AG Panolu Hız Kontrol Sistemlerinde Akıllı Soğutma

👤Atakan Çetinkaya, AG ve OG Sürücü Sistemleri Uygulama Mühendisi - Schneider Electric
Tüm Altivar serisi frekans invertörleri, yüksek verimlilik özelliklerine sahiptir. Özellikle 90 kW üzeri sistemlerde, güç seviyesine göre ısı kayıpları önemsiz sayılamayacağından; koruma sınıfını seçerken çok dikkat edilmesi gerekir. Bu yazıda, kalitesi birçok uygulamada kanıtlanmış Altivar Plus yüksek güçlü ve hava soğutma panolu hız kontrol çözümleri anlatılmaktadır. Bunlar, sorunsuz çalışma ve yüksek müşteri memnuniyeti sağlayan temel gereksinimlerdir. IP54 “kompakt tasarım” Tipik uygulamalar • Yüksek güçlü frekans invertörünün temiz elektrik panosu odaları dışında montajı • Ortam sıcaklığı: 0...+40°C (pano içi sıcaklığı 50°C’ye kadar) • Ortam sıcaklığı +50°C´ye kadar derating ile. Tasarım prensibi Filtre keçeli ve IP54 koruma derecesinde panoda; soğutucu hava, pano kapağındaki filtreden geçerek pano üstündeki fan tarafından çekilip dışarı atılır. 1. Pano 2. Frekans invertörü Altivar 61 veya Altivar 71 3. Güç bölümü (ana şalter, hat kontaktörü, bobinler,…) 4. Kontrol ve güç bölümü için hava giriş ızgarası (filtre keçeli) 5. Filtre keçeli fan Panonun giriş ve çıkış filtrelerindeki basınç düşümü, ek bir fan gibi davranır. Öyle ki; en azından invertörün güç katındaki fanın sağladığı hava akışını sağlamalı ve basınç düşümünün üstesinden gelmelidir. Panonun üzerindeki fan, bunu rahatlıkla gerçekleştirir ve pano içerisinde ek bir hava akışına daha gerek kalmaz. Filtre keçelerinin temizliğinde veya değiştirilmesinde yüksek güvenilirliğe sahip; kendine özgü kompaktlığı ve ekonomik tasarıma sahip pano içerisinde minimum kirlilik garanti edilmiş olur. Soğutma havasındaki toz, filtre keçesinde toplanır, böylece zamanla biriken tozdan daha sonra kolayca ortadan kurtulunabilir. Bu soğutma sistemi Altivar Plus - ATV61EXC5 ve ATV71EXC5´de kullanılır. IP54 filtre fanlı ve “ayrılmış hava kanallı” Tipik uygulamalar • Yüksek güçlü hız frekans invertörünün elektrik pano odası dışına yüksek oranda toza maruz bir ortama montajı • Ortam sıcaklığı: 0...+40°C (pano içi sıcaklığı +50°C’ye kadar) • Ortam sıcaklığı +50°C´ye kadar derating ile. Tasarım ilkeleri Güç katı için soğutucu hava; panonun altında yer alan kaideden girerek, IP 54 koruma derecesine sahip ayrılmış hava kanalı aracılığıyla pano üstünde yer alan hava çıkışı boyunca devam eder. Bu soğutma havasının girişi, sürücünün kendi güç katındaki fanın gücüyle kolaylıkla yapılabilmektedir. Motor kontrol katı bölümü, pano kapağındaki filtre fanlarıyla soğutulur. 1. Pano 2. Frekans invertörü Altivar 61 veya Altivar 71 3. DC choke bobini (sadece 400V ürün grubu için mevcuttur) 4. Güç bölümünün soğutucu hava girişi (pano kaidesinden) 5. Ayrılmış hava yönlendirme kanalı 6. Su sıçramasına karşı korumalı hava çıkış başlığı ve havanın buradan atılması 7. Kontrol bölümü için hava girişi (filtre keçesiyle) 8. Kontrol bölümü için hava çıkışı (filtre fanı ve filtre keçesiyle) Özellikle hassas olan kontrol bölümündeki elektronik ekipmanlar için; kontrol bölümünü soğutmak için bir sistem boyutlandırırken, invertörün dahili kayıpları ile panodaki diğer ekipmanların neden olduğu kayıplar da dikkate alınmalıdır. Ortam sıcaklığı ile sürücünün kayıpsız olarak çalışabileceği maksimum sıcaklık farkı 10 K´dır (10°C). Panonun güç katı ve motor kontrol katı için gerekli soğutma havasının akış kanalları, pano içerisinde belirgin bir biçimde ayrılmıştır. Sadece motor kontrol bölümü soğutma havası, filtre keçeleriyle içeri alınır. Sürücünün güç bölümünün de IP54 koruma seviyesinde olması ve motor kontrol katından tamamen izole edilmiş olması sebebiyle, panonun güç bölümünü soğutmak için filtre keçesi gerekmez. Periyodik temizlik veya filtre keçelerinin bakım ve değişimi açısından yüksek güvenilirlikli panolar, içeride kirlilik seviyesini minimumda tutar. Bu soğutma sistemi Altivar Plus - ATV61ES5,ATV61EXS5, ATV71ES5 ve ATV71EXS5´de kullanılır. IP54 hava/hava ısı eşanjörlü ve “ayrılmış hava kanallı” Tipik uygulamalar • Yüksek güçlü frekans invertörünün, elektrik pano odası dışında aşırı yüksek oranda toza maruz kaldığı bir ortama montajı • Ortam sıcaklığı: 0...