Советы и рекомендации

Этот вопрос часто задают производители машин и установок. Это касается случаев, когда электические компоненты монтируются в шкафу на DIN-рейки, которые в свою очередь крепятся на монтажную панель.

Ответ имеется в стандартах DIN EN 61439-1/-2 и DIN EN 60204-1. Согласно стандартам, использование токопроводящих деталей конструкции в качестве защитного заземления доспускается только тогда, когда обеспечено длительное электрическое соединение с хорошей проводимостью. Если эти требования выполняются, несущая шина считается подключенной к контуру защитного заземления через ее крепление с большой контактной поверхностью на ровной металлической монтажной панели, либо через элементы крепления (держатели, распорные болты и др.) при ее креплении на элементы шкафа (каркас, монтажные шины и др). При этом важно:

• В течение длительного времени: Контактные поверхности под механической нагрузкой должны быть защищены от ослабления, а также от окисления и коррозии
• Хорошая проводимость: Измеренное значение сопротивления между креплением компонента на DIN-рейке и точкой подключения внешнего провода заземления составляет < 0,1 Ом
• Достаточная токопроводимость: В точке контакта или соединения она должна соответствовать сечению необходимого отдельного медного провода

Автор: Хартмут Лорай, руководитель отдела обучения и поддержки

При возникновении такого вопроса подразумевается степень защиты IP 55 или выше. Однако другие важные аспекты часто упускаются из внимания.

В целом действует правило: степени защиты IP согласно международному стандарту МЭК 60529 обозначаются двумя характеристическими цифрами, а также опциональной дополнительной буквой. Однако стандарт предполагает лабораторные испытания, которые не могут точно учитывать все возможные случаи применения электрических компонентов.

В частности, не учитываются длительные воздействия погодного характера, например, косые дожди и обледенение. Помимо защиты от попадания пыли и влаги, необходимо предусмотреть защиту от коррозии. Это означает, что должны использоваться специальные покрытия или применяться корпуса из нержавеющей стали. Еще одним важным моментом является расчет контроля микроклимата, чтобы предотвратить риск образования конденсата или дополнительную тепловую нагрузку за счет солнечного излучения.

Результат: корпуса, которые не предназначены специально для наружной установки, не могут быть использованы в таких случаях. Однако условия, при которых возможна наружная установка, а также соответствующие меры по модификации шкафа должны быть согласованы с производителем.

Автор: Хартмут Лорай, руководитель отдела обучения и поддержки

Этот вопрос часто задают, когда шкафы управления и электрораспределения комплектуются различными устройствами и компонентами.

В низковольтных комплектных устройствах монтаж производится преимущественно на монтажные панели. При этом важно принимать во внимание не только вопросы безопасности, но и функциональные риски, например, контроль микроклимата и ЭМС. В частности, это имеет значение при эксплуатации силовой электроники, оборудования АСУТП и телекоммуникаций, которое питается от шинной системы через защитные и коммутационные устройства.

Производители таких компонентов часто приводят в руководствах по монтажу и эксплуатации четкие требования по расположению и расстояниям до другого оборудования. Необходимо обязательно соблюдать эти требования для сохранения гарантии в случае поломок или повреждений.

Поэтому важно, особенно в случае стесненных условий и компактных машин, особенно эффективно использовать внутреннее пространство шкафа с использованием широкой номенклатуры монтажных комплектующих.

Должен быть обеспечен жесткий или поворотный монтаж 19-дюймового оборудования, а также создание нескольких монтажных плоскостей при помощи секционных монтажных панелей. Эти панели можно расположить в боковой части шкафа или перед основной монтажной панелью с поворотным креплением.

При этом можно легко реализовать соответствующие расстояния для избежания тепловых застоев и минимизации электромагнитных воздействий. Кроме того, неокрашенные металлические защищенные от коррозии и токопроводящие компоненты комплектующих ждя ЭМС, благодаря прямому контактированию при креплении, обеспечивают хорошее выравнивание потенциалов между корпусами устройств, экранами кабелей и ЭМС-фильтрами.

Тяжелые компоненты, которые не могут быть закреплены на монтажной панели, должны быть просто и надежно закреплены с помощью несущих компонентов в основании шкафа или на горизонтальном профиле каркаса шкафа.

