TÍNH CHỌN QUẠT THÔNG GIÓ CHO TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN Ở NHẬT
Khi mình mới bắt đầu tham gia công việc thiết kế tủ điện điều khiển thì có rất nhiều vấn đề mà mình gặp phải trong quá trình thiết kế, tính chọn quạt thông gió cho tủ là một vấn đề như vậy. Mình nghĩ ắt hẳn cũng có nhiều bạn giống như mình ở thời điểm đó nên bài viết này mình sẽ chia sẽ những kiến thức mình biết tới các bạn về việc tính chọn quạt thông gió cho tủ điện điều khiển ở Nhật.
QUY TRÌNH THỰC HIỆN:
1. Tính toán lượng nhiệt tỏa ra của các thiết bị trong tủ.
2. Tính lưu lượng gió cần thiết để duy trì nhiệt độ trong tủ.
3. Tìm loại quạt phù hợp với lưu lượng gió đã tính.
Quy trình là như vậy sau đây chúng ta sẽ đi vào ví dụ cụ thể sau.
- Tủ điện thiết kế có kích thước: 700x1500x350 (rộng x cao x sâu)
- Danh sách thiết bị chính trong tủ:
Bước 1: Tính toán lượng nhiệt tỏa ra của các thiết bị trong tủ:
Chúng ta sẽ đi tìm nhiệt lượng tỏa ra của từng thiết bị rồi cộng lại. Để biết chính xác nhiệt lượng tỏa ra của một thiết bị nào đó ta sẽ tra mã của sản phẩm đó và tìm hiểu các thông số mà nhà sản xuất đưa ra ở phần này chúng ta chỉ tập trung vào từ khóa 発熱 (Heat dissipation ) để tìm kiếm cho nhanh ví dụ như
Còn một cách khác là sử dụng công thức tương đối trong bảng sau:
Nguồn: https://www.ohm.jp/media/tech_cooling11-2.pdf
|
Thiết bị sinh nhiệt |
Lượng phát nhiệt |
Ghi chú |
|
Biến
áp điều khiển |
Dung
lượng định mức: |
Càng
nhỏ thì tỷ lệ phát nhiệt càng lớn. |
|
~10VA:
0.3W |
||
|
~100VA:
1.6W |
||
|
~1KVA:
7.0W |
||
|
~3KVA:
16.6W |
||
|
CB
(áp tô mát) |
Dòng
điện định mức (3P loại gắn ray): |
Lượng
phát nhiệt khi sử dụng 100% dòng định mức. |
|
~100A:
20W |
||
|
~250A:
49W |
||
|
~400A:
82W |
||
|
Khởi
động từ (Contactor) |
Dung
lượng định mức: |
Lượng
phát nhiệt khi sử dụng 100% dung lượng định mức. |
|
~4KVA:
8.8W |
||
|
~20KVA:
10.3W |
||
|
Rơ-le
nhiệt (Thermal relay) |
Dòng
điện định mức: |
Lượng
phát nhiệt khi dòng điện đạt mức cao nhất trong điều kiện sử dụng lâu dài. |
|
~50A:
3W |
||
|
~100A:
20W |
||
|
Thiết
bị điện tử công suất nhỏ |
Khoảng
2W |
|
|
Thiết
bị điện tử công suất lớn |
Khoảng
5W |
|
|
Biến
tần (Inverter) |
10%
công suất định mức (W) |
Khi
xuất ra liên tục 10% công suất định mức. |
|
Càng
nhỏ thì tỷ lệ phát nhiệt càng lớn. |
||
|
Servo
Amplifier |
Công
suất đầu ra: |
Lượng
phát nhiệt khi 1 trục dùng 100% công suất định mức. |
|
~1KW:
khoảng 5.0% công suất định mức |
||
|
~3KW:
khoảng 2.0% |
||
|
~7KW:
khoảng 1.5% |
||
|
~10KW:
khoảng 1.0% |
||
|
Bộ
nguồn (Power Supply) |
Khoảng
0.5% công suất định mức |
Lượng
phát nhiệt khi sử dụng 100% công suất định mức. |
|
Bộ
