Temperatura otoczenia miejsca pracy ma znaczenie!
Producenci przemienników częstotliwości wciąż rozwijają swoje produkty po to, aby ich układy wyróżniały się na tle konkurencji. Stąd mamy coraz bardziej wyszukane rozwiązania techniczne, które są często odpowiedzią na zapotrzebowanie poszczególnych branż, aktualnie panujące trendy lub wymagania określone obowiązującymi przepisami prawnymi i normami. Dodatkowo producenci starają się, aby produkty były atrakcyjne cenowo. Walka o ograniczenie ceny wytworzenia produktu przy zachowaniu określonych parametrów technicznych wciąż trwa. Często sprowadza się do zabiegów, których klient nie widzi lub z których w pierwszym momencie nie zdaje sobie sprawy. Na cenę ma wpływ wiele czynników – najważniejszymi są jakość i parametry zastosowanych elementów.
W układach elektroniki i energoelektroniki na cenę elementów największy wpływ mają napięcie i temperatura pracy (podstawowe parametry fizyczne). Napięcie jest uzależnione od sieci, do jakiej jest przystosowane urządzenie. Adekwatnie do tego muszą być dobrane elementy. Podobnie jest z temperaturą pracy elementów elektronicznych.
Dlaczego temperatura otoczenia pracy ma znaczenie?
Teoretycznie zakres temperatury otoczenia pracy w większości przemienników częstotliwości jest podobny – od –10 °C do 50 °C. Jest to zakres temperatury zamieszczony w prawie wszystkich katalogach i materiałach informacyjnych producentów przetwornic częstotliwości. Analizując dokładnie dokumentację techniczną przetwornic częstotliwości odkryjemy, że jest jednak drobny szczegół, o którym z zasady nie informują handlowcy i o którym nie dowiemy się z katalogów. Szczegół ten ma znaczący wpływ na żywotność przemiennika częstotliwości.
Okazuje się, że zakres temperatury najczęściej spotykanych przemienników na rynku bez utraty ich parametrów nominalnych mieści się w zakresie od –10 °C do 40 °C lub od 0 °C do 40 °C. Wyjście poza ten zakres wiąże się z ograniczeniem parametrów pracy układu. Ograniczenie dotyczy najczęściej prądu (co przekłada się na ograniczenie mocy) i/lub częstotliwości kluczowania (mniejsze nagrzewanie elementów przemiennika).
Producenci chcąc obniżyć koszty produkcji ograniczają zakres temperatur z otoczenia miejsca pracy. Najczęściej jest to kosztem żywotności układu, o czym klient przekonuje się dopiero na etapie użytkowania w momencie pogorszenia się parametrów pracy.
Ograniczenie prądu zmusza użytkownika do przewymiarowania układu (to należy przewidzieć już w fazie projektu), co nie ma nic wspólnego z obniżeniem kosztów inwestycji. Obniżenie częstotliwości kluczowania wiąże się ze zwiększeniem hałasu pracującego silnika, większym jego nagrzewaniem oraz stratami jakie to wywołuje. Taki zabieg może powodować także znaczące skrócenie żywotności silnika zasilanego przez taki przemiennik częstotliwości.
Rys. 1. Przykład ograniczeń w zależności od temperatury otoczenia
Ktoś może zadać pytanie: jakie korzyści daje układ o zakresie temperatury od –10 °C do 50 °C skoro temperatura otoczenia przewidywana dla takiego układu będzie mieściła się w zakresie katalogowym (do 40 °C)?
Ma to znaczenie, ponieważ na etapie projektowania układu nie można w 100% przewidzieć warunków otoczenia, w jakich mają pracować przemienniki częstotliwości, często dynamicznie mogą się zmieniać. Zakres temperatury otoczenia pracy jest w rzeczywistości często przekraczany. Przykładem są okresy bardzo wysokiej temperatury. W stosunku rocznym jest to okres bardzo krótki i intensywny, ale przekroczenie temperatury nawet w krótkim okresie pracy niekorzystnie wpływa na żywotność. Inne sytuacje awaryjne to uszkodzenia wentylatorów chłodzących, zapchane filtry, radiatory lub oszczędności w osprzęcie towarzyszącym. Praktyka wskazuje, że użytkownicy podchodzą do drobnych awarii (np. uszkodzenie wentylatorów chłodzących szaf lub zainstalowanych w przemienniku częstotliwości) bez należytej reakcji, często ignorując ich występowanie. Ignorowane są także podstawowe czynności konserwacyjne zalecane przez producentów przetwornic częstotliwości, np. przegląd i czyszczenie radiatorów.