+45°C (pano içi sıcaklığı +50°C’ye kadar) Tasarım prensibi Bu tasarım da güç katı soğutma tipi bir önceki “ayrılmış hava kanallı” sistemde olduğu gibidir. Güç katının soğutucu havası, kaideden sürücünün kendi fan gücüyle girerek; pano içerisindeki ayrı hava kanalında geçip tavanı üzerinden dışarı çıkar. Kontrol bölümünün kayıpları, pano kapağındaki hava/hava eşanjörü aracılığıyla atılır. Böylece dışarıdaki hava ile pano içerisindeki hava karışmaz. 1. Pano 2. Frekans invertörü Altivar 61 veya Altivar 71 3. DC choke bobini (sadece 400V ürün grubu için mevcuttur) 4. Güç bölümünün soğutucu hava girişi (pano kaidesinden) 5. Ayrılmış hava yönlendirme kanalı 6. Su sıçramasına karşı korumalı hava çıkış başlığı ve havanın buradan dışarı atılması 7. Kontrol bölümünün soğutulması için hava/hava eşanjörü 8. Kontrol bölümü için dahili soğutma havası devresi 9. Dışarıdaki soğutma havası devresi Hava/hava ısı eşanjörü, pano içerisinde oluşan 5K (5°C) sıcaklık farkına sahip havanın ısısını panonun bulunduğu ortama dağıtabilir. Bu nedenle ortamı soğutacak sistemin boyutlandırması sadece bu kayıplar göz önüne alınarak yapılabilir. Güç katının ayrılmış hava akış kanalına ek olarak, kontrol bölümünün soğutma havası da tamamen ayrılmıştır. Kontrol katının kayıpları, hava/hava ısı eşanjörü sayesinde dışarıdan içeriye doğrudan bir hava giriş-çıkışı olmadan dağıtılır. Böylece panoya toz girmesi, büyük ölçüde önlenmiş olur. IP54 iklimlendirmeli ve “ayrılmış hava kanallı” Tipik uygulamalar • Yüksek güçlü frekans invertörünün, elektrik pano odası dışında aşırı yüksek oranda toza maruz kaldığı ve aynı zamanda ortam sıcaklığının yüksek olduğu bir ortama montajı • Ortam sıcaklığı: 0...+45°C (pano içi sıcaklığı +50°C) • +55°C ortam sıcaklığına kadar kayıplı çalışma Tasarım prensibi Bu tasarım da güç katı soğutma tipi bir önceki “ayrılmış hava kanallı” sistemde olduğu gibidir. Güç katının soğutucu havası, kaideden sürücünün kendi fan gücüyle girerek; pano içerisindeki ayrı hava kanalında geçip tavanı üzerinden dışarı çıkar. Kontrol bölümünün kayıpları, pano kapağı üzerine kurulmuş olan aktif bir iklimlendirme sistemi ile dağıtılır. 1. Pano 2. Frekans invertörü Altivar 61 veya Altivar 71 3. DC choke bobini (sadece 400V ürün grubu için mevcuttur) 4. Güç katının soğutma hava girişi (pano kaidesinden) 5. Ayrılmış hava yönlendirme kanalı 6. Su sıçramasına karşı korumalı hava çıkış başlığı ve havanın buradan dışarı atılması 7. Kontrol bölümünün soğutulması için aktif iklimlendirme 8. Kontrol bölümü için dahili soğutma havası devresi 9. Dışarıdaki soğutma havası devresi Hava/hava ısı eşanjörünün tersine, kontrol bölümünün dahili hava soğutma devresi sıcaklığı iklimlendirmede düşer. İklimlendirme sisteminde bulunan kompresör ve iki adet fan için 230V, 50Hz’lik güç kaynağına ihtiyaç vardır. Bu tasarım değişikliği ile daha yüksek ortam sıcaklıklarına (aynı zamanda invertörün kayıplı çalışması da göze alınarak) izin verilebilir. Bu soğutma sistemi, Altivar 61 Plus ve ATV 71 Plus "Esnek Çözümleri" ile sağlanabilir. Eğer son kullanıcı ayrılmış hava kanallı bir veya birden fazla panodan oluşan sistemine, soğutma kanalı çıkışlarını birleştirip tüm ısıyı toplayan ve odadan dışarı atan bir hava kanalı ile uygularsa; ortamı soğutmak için harcanacak enerjiden en az %25 tasarruf sağlanabilir. Böylelikle toplam yatırım maliyetleri ve geri dönüşler karşılaştırıldığında oldukça ekonomik bir çözüm haline gelmektedir.