Saveti i trikovi

Ovo pitanje često postavljaju proizvođači mašina i postrojenja. Na primer, kada se električne komponente u ormanu postavljaju na DIN šine, koje su npr. pričvršćene na montažne ploče.

DIN EN 61439-1/-2 i DIN EN 60204-1 daju odgovor. Prema njima, električno provodni konstruktivni delovi se kao deo spoja zaštitnog provodnika odobravaju samo ako su ispunjeni osnovni zahtevi trajnog, dobro provodnog i spoja sa dovoljnom nosivošću struje. Ako su ovi uslovi ispunjeni, noseća šina može preko svog pričvršćenja sa kontaktom velike površine na metalno čistoj montažnoj ploči, ili takođe preko sredstava za pričvršćivanje (držači, distanceri, itd.) prilikom pričvršćenja na sistem ormana (okvir, šine za unutrašnju ugradnju, itd.) biti dovoljno povezana sa zaštitnim provodnikom. Pri tome znači:

• trajno: Kontaktna mesta su pod mehaničkim opterećenjima osigurana od popuštanja i zaštićena od oksidacije/korozije
• dobro provodno: Izmerena vrednost otpora između kontakta komponente na DIN šini i tačke priključka spoljašnjeg zaštitnog provodnika iznosi < 0,1 Ohm
• dovoljno nosivo za struju: Mora u poprečnom preseku kontakta/spoja odgovarati potrebnom zasebnom bakarnom zaštitnom provodniku

Kod ovog pitanja proizvođači postrojenja često pominju samo vrstu zaštite IP 55 ili višu. Međutim, pritom se lako zanemaruju drugi važni aspekti.

Načelno važi: IP vrste zaštite se navode prema međunarodnom standardu IEC 60529 sa dve karakteristične cifre i po potrebi dodatnim dopunskim slovima za ormane električne opreme. Ipak, standard opisuje laboratorijska ispitivanja koja ne mogu tačno da oslikaju sve zamislive slučajeve primene električne opreme.

Posebno nisu uzeti u obzir dugoročni vremenski uticaji kao što su jaka kiša ili stvaranje leda. Pored zaštite od prodiranja prašine i vlage, treba obratiti pažnju i na zaštitu od korozije. To znači da mogu biti prikladni posebni premazi ili upotreba nerđajućeg čelika. Još jedan važan aspekt je dimenzionisanje klimatizacije kako bi se odgovorilo na povećan rizik od kondenzacije ili direktno sunčevo zračenje kao dodatno toplotno opterećenje.

Zaključak: Ormani koji nisu izričito opisani za spoljašnju upotrebu nisu načelno isključeni za ovaj slučaj primene. Ipak, uslovi pod kojima je upotreba na otvorenom moguća, kao i dodatne smislene mere „osposobljavanja“ – kao što je opisano – moraju se razjasniti sa proizvođačem.

Ovo pitanje se često postavlja kada se upravljačke jedinice i distribucija energije u ormanima opremaju najrazličitijim uređajima i komponentama.

Kod niskonaponskih rasklopnih postrojenja montaža se tipično vrši pomoću montažnih ploča. Pritom je važno pri planiranju uzeti u obzir ne samo bezbednosne aspekte, već i funkcionalne rizike kao što su klimatizacija i EMC. Ovo je posebno važno pri primeni energetsko-elektronskih i upravljačko/komunikacionih sklopova koji se preko zaštitnih i rasklopnih uređaja napajaju sa sistema sabirnica.

Upravo proizvođači takvih sklopova u svojim uputstvima za montažu i rad često postavljaju prilično precizne zahteve za pozicioniranje i rastojanja u odnosu na druge sklopove. Takve smernice se moraju obavezno poštovati kako bi u slučaju kvara ili štete postojala prava na garanciju.

Zato je, posebno kod zadatih prostornih uslova, na primer na kompaktnoj mašini, utoliko važnije da se unutrašnji prostor ormana može što bolje iskoristiti pomoću široke palete pribora sistemskih delova za montažu.

Fiksna ili zakretna ugradnja uređaja zasnovanih na 19 inča treba da bude podržana, kao i postavljanje dodatnih nivoa montaže pomoću delimičnih montažnih ploča. One se mogu postaviti bočno u ormanu ili ispred glavne montažne ploče tako da se mogu zakretati ili naginjati.

Odgovarajuća rastojanja za izbegavanje toplotnih džepova ili za smanjenje elektromagnetnih uticaja se time lako realizuju. Pored toga, metalno čisti, od korozije zaštićeni i električno provodni delovi pribora za EMC – preko direktnog kontakta pričvršćenja – omogućavaju veoma dobro izjednačavanje potencijala kućišta uređaja, ekrana kablova i eventualno kućišta EMC filtera.

