно затрудняют естественное охлаждение по сравнению со стандартной вертикальной компоновкой систем автоматики.

Учет совокупности всех этих факторов является обязательным условием для выполнения корректных теплотехнических расчетов и обеспечения долговечности электронных компонентов.

Как рассчитать повышение температуры внутри шкафов

Для определения величины теплового нагрева защитного кожуха оборудования необходимо выполнить последовательность расчетных и аналитических действий. На первом этапе требуется вычислить удельную плотность теплового потока, которая измеряется в ваттах на квадратный метр.

Чтобы получить этот показатель, разделите общую тепловую мощность, выделяемую работающими внутри приборами, на суммарную площадь наружной поверхности конструкции.

Полученное числовое значение следует соотнести с прилагаемой диаграммой. Найдите вычисленную величину на горизонтальной шкале, которая расположена в самом низу графика.

Из этой точки проложите вертикальную линию по направлению вверх до ее пересечения с одной из двух кривых температурного изменения.

Выбор нужной линии определяется свойствами используемого материала. Верхний график предназначен для конструкций из необработанного алюминия или нержавеющей стали. Если же оболочка выполнена из неметаллических материалов или окрашенного металла, следует использовать нижний график.

В завершение проведите из точки встречи линий горизонталь к вертикальной шкале. Итоговая цифра покажет примерную разницу в градусах, определяющую превышение внутренней температуры над температурой окружающего воздуха.

Повышение температуры герметичного корпуса шкафа автоматики

Описанные действия позволяют составить предварительное представление о предполагаемой тепловой нагрузке электротехнического шкафа. Тем не менее, проведение детального анализа теплового режима корпуса квалифицированным специалистом остается обязательным условием. Это особенно критично при проектировании ответственного оборудования, отказ которого сопряжен с рисками для безопасности.

Методы отвода тепловой энергии

Для снижения температуры во внутреннем пространстве оболочки производители применяют различные технологические решения и специализированное оборудование, включая следующие:

Естественное рассеивание тепла поверхностью корпуса

Данный подход представляет собой наиболее простой способ терморегуляции. Это пассивный метод, базирующийся на естественной теплоотдаче и излучении через внешние стенки конструкции. Подобное решение способно обеспечить надлежащее охлаждение малогабаритных шкафов, не содержащих энергоемких компонентов, однако для более сложных систем его эффективности может оказаться недостаточно.

Естественная вентиляция

К числу базовых решений относится организация вентиляционных каналов для беспрепятственного выхода нагретых воздушных масс за пределы шкафа. В частности, поликарбонатные корпуса могут поставляться с подготовленными технологическими отверстиями, предназначенными для монтажа фильтрующих вентиляционных решеток.

Принудительная вентиляция

Системы активного нагнетания воздуха, включая специализированные вентиляторы для электрошкафов и компактные кондиционеры, демонстрируют высокую эффективность охлаждения. Применение принудительной вентиляции становится необходимым в условиях прогнозируемого интенсивного выделения тепла внутри оборудования.

Радиаторы охлаждения

Данные элементы монтируются во внутреннем пространстве корпуса с целью перенаправления тепловой энергии к одному из двух охлаждающих механизмов: оребренной конструкции, увеличивающей площадь рассеивания, либо к жидкому теплоносителю. В обоих случаях радиатор обеспечивает эффективный отвод тепла от чувствительных к перегреву компонентов.