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Verhinderung der Überhitzung der Lastbank
In Einrichtungen werden Lastbänke verwendet, um elektrische Lasten in Stromsystemen zu platzieren und sicherzustellen, dass diese Systeme bei Bedarf zuverlässig funktionieren. Eine Überhitzung von Lastbänken kann jedoch zu Problemen mit der Zuverlässigkeit führen. Dieser Artikel fasst die Ursachen für Überhitzung zusammen und beschreibt, wie man sie vermeiden kann.
Betriebliche Beschreibung
Bei den meisten Lastbänken wird Strom aus einer Stromquelle in Wärme umgewandelt und diese Wärme dann aus dem Gerät ausgestoßen. Dabei muss eine 1000-Kilowatt-480-Volt-Lastbank ständig mehr als 1200 Ampere pro Phase aufnehmen und erzeugt 3,4 Millionen British Thermal Units Wärme pro Stunde. Diese Wärme muss kontinuierlich aus der Lastbank abgeführt werden, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Die Wärmeabfuhr erfolgt in der Regel mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Gebläses, das einen Luftstrom erzeugt, der die heißen Abgase aus dem Gehäuse der Lastbank ausstößt. Abbildung 1 zeigt schematisch, wie gebläsebetriebene Luft durch und an den Lastelementen vorbeiströmt, um die Wärme abzuführen. Abbildung 2 veranschaulicht, wie dies in einer tatsächlichen Lastbank aussieht.
Um ordnungsgemäß zu funktionieren, muss eine Lastbank genügend kühle Luft durch das Gerät drücken, um die erzeugte Wärme abzuführen. Um mit ihrer Nennleistung zu arbeiten, darf die Ansauglufttemperatur den vom Hersteller angegebenen Höchstwert nicht überschreiten. Ebenso muss der vorgesehene Luftdurchsatz beibehalten werden, um die Wärme abzuführen. Alles, was diese Bedingungen beeinträchtigt, kann dazu führen, dass eine Lastbank heißer läuft.
Gründe für die Vermeidung von Überhitzung
Obwohl die Lastbänke und ihre Komponenten so konstruiert und getestet sind, dass sie den bei ihrem normalen Betrieb auftretenden Temperaturen standhalten, müssen sie entsprechend ihrer Konstruktion betrieben und gewartet werden, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Ein Grund für die Vermeidung von Überhitzung ist die Vermeidung kurz- oder langfristiger thermischer Schäden an Materialien in einer Lastbank. Materialien und Komponenten können sich verschlechtern, wenn die Temperaturen ihren normalen Betriebsbereich überschreiten. So können sich beispielsweise die Isolierung von Drähten und Komponenten wie Klemmenblöcken verformen oder schmelzen, wodurch sich das Risiko eines elektrischen Fehlers erhöht. In extremen Fällen kann eine Überhitzung die Brandgefahr erhöhen.
Auch wenn Überhitzung nicht unmittelbar zu Schäden oder Ausfällen führt, können überhöhte Betriebstemperaturen Materialien und Komponenten langfristig belasten. Durch wiederholtes Überhitzen und Abkühlen erhöht sich beispielsweise der Temperaturbereich, den die Komponenten bei jedem Betriebszyklus durchlaufen. Dies kann die Eigenschaften einiger Materialien beeinträchtigen und zu Spannungen aufgrund von Ausdehnung und Schrumpfung führen, die größer sind als die, für die das Gerät ausgelegt ist, was zu einer verminderten Leistung oder einem eventuellen Ausfall führt.
Ein weiterer Grund, Überhitzung zu vermeiden, ist die Gefahr, die dieser Zustand für Menschen darstellen kann. Überhitzte Geräte können eine Gefahr für Personen darstellen, die mit Lastbänken in Berührung kommen oder damit arbeiten, sowie ein Brandrisiko, wenn extreme Temperaturen entstehen.
Häufige Ursachen für Überhitzung
Begrenzung des Luftstroms
Alles, was den Luftstrom durch eine in Betrieb befindliche Lastbank einschränkt, führt zu einem Anstieg der Temperaturen im Gerät und in dessen Abluft. Zwei häufige Ursachen sind:
Verstopfung: Die Ansaug- und Abluftöffnungen der Geräte sind mit Abdeckungen versehen, um einen unbeabsichtigten Zugang zu verhindern und das Eindringen von Gegenständen in die Geräte zu vermeiden. Wenn ein Gegenstand auch nur teilweise den Einlass oder den Auslass blockiert, wird der Luftstrom und die Fähigkeit des Geräts, Wärme abzuleiten, beeinträchtigt.
Unzureichender Abstand: Befindet sich der Luftein- oder -auslass einer Lastbank zu nahe an einem anderen Objekt, wie z. B. einer angrenzenden Wand oder einer nahegelegenen permanenten oder temporären Ausrüstung, kann der Luftstrom durch das Gerät eingeschränkt werden, wodurch seine Fähigkeit, Wärme von den Lastelementen abzuleiten, verringert wird.