Należy pamiętać, że każde podwyższenie temperatury o 10 °C, zmniejsza żywotność przemiennika częstotliwości o 50%. W związku z tym układy pracujące w takiej samej temperaturze, a zbudowane na różne zakresy temperatury, będą miały różne żywotności. Układ przystosowany do wyższej temperatury otoczenia będzie miał dłuższą żywotność.
Zatrzymanie aplikacji przy wyższej temperaturze mogą powodować zabezpieczenia programowe. Takie zabezpieczenia mogą blokować układ po przekroczeniu granicznej temperatury lub z powodu znaczącego spadku mocy. Praktyka wskazuje, że użytkownicy w takich przypadkach wyłączają zabezpieczenia temperaturowe, sądząc, że krótkotrwałe zwiększenie temperatury pracy nie wpłynie negatywnie na elementy przemienników częstotliwości.
Innym sposobem obniżenia kosztów przez producentów przemienników częstotliwości, przy zachowaniu tak samo dobranych temperaturowo elementów jest zmniejszenie rozmiarów ich obudowy. Obecnie panuje tendencja, zapewne wymuszana przez działy handlowe i marketingu, aby maksymalnie zmniejszać wymiary obudowy przetwornic częstotliwości. W takim przypadku pogorszenie warunków odprowadzania i rozpraszania emitowanego ciepła zmusza producentów do zmniejszenia zakresu temperatury pracy! Takie układy szybko ulegają przegrzaniu.
Niewiele jest firm na rynku, które mają tak dobrane elementy, aby była możliwa praca w pełnym zakresie temperatury pracy elektroniki, czyli od –10 do +50°C.
Przykładem dobrej praktyki technicznej są przemienniki częstotliwości firmy EURA Drives Electric CO., Ltd., której autoryzowanym partnerem jest firma HF Inverter Polska. Przemienniki EURA są zbudowane z elementów, które pozwalają na pracę w pełnym zakresie temperatury, bez utraty parametrów, a ich obudowy tak skonstruowane, aby łatwo i skutecznie oprowadzać ciepło.
Podsumowanie
W gospodarce wolnorynkowej presja ceny jest bardzo duża. Przed zakupem należy jednak dokładnie zapoznać się z ofertą firm, szczególnie z zapisami tzw. drobnym drukiem. Radzimy zwracać uwagę i porównywać nie tylko cenę, ale również parametry techniczne, ponieważ w przyszłości może okazać się to bardzo ważne.
Zakres temperatury pracy pozwala ocenić jakie elementy zostały użyte i jaka może być żywotność układu. Obniżona temperatura może być przyczyną przestojów związanych z blokowaniem się przemiennika częstotliwości, co czasem okazuje się katastrofalne w skutkach. Przykładem mogą być zaburzenia w pracy, w upalne dni, przemiennika częstotliwości zainstalowanego w układzie wentylacyjno-klimatyzacyjnym.
Specjaliści pracujący w firmie HF Inverter Polska dzięki swojemu długoletniemu doświadczeniu są w stanie optymalnie dobrać układ napędowy bezawaryjnie pracujący w warunkach procesu technologicznego w dowolnej branży. Dział techniczny służy poradą i swoim wsparciem w zakresie techniki napędowej.
HF Inverter Polska Sp.C.
ul. M.Skłodowskiej-Curie 101E
87-100 Toruń
tel. 56 653 99 16, fax 56 623 73 17
e-mail:biuro@hfinverter.pl
www.hfinverter.pl
source: Automatyka 3/2019