电柜工业空调性能试验

齐重数控装备股份有限公司（黑龙江 161005）安保钢

科学的使用空调对机床的性能与安全有重大意义，温度过高会导致设备组违背技术规范运行，故障率提高，使用寿命缩短；温度过低导致冷却设备过度磨损，形成更多的冷凝水，消耗更多电能以及提高空气相对湿度并最终形成凝露，同时还会导致设备故障。

1.散热的重要性

散热不好可能造成：零星故障，降低部件使用寿命。根据阿列纽斯公式：物质的反应速率k与温度T成指数关系。根据阿列纽斯公式，部件使用寿命与温度的关系大致如下：部件的温度每上升10℃会导致使用寿命缩短一半，故障率提高一倍。反应速率越高，设备中的电子器件老化速度越快，电子器件老化，故障率也就提高了。

2.理论计算与分析

根据模块发热量，选择电柜空调，选型步骤，从样本查模块的发热量。

（1）电源（整流模块）模块发热量（见表1）。

（2）功率模块（逆变模块）发热量（见表2）。

例如：

6SN1145-1AA01-0AA1电源模块450W

6SN1123-1AB00-0AA1Z1/Z2功率模块40W

6SN1123-1AB00-0CA2130W

6SN1123-1AB00-0CA2130W

共450+40+130+130=750W

电柜内其他元件50W，共800W。

（3）按照热平衡的公式计算所需制冷功率机柜空调的选型是根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内发热量（见图1），从而确定空调所需要的制冷量来选取的。一般按公式来选取的，其计算如下

式中，QV为安装在机柜中的热散耗（W）；QE为一个冷却器必要的冷却功率（W）；ΔT=TI－TU，为所允许的最大温差（K）；A为配电柜向外辐射实际功率（m2）；K为导热系数，K=5.5W/m2K（针对钢板）。

表1

表2

图1

例如：电柜宽1.5mm，厚0.6mm，高2mm，独立安装，有效散热面积

环境温度30℃时，设定温度35℃，制冷功率=800W–5.5×10.5×5=800－288= 512W。

环境温度35℃时，设定温度35℃，制冷功率=800W。

环境温度40℃，设定温度35℃，制冷功率=800+288=1088W。

（4）选择空调：空调的冷却功率QE，通常会比空调消耗的功率大，应该按照冷却功率选择，注意不同电压的额定电流不同。

3.空调的正确安装方法

具体安装方法如图2所示。

图2

（1）冷空气进风口在下，热空气出风口在上。

（2）冷空气进风口与热空气出风口保持足够距离。

（3）空调与驱动设备保持至少200mm距离。

（4）空调不要直接向驱动吹冷气，可使用导流板。

（5）正确选择空调制冷量及功率。

（6）空调温度设定应满足柜内元件最佳工作温度。

4.电柜的防护等级要求

要求防护等级I P54，所有的门和需开孔安装的设备，都需要安装密封胶条门锁需带拉紧装置（见图3、图4）。

图3

图4

5.现场试验与数据记录

现场取三种机床产品，三种空调进行对比试验：

RPH15空调（新陆）

ZT-15B-Q空调（中泰)

SK187空调(威图）

试验工具采用的德国的FLUKE温度测量仪、温度计和湿度计，进行数据读取记录，并针对以下几方面进行试验与数据记录：

（1）三种空调设定30℃时，温度、湿度及制冷效果。

（2）三种空调设置20℃时，温度、湿度及制冷效果。

（3）试验数据记录：RPH15新陆空调设置制冷温度30°的试验数据（见表3）。

表3 [单位：温度/℃，湿度（%）]

ZT-15B-Q中泰空调设置制冷温度30℃的试验数据（见表4）。

表4 [单位：温度/℃，湿度（%）]

SK187威图空调设置制冷温度30℃的试验数据（见表5）。

表5 [单位：温度/℃，湿度（%）]

RPH15新陆空调设置制冷温度20℃的试验数据（见表6）。

ZT-15B-Q中泰空调设置制冷温度20℃的试验数据（见表7）。

表6 [单位：温度/℃，湿度（%）]

表7 [单位：温度/℃，湿度（%）]

（4）温湿度查询表温湿度差值湿度换算表如表8所示。例如：干表湿度为24%，差值为1%，换算后相对湿度为91%。

表8 [单位：温度/℃，湿度（%）]

6.试验分析

对比分析如表9所示。

设定30℃时，干球温度27℃，湿球温度21℃，查询表格相对湿度为56%。

设定20℃时，干球温度22℃，湿球温度21℃，查询表格相对湿度为91%比较高。

表9 [单位：温度/℃，湿度（%）]

7.结语

通过试验数据分析，得出以下结论：

（1）空调温度应设置30～35℃之间，空调处于正常的间歇工作状态，温度设定过高，无法达到降低柜内温度；过低造成空调耗能过大，并且柜内湿度大，此设定能更好地保护电柜内的电子元件，提高工业空调使用寿命，提高机床动作的可靠性。

（2）空调建议在密闭情况下使用，要求电柜密闭效果必须好，要求防护等级为IP54。只有在密闭情况好的情况下，可以增加电柜门开关保护空调，密闭措施由于底部穿线电缆比较多，密封比较困难，可以增加发泡剂进行密封。

（3）安装人员对于工业空调排水管，应放入合适的器皿当中，避免插入电柜下的走线地沟，长期对电缆不利，比较危险容易短路，不能插入地坑中，长期可能造成油水混合。

（4）对于用户，夏季是元件发热大故障率高的时段，空调使用比较频繁，需要定期保养，清理过滤网等部件，运转时间长容易发热。如果空调无法工作，元件发热容易失控，对机床造成危害，影响生产。对于南方湿热的环境，更应该得到重视。