Терморасчёт шкафа управления
Перегрев — главный враг электроники в шкафу. При повышении температуры на 10°C выше нормы срок службы компонентов сокращается вдвое. Поэтому терморасчёт — обязательный этап проектирования.
Что считаем
Тепловой баланс шкафа:
Q = P_внутр - P_отвод = 0
Где:
- Q — избыточное тепло;
- P_внутр — тепловыделение всех компонентов;
- P_отвод — тепло, отводимое через стенки, вентиляцию, кондиционер.
Шаг 1. Считаем тепловыделение
Типичные значения:
- ПЛК (CPU + I/O): 5-30 Вт;
- ЧРП 22 кВт: 660 Вт (3% от мощности);
- Блок питания 24 В, 20 А: 50-100 Вт;
- Контактор: 5-15 Вт;
- Реле: 1-3 Вт;
- HMI-панель: 10-30 Вт;
- Сетевое оборудование: 5-20 Вт.
Пример: шкаф с ПЛК, 2 ЧРП, 1 HMI, 1 блоком питания:
- ПЛК: 20 Вт;
- 2 × ЧРП 22 кВт: 1320 Вт;
- HMI: 20 Вт;
- БП: 80 Вт;
- Контакторы, реле: 100 Вт.
- Итого P_внутр: 1540 Вт.
Шаг 2. Естественное охлаждение
Без вентилятора шкаф отводит тепло через стенки:
P_отвод = k × S × ΔT
Где:
- k = 5,5 Вт/(м²·К) для стали с покрытием;
- S — площадь поверхности шкафа, м²;
- ΔT = T_внутр - T_окр (допустимый перепад).
Пример: шкаф 800×1800×400, S ≈ 5 м², ΔT = 20°C:
P_отвод = 5,5 × 5 × 20 = 550 Вт.
Но P_внутр = 1540 Вт. Нужно охлаждение!
Шаг 3. Выбор охлаждения
Варианты:
- Вентилятор с фильтром — 30-1000 м³/ч, для шкафов до 2 кВт;
- Кондиционер шкафа — для шкафов от 1 кВт, с замкнутым контуром;
- Теплообменник воздух-воздух — для чистых помещений;
- Холодильный агрегат (чиллер) — для шкафов от 3-5 кВт.
Шаг 4. Подбор вентилятора
Формула:
V = 3,6 × P / (ΔT × ρ × c)
Где:
- V — расход воздуха, м³/ч;
- P — отводимая теплота, Вт;
- ΔT — допустимый перепад, K;
- ρ = 1,2 кг/м³ (плотность воздуха);
- c = 1005 Дж/(кг·К) (теплоёмкость).
Пример: P = 1000 Вт, ΔT = 10 K:
V = 3,6 × 1000 / (10 × 1,2 × 1005) ≈ 300 м³/ч.
Выбираем вентилятор Rittal SK 3325.150 (300 м³/ч).
Подбор кондиционера
Для большего тепловыделения — кондиционер. Мощность = тепловыделение + 20% запас.
Пример: P = 2000 Вт → кондиционер 2,5 кВт.
Производители: Rittal, Schroff, ABB, Pfannenberg.
Чек-лист терморасчёта
- Подсчитать P_внутр всех компонентов (с запасом 20%);
- Рассчитать P_отвод через стенки (без охлаждения);
- Сравнить: если P_внутр > P_отвод — нужно охлаждение;
- Выбрать тип (вентилятор или кондиционер);
- Подобрать по формуле (с запасом 20%);
- Проверить: ΔT_внутр ≤ 15°C (для электроники);
- Заложить в шкаф место для вентилятора (сверху/снизу).
Температурные режимы компонентов
- S7-1500: 0-60°C (рабочая);
- WinCC Panel: 0-50°C;
- ЧРП SINAMICS: 0-50°C (без снижения мощности);
- Schneider ПЛК: -10...+55°C;
- Клеммы Phoenix Contact: -40...+110°C.
Для шкафа в помещении — поддерживаем 5-35°C (комфортная для компонентов).
Типичные ошибки
- Не учтено тепловыделение ЧРП (3-5% мощности!);
- Нет вентиляции (хотя требуется);
- Вентилятор установлен, но воздух не циркулирует (закрытое пространство);
- Вентилятор снизу, а ЧРП сверху — горячий воздух скапливается;
- Прямые солнечные лучи (шкаф на улице без навеса);
- Пыль и грязь (забитый фильтр вентилятора).
Калькулятор
Онлайн-калькулятор от Rittal:
https://www.rittal.com/com-en/content/tools/therme_software_2.jsp
Ввести: размеры шкафа, мощность тепловыделения, T_окр → получить рекомендации.
Заключение
Терморасчёт — обязательный этап. Шкаф без охлаждения при нагреве — это бомба замедленного действия. В ЭкоЭн считаем тепловой режим для каждого шкафа и подбираем охлаждение.
Заказать услугу.