Автор: Хартмут Лорай, руководитель отдела обучения и поддержки

Так звучит вопрос, который часто задают Rittal, если распределительные шкафы должны быть установлены в различных условиях. При ответе на вопрос следует различать три различных случая применения: во-первых, это транспортировка шкафа к месту установки, во вторых, гарантия безопасности в этом месте и, в-третьих, подвод кабеля к распределительному шкафу. Эти три случая применения непосредственно влияют на выбор необходимых компонентов комплектующих. Уже здесь видно, что необходима широкая номенклатура монтажных комплектующих, которые делают возможность решения для любого случая применения.

Отдельный случай "транспортировка"

Если шкаф подниматься и транспортироваться краном, цоколь не требуется. Если шкаф должен транспортироваться с помощью погрузчика или тележки, цоколь целесообразен, если имеется модульная конструкция из несущих угловых элементов и отдельных панелей, а также несущий каркас шкафа.

Отдельный случай "устойчивость к опрокидыванию"

Если необходимо как можно более жесткое крепление к полу для защиты от вибраций и ударных нагрузок, цоколь не используется и каркас шкафа крепится винтами или приваривается напрямую к полу. В качестве особых решений имеются специальные устройства для механической разгрузки (демпферы вибраций и ударов) или особо жесткое крепление к основанию (напр. бетонный цоколь).

Отдельный случай "Подвод кабеля"

Если необходим повод кабеля без каналов внутри пола, цоколь обязателен. Благодаря модульной конструкции и подходящих комплектующих цоколь может обеспечивать прокладку кабеля между шкафами, а также механическую разгрузку от натяжения за пределами защищенного пространства. Кроме того, цоколь обеспечивает пространство для возможных излишков длины кабеля, которые из соображений длины должны иметь форму не кольца, а меандра. Помимо закрытого цоколя (с перфорированными панелями для обеспечения вентиляции шкафа в чистых помещениях) при наличии неровностей пола могут также применяться регулировочные ножки – как отдельно, так и в комбинации с цоколем.

Автор: Хартмут Лорай, руководитель отдела обучения и поддержки

Так или похожим образом звучит вопрос к Rittal, который постоянно задается в жаркие летние месяцы либо в связи с установкой распределительного шкафа в тропических странах. Основные проблемы при этом связаны с образованием конденсата в шкафу и соответствующими последствиями.

При ответе на вопрос роль играют три важных аспекта: разность температур между требуемой температурой внутри шкафа и максимальной наружной температурой (необходимо ли охлаждение до температуры ниже температуры окружающей среды?), время работы электрических систем в шкафу (существует ли время, когда оборудование полностью отключено?) и защита электрических систем от (необходима ли высокая степень защиты?)

Чаще всего ответ начинается словами "да, однако...".

Если требуемая температура внутри шкафа значительно ниже температуры окружающей среды, необходимо обеспечить охлаждение. При открытии двери шкафа на отдельных устройствах и компонентах, которые обдуваются холодным воздухом холодильного агрегата, может выпадать конденсат.

При полном отключении электрических систем и быстром падении температуры окружающей среды, а также хорошем уплотнении шкафа (IP 55) конденсат может возникать на внутренней поверхности шкафа и собираться в области основания.

Для избежания проблем с конденсатом в шкафу имеются различные способы:

• Теплоотвод с пассивной вентиляцией с допуском внутренней температуры на 5°C выше температуры окружающей среды
• Достаточное "время нагрева" перед открытием двери после отключения активного охлаждения
• Применение "обогрева во время простоя", с помощью которого внутренняя температура поддерживается выше температуры окружающей среды, что предупреждает образование конденсата на стенках

Еще одной причиной выпадения конденсата с риском образования поверхностной коррозии является низкая температура внутри шкафа и поврежденные уплотнения.

Оптимальное решение для избежания названных проблем можно выработать только на основании точного определения необходимых требований.

Автор: Хартмут Лорай, руководитель отдела обучения и поддержки

Это довольно редкий вопрос в адрес Rittal, однако время от времени он снова возникает, если речь идет об электрораспределения на токи > 200 А.