Takođe, veoma teške ugradne komponente, koje se ne mogu pričvrstiti na montažnu ploču, trebalo bi da mogu jednostavno i sigurno da se oslone na dno ormana ili na horizontalni profil okvira kod ormana sa ramom pomoću odgovarajućih ugradnih delova za prijem tereta.

Tako glasi često postavljano pitanje Rittalu, kada ormane treba postaviti u najrazličitijim primenama. Za odgovor treba razlikovati tri bitna slučaja primene: prvo transport ormana do mesta postavljanja, drugo obezbeđivanje tamošnje sigurnosti odnosno pričvršćivanja i treće uvođenje kablova u orman. Ova tri slučaja primene imaju direktan uticaj na izbor neophodnih delova pribora. Već ovde se pokazuje da je potreban širok spektar pomoći za postavljanje kako bi se dobilo rešenje za praktično svaki slučaj primene.

Slučaj primene „Transport“

Ako se orman mora podizati i pomerati kranom, postolje nije potrebno. Ako se orman mora transportovati viljuškarom ili paletnim viljuškarom, postolje je smisleno, ukoliko postoji modularna konstrukcija od nosivih ugaonih delova kao i zasebnih blendi i ako okvir ormana može da podnese teret.

Slučaj primene „Stabilnost“

Ako je neophodno što čvršće pričvršćivanje za pod, kako bi se sigurno suprotstavilo opterećenjima od vibracija i udara, odustaje se od postolja i okvir ormana se direktno šrafi za pod ili čak zavaruje. Alternativno postoje posebni oblici za mehaničko odvajanje (prigušivači vibracija i apsorberi udara) ili za posebno čvrstu vezu sa podlogom (npr. postolje za zemljotres).

Slučaj primene „Uvođenje kablova“

Ako je uvođenje kablova u području postavljanja neophodno bez podnih kanala, postolje postaje neizbežno neophodno. Kroz modularnu konstrukciju i sa odgovarajućim priborom postolje može podržati vođenje kablova ispod redova ormana kao i omogućiti mehaničko rasterećenje vučne sile već izvan zaštićenog prostora. Osim toga, postolje tada nudi i prostor za eventualno neophodno odlaganje viška dužine kablova – koje bi inače iz EMC razloga trebalo biti oblikovano meandrirajuće, a ne prstenasto. Pored zatvorenog postolja (svakako sa perforiranim blendama za podršku ventilaciji ormana u čistim okruženjima), kod neravnih podova i nivelacione nogice – same za sebe ili kombinovane sa postoljem mogu predstavljati smislenu dopunu.

Tako ili slično glasi pitanje upućeno Rittalu, koje se uvek iznova postavlja u vrelim letnjim mesecima ili u vezi sa postavljanjem ormana u tropskim zemljama. Osnovne brige pritom uglavnom postoje u pogledu stvaranja kondenzovane vode u ormanu i njenih posledica.

Pri odgovaranju tri bitna aspekta igraju ulogu: temperaturna razlika između zadate unutrašnje temperature i maksimalne temperature okoline (Da li se mora hladiti ispod temperature okoline?), vreme rada električnog sistema u ormanu (Da li postoje periodi sa potpuno isključenim električnim sistemom?) i zaštita električnog sistema od uslova okoline (Da li je neophodna visoka vrsta zaštite?)

Odgovor na takva pitanja obično počinje sa „Da, ali ...“.

Ako je zadata unutrašnja temperatura ormana znatno ispod okoline, mora se obezbediti hlađenje. Ako se tada orman otvori, na pojedinim sklopovima ili komponentama, na koje npr. rashladni uređaj duva hladan vazduh, može se odmah stvoriti kondenzat.

Kod potpuno isključenog električnog sistema, usled brzog pada temperature u okolini uz dobro zaptivanje ormana (IP 55), može se stvoriti kondenzat na unutrašnjim površinama ormana i sakupiti u podnom delu.

Za izbegavanje problema sa kondenzatom u ormanu postoje shodno tome različite strategije:

• Odvode toplote aktivnom ventilacijom uz prihvatanje unutrašnje temperature koja je najmanje 5°C viša
• Dovoljno „vreme zagrevanja“ pre otvaranja vrata nakon isključivanja aktivnog hlađenja
• Upotreba „grejača za mirovanje“, koji unutrašnju temperaturu uvek održava dovoljno iznad temperature okoline i tako sprečava orošavanje zidova

Još jedan aspekt je stvaranje kondenzata na spoljašnjim površinama usled previše rashlađene unutrašnje temperature uz rizik od stvaranja korozije na oštećenim premazima.

Optimalno rešenje za izbegavanje pomenutih problema može se odrediti samo na osnovu tačnog evidentiranja dotičnih zahteva.

Ovo je doduše prilično retko pitanje za Rittal, ali se s vremena na vreme ponovo javlja kada je reč o razvodnicima energije sa strujama provodnika > 200 A.