chuyển đổi DC/DC |
Khoảng
0.35% công suất định mức |
Lượng
phát nhiệt khi sử dụng 100% công suất định mức. |
|
Bộ điều
khiển (PLC) |
1
rack: khoảng 8.5W |
Tùy
theo hiệu suất sử dụng. |
|
1
module: khoảng 1.5W |
||
|
Quạt
(Fan motor) |
~10W:
2.0W |
Chỉ
tính khi sử dụng trong tủ, không tính khi đặt bên ngoài. |
|
~16W:
3.0W |
Từ đó ta có thể tính toán và tổng kết ra bảng như sau:
|
Thiết bị phát nhiệt |
Công suất phát nhiệt tối đa (W) |
Số lượng |
Hiệu suất |
Lượng phát nhiệt |
Ghi chú |
|
Servo |
1.5 |
1 |
1 |
1.5 |
|
|
MRJ4-40A |
35 |
1 |
0.6 |
21 |
|
|
CB
(Breaker) |
12 |
2 |
0.7 |
16.8 |
|
|
Nguồn
DC |
63 |
1 |
0.5 |
31.5 |
|
|
Nguồn
DC |
32 |
1 |
0.5 |
16 |
|
|
Thiết
bị điện nhỏ |
2 |
2 |
0.5 |
2 |
|
|
Rơ-le |
1 |
15 |
0.5 |
7.5 |
|
|
Cảm
biến Shiken |
130 |
1 |
1 |
130 |
|
|
Circuit
Protector |
4 |
1 |
0.5 |
2 |
|
|
Tổng cộng |
|
|
|
Khoảng 228 (W) |
|
Do đây chỉ là tổng nhiệt lượng của các thiết bị chính chưa tính tới các thiết bị phụ nên ta sẽ nhân thêm với hệ số an toàn là 1.2
Kết quả nhiệt lượng trong tủ tương đương là Q= 228 x 1.2 = 274 (W)
Bước 2: Tính lưu lượng gió cần thiết để duy trì nhiệt độ trong tủ.
Công thức tính như sau:
V = (Q - (T1-T2) x K x S)÷20 = (274-(50-40) x 5,4 x 3,4)÷20 = 4.52 [m3/min]
Trong đó:
P: Nhiệt lượng làm mát cần thiết của bộ trao đổi nhiệt trong tủ điện (W/K)
Q: Tổng lượng nhiệt phát sinh bên trong tủ điện (W)
S: Diện tích bề mặt bên trong của tủ điện (m²)
(Diện tích đáy thường tỏa nhiệt kém nên được loại trừ khỏi diện tích bề mặt)
K: Hệ số tỏa nhiệt của tủ điện (5.4 W/m²·K)
T₁: Nhiệt độ cho phép bên trong tủ điện (50°C)
T₂: Nhiệt độ không khí bên ngoài (40°C)
- Chú Ý: nhiệt độ T1, T2 có thể thay đổi tùy vào nhiệt độ của môi trường bên ngoài và tiêu chuẩn áp dụng với từng lĩnh vực khác nhau, nó ảnh hưởng trực tiếp tới việc chọn quạt cho tủ.
Bước 3: Chọn loại quạt phù hợp.
Dựa vào lưu lượng gió cần thiết cấp cho tủ ở bước 2 mà ta sẽ chọn quạt sao cho lưu lượng gió mà quạt cung cấp lớn hơn lưu lượng gió mà tủ cần để giải nhiệt là được.
Hãng quạt mà mình dùng lần này là của Nitto với mã sau:
SLP-25K-2 (lương lượng gió cung cấp tối đa là 5.5[m3/min] số lượng 1 cái.
Tổng kết:
Quy trình căn bản gồm có 3 bước mà mình đã nêu
1. Tính toán lượng nhiệt tỏa ra của các thiết bị trong tủ.
2. Tính lưu lượng gió cần thiết để duy trì nhiệt độ trong tủ.
3. Tìm loại quạt phù hợp với lưu lượng gió đã tính.
Mong rằng những chưa sẽ vừa rồi giúp ích cho các bạn trong công việc thiết kế.
Nếu có thắc mắc hay góp ý gì xin liên hệ với chúng mình qua fanpage https://www.facebook.com/VIJAAU
hoặc https://www.facebook.com/vjauhoidap/ để được hỗ trợ. Xin cảm ơn!
Tg – G Hoàng Tuấn.
Comments ()