Sähkökäyttöjen suunnittelu ja taajuusmuuttajien asentaminen Norelcon kennokeskuksiin
Lehtilä, Juha-Pekka (2017)
2017
Sähkötekniikka
Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunta – Faculty of Computing and Electrical Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2017-06-07
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201704261346
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201704261346
Tiivistelmä
Norelco Oy:n valmistamiin NorPower 5000 -kennokojeistojärjestelmiin on keskusten tilaajien toimesta vaadittu asentamaan erilaisiin sähkökäyttöihin liitettäviä taajuusmuuttajia. Taajuusmuuttajan asentaminen kooltaan vakioituun kennokojeistoon aiheuttaa ongelmia kojeiston lämpenemisen arvioinnissa, jäähdytyksen suunnittelussa sekä sähkömagneettisen yhteensopivuuden vaatimusten täyttämisessä keskuksen asennusympäristössä. Vaikka keskuksen tilaaja määrittelee Norelcon valmistamaan keskukseen asennettavan taajuusmuuttajan tyypin, on keskusvalmistajan varmistettava ja todennettava keskuksen lämpenemä, jäähdytyksen riittävyys ja sähkömagneettisten häiriöiden riittävä vaimennus. Kennokojeistojen tulee olla pienjännitestandardin SFS-EN 61439 mukaisia.
Kennokojeiston ohjaamien sähkökäyttöjen suunnittelussa tulee huomioida ohjatun prosessin vaatimukset sekä mahdollinen nopeuden hallinta. Taajuusmuuttajan lisääminen sähkökäyttöön parantaa prosessin säädettävyyttä ja energian säästöä. Sähkökäytön vaatima moottori taas määrää lisättävän taajuusmuuttajan ominaisuudet pääosin momentin profiilikäyrän ja halutun käynnistystavan myötä. Kojeistoon asennettavan taajuusmuuttajan muut ominaisuudet perustuvat kuormituksen tyyppiin sekä syöttävään sähköverkkoon.
Taajuusmuuttajan sisältämän kojeiston lämpenemää voidaan arvioida erilaisilla komponenttivalmistajien tarjoamilla ohjelmistoilla. Tällaiset ohjelmistot laskevat käyttäjälle kojeiston tai erillisen tilan lämpenemän sekä jäähdytystehon tarpeen. Käyttäjältä ohjelmisto vaatii tiedot komponenttien ja kiskostojen tehohäviöistä sekä materiaaleista, joista kojeisto koostuu. Joillekin ohjelmistoille tulee myös antaa arvoja asennusympäristön lämpötilasta ja ilman laadusta.
Kojeiston sisältämä tila, johon taajuusmuuttaja asennetaan, tulee EMC-suojata. Taajuusmuuttajatilasta tulee siis muodostaa Faradayn häkki, joka ei päästä EMC-häiriöitä vuotamaan ympäristöön. Säteilevien ja johtuvien EMC-häiriöiden kytkeytyminen muihin komponentteihin on myös estettävä, eli Faradayn häkin tulee jatkua taajuusmuuttajatilan ulkopuolelle kaapelivalintojen ja kaapeleiden kytkemistapojen avulla. EMC-suojatun tilan aukot, esimerkiksi tuuletusaukot, eivät saa olla standardissa määriteltyjä aukkoja suurempia. Eri taajuusmuuttajavalmistajilla on erilaiset ohjeet koskien taajuusmuuttajien asentamista kojeistoon. Erot valmistajien ohjeiden välillä sekä erot ohjeiden ja standardin välillä johtuvat valmistajien käyttämistä varmuusmarginaaleista esimerkiksi lämpenemän tai kaapeloinnin riittävän suojauksen suhteen.
Kennokojeiston ohjaamien sähkökäyttöjen suunnittelussa tulee huomioida ohjatun prosessin vaatimukset sekä mahdollinen nopeuden hallinta. Taajuusmuuttajan lisääminen sähkökäyttöön parantaa prosessin säädettävyyttä ja energian säästöä. Sähkökäytön vaatima moottori taas määrää lisättävän taajuusmuuttajan ominaisuudet pääosin momentin profiilikäyrän ja halutun käynnistystavan myötä. Kojeistoon asennettavan taajuusmuuttajan muut ominaisuudet perustuvat kuormituksen tyyppiin sekä syöttävään sähköverkkoon.
Taajuusmuuttajan sisältämän kojeiston lämpenemää voidaan arvioida erilaisilla komponenttivalmistajien tarjoamilla ohjelmistoilla. Tällaiset ohjelmistot laskevat käyttäjälle kojeiston tai erillisen tilan lämpenemän sekä jäähdytystehon tarpeen. Käyttäjältä ohjelmisto vaatii tiedot komponenttien ja kiskostojen tehohäviöistä sekä materiaaleista, joista kojeisto koostuu. Joillekin ohjelmistoille tulee myös antaa arvoja asennusympäristön lämpötilasta ja ilman laadusta.
Kojeiston sisältämä tila, johon taajuusmuuttaja asennetaan, tulee EMC-suojata. Taajuusmuuttajatilasta tulee siis muodostaa Faradayn häkki, joka ei päästä EMC-häiriöitä vuotamaan ympäristöön. Säteilevien ja johtuvien EMC-häiriöiden kytkeytyminen muihin komponentteihin on myös estettävä, eli Faradayn häkin tulee jatkua taajuusmuuttajatilan ulkopuolelle kaapelivalintojen ja kaapeleiden kytkemistapojen avulla. EMC-suojatun tilan aukot, esimerkiksi tuuletusaukot, eivät saa olla standardissa määriteltyjä aukkoja suurempia. Eri taajuusmuuttajavalmistajilla on erilaiset ohjeet koskien taajuusmuuttajien asentamista kojeistoon. Erot valmistajien ohjeiden välillä sekä erot ohjeiden ja standardin välillä johtuvat valmistajien käyttämistä varmuusmarginaaleista esimerkiksi lämpenemän tai kaapeloinnin riittävän suojauksen suhteen.