Za tačkasto zagrevanje opreme u ormanu mogu postojati različiti uzroci. Kod komponenti koje provode struju, kao što su provodnici, stezaljke, zaštitni i rasklopni uređaji itd., često su loš kontakt, previše gusto pakovanje u ormanu, nedovoljne površine za odvođenje toplote ili jednostavno pogrešno dimenzionisanje (na granici opterećenja) razlog zašto gubici snage usled struje dovode do „vrućih tačaka“ (Hot-Spots) i posledično do oštećenja izolacije sa posledicom kratkog spoja ili izazivanja požara.

Ali šta može biti uzrok kada pasivne mehaničke komponente, kao što su na primer uvodna ploča kompaktnog ormana ili poprečni nosači za pričvršćivanje sistema sabirnica, prilikom infracrvenih inspekcija privuku pažnju prekomernim temperaturama?

U važnom standardu za proizvođače ormana, DIN EN 61439-1, nalazi se napomena u podtački 10.10.4 „Verifikacija zagrevanja... procenom“.

Pritom treba obratiti pažnju da provodnici koji nose struje preko 200 A i susedni konstruktivni delovi budu raspoređeni tako da se minimizuju vrtložne struje i gubici usled histerezise. Ovde se pominju efekti magnetnog polja koje okružuje svaku struju koja teče. Ovo magnetno polje stoji vertikalno u odnosu na smer struje i u provodnim materijalima može izazvati vrtložne struje kao i promene magnetisanja i time povezano jako lokalno razvijanje toplote.

U praksi to znači da se kod prostorno odvojenog vođenja dolaznih i odlaznih provodnika (ne kao kabl), npr. u obliku pojedinačnih provodnika sa baznom izolacijom ili sabirnica, rastojanja moraju držati što manjim. Pored toga, delove za pričvršćivanje i metalne površine kroz koje se takvi provodnici vode vertikalno na površinu, treba birati što tanje i od materijala koji slabije provode ili čak od izolacionog materijala.

Kablovi kod kojih se provodnici vode veoma kompaktno jedni uz druge ne pokazuju efekte magnetnog polja, jer je u svakom trenutku zbir dolaznih i odlaznih struja jednak. Pošto je smer magnetnih polja ovih parcijalnih struja suprotan, ona se time u velikoj meri kompenzuju. Tako ne dolazi do zagrevanja usled vrtložnih struja i promena magnetisanja ili dolazi samo u neprimetnoj meri.

„Večito aktuelno pitanje“ na temu EMC kompatibilnog ormana je kontaktiranje ekrana kablova odnosno „uzemljenje“. Jer upotreba ekranizovanih kablova danas je kako u ormanu tako i prema spolja ka opremi neophodan preduslov za obezbeđivanje raspoloživosti energetskog, upravljačkog i komunikacionog sistema u elektromagnetno opterećenom okruženju.

Pojednostavljeno rečeno, ekran kabla treba da spreči neželjena zračenja iz sistema kao i zračenja u sistem. Ali on može da ispuni ovaj zadatak samo ako je na svojim mestima ulaza i izlaza iz kućišta takođe optimalno električno provodno povezan sa njima (ukoliko su kućišta od električno provodnog materijala). Cilj je da se dobije kompletno ekranizovana celine koju čine orman, ekran kabla i kućište komponente.

Ako se kao kućište komponente npr. koristi priključna kutija motora od izolacionog materijala, ekran kabla treba na tom kraju (preko priključne ploče) povezati sa kućištem motora. Ako se kod suprotnog kućišta radi o kućištu od izolacionog materijala npr. nekog senzora, ekran kabla tamo treba ako je moguće povezati sa referentnim potencijalom na nekoj provodnoj strukturi postrojenja.

Na strani ormana treba po mogućstvu sve ekranizovane kablove na jednoj strani ormana optimalno provodno povezati sa ugradnom površinom pomoću EMC kablovskih uvodnika – time je takođe obezbeđeno optimalno izjednačavanje potencijala ekrana kablova međusobno.

Ako se ne mogu koristiti odgovarajući EMC uvodnici, ekrane kablova treba povezati što bliže mestu ulaza/izlaza preko odgovarajuće kombinacije šine za ekran i kontaktnih obujmica. Važno je da se to uradi sa što većom kontaktnom površinom provodno međusobno i sa kratkom pletenom trakom za uzemljenje od šine do montažne ploče. Takođe treba obratiti pažnju da kontaktiranje ekrana mora biti izvedeno odvojeno od mehaničkog rasterećenja vučne sile kabla.

Pošto usled uslova u postrojenju može doći i do većih struja na ekranu kabla, treba obratiti pažnju na dovoljnu nosivost struje. Metalni kontaktni sistemi su pritom u prednosti u odnosu na provodno presvučene plastične sisteme.