Причины точечного нагрева компонентов внутри шкафа могут быть разными. У токопроводящих компонентов, например, клемм, защитных и коммутационных устройств причиной является плохой контакт, высокая плотность в шкафу, недостаточная поверхность теплоотвода, или неправильный расчет (на пределе нагрузочной способности). Это приводит к тому, что возникают "горячие точки", и, как следствие, повреждение изоляции с возможностью короткого замыкания и возникновения пожара

Что может быть причиной, если пассивные детали, например, фланш-панель компактного шкафа или крепежные траверсы шинной системы при проверке инфракрасной термографией имеют недопустимую температуру?

В важнейшем стандарте производителей НКУ, МЭК 61439-1, имеется указание в пункте 10.10.4 "Проверка пределов превышения температуры ... расчетом".

При этом необходимо обратить внимание на то, что проводники под токами более 200 А должны быть так расположены относительно соседних конструкций, чтобы минимизировались вихревые токи и потери за счет гистерезиса. Здесь речь идет об эффектах магнитного поля, которое возникает при протекании электрического тока. Это магнитное поле направлено перпендикулярно проводнику с током и может вызывать в проводящих материалаз вихревые токи, размагничивание, а также сильный локальный нагрев.

На практике это означает, что при раздельной прокладки двух проводников питания (не в составе кабеля), напр. в форме изолированных проводов или шин, расстояния между проводниками должны быть как можно меньше. Кроме того, крепежные элементы и механические поверхности, которые расположены перпендикулярно проводнику, должны быть выполнены из плохо проводящего или изолирующего материала.

Кабели, в которых провода находятся близко друг к другу, не вызывают магнитных эффектов, так как в любое время прямой и обратный токи равны между собой. Так как направления магнитного поля от этих двух проводников противоположные, то эти два поля компенсируют друг друга. Таким образом, вихрревые токи и размагничивание не возникают или возникают в незначительном объеме.

Автор: Хартмут Лорай, руководитель отдела обучения и поддержки

Постоянно возникают вопросы по теме электромагнитной совместимости шкафов, связанные с контактированием и заземлением кабельных экранов. Использование экранированного кабеля является обязательным условием как внутри шкафа, так и за его пределами, чтобы обеспечить отказоустойчивость силового, управляющего и телекоммуникационного оборудования во внешней электромагнитной среде.

В целом, экран кабеля предотвращает выход нежелательных излучений в из системы, а также проникновение излучений в систему. Эта задача может быть решена только в том случае, когда обеспечивается оптимальное электрическое контактирование в местах входа кабеля в шкаф и выхода кабеля из шкафа (если корпус изготовлен из токопроводящего материала). Целью является создание полностью экранированной конструкции из распределительного шкафа, экрана кабеля и корпуса компонентов.

Если корпус компонентов или корпус для подключения двигателя изготовлен из изолирующего материала, то с этого конца экран кабеля должен быть соединен (через клеммы) с корпусом монитора. Если в данном случае речь идет о корпусе из изолирующего материала, например, корпусе датчика, то экран кабеля должен быть подсоединен к проводящей конструкции установки с нулевым потенциалом.

Со стороны шкафа по возможности экран кабеля должен быть соединен с конструкцией шкафа с помощью ЭМС-кабельных вводов – таким образом также обеспечивается оптимальное выравнивание потенциалов кабельных экранов между собой.

Если подходящие ЭМС-кабельные вводы не используются, то экран кабеля должен быть электрически подсоединен с помощью соответствующей шины и контактных зажимов как можно ближе к месту ввода или вывода кабеля. Важно то, чтобы это было реализовано с как можно большей контактной поверхностью и с как можно коротким проводом заземления между шиной и монтажной панелью. Кроме того, необходимо обратить внимание на то, чтобы контактирование экрана было выполнено отдельно от механической разгрузки от натяжения.

Так как в отдельных установках возможны высокие токи через экран кабеля, необходимо обеспечить достаточную электрическую проводимость. При этом металлические системы контактов имеют преимущество перед пластиковыми системами с проводящим покрытием.

Автор: Хартмут Лорай, руководитель отдела обучения и поддержки