Störung der Ausrüstung
Ein Gebläse mit zu geringer Leistung: Wenn die Leistung oder die Drehzahl eines Gebläses versehentlich reduziert wird, könnte die Luftstromrate nicht ausreichen, um die gesamte von den Verbrauchern erzeugte Wärme abzuführen. Eine verringerte Gebläsedrehzahl kann verschiedene Ursachen haben, z. B. defekte Sensoren, fehlerhafte Steuerungen oder ein Gebläsemotor, der aufgrund von Verschleiß oder eines mechanischen oder elektrischen Problems nicht genügend Leistung entwickelt.
Defekter Übertemperatursensor: Übertemperatursensoren erkennen eine übermäßige Erwärmung und werden verwendet, um ein Gerät abzuschalten, wenn die Temperatur außerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Je nach Konstruktion kann ein verschmutzter oder defekter Fühler dazu führen, dass eine Lastbank bei Temperaturen außerhalb des vorgesehenen Betriebsbereichs läuft. Ein Übertemperatursensor sollte niemals überbrückt werden, um den Betrieb einer Lastbank zu ermöglichen - solche Probleme sollten von einem qualifizierten Techniker untersucht und behoben werden.
Umweltbedingte Ursachen
Hohe Umgebungslufttemperatur: Die Hersteller geben maximale Umgebungstemperaturen an, bei denen ihre Lastbänke betrieben werden können. Wenn eine Lastbank in einem heißen Klima betrieben wird, in dem die Temperaturen die Betriebsgrenzen überschreiten könnten, kann eine andere oder größere Lastbank bessere Dienste leisten.
Große Höhe: Da die Luft in größeren Höhen weniger dicht ist, nimmt sie beim Vorbeiströmen an Lastelementen weniger Wärme pro Volumen auf, was die Kühlung verringert.
Heiße Geräte in der Nähe: Es ist wichtig, alle Wärmequellen in der Nähe einer Lastbank zu bewerten. Wenn Abwärme von einem in der Nähe befindlichen Gerät wie einem Generator oder einer HLK-Anlage in eine Lastbank gelangt, kann dies zu einer verminderten Effizienz oder Überhitzung führen.
Mitreißen von Abgasen der Lastbank: Hohe interne Betriebstemperaturen können entstehen, wenn ein Teil der Abgase einer Lastbank versehentlich in den Ansaugtrakt zurückgeführt wird.
Hohe Sonnenlast: In heißen Umgebungen mit hohen Umgebungstemperaturen kann die Hitze der intensiven Sonneneinstrahlung die Betriebstemperatur der Lastbank weiter erhöhen.
Vorbeugung gegen Überhitzung
Durch die Einhaltung der entsprechenden Spezifikationen, Installations- und Wartungspraktiken können viele Ursachen für eine Überhitzung der Lastbank vermieden werden.
Bei der Installation
- In großen Höhen oder an Orten, an denen hohe Umgebungstemperaturen auftreten können, wählen Sie das Gerät gemäß den Anweisungen des Herstellers aus und reduzieren Sie es.
- Wo intensive Sonneneinstrahlung eine hohe Sonnenlast verursachen kann, sollten Sie Folgendes in Erwägung ziehen:
o Platzieren Sie die Lastbänke an einem Ort, an dem sie während der heißesten Tageszeiten von einer anderen Struktur beschattet werden
o Sorgen Sie für Schatten, indem Sie ein Beschattungszubehör des Herstellers installieren, sofern verfügbar
o Stellen Sie eine Überkopfkonstruktion zur Beschattung einer horizontalen Entladungslastbank bereit - Berücksichtigen Sie die Lage von Geräten und Wärmequellen in der Nähe, um sicherzustellen, dass keine heiße Luft in eine Lastbank gelangt.
- Stellen Sie sicher, dass die heißen Abgase einer Lastbank nicht in deren Ansaugung oder die Ansaugung einer anderen Einheit zurückgeführt werden.
- Installieren Sie die Lastbänke unter Einhaltung der vom Hersteller angegebenen Mindestabstände (Abbildung 3).
Regelmäßige Inspektion und Wartung
- Halten Sie den Bereich um eine Lastbank frei von Gegenständen, die den Fluss der Zu- und Abluft behindern könnten.
- Führen Sie regelmäßige Inspektionen durch, um sicherzustellen, dass die Ansaug- und Auslassgitter und die internen Komponenten frei von Gegenständen sind, die den Luftstrom behindern könnten.
- Beauftragen Sie einen qualifizierten Dienstleister mit der Inspektion, Reinigung und Wartung jeder Lastbank entsprechend dem vom Hersteller empfohlenen Umfang und der Häufigkeit. Diese Dienstleistungen sollten die ordnungsgemäße Funktion von Sicherheitsmerkmalen wie Übertemperatur- und Luftstromsensoren bewerten und sicherstellen, dass die Lastbank und ihre Komponenten ordnungsgemäß funktionieren